Die Unabhängigkeit der Web-Visualisierung von bestimmten Endgeräten ist ein wichtiges Argument - aber wie sieht es mit der Performance aus? Die Redaktion von elektroniknet.de hat sich in der Branche umgehört und Meinungen von Visualisierungs-Experten eingeholt.

HTML5 erfordert aktuelle Hardware oder MicroBrowser

Peter Brügger, Geschäftsleiter von iniNet Solutions: Unsere Toolchain 'SpiderControl' generiert reines HTML5 zusammen mit SVG. Alternativ können auf Wunsch auch Java-Applets unterstützt werden.

Einerseits ist HTML5 bei neuen Produkten schlicht der Standard, der a priori unterstützt wird. Anderen Technologien wird der Zugang zum Browser zusehends erschwert. Andererseits bietet HTML5 erstmals die Möglichkeit, Code von verschiedensten Herstellern zusammen mit eigenem Script zu verwenden. Es gab noch nie eine Software-Technologie, mit der man derart flexibel Widgets aus den verschiedensten Küchen zusammenmixen konnte.

Der Nachteil von HTML5 ist ganz klar die Performance; industrielle HTML5-HMIs mit einer gewissen Komplexität benötigen jeweils die neueste HTML5-Engine und darum auch die neueste Hardware. Weil man stets die aktuelle Browser-Engine braucht, ist es auch nicht so, dass man in zwei oder drei Jahren damit rechnen kann, dass HTML5 bis dahin auch auf langsameren Plattformen läuft, auf die man für industrielle Geräte angewiesen ist. Dieses 'Moving-Target'-Syndrom haben wir schon bei den Java Virtual Machines über 15 Jahre lang beobachtet: Kam eine neue Version der Virtual Machine, war ein neuer Rechner nötig. Auf der alten Version konnte man nicht mehr lange bleiben, wegen fehlendem Support und wegen der Sicherheit. Und so kam es, dass Java-Applets auch nach 15 Jahren im Markt immer noch nicht zufriedenstellend auf typischen Industrie-Panels laufen. Das wird bei HTML5 nicht anders werden.

Der einzige Ausweg besteht darin, dass der Hersteller einen innerhalb der HMI-Toolchain kompatiblen MicroBrowser anbietet, der auch auf kleinen industriellen Mikrocontrollern laufen kann. So ein MicroBrowser ist zwar kompatibel zu den mit dem jeweiligen HMI-Editor gezeichneten Projekten, benötigt für deren Darstellung aber keine HTML5-Engine, sondern ist in einer nativen Programmiersprache wie C/C++ programmiert. Erst diese Doppelstrategie "HTML5 auf PC, Tablet und Smartphone" zusammen mit dem 'MicroBrowser im Feldeinsatz' ermöglicht eine kosteneffektive Umsetzung der Web-HMI-Strategie.

Kosteneffektiv wird eine Toolchain dann, wenn man damit alle Anforderungen an HMI im Unternehmen abdecken kann und nicht mehrere Werkzeuge parallel braucht, wodurch die Arbeit doppelt und dreifach anfallen würde. Und dann ist es für die Serienproduktion relevant, wie viel das Industrie-Panel mit MicroBrowser im Vergleich zu traditionellen Lösungen kostet. Ist es sogar noch günstiger als diese, hat man doppelt gewonnen.

Die Vorteile von Plug-Ins in Visualisierungssystemen bestehen darin, dass bestehende Entwicklungswerkzeuge wie Microsofts Visual Studio oder die Adobe-Tools auch für Web-Entwicklungen nutzbar sind. Bei Java-Applets sehe ich öfters noch den Vorteil, dass sie in älteren Browsern unterstützt werden, während bei HTML5 die neuesten Versionen nötig sind. In größeren Firmen werden die eingesetzte Software und die Version oft komplett vorgeschrieben, und die Migration erfolgt nur sehr langsam, da kann Java zum Zuge kommen. Dennoch scheint es absolut klar, dass all diese Plug-Ins schon mittelfristig aus den Browsern verschwinden werden. Nicht einmal mehr die genannten Hersteller Microsoft und Adobe setzen in ihren Web-Strategien auf diese Technologien, sondern sind beide auf HTML5 umgeschwenkt.

