M1 webMI pro
Vorteile einer webbasierten HMI-Lösung im Automatisierungsalltag
Bachmann electronic bringt eine neue Visualisierung für das M1-Steuerungssystem auf den Markt. Die webbasierte Lösung macht HMI-Applikationen für M1-Steuerungssysteme ortsunabhängig und ermöglicht einen Zugriff über mobile Endgeräte. Welche Eigenschaften und Veränderungen die neue Web-Visualisierung mit sich bringt, wird im Folgenden erläutert.
Bild: Bachmann electronic GmbHDie Zukunftstauglichkeit von Technologien wird von ihrer Fähigkeit bestimmt, sich zeitlichen Begebenheiten und Bedürfnissen anzupassen. Im Bereich HMI-Systeme bedeutet dies, dass die Benutzerschnittstelle zwischen Mensch und Maschine so gestaltet werden sollte, dass sie die heutigen Anwenderbedürfnisse nach Mobilität und intuitiver Bedienbarkeit optimal erfüllt, um sich als zukunftstaugliche Lösung auf dem Markt zu etablieren. Die Benutzerschnittstelle und ihre komfortable und intuitive Handhabung bestimmt den Produkterfolg maßgeblich mit. Dies ist keine neue Erkenntnis, schon im Jahr 2000 beschrieb Jef Raskin, der Erfinder des Macintosh, in seinem Buch 'The Human Interface' die wichtige Bedeutung der Benutzerschnittstelle aus Kundensicht: "From the customer's perspective the user interface is the system." (The Human Interface, Addison-Wesley, 2000).
Bild: Bachmann electronic GmbHDie Nachteile fest verbauter HMIs
Insbesondere bei Inbetriebnahme und Wartung zeigt sich der Mehraufwand bei fest verbauten Benutzerschnittstellen im Gegensatz zu mobilen Lösungen: Zur Fehleranalyse und -behebung muss meistens der Standort von der eigentlichen Fehlerquelle an der Maschine und dem Bedienfeld permanent gewechselt werden, was Zeit und Arbeitskraft kostet. Je komplexer die Maschine ist, desto höher sind auch die Anforderungen an Wartung und Projektierung. So ist häufig nicht nur eine Vor-Ort-Visualisierung zu berücksichtigen, sondern auch die Anbindung an einen Leitstand, eine eigene Visualisierung für die Fernwartung und teilweise auch schon Lösungen für mobile Endgeräte. Nicht selten werden hierbei für jeden Anwendungsfall separate Applikationen erstellt. Das Handling unterschiedlicher Endgeräte und Bildschirmauflösungen ist zudem bei vielen Visualisierungsprodukten nicht möglich. Eine weitere Einschränkung bei traditionellen Visualisierungslösungen ist, dass bei jeder Änderung oder Erweiterung der Applikation diese wieder an alle Geräte ausgeliefert und installiert werden muss.
Die Anforderungen an moderne HMI-Lösungen
Durch die weite Verbreitung von Smartphones und Tablets in nahezu jedem Privathaushalt ist davon auszugehen, dass auch Anwender von industriellen HMI-Lösungen den täglichen Umgang mit modernen Kommunikationstechnologien gewohnt sind. Mit dem allgemein gestiegenen Anwenderanspruch an Bedienkomfort und moderner Optik sehen sich folglich auch die Hersteller im Maschinen- und Anlagenbau konfrontiert. Zudem wächst auf Herstellerseite zunehmend der Wunsch nach individueller und freier Gestaltungsmöglichkeit von Visualisierungsprodukten, um sich optisch und inhaltlich von Mitbewerberlösungen abzuheben. Offene Schnittstellen können hierbei eine Option sein, individuelle Anforderungen zu erfüllen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Zukunftssicherheit der neuen Technologien. Das Interesse im Markt an moderneren und mobilen HMI-Lösungen ist vorhanden, trotzdem sollte weitestgehend sichergestellt werden, dass die eingesetzten Technologien auch noch in den nächsten Jahren 'lauffähig' bleiben, also mit den Weiterentwicklungen mobiler Endgeräte langfristig Schritt halten können.
Die neue Visualisierungsdimension für Maschinen
Konventionelle Visualisierungen im Maschinen- und Anlagenbau waren bisher meistens so implementiert, dass eine fest installierte Applikation auf Client-Seite über proprietäre Kommunikation mit der Steuerung in Verbindung stand und auf diese Weise Daten erfasst und Kommandos geschrieben hat. Die neue Visualisierungslösung von Bachmann electronic, M1 webMI pro, ist rein webbasiert und kehrt den beschriebenen Kommunikationsweg um: Der Webserver ist jetzt direkt in der Steuerung integriert. So können auf Client-Seite beliebige Visualisierungsgeräte, die über einen Browser verfügen, wie Smartphones, Tablets bis hin zu internetfähigen TV-Geräten oder aber auch leistungsstarke Bedienterminals, angekoppelt werden und via Ethernet/Internet auf den Controller von jedem beliebigen Ort der Welt zugreifen. Voraussetzung ist natürlich, dass sie über die entsprechende Berechtigung verfügen. Das Übertragungsprotokoll basiert auf reinen HTTP-Verbindungen, also Internetstandards, die schon lange verbreitet und erprobt sind und von Bachmann electronic nicht zusätzlich erweitert wurden. Für sicherheitskritische Anwendungen stehen zusätzlich verschlüsselte Verbindungen über HTTPS bereit. Das sind diejenigen Technologien, die auch bei Internetbanking-Anwendungen zum Einsatz kommen. Auf Client-Seite dient HTML5 als Basistechnologie der Visualisierungsseite - die neueste Version des HTML-Standards, die von allen modernen Browsern unterstützt wird und bei der davon auszugehen ist, dass sie sich genau wie die Vorgängerversionen als langzeitiger Technologiestandard etablieren wird.
