Zwar sind berührungsempfindliche Bildschirme schon lange verfügbar, aber den Durchbruch erlebte die Touch-Technik erst vor einigen Jahren mit der massenhaften Verbreitung von kapazitiven Displays in Smartphones. Bei der kapazitiven Sensorik hat der Bildschirm eine durchgehende Glasoberfläche, die einerseits elegant aussieht und andererseits – je nach Glassorte – sehr robust sein kann. Für die Industrie bedeutet das, dass in Kombination mit entsprechenden Gehäusen auch Geräte entstehen, die staub- und wasserdicht gemacht werden können.

Andererseits vermittelt ein glatter Bildschirm keine taktile Rückkopplung auf die Berührung. Ob die Bedienung erfolgreich war, muss durch optische oder/und akustische Rückkopplung angezeigt werden. Das kann dann zum Problem werden, wenn eine Maschine 'blind' bedient werden soll – was in diesem Fall heißt: ohne auf das Bedienelement zu sehen. In vielen Anwendungsfällen muss der Bediener die Maschine oder ein Werkstück beobachten. Hier ist dann das haptische Element eines physikalischen Tasters besser geeignet. Touch eignet sich dementsprechend für viele, aber nicht alle Anwendungen.

Anwendungen in der Industrie

Auf zahlreichen Ständen der SPS IPC Drives waren ansprechende Touchscreens mit modernen Bedienoberflächen zu sehen. Schöne Messe-Demonstrationen – aber wie steht es mit realen Anwendungen? Roland Haag von Schubert System Elektronik sagt: "Wenn auf eine neue Maschinengeneraton umgestellt wird, nutzen viele Maschinenhersteller die Gelegenheit, auch das Bedieninterface zu überarbeiten. Durch die neuen Bildschirme im 16-zu-9-Format können heute zusätzliche Applikationen in das Bedieninterface integriert werden, für die bisher ein zusätzlicher Bildschirm nötig war, zum Beispiel Überwachungskameras oder Werkzeugverwaltung." Schubert stellt Touch-Monitore der Marke 'Prime Cube' her und setzt bei der Software auf eine eigene Linux-Distribution, auf der die Bedienoberfläche mit dem Software-Framework Qt entworfen wird.

Auch B&R nutzt Touch und Multitouch für die Steuerung von Maschinen. "Insbesondere in der Kunststoffverarbeitung bieten sich zahlreiche Möglichkeiten, Visualisierungs- und Bedienkonzepte auf völlig neue Beine zu stellen", sagt Raimund Ruf, Business Manager HMI bei B&R. Die Spritzgießmaschinen können mit verschiendenen Kunststoffen befüllt werden. Die Rezepte dafür werden über das Touchinterface ausgewählt und per Wischgeste in die Maschine "eingefüllt" – eine besonders benutzerfreundliche Anwendung der Gestensteuerung.

Touch verändert Bedienschnittstellen

Nun ist es aber nicht damit getan, einen Touch-Monitor an eine Maschine anzuschließen und ein schickes Bedieninterface aufzuspielen. Denn die Technik verändert das Nutzerinterface. Die aktuellen Bildschirme bieten mehr Fläche und das Seitenverhältnis von 16:9 macht eine neue Anordnung der Bedienelemente nötig. Außerdem bringt das Touchdisplay Visualisierung und Bedienung zusammen, wofür bisher getrennte Geräte beziehungsweise ein Bildschirm und Tasten nötig waren.

Sicherheitsabfrage durch Multitouch-Bedienung.

© B&R

Beim Entwurf einer Touch-Bedienoberfläche müssen die Nutzungs-Szenarien und mögliche Probleme von Anfang an bedacht und auf die Anwendung abgestimmt werden. Was passiert zum Beispiel bei einer unbeabsichtigten Berührung? Roland Haag: "Das hängt davon ab, wie kritisch die Inhalte auf dem Bildschirm sind. Prozessdaten und informative Anzeigen sind unkritisch. Wenn es aber um das Auslösen von Funktionen geht, müssen Sicherheitsmechanismen eingebaut werden, wie beispielsweise eine Zwei-Hand-Bestätigung durch Multitouch."

