3 apr. 2018
6 minuten
Ze zijn al een hele tijd niet alleen meer voor ‘digital natives’: tablets en smartphones bieden een groot aantal nieuwe ontwerpmogelijkheden. De human-machine-interface (HMI) in combinatie met PLC wordt een centraal onderdeel van Smart Industries en van functies met toegevoegde waarde. Zolang het bedienings- en visualiseringsconcept maar werkt.
Geurt van Bennekom, Product Market Manager bij Eaton Industries, legt uit waar het volgens hem om draait.
Human-machine-interfaces met touch & feel: hebben machines van de volgende generatie nog wel traditionele drukknoppen?
Geurt van Bennekom: Mechanische drukknoppen blijven voorlopig nog een belangrijke rol spelen, ook voor de human-machine-interface (HMI) in Smart Industries-omgevingen. Om veiligheidsredenen zijn touch-elementen niet toegestaan voor bijvoorbeeld NOODSTOP-schakelaars. De internetgeneratie en smartphones hebben veel veranderd voor moderne bedienings- en visualiseringsconcepten.
Waar zijn de veranderingen van de smartphonegeneratie zichtbaar voor werktuigbouwbedrijven?
Van Bennekom: De verandering beïnvloedt de bedieningsgewoonten en creëert bovendien volop nieuwe mogelijkheden. Met name productiemanagers en onderhoudsmedewerkers profiteren van de mogelijkheid om waar dan ook toegang te hebben tot de status van machines of onderhoudsplannen. De markt voor bedieningsapparatuur gaat zeker groeien. De marktstudie Machine Operation over bedieningstechnologie die in 2016 door de VDMA-werkgroep is gepubliceerd, toont aan dat die groei inderdaad plaatsvindt. Niet alleen neemt het aantal machinebouwers dat 100 werkstations of meer per jaar plaatst aanzienlijk toe, maar er is ook een duidelijke trend van touchscreens en mobiele bedieningsapparaten zichtbaar.
Welke voordelen dienen zich aan?
Van Bennekom: Die zijn er volop en in allerlei vormen, omdat human-machine-interfaces eenvoudig te bedienen zijn en kunnen worden aangepast aan de behoeften van de gebruiker. Zo kunnen de bedieningshandelingen sneller worden uitgevoerd en kan het aantal bedieningsfouten worden teruggebracht, wat leidt tot een hogere productiviteit van de gebruikers. Bovendien neemt de werkdruk voor de operators af.
De belangrijkste voordelen binnen toepassingen zoals Smart Industries zijn goed te zien in de processen zelf. De geïntegreerde aanpak van productie, planning en supplychains in slimme fabrieken zal ertoe moeten leiden dat in de toekomst steeds hogere volumes gebruikersvriendelijke informatie worden verwerkt en weergegeven.
Er is dus een gigantische reeks mogelijke toepassingen voor industrieel gebruik…
Van Bennekom: ….en dat zijn nog maar een paar voorbeelden. Volgens de marktstudie Machine Operation gebruiken machinebouwers bedieningselementen niet meer alleen voor normale bedieningstaken en om problemen rond visualisering en operationele zaken op te lossen, maar ook voor veel complexere taken zoals diagnostiek en onderhoud, opstarten, configuratie, tooling en ingebruikstelling. Ook belangrijke zaken als condition monitoring en voorspellend onderhoud behoren daartoe. De bedieningsniveaus kunnen worden gebruikt om functionaliteitsdifferentiatie aan te brengen voor versies van een bepaald type machine en om op rollen gebaseerde taken te verdelen.
HMI’s bevinden zich letterlijk op het snijvlak tussen twee verschillende werelden. Een HMI/PLC, een Programmable Logic Controller met een bedieningspaneel, kan ook als retrofit in bestaande machines worden geïntegreerd. Voor dit proces is het juiste bedieningsconcept nodig dat bestaat uit het type apparaat en de bijbehorende technologie. Ook de visualisering en de integratie in de context en het hele systeem zijn van belang.
Waarom zijn normen zo belangrijk voor het integreren van bedieningsconcepten?
Van Bennekom: Bedieningsapparaten moeten voldoen aan een groot aantal wettelijke vereisten voordat ze op de markt kunnen worden gebracht. Europa kent normen voor het ontwerp van een bedieningsconcept om het aantal bedieningsfouten en onbedoelde handelingen tot een minimum te beperken. DIN EN 60204-1 heeft betrekking op beveiligings- en elektriciteitsonderdelen op machines en op bedieningsconcepten: algemene eisen aan de indeling, de montage en beveiligingstypen, bijvoorbeeld voor drukknoppen, maar ook welke kleur voor welk doeleinde moet worden gebruikt. EN 60072 en EN 60047, die ook bedieningsprincipes worden genoemd, hebben betrekking op markeringsregels. Buiten de IEC gelden ook regels als de producent of diens klant internationaal actief is.
Een heleboel regels in plaats van creatief design?
