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Industrielle Automation 6/2015

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Industrielle Automation 6/2015

Frei skalierbare

Frei skalierbare Mensch-Maschine-Interaktion Individuelle Bedienoberflächen für ty pi sche Auf ga ben moderner CNC-Schneid ma schi nen Dipl.-Ing. Manfred Hofmann, Embedded Control Systems bei der Eckelmann AG , Wiesbaden Manfred Hofmann Um Anwendern die Bedienung von Maschinen zu erleichtern, hat ein Steuerungshersteller eine neue Benutzeroberfläche für einen CNC-Schneid- Assistenten entwickelt. Dieser führt den Bediener in maximal fünf Schritten bis zum Start des Bearbeitungsauftrags. Doch mit der Integration von notwendigen Funktionen ist es nicht getan. Die Oberfläche muss vor allem komfortabel und individuell an die Aufgaben anpassbar sein. Hierfür ist Fachwissen rund um die Technologie von Nöten. In der Vergangenheit wurden Benutzeroberflächen für Maschinen häufig so entwickelt, dass das HMI (Human Machine Interface) – überspitzt gesagt – lediglich die elektromechanischen Funktionalitäten und Einstellmöglichkeiten einer Maschine abbildete. Diese leider immer noch verbreitete Perspektive vergisst allerdings, dass das HMI nicht nur eine Übersicht über alle vorhandenen Funktionen der Maschine geben soll, sondern in erster Linie den Bediener bei seiner Arbeit unterstützen muss. Vor der Erstellung eines HMIs muss folglich immer die Frage stehen: Wer will was an der Maschine tun? Dieser aufgabenorientierte Ansatz (User centered Design) analysiert User Stories (kurze, umgangssprachlich formulierte Aufgaben eines Benutzers) und leitet daraus Anforderungen an das HMI und das Interaktionsdesign ab. Die verschiedenen Benutzer-Rollen und Aufgaben an der Maschine sind hierbei zu berücksichtigen. Diese Überlegungen hinsichtlich der User Stories entscheiden im Wesentlichen über den echten Nutzen und Mehrwert eines HMI. Je gründlicher man in dieser Entwicklungsphase arbeitet und analysiert, desto überzeugender kann man später auch Layout, Design und User Experience der Oberfläche gestalten. Designer und HMI-Entwickler können sich mit diesem Wissen im Gepäck besser in die Anwender hineinversetzen und adäquate Lösungen erarbeiten. Bearbeitungsstart in maximal fünf Schritten So strukturierte man bei Eckelmann für das neue Schneiden-HMI zusätzlich einen standardisierten Workflow, der zur Einrichtung und Durchführung eines Schneidauftrags notwendig ist. Dabei wurden auch die Vorund Nachteile des bestehenden Cutting- HMI analysiert. Was sich vielfach bewährt hat, sollte sich auch im neuen HMI wiederfinden, beispielsweise das einfache Editieren von Technologietabellen oder die grafische Anwahl des Startpunktes nach einem Programm-Abbruch. Der Schneiden-Assistent ist für den Werker und seinen Arbeitsablauf konzipiert. Er führt in maximal fünf Schritten durch die Vorbereitung bis zum Start der Bearbeitung. Der hinterlegte Workflow wurde aus den User Stories abgeleitet und erfüllt somit die praktischen Anforderungen. Es gibt hierfür einen zentralen Bildschirm, auf dem der Benutzer alle Aufgaben erledigen kann. Der Bediener muss keine Betriebsart oder in andere Menüs wechseln. Alles Nötige ist „in Reichweite“ und kann eingeblendet werden. Um einen Schneidvorgang einzurichten und zu starten, wird im ersten Schritt das NC-Programm mit Listenvorschau der verfügbaren Schneidprogramme geladen. Im nächsten Schritt wird die Schneid-Technologie ausgewählt. Nun folgt im dritten Schritt das Einrichten des Werkstücks. Über das manuelle Anfahren von zwei Punkten oder optional über eine Kamera und automatische Bildverarbeitungslösung wird die Plattenlage ermittelt und dem NC-Programm übergeben. Der vierte Schritt beinhaltet die 48 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2015

