Erlenbach GmbH und X-works entwickeln neues digitalisiertes und automatisiertes HMI

Dashboard mit Statusanzeige der Maschine.

Bei der Entwicklung von HMIs für Maschinen haben sich die Anforderungen der Kunden aufgrund gesteigerter technischer Möglichkeiten entsprechend verändert. Nicht zuletzt auch mit dem Einzug des Smartphones in den unternehmerischen Alltag hat sich die Bedienung über Touchscreen durchgesetzt. Oder auch ein sogenanntes „Burger-Menü“ hat sich etabliert, um das Menü in einer Oberfläche zu öffnen. So steht bei Maschinen-HMIs nicht mehr nur die reine Funktionalität für den Bediener im Fokus, sondern auch die hochwertige Ausarbeitung der Bedienelemente am Touchscreen hat eine hohe Priorität. Aus den fein ausgearbeiteten Bedienelementen werden die einzelnen Screens mit dem notwendigen Detailgehalt ausgearbeitet und als Draufgabe der Screenwechsel mit Animationen versehen.

Abbild des Prozesses und der Prozessdiagramme.

DI Mag. Georg Ungerböck
CEO der X-Works systems engineering GmbH

„Als Softwarespezialist für Industrie- und Unternehmenssoftware programmieren wir für unsere Kunden moderne und flexible Lösungen. Unser Erfolgsrezept basiert auf einem agilen Entwicklungsprozess mit engem Kundenkontakt und dem Einsatz der .NET-Plattform.“

Maschinenbedienung genau wie am Smartphone

Smartphones machen es vor, wie Software intuitiv ohne Einschulung bedienbar wird. Das intuitive Erlernen neuer Funktionen in einer App regt Anwender zum wiederholten Öffnen und Beschäftigen damit an. Eine HMI für eine Maschine soll ähnlich intuitiv wie ein Smartphone bedienbar sein, sodass Operatoren, ausgestattet mit Smartphone-Erfahrung, möglichst ohne Einschulung die Maschine bedienen können. Trainings der Bediener können sich voll auf die Abläufe der Maschine selbst beziehen und es muss keine unnötige Zeit für ein Verständnis der Oberfläche verwendet werden. Da bei praktisch allen Mitarbeitern eine Erfahrung mit Smartphones vorausgesetzt werden kann, ist es naheliegend auch als Maschinenhersteller auf diese bewährten und bekannten Konzepte zu setzen.

Konfiguration der Prozessschritte und der Rezeptdaten.

Lars Spristersbach
Leiter Technik bei der Erlenbach GmbH

„Die Zusammenarbeit mit dem gesamten Team von X-Works war – gerade unter dem vorhandenen Zeitdruck des Projektes – immer effizient und zielorientiert, um so die Meilensteine in unserem straffen Zeitplan zu erreichen.“

Mehr Transparenz

Im Zeitalter der Digitalisierung ist die Gestaltung von User Interfaces ein zentrales Thema im Bereich der Softwareentwicklung geworden. Denn auf großflächigen Monitoren und entsprechend hoher Auflösung muss auch die grafische Gestaltung hochwertig sein. Im konkreten Projekt war die Aufgabenstellung seitens der Firma Erlenbach die Neuentwicklung der UI-Struktur sowie die programmiertechnische Umsetzung in die Software, mit der die Spezialisten von X-Works beauftragt wurden. Seitens X-Works wurde das vorgeschlagene Konzept für das HMI analysiert und dabei in einzelne Teilkomponenten zerlegt. Jede Komponente wurde in ihrer Funktion definiert und dann einzeln für sich umgesetzt. Da bei einem HMI unterschiedliche Komponenten häufig ähnliche Funktionen haben, werden aus den gemeinsamen Funktionen in der Software dafür Basisobjekte angelegt. Bei der Entwicklung der HMI-Komponenten kann dann auf diese vorbereitete Basis aufgesetzt werden. „Mit solch einer aufeinander aufbauenden Struktur lässt sich deutlich Entwicklungszeit einsparen. Auch die Fehlerhäufigkeit wird damit klar reduziert. Neben der Firma Erlenbach vertrauen noch eine Reihe anderer Kunden auf das bewährte X-Works Umsetzungskonzept“, ergänzt Georg Ungerböck. Die für die Firma Erlenbach implementierte Lösung konnte so durch klare Designvorgaben von der Kundenseite, gepaart mit einem klar definierten Umsetzungsplan in kürzester Zeit und termingerecht für den Messeauftritt auf der K-Messe in Düsseldorf fertiggestellt werden.