Bild: Bayern BHKW GmbHWarum StandardInternet-Technologien?
Der Einsatz erprobter und weit verbreiteter Basistechnologien dient einerseits der Langlebigkeit der Visualisierungslösung, ermöglicht Anwendern aber darüber hinaus, eigene Inhalte schnell und einfach in die Visualisierung einzubetten. Das können z.B. Audiodateien, Landkarten oder Schulungsvideos sein. Eine Einbindung von Chatsystemen, die den direkten Kontakt zu Servicemitarbeitern ermöglichen, ist ebenfalls denkbar und wird voraussichtlich noch einen völlig neuen Handlungsspielraum im Bereich der Wartung und Überwachung eröffnen. Die Verwendung von Basis-Internettechnologien macht außerdem Plug-ins überflüssig, wodurch von jedem internetfähigen Endgerät problemlos und direkt auf die Visualisierung mit entsprechender Berechtigung zugegriffen werden kann.
Skalierbare Vektorgrafiken
Alle Grafikelemente, die auf einer Visualisierungsseite von M1 webMI pro abgebildet werden, sind skalierbare Vektorgrafiken (SVG) und somit von hoher Darstellungsqualität. Im Gegensatz zur früher häufig verwendeten Pixeldarstellung erfolgt das Zoomen und Skalieren ohne jeglichen Qualitätsverlust. Das Erstellen von eigenen Grafiken ist bei SVG einfach und bedarf keiner spezifischen Programmierkenntnisse. Darüber hinaus können alle erstellten Objekte in sämtlichen Eigenschaften animiert werden. Ein Import bereits vorhandener Grafiken, beispielsweise von CAD-Dateien, ist ebenfalls möglich.
Bild: Bayern BHKW GmbHIndividuelle Gestaltung
Neben den optischen Gesichtspunkten lässt sich die Benutzerschnittstelle bei M1 webMI pro auch inhaltlich individualisieren. So erlauben eingebaute Editoren Funktionserweiterungen über eigene Java-Scripts. Auch in Sachen Bedienfreundlichkeit entspricht M1 webMI pro der Forderung nach einer zeitgemäßen HMI-Lösung. Die gängigen Multi-Touch-Gesten, die bei nahezu allen gebräuchlichen Smartphones und Tablets fest hinterlegt sind, können in der Web-Visualisierung übernommen werden und funktionieren 'out-of-the-box'. Zudem besteht die Möglichkeit, eigen erstellte Gesten in die Java-Script-Programmierung mit aufzunehmen. Weil die Visualisierung direkt in die Steuerung integriert ist, sind darüber hinaus einer serverseitigen Erweiterung ebenfalls keine Grenzen gesetzt.
Einfache Auslieferung
Nach Fertigstellung der Visualisierung wird diese mit nur einem Klick per FTP an den Webserver übertragen. So vereinfacht sich die Auslieferung bei großen und verteilten Anlagen deutlich beispielsweise bei Windparks. Zeitintensive Software-Installationen auf allen beteiligten HMI-Geräten entfallen. Sobald sich ein Client mit dem zentralen Webserver verbindet oder die Webseite neu lädt, ist die aktuellste Version der Applikation zu sehen. Spezielle Installationen oder ein Neustart der HMI-Geräte sind dabei nicht nötig, weil alle Bedieneinheiten automatisch auf den neuesten Stand gebracht werden - unterbrechungsfrei und unabhängig von Zeit und Ort. Auch geografisch weit entfernte oder temporär abgeschaltete Einheiten, wie der Wartungs-PC, lassen sich problemlos einbinden.
Erfahrungsberichte
Alle bisher vorliegenden Erfahrungsberichte über M1 webMI pro sind äußerst positiv ausgefallen. Schwierigkeiten und Optimierungswünsche aus der Praxis wurden bisher nicht geäußert. Auch wenn sich die Anforderungsprofile branchenspezifisch unterscheiden, nennen alle Experten die ortsungebundene Bedienung und Fehlererkennung sowie die individuelle Gestaltungsmöglichkeit der Visualisierung als Hauptkriterien für die positive Resonanz. Erstere wird dabei nicht nur als Möglichkeit gesehen, den bisherigen Bedienkomfort deutlich zu steigern, sondern auch, um langfristig Kosten einzusparen. Laufwege für die Datenerfassung an der Anlage sowie die Informationsübermittlung zur Leitstelle fallen weg und Arbeitskräfte vor Ort können somit deutlich effizienter eingesetzt werden. Das Thema 'Effizienzsteigerung' ist in der Automatisierungswelt nach wie vor allgegenwärtig, und es ist davon auszugehen, dass sich daran auch in den nächsten Jahren nichts ändern wird - im Gegenteil. Was den Anwendern außerdem mit Ausblick auf die Zukunft Sicherheit gibt, ist die Verwendung offener, weit verbreiteter Internetbasistechnologien, mit deren Weiterentwicklung M1 webMI pro problemlos 'mitwachsen' kann. Sowohl Bachmann electronic als auch die Experten aus Pilotanwendungen sind davon überzeugt, dass sich die webbasierte HMI aufgrund ihrer vielseitigen Vorteile für die Industrie langfristig durchsetzen und den allgemeinen Technikstandard bestