HMI-Schnittstelle Verbundprojekt HMI 4.0 legt Grundstein für moderne Maschinenbedienung

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Wie wird in Zukunft eine Mensch-Maschine-Schnittstelle aussehen? Das Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation hat das Verbundprojekt HMI 4.0 ins Leben gerufen. Die Bedienung von Maschinen wird hier mit Ansätzen des modernen Wissensmanagements vernetzt.

In einer Trendstudie hat das Fraunhofer IAO die wichtigsten Handlungsfelder für eine erfolgreiche Mensch-Maschine-Interaktion identifiziert und untersucht. Die Autoren der Studie erläutern, was für eine ergonomische HMI-Gestaltung notwendig ist und gehen auf die Integration neuer Techniken wie Social Media, Interaktions- und Erkennungstechniken ein.

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Projektleiter Dr. Matthias Peissner vom Fraunhofer IAO erklärt: „Die Bedeutung von HMIs wird in der Zukunft weit über das reine Beobachten und Bedienen hinausgehen. HMIs werden auch eine Plattform für kooperative Entscheidungen, Wissensaufbau und Problemlösungen im Team sein. Im Innovationsverbund HMI 4.0 entwickeln wir hierfür passgenaue Ansätze. So können wir unseren Partnern zu einem Vorsprung verhelfen.“

Im Anschluss an die Studie formierte sich das Verbundprojekt HMI 4.0, das bis Mai 2016 andauern wird. Sowohl Betreiber komplexer Produktionsanlagen, Maschinenhersteller als auch Software- und Technologie-Unternehmen wie COPA-DATA sind an Bord. Gemeinsam erarbeiten sie, inwieweit in Zeiten der Industrie 4.0 nutzergenerierte Bedienhilfen in die HMIs der Zukunft implementiert werden können. Das Projekt beleuchtet somit die sinnvollen Optionen der HMI-Gestaltung und -Performance aus möglichst vielen Blickwinkeln.

Eine Frage der Schnittstelle: Mitarbeiterwissen weitergeben

Weltweit sind zahlreiche Produktionsstätten mit ähnlichen Kernproblemen bei der Maschinenbedienung konfrontiert. Nur wenige Mitarbeiter haben das Fachwissen, Fehler erfolgreich und schnell zu beheben. Auch die optimale Einstellung von Maschinen und Anlagen ist oft nur einzelnen Fachkräften überlassen. Deren Know-how wird jedoch nur selten systematisch erfasst, bleibt damit für andere Mitarbeiter und auch für das Wissensmanagement der Unternehmen unerreichbar. Ganze Anlagen werden so abhängig von einigen Einzelpersonen und deren Verfügbarkeit.

„Die Behandlung von Störfällen ist entscheidend für die Effizienz von Produktionsanlagen“, erläutert Dr. Matthias Peissner. Wer es schafft, die erfolgreiche Lösung von Störfällen allen Bedienern einer Maschine zugänglich zu machen, verbessert die Performance des Gesamtsystems und erhöht somit die Produktivität einer Anlage. Häufig fehlt jedoch eine ausreichende Dokumentation der Lösungen durch die Anwender selbst.

Interaktive HMI-Bedienhilfen entwickeln

Auf der Spur dieser Erkenntnisse erwägen die Teilnehmer des Projekts HMI 4.0, welche Eigenschaften künftige Schnittstellen aufweisen müssen, um Mitarbeiter zur Weitergabe ihres Wissens zu motivieren. Folglich sollen die HMIs der Zukunft aktiv dazu beitragen, Wissen einfacher und zuverlässiger im Unternehmen zu speichern und zu verteilen.

Um Wissenschaft und Praxis möglichst effektiv zu vereinen, entstehen im Rahmen des Verbundes zuerst Konzepte und Lösungsansätze. Erkenntnisse aus den Themen Gamified Design, Psychologie sowie Wahrnehmung und Lernen werden herangezogen, um nützliche und notwendige Bestandteile von Anleitungen auszumachen. Im Fokus stehen Usability und Effizienz der Bedienhilfen, die Motivationsanreize, die Organisation sowie die Wirtschaftlichkeit eines solchen Systems.

Im zweiten Schritt setzen die Teilnehmer der Workshops ihre Lösungen in konkreten Prototypen in Bezug auf spezifische Anwendungsfälle um. Hier dient COPA-DATAs Automatisierungssoftware zenon als Basis zur Entwicklung interaktiver und motivierender HMI-Bedienhilfen. „Ergonomische Mensch-Maschine-Interaktion ist eine unserer Kernkompetenzen. Das Projekt passt genau dazu, diese immer weiter auszubauen. Für uns spielt der Mensch in der Smart Factory der Industrie 4.0 eine wesentliche Rolle. Mit ergonomischer Software und seinem Know-how wird er zum Wettbewerbsvorteil in jeder Produktion“, ergänzt Phillip Werr, Marketing Manager von COPA-DATA.

Das Wissen fließt zurück in das System

Die benutzergenerierten Bedienhilfen sollen künftig die Handlungen in Fehlersituationen automatisierter Prozesse effizient unterstützen. Sie sollen ein Werkzeug werden, mit dem Experten ihr Wissen zur Maschinenbedienung leichter und schneller weitergeben können. Das dahinter stehende System muss darüber hinaus wichtige qualitätssichernde Aufgaben leisten. Hierzu zählen zum einen die Überprüfung des Umfangs und der didaktischen Nutzerfreundlichkeit der Hilfen. Zum anderen sollen motivierende Faktoren für die Nutzer eingebaut werden, damit das vorhandene Wissen auch wirklich zeitnah in das System eingespeist wird.

Aus den Skizzen der Prototypen entstehen Leitfäden, um gute und sichere Anleitungen aus benutzerbasierenden Informationen innerhalb von HMIs zu erstellen. „Mit zenon wird die Einbindung des generierten Wissens auch in übergeordnete Systeme bis hin zum allgemeinen Wissensmanagement des Unternehmens und in Cloud-Anwendungen möglich“, erklärt Phillip Werr. Das Ziel, auch aktuelle Forschungsergebnisse auf kürzestem Weg in marktreife Produkte einzubinden, steht dabei immer im Fokus. Im Jahr 2014 investierte der Software-Hersteller rund sieben Millionen Euro in Forschung und Entwicklung.

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