Für komplexe Anwendungen sind Plug-Ins nötig

Philipp Schmidt, Copa-Data: »Für sehr einfache User Interfaces mit geringer Funktionstiefe eignet sich Webtechnik sehr gut.«

© Copa-Data

Philipp Schmidt, Branch Office Manager bei Copa-Data für die Niederlassung Köln und Leiter des Competence Center Business Intelligence: Wir vereinen mit unserer HMI/SCADA-Lösung »zenon« beide Welten. Dank der Möglichkeit, Plug-Ins zu nutzen, können wir unser HMI/SCADA-System in allen Webbrowsern abbilden und dabei Funktionen bieten, die über den Leistungsumfang eines Browsers hinausgehen, etwa die Einbindung von ActiveX- oder WPF-Elementen (Windows Presentation Foundation), die lokale Berechnung von Daten oder Skripting. Der 'zenon Webclient' bietet damit mehr als einen Zugriff auf an anderer Stelle erzeugte und verwaltete Daten - er verhält sich vollkommen identisch zu unserer nativen Windows-Applikation.

Anfang kommenden Jahres werden wir einen HTML-Client (HTML5, SVG) anbieten, der es ermöglicht, die Visualisierung auf jedem beliebigen Endgerät darzustellen - auf jedem mit einem Web-Browser ausgestatteten Smartphone, Tablet-PC, HMI-Panel, Notebook oder Rechner im Leitstand. Das schafft Plattformunabhängigkeit und kann das Engineering erleichtern, wenn Unternehmen es als sinnvoll erachten, ein User Interface für alle Endgeräte zu entwerfen.

Die Vorteile der Webtechnik sind sicherlich die einfache technische Anbindung, die Bedienung verschiedener Endgeräte und die einfache Handhabung. Für sehr einfache User Interfaces mit geringer Funktionstiefe eignet sich Webtechnik deshalb sehr gut. Wenn es um komplexere Aufgaben geht, sind Plug-Ins erforderlich.
Plug-Ins wie Silverlight, Java, Flash oder ActiveX bringen aber auch Nachteile mit sich. Einer der wichtigsten Nachteile ist, dass sie nicht hersteller- und plattformunabhängig sind. Für uns als HMI/SCADA-Anbieter bedeutet dies in Konsequenz zusätzliche Entwicklungsarbeit. Dennoch sind Plug-Ins meist funktional und technisch überlegen und bieten eine bessere Performance.

HTML5 hat noch Schwächen

André Lange, Iconics: "Die Normierung von HTML5 ist nicht abgeschlossen, so dass noch einige Anpassungen zu erwarten sind."

© Iconics

André Lange, Geschäftsführer Central Europe von Iconics: Unsere Software ist schon seit dem Aufkommen des Internets auf die Webtechnik vorbereitet. Zur damaligen Zeit wurden Webclients durch ActiveX mit Daten, Grafiken, Trends und Alarmen versorgt. Heute bedienen wir sowohl die Webclients als auch die mobilen Clients (wie Tablets und Smartphones) über verschiedene Wege. Das hat den Vorteil, dass wir individuelle Vorteile der unterschiedlichen Technologien nutzen können. Iconics unterstützt Silverlight, HTML5 und WinRT (Windows Runtime). Eine Entwicklungsumgebung für alle Arten von Clients verringert den Engineering-Aufwand erheblich.

HTML5 ist ein internationaler Quasi-Standard und wird von vielen Browsern auf verschiedenen Plattformen unterstützt. Die Normierung ist nicht abgeschlossen, so dass noch einige Anpassungen zu erwarten sind. Zudem werden bestimmte Funktionen wie etwa 3D noch nicht unterstützt. Die Verbindung mit Geräte-eigenen Sensoren wie GPS, Kompass oder Kamera ist nicht ohne weiteres möglich. Dies erschwert das Einbinden in sinnvolle Applikationen.

Mit Silverlight als Plug-In bewegt man sich nahe an der Microsoft-Roadmap von WinRT und hat viele Vorteile bei der Umsetzung mit WPF (Windows Presentation Foundation). ActiveX dagegen ist ein 25 Jahre alter Standard, der von neuen Browsern zum Teil nicht mehr unterstützt wird. Heutige .NET-Controls haben einen wesentlich höheren Anspruch an Sicherheit und Stabilität.

Web-HMI: Plattformunabhängig, aber hohe Hardware-Anforderungen

Mikael Hansson, Beijer Electronics: »Webtechniken wie HTML5 stellen besonders hohe Anforderungen an die Hardware - unter anderem erfordern sie Grafikkarte und Grafiktreiber.«

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Mikael Hansson, Produktmanager HMI-Software bei Beijer Electronics: Unsere HMI-Software iX beruht zu 100 Prozent auf C# und dem Grafik-Framework WPF (Windows Presentation Foundation) und ist nicht webbasiert. Das macht sie zu einem geeigneten System für die unterschiedlichsten Anforderungen, egal ob in kleinen oder großen Projekten. Bei HMI-Geräten ab Beijers TxB-Serie lassen sich direkt in der Visualisierungs-Software HTML-Seiten über einen Browser anzeigen, und das Panel kann selbst als Webserver fungieren, der HTML-Seiten bereitstellt.

