Was ist HMI-Software und wie können Industrieunternehmen davon profitieren?

Olha Zhydik

vor 1 Jahr

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Was ist HMI-Software und wie können Industrieunternehmen davon profitieren?

Es sind spannende Zeiten in der Industrie. Die vierte industrielle Revolution hat die Art und Weise, wie wir leben und arbeiten, bereits drastisch verändert, und sie hat gerade erst begonnen.

Eine der interessantesten Entwicklungen ist die Human Machine Interface (HMI) Software. HMI-Software ist eine hochmoderne technologische Lösung, die industrielle Prozesse und Aufgaben revolutionieren wird. Statista prognostiziert, dass der Weltmarkt für HMI-Software bis 2026 mit einer jährlichen Wachstumsrate von 10,3 % auf 7,24 Mrd. USD wachsen wird. In diesem Artikel erfahren Sie, was HMI-Software genau ist, wie sie funktioniert und wie Unternehmen, die industrielle Prozesse anwenden, davon profitieren können.

Was ist HMI Software?

Human-Machine-Interface (HMI)-Software bezieht sich auf Software und kundenspezifische Anwendungsentwicklungslösungen, die eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) bereitstellen, um den Betrieb oder die Überwachung von industriellen Automatisierungsmaschinen und -anlagen zu unterstützen.

HMI-Software verfügt in der Regel über eine Benutzerschnittstelle, die aus einem Dashboard zur Steuerung und Kommunikation mit einer Maschine, einer Gruppe von Maschinen oder einem ganzen System besteht. Das Dashboard verfügt in der Regel über Funktionen zur Ein-/Ausgabesteuerung und zur Visualisierung von Echtzeitdaten, die auf einer grafischen Benutzeroberfläche angezeigt werden.

Ein einfaches Beispiel für eine einfache Mensch-Maschine-Schnittstelle ist das Armaturenbrett eines Autos. Der Fahrer kann viele Funktionen des Fahrzeugs, wie z. B. das Ein- und Ausschalten der Beleuchtung, die Einstellung der Stereoanlage und der Lautstärke, die Heizung und die Klimaanlage usw. über Knöpfe oder Hebel auf dem Armaturenbrett (oder über Touchscreen-Funktionen) steuern. Der Fahrer erhält auch Datenrückmeldungen, z. B. über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Öltemperatur, die Motordrehzahl usw.

Der Unterschied zur industriellen HMI-Software besteht darin, dass alle Bedienelemente und Daten auf einem Bildschirm verfügbar sind, was die Bedienung für den Fahrer bequem und effizient macht. Der Bildschirm kann auf einem Computerbildschirm, einem Tablet-PC, einem Smartphone oder sogar auf tragbaren Geräten wie einer Augmented-Reality-Brille angezeigt werden.

Wie funktioniert HMI-Software?

Die meisten Industriemaschinen verwenden eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), um den Betrieb der Maschine zu steuern und bestimmte Funktionen zu automatisieren. HMI-Lösungen können in das SPS-System integriert werden, so dass die Änderung einer Eingabe am HMI-Gerät eine Ausgabeaktion in der Maschine auslöst.

Bei einem Förderband beispielsweise kann eine SPS die Geschwindigkeit und Richtung des Bandes steuern. Die HMI-Software ermöglicht es dem Bediener, die Geschwindigkeit ferngesteuert einzustellen. Das SPS-System kann auch Sensoren und Kameras verwenden, um die Datenerfassung zu unterstützen oder Bilder zu erfassen und mit der HMI-Software zu kommunizieren, was dem Bediener eine bessere Kontrolle ermöglicht.

Bei den meisten modernen Mensch-Maschine-Schnittstellen und SPS-Systemen erfolgt die Kommunikation nicht mehr über eine direkte Kabelverbindung, sondern über einen Server in der Cloud und über das drahtlose Internet. Das Dashboard der HMI-Software wird in der Regel auf einem Touchscreen angezeigt.