Van Bennekom: Voor machinebouwers draait het niet alleen om het naleven van de normen. Voor hen is het van belang welke informatie ze aan klanten en operators moeten verstrekken en hoe ze dat moeten doen. Machinebedieningsteams hebben vaak een internationaal karakter. Het bedieningsconcept is bijvoorbeeld gericht op het verlagen van de complexiteit van landspecifieke varianten. Universeel begrijpelijke symbolen zijn beter dan tekst. Touchscreens en multi-touchschermen bieden volop mogelijkheden. Kleuren, vormen en termen worden echter niet in alle landen op dezelfde manier geïnterpreteerd. In Noord-Amerika zijn symbolen bijvoorbeeld een probleem. Bedrijven die de vaste praktijken in de markt en lokale eisen omzeilen, lopen het risico op aanzienlijke extra kosten en uitgestelde marktintroducties. Dit geldt evenzeer voor visualiseringsconcepten.
Wat ontbreekt er nog op de lijst van technische criteria?
Van Bennekom: Bruikbaarheid blijft een probleem. Robuustheid is in ruwe industriële omgevingen van belang en in de voedselindustrie worden met het oog op hygiëne weer heel andere ontwerpeisen gesteld.
Beroeps- en brancheverenigingen en kamers van koophandel stellen ook nog eens hun eigen eisen. Een goed voorbeeld van hoe waarde kan worden toegevoegd met een samenhangend bedieningsconcept is als bedieningsunits technische vrijgavecertificaten hebben die de normen overstijgen. Voor veel onderdelen van Eaton is dat het geval.
Dit leidt tot technische mogelijkheden en meer flexibiliteit.
Met de human-machine-interface kan dus waarde worden toegevoegd?
Van Bennekom: Klopt. Alle overwegingen die van toepassing zijn op het maken van een samenhangend bedieningsconcept zijn ook de uitgangspunten voor het toevoegen van waarde. Ontwerp, beleving en materialen dragen bijvoorbeeld ook bij aan het gevoel van waarde. De machinebouwer kan hiervan gebruikmaken om een concurrentievoordeel in de optiek van de klant te creëren.
Het systeemconcept speelt eveneens een rol. Concepten die zijn afgestemd op de huidige en toekomstige vereisten zijn een afspiegeling van de totale waardeketen. Ze maken het voor de machinebouwer eenvoudiger om te plannen, voor de fabrikant om te ontwikkelen, voor de monteur om de machine in gebruik te stellen en voor de operator om de machine dagelijks te bedienen.
Met welke uitdagingen krijgen ontwerptechnici bij een modern bedieningsconcept te maken?
Van Bennekom: Ze moeten in het machineproject met de bedieningsunit toegevoegde waarde creëren, bijvoorbeeld door nieuwe functionaliteit toe te voegen. Hierdoor kan een cruciaal voordeel in de wereldwijde concurrentieslag worden behaald. Tegelijk moeten ze ervoor zorgen dat de human-machine-interactie altijd voldoet aan de wettelijke vereisten en regels op het gebied van veiligheid op de werkplek. Bovendien moet hun systeem een veilige investering zijn doordat het de mogelijkheid biedt om de bedieningsniveaus in een totaalaanpak van de machine voor gebruik in slimme fabrieken te integreren.
Kunt u een aantal mogelijke oplossingen noemen?
Van Bennekom: Compacte HMI/PLC-apparaten met betaalbare resistive touch-technologie, dat wil zeggen HMI- of gecombineerde apparaten, zijn geschikt voor goed beheersbare werktuigbouwkundige toepassingen. Er zijn ook bedienings- en controle-units beschikbaar voor meer veeleisende toepassingen, waarbij het ontwerp visueel aantrekkelijk is en voorzien van embedded hoogwaardige multi-touch-technologie. De kenmerken hiervan zijn intuïtieve geleiding van de operator, nauwkeurige gebarenbediening en multimediaopties.
En waar gaat dit allemaal heen?
Van Bennekom: Alles is mogelijk. Er zijn vanuit de consumentenelektronica heel wat grote ontwikkelingen te verwachten. Smartwatches uitgerust met contextspecifieke menu’s als compacte bedieningsunit bijvoorbeeld. Ook zullen ‘augmented reality’-toepassingen snel hun weg vinden naar de industriële wereld. Op de Hannover Trade Fair van 2017 heeft Eaton de eerste toepassingen op basis van de Microsoft Holo-lens gepresenteerd. Nieuwe aanraaktechnologieën zoals 3D Touch of swipebediening met weergave buiten het scherm (zoals die al in sommige dure auto’s wordt toegepast) zijn ook interessante ontwikkelingen. Bij hologramaanraking vindt de interactie plaats door middel van geprojecteerde hologrammen. Dat is echt een zeer opwindende ontwikkeling.
Maar uiteindelijk draait het erom hoe praktisch de procedure in kwestie is.
Meer informatie geeft de whitepaper ‘Innovative operating concepts for the next generation of machines’ (Eaton.nl/HMI) .