Moderne Plattform und Framework

„Bei der Programmierung von HMIs und Visualisierungen für Maschinen setzt X-Works auf moderne und gut skalierbare Entwicklungsplattformen. Denn je nach Kunde soll das Endprodukt auf einer Windows- oder auch Linux-Umgebung laufen“, erläutert Ungerböck. Deswegen hat sich X-Works auf die .NET-Plattform mit der Programmiersprache C# spezialisiert. Diese Plattform bietet für alle Arten von Kundenprojekten und Anforderungen die passenden Features, die eine schnelle und zielgerichtete Programmierung zulassen. Mit dem .NET-Framework können die Programmierer von X-Works in immer der gleichen Umgebung und mit gleichbleibender hoher Qualität ihre Lösungen umsetzen. Dabei bedient X-Works eine Vielzahl an Kunden aus unterschiedlichen Branchen und Industriezweigen. Die entwickelten Lösungen reichen, wie im Fall von der Firma Erlenbach von einem HMI auf Windowsbasis, über die Abbildung von technischen Abläufen auf Embedded Linux-Systemen bis hin zur Programmierung von betriebswirtschaftlicher Web-Software.

Einfache Anbindung per REST

Wichtiger Bestandteil bei einem HMI ist erfahrungsgemäß die Anbindung an die Maschine bzw. deren Steuersoftware. Beim umgesetzten HMI hat sich die Firma Erlenbach für eine Variante mit einer REST-Anbindung entschieden. Das von X-Works programmierte HMI läuft als Stand-alone-Applikation und ist mittels REST-Schnittstelle angebunden. Das HMI holt sich in periodischen Abständen von der Maschine Datenpunkte und Statusinformationen und stellt diese in der Visualisierung dar. Anwenderbefehle werden ebenfalls über REST an die Maschine übermittelt. Die gewählte Variante mit REST ist nur eine technische Möglichkeit, wie eine Visualisierung angebunden werden kann. „Bei X-Works haben wir auch reiche Erfahrungen mit dem Einsatz von OPC UA oder MQTT zwischen einem HMI und der Maschine und setzen für unser Kunden das jeweils optimale Konzept um“, versichert Ungerböck.

Vorteile bei der Bedienung

Welche entscheidende Rolle ein HMI für die Endkunden in der Industrie spielt, wurde hier bereits angesprochen. Was sind aber die konkreten Vorteile eines gut ausgestalteten HMIs für die Operatoren?

Die Überwachung von Anlagen – im konkreten Fall einer Maschine zur Kunststoffverarbeitung – mit einem transparenten Einblick in die Produktionsprozesse, verhilft dem Operator ein klares Bild über den Zustand zu erhalten. Eine leistungsstarke Mensch-Maschine-Schnittstelle liefert wertvolle Einblicke in die aktuellen Prozesse und hilft, die Produktivität zu optimieren und schneller auf auftretende Probleme reagieren zu können. Mit einem einzigen Dashboard kann der Status der Anlage überwacht werden. Diese Transparenz hilft Abläufe im Laufe der Zeit zu optimieren und kostspielige Unterbrechungen zu vermeiden.

Weitere Pluspunkte sind eine verbesserte Effizienz und reduzierte Ausfallzeiten. Durch den ständigen Zugriff auf alle Daten kann die Produktion in Echtzeit überwacht und Anpassungen vorgenommen werden. Durch die Visualisierung der Daten, insbesondere in Kombination mit Datenanalysetechnologien, können Bereiche identifiziert werden, die Potenzial für effizientere Prozesse bieten. Ein modernes HMI kann Unternehmen helfen, indem es auf mögliche Probleme hinweist und detaillierte Datenanalysen durchführt, die zukünftige Probleme verhindern können.

Agile Umsetzung

Die Projektumsetzung erfolgt bei X-Works üblicherweise in einer agilen mit dem Kunden abgestimmten Vorgehensweise. Dazu zählen regelmäßige update-meetings mit einer Demo der aktuellen Version, die Klärung von Fragen und die Festlegung der Schritte für den nächsten Sprint. Am Ende jeden Sprints erhält der Kunde ein neues Release, welches auf der tatsächlichen Zielplattform in Betrieb genommen wird und direkt an der Maschine getestet werden kann.

Für die Erzeugung des Releases setzt X-Works auf eine voll automatisierte DevOps-Umgebung. Build Pipelines analysieren den Source Code, führen Unit Tests aus und stellen anschließend die erstellten Binaries online bereit. Georg Ungerböck, CEO von X-Works, stellt abschließend fest: „Mit unseren HMIs verhelfen wir unseren Kunden zu einer modernen und erweiterbaren Visualisierung für Maschinen und Anlagen.“