MESSE I SPS IPC DRIVES 2015 Wiederaufnahme der Bearbeitung nach einem Abbruch im aktuellen Programm mit Wahl des Einstechpunktes. Im letzten Schritt finden das Anfahren der Startposition und der Start der Bearbeitung statt. Monitorbedienung wie am Smartphone und Tablet Bei der UI-Gestaltung wurde ein hybrider Ansatz gewählt. Alle Tasten sind mit Text und Icons versehen, sodass sowohl Einsteiger als auch erfahrener Bediener schnell mit der Oberfläche vertraut sind. Das HMI unterstützt Anwender zudem durch hilfreiche Zusatzfunktionen. So sind z. B. diverse Parameter für den optimalen Schneidvorgang in der Technologie-Tabelle übersichtlich in Gruppen unterteilt. Standardmäßig werden beim Schneiden- HMI die NC-Programme auch visuell dargestellt. Zum Einrichten eines neuen NC- Programms besteht die Möglichkeit, den Schneidprozess erst einmal mit Bewegung aller Achsen, aber ohne Schneiden auszuführen. Der Schneidkopf kann auch manuell auf der Kontur vor- und zurückgefahren werden, um z. B. nach einer Unterbrechung im Schneidprogramm neu zu starten. Zu den Verschleißteilen von Plasma-Brennern können Bilder in gerätespezifischen Technologietabellen hinterlegt werden. Dies erlaubt eine einfache visuelle Kontrolle, ob man den Schneidkopf korrekt bestückt hat. Die Bedienung ist auf Single- und Multi- Touch-Monitore individuell abgestimmt. Bei der Multi-Touch-Bedienung können die gleichen Wischgesten verwendet werden, die auch vom heimischen Smartphone oder Tablet bekannt sind. So blenden z. B. Wischgesten Overlays an den Bildsc hirmrändern ein. Overlays sind Panels, die nicht immer sichtbar sein müssen, z. B. zum manuellen Verfahren der Maschine oder zur Steuerung der Schneidköpfe. Übrigens werden diese Panels vom Schneiden-HMI bei Bedarf auch automatisch eingeblendet. Soll der Benutzer beim Einrichten den Startpunkt anfahren, erscheint automatisch das Overlay zum manuellen Verfahren der Maschine. Das HMI versucht also, bereits die nächste Aktion des Benutzers zu erschließen. Mit DIN-Code-Editor Änderungen kurzfristig realisieren Das gegliederte Design der Benutzeroberfläche reduziert die Komplexität und macht alle Funktionen der Maschine übersichtlich in einer benutzerfreundlichen Oberfläche zugänglich. So wirkt der Startschirm aufgeräumt; zusätzliche Informationen werden optional eingeblendet, indem man kachelförmige Anzeigeelemente, beispielsweise zu den aktuellen Schneidparametern auf den Desktop zieht. Als praktisches Feature wurde auch ein DIN-Code-Editor mit grafischer Anzeige implementiert. Hiermit lassen sich „in letzter Minute“ Änderungen am Schneidprogramm direkt an der Maschine umsetzen. CNC-Schneiden ist eine komplexe Technologie und so soll sich das Bedienpersonal voll und ganz auf das Schneiden konzentrieren, ohne durch das HMI vom Wesentlichen abgelenkt zu werden. Ein gutes HMI muss die Komplexität des Schneidens beherrschbar machen und den Anwender befähigen, sich jederzeit über die aktuellen Prozesse an der Maschine umfassend zu informieren und ggf. einzugreifen. 01 Die Technologie-Tabelle für das Plasmaschneiden mit Abbildungen von Verschleißteilen dient zur besseren Kontrolle des eingesetzten Werkzeugs igus ® meine-kette ... readycable ® hält ... News ’15 ... Sicherheit in7Preisklassen –per Mausklick igus.de/readycable-finder 3.200 Antriebsleitungen ... 22 Antriebshersteller Mit der Original-Herstellernummer können Sie jetzt aus bis zu 7 Leitungsqualitäten den optimalen Preis für Ihre Anwendung herausfiltern. Mit 36 Monaten Garantie. Diese motion plastics ® News finden Sie unter igus.de/readycable-finder 36 Monate Garantie plastics for longer life ® igus ® GmbH Spicher Str. 1a 51147 Köln Tel. 02203-9649-800 info@igus.de Besuchen Sie uns: SPS IPC Drives - Halle 4 Stand 310 Igus.indd 1 20.10.2015 13:32:48 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2015 49