Im Allgemeinen gibt es 3 Haupttypen von HMI-Systemen::

Data Handler - Für Aufgaben oder Prozesse, die eine große Anzahl von Datenrückmeldungen und Produktionsberichten erfordern, ist die Data Handler Option am besten geeignet. Eine HMI-Software für Data Handler kann Funktionen wie Datenprotokollierung, Alarmbehandlung, Anzeige von Datentrends und verschiedene Diagramme und Grafiken enthalten.
Druckknopf-Ersatz - Die Druckknopf-Ersatzoption ist ideal, um physische Druckknöpfe zu ersetzen und ermöglicht die Steuerung aller Maschinenaktionen von einer Stelle aus, einschließlich der Ein-/Aus-Schalter.
Overseer - Der Overseer HMI-Bildschirm wird normalerweise für Windows-Anwendungen und mobile Geräte verwendet. Er bietet eine visuellere Benutzeroberfläche als die anderen Typen und ist ideal für die Entscheidungsfindung in größeren Produktionsanlagen, z. B. in MES- oder SCADA-Systemen.

Anwendungsbereiche für HMI-Software

HMI-Software kann an jedem Arbeitsplatz eingesetzt werden, an dem Maschinen, Industrieanlagen, komplexe Prozesse oder Roboterhardware eingesetzt werden, die von einem menschlichen Bediener gesteuert oder überwacht werden müssen. Beispiele für industrielle Umgebungen sind Produktions- oder Fertigungsanlagen, Fließbänder, technische Anlagen und Raffinerien.

HMI-Software kann auch eingesetzt werden, um Aufgaben und Interaktionen zwischen Mensch und Maschine zu automatisieren, z. B. in Verkaufsautomaten oder Haushaltsgeräten.

Um zu veranschaulichen, wie HMI-Software in der Praxis eingesetzt werden kann, finden Sie hier einige spezifische Anwendungsfälle von HMI-Software in Aktion.

CNC Drehmaschinen

CNC-Drehmaschinen (Computer Numerical Control) sind Maschinen, die ein Materialstück mit hoher Geschwindigkeit drehen und mit Schneidwerkzeugen formen und bearbeiten. Bis vor kurzem wurden für CNC-Drehmaschinen große Konsolen mit Tasten, LEDs und einem stationären Computerbildschirm oder einem integrierten Bildschirm verwendet. HMI-Lösungen auf Maschinenebene können dazu beitragen, dass CNC-Drehmaschinen einfacher zu bedienen und zu überwachen sind. Fertigungsunternehmen, die HMI-Software für die Steuerung von CNC-Drehmaschinen implementiert haben, berichten, dass dies auch zur Verringerung von Fehlern, zur Steigerung der Produktivität und zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Maschine beiträgt.

Kunststoff-Spritzguss

Die Herstellung von Kunststoffformen kann aufgrund der Verwendung giftiger Chemikalien und hoher Temperaturen gefährlich sein. Für Prozesse wie Spritzgießen, Extrusion oder Thermoformen kann HMI-Software in ein SPS-System integriert werden, um eine vollständige Bewegungs- und Temperatursteuerung und -überwachung zu ermöglichen.

Roboterarm-Steuerung

Die meisten mittelgroßen bis großen Montagelinien werden heutzutage mit Robotern automatisiert. Obwohl viele der Aufgaben vollständig automatisiert sind und keine menschliche Steuerung oder Überwachung erfordern, sind bei einigen Vorgängen immer noch menschliche Beteiligung und Maschinenüberwachung erforderlich. HMI-Software kann mit Augmented Reality (AR)-Lösungen integriert werden, um gefährliche Montageaufgaben viel sicherer zu machen, da der Ingenieur oder Bediener die Aufgabe aus der Ferne ausführen kann.

Was sind die Vorteile einer kundenspezifischen HMI-Software?