Eine Visualisierung, die auf reiner Webtechnik beruht, hat mehrere Vorteile: Sie ist problemlos plattformunabhängig anwendbar, und für die Darstellung ist bloß ein Browser erforderlich. Die nötige Infrastruktur ist durch lokale Netzwerke meist schon vorhanden. Es ist nur ein Programmier-Tool vonnöten, nämlich das für die SPS mit Webserver. Die zentrale Intelligenz befindet sich in der SPS.

Nachteile gibt es aber ebenfalls: Webtechniken wie HTML5 stellen besonders hohe Anforderungen an die Hardware - unter anderem erfordern sie Grafikkarte und Grafiktreiber. Der Browser braucht unter Umständen bestimmte Plugins wie etwa Java. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist manchmal mäßig, und Sicherheitsaspekte kommen stärker zum Tragen. Weitergehende Datenverarbeitung, etwa Logging oder Rezeptur-Handling, muss in der SPS stattfinden. Aber SPS-Speicher ist meist teuer.

Ein Standard-Browser reicht nur bei reiner Webtechnik aus

Ronald Düker, Certec EDV: »In der Industrie 4.0 gilt es, den Zugang des Menschen zur Visualisierung von Anlagen zu vereinheitlichen. Sinnvoll umsetzbar ist dies nur über reine Webtechnik.«

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Ronald Düker, Head of Product Marketing bei Certec EDV: Unser HMI/SCADA-System 'atvise' ist branchenunabhängig einsetzbar und somit vom Maschinen- und Anlagenbau über Infrastruktur und Energie bis hin zur Gebäudeleittechnik vertreten. Also richten wir uns prinzipiell an alle Kunden, die mit Hilfe flexibler Visualisierungstechnik die Modernisierung ihrer Anlagen vorantreiben, auch ohne gleich die bestehende Steuerungstechnik über Bord werfen zu müssen. Hinzu kommt ein weiterer Aspekt: Unsere Systeme sind auch auf Basis von OPC UA umgesetzt. Dadurch bietet »atvise« ein wirklich standardbasiertes, durchgängiges objekt-orientiertes Engineering.

Ein entscheidender Vorteil von HMI-Systemen in reiner Webtechnik ist, dass die Systeme unabhängig von bestimmten Endgeräten visualisieren, also auf jedem mit einem Standard-Webbrowser ausgestatteten Smartphone, Tablet-PC, HMI-Panel, Laptop oder Leitstandsrechner. Auf dem Weg zur Industrie 4.0 ist dies ein ganz großes Thema - wegen der zunehmenden Dezentralisierung gilt es, den Zugang des Menschen zur Visualisierung von Anlagen zu vereinheitlichen. Nur über reine Webtechnik ist es sinnvoll umsetzbar, einer größeren Zahl von Personen - je nach Benutzerrecht - orts- und geräteunabhängig Zugang zur Visualisierung einer Anlage zu verschaffen. Denn es ist keine Client-Installation nötig - es muss ja nur ein Webbrowser aufgerufen werden.

Zu beachten ist, dass nur bei Lösungen, die in nativer Webtechnik auf Basis der W3C-Standardisierung umgesetzt sind, für eine leistungsstarke HMI nichts anderes erforderlich ist als ein gängiger Standard-Webbrowser, und zwar ohne zusätzliche Software-Installationen oder Plug-Ins wie Java, ActiveX, Flash oder Silverlight.

Des Weiteren skalieren HMI/SCADA-Systeme auf Basis reiner Webtechnik automatisch und unbegrenzt, egal welches Format das betreffende Endgerät bietet. Mit ein und demselben System sowie einmaliger Projektierung funktioniert die grafische Darstellung also automatisch auf unterschiedlichen Bediengeräten. Dank SVG-Vektorgrafiken ist verlustfreies Zoomen - unabhängig von der Auflösung - möglich, was einen ganz anderen Aufbau der GUI erlaubt.

Plug-Ins wie Java, ActiveX, Flash, Silverlight oder sonstige Installationen bringen immer Einschränkungen mit sich. Es fängt schon damit an, dass man sie installieren muss. Das geht aber nicht auf allen Plattformen. Weil Plug-Ins nicht standardkonform sind, sondern proprietäre Applikationen, weiß man auch nicht, wie lange sie jeweils noch weiterentwickelt werden.