Hinzu kommt, dass Smartphones den Maßstab für Bedienfreundlichkeit um einiges höher gelegt haben. Viele Firmen holen sich deshalb bei der Entwicklung neuer Benutzerschnittstellen Experten zu Hilfe. Die Firma UID hat sich auf dieses Gebiet spezialisiert. Andreas Beu von UID sagt: "Allein durch den Funktionsumfang können sich Maschinenbauer heute kaum noch vom Wettbewerb differenzieren. Aber darin, wie dieser Funktionsumfang dem Nutzer dargeboten wird, bestehen große Unterschiede".

Unabhängig durch Web-Technik

Bedieninterface auf Web-Basis: SMART HMI verwendet bereits den Sprachstandard HTML 5 und bindet Prozessdaten direkt von der Steuerung ein.

© UID

UID stellte auf der Messe ein neues Produkt namens 'Smart HMI' vor, das zur Darstellung des Bedieninterfaces den neuen HTML-5-Standard nutzt, der voraussichtlich 2014 verabschiedet wird. "Durch Web-Technik werden wir unabhängig von Hardware- und Betriebssystem," sagt Andres Beu. "Eine Bedienoberfläche lässt sich damit sowohl auf großen wie auf kleinen Bildschirmen darstellen. Und auf dem Bediengerät muss auch keine schwergewichtige Software mehr eingesetzt werden – ein Webbrowser reicht."

Smart HMI besteht aus drei Teilen: In einer Engineering-Umgebung werden die Bedienoberflächen erstellt. Zweite Komponente sind die Steuerelemente – vorgefertigte HTML-5-Bausteine für die Interaktion mit Geräten und Maschinen. Dritter Bestandteil ist ein 'Connector', der die Verbindung zwischen Steuerung und Web-Client herstellt. Dieser Connector ist ein Daten-Gateway, das Prozessdaten aus der Steuerung in ein Web-Interface einschleust.

Tablets im Produktionsprozess

Industrieller Tablet-PC-Demonstrator mit Qseven-Modul von congatec.

© congatec

Die Analysten von Gartner schätzen, dass bis zum Jahr 2016 an die 40 % aller Mitarbeiter mobil arbeiten, also mit Notebooks, Tablets und Smartphones ihre Arbeit erledigen. Außerdem treten an die Stelle von Notebooks und Ultrabooks zunehmend Tablet-Computer. Deshalb besteht ein großes Interesse, diese Geräte auch in der Industrie einzusetzen – so wie heute Notebooks für Wartungszwecke eingesetzt werden. Der Einsatz von Tablet-Computern könnte aber weiter gehen, denn dank Web-Technik und drahtloser Vernetzung können Sie auch die Funktion eines Bedienterminals übernehmen. "Anstatt zehn Terminals für 1500 Euro zu installieren reichen dann auch zwei und Funk-Anschlussmöglichkeiten für Tablets", sagt Andreas Beu von UID. Dass Tablets keine industriellen Geräte mit entsprechender Robustheit sind, sieht er nicht als hinderlich an. "In vielen Bereichen wird diese Robustheit nicht gebraucht, und außerdem gibt es ja Industrie-Tablets." Aufgrund der Hardware- und Software-Unabhängigkeit einer Web-Bedienoberfläche können die Tablets dann auch beliebig erneuert werden, was aufgrund der kurzen Produktions- und Lebenszyklen entsprechend nötig ist.

Wozu braucht man HTML 5?

Die zukünftige HTML-Version, von der es schon recht ausgereifte Entwürfe gibt, bringt zahlreiche neue Features mit, wie zum Beispiel Audio, Video, 2D- und 3D-Grafik sowie die Nutzung von lokalem Speicher, wofür heute noch Plug-ins wie Adobe Flash notwendig sind. Allerdings stellt sich in der Industrie die Frage: Wozu braucht man das? Andreas Beu, UID: "HTML wird ja nicht nur in der Automation und im Maschinenbau angewandt – es ist ein industrie- und branchenübergreifender Standard. Die ganzen MES- und SCADA-Hersteller werden HTML 5 adaptieren. Insofern ist diese Technik ein wichtiges Bindeglied für die unternehmensweite Vernetzung." Apropos Vernetzung: Audio und Video mögen für eine Maschinensteuerung "nice to have" sein, viel wichtiger ist aber diese Vernetzung, die im Zuge von Industrie 4.0 noch ganz andere Dimensionen annehmen wird. "Da kommen dann Dinge wie Mesh-ups ins Spiel," sagt Andreas Beu, "das kann man sich so vorstellen wie heute ein Reiseportal, das eine Google Map einbindet. Genauso kann man Prozessdaten in ein Maschinenportal einbinden."