Benutzerfreundlichkeit. Vergleicht man die Einfachheit eines Touchscreens, auf dem ein HMI-Software-Dashboard läuft, mit der Komplexität eines herkömmlichen Industriegeräts mit zahlreichen Tasten, Hebeln, Schaltern, Drehknöpfen, Computerkonsolen, LED-Leuchten und Messgeräten, wird schnell klar, dass HMI-Software für die Bediener viel einfacher zu erlernen und zu bedienen ist.
Höhere Produktivität und Effizienz. Die Tatsache, dass HMI-Software alle Steuerungs- und Überwachungsfunktionen einer Maschine (oder einer Gruppe von Maschinen) in einem praktischen Dashboard oder einer Plattform zusammenfasst, bedeutet, dass der Bediener wesentlich effizienter arbeiten kann. Bei herkömmlichen Maschinen muss der Bediener unter Umständen von einem Ort zum anderen laufen, um Zugang zu den verschiedenen Bedienfeldern zu erhalten.
Verbesserte Sicherheit für das Personal. . HMI-Software erhöht die Sicherheit, indem sie mehr Abstand zwischen dem Maschinenbediener und der Maschine selbst schafft. Anstelle von Tasten und Bedienelementen, die an der Maschine angebracht oder verkabelt sind, ermöglicht HMI-Software den Fernzugriff über ein drahtloses Handgerät. Visuelle Inspektionen von Maschinen können mit Hilfe von Kameras durchgeführt werden, die die Bilder an die Maschine übertragen, so dass der Bediener nicht mehr in die Nähe der Maschine gehen und Verletzungen riskieren muss. Bei industriellen Prozessen, bei denen mit gefährlichen Stoffen gearbeitet wird, verringert die HMI-Software das Risiko, mit diesen Stoffen in Kontakt zu kommen.
Erhöhung der Zuverlässigkeit. Die Zuverlässigkeit von Maschinen ist eines der Hauptanliegen von Betreibern oder Eigentümern von Industrieanlagen.HMI-Software fungiert auch als Überwachungssoftware und trägt dazu bei, die Zuverlässigkeit von Maschinen zu erhöhen, indem sie Echtzeitzugriff auf Überwachungsdaten bietet, die von Sensoren und Kameras in den Maschinen erfasst werden. Beispielsweise können im Fahrzeugbau IoT-Sensoren als Teil der Softwareentwicklung für die Automobilindustrie eingesetzt werden, um automatisch Daten zu sammeln und in die Cloud zu übertragen, die dann auf dem HMI-Bildschirm angezeigt werden. Die gesammelten Daten können als Teil eines vorausschauenden Wartungsprogramms genutzt werden, das darauf abzielt, Probleme zu beheben, bevor sie zu Maschinenausfällen führen..
Weniger menschliche Fehler. Bedienungsfehler können zu schwerwiegenden Gesundheits- und Sicherheitsproblemen, Reparaturkosten und Produktivitätsverlusten führen. HIM-Software verringert das Risiko von Bedienerfehlern, indem sie einige der Steuerungssysteme automatisiert oder bestimmte Prozesse außer Kraft setzt, wenn ein Fehler auftritt. Durch die Benutzerfreundlichkeit wird auch die Wahrscheinlichkeit von Fehlern und das Übersehen von Warnungen verringert.
Geringere KostenDie meisten der oben genannten Vorteile tragen zu einer allgemeinen Reduzierung der Ausgaben und Kosten bei. Die größten Einsparungen durch die Einführung von HMI-Software ergeben sich bei den Wartungskosten und den Kosten für die Schulung des Personals. Die Benutzerfreundlichkeit der Benutzeroberfläche bedeutet, dass das Bedienpersonal schneller geschult und umgeschult werden kann, als dies bei einer komplexen Anordnung von Knöpfen, Schaltern und Konsolen der Fall wäre.
Hohe Rentabilität (ROI). HMI-Software bietet einen hohen ROI. Die relativ geringen Anfangskosten für die Implementierung der HMI-Software, die Durchführung der HMI-Programmierung und die Anschaffung der erforderlichen mobilen Geräte, die als HMI-Bildschirme fungieren, werden schnell durch die reduzierten Kosten und die erhöhte Gesamtproduktivität ausgeglichen.

Zusammenfassung

Human Machine Interface (HMI) Software ist das nächste große Ding, wenn es um die Steuerung von industriellen Prozessen und Maschinen geht. In den letzten Jahren haben revolutionäre Technologien wie Robotik, Computer-Automatisierung, Cloud-Systeme und vieles mehr Einzug in die Fertigungsindustrie gehalten.

HMI-Software auf Maschinenebene stellt eine natürliche Entwicklung von der traditionellen manuellen Steuerung hin zu modernen digitalen, Cloud-basierten Steuerungssystemen dar, die Touchscreen-Geräte zur Verwaltung der meisten Aspekte des Maschinenbetriebs und der Wartung verwenden.

Die Vorteile liegen auf der Hand: verbesserte Produktivität und Effizienz, reduzierte Kosten, erhöhte Zuverlässigkeit und eine sicherere Arbeitsumgebung. Um herauszufinden, wie ELEKS Sie bei der Planung, Entwicklung und Implementierung einer maßgeschneiderten Softwarelösung unterstützen kann, nehmen Sie noch heute Kontakt mit einem unserer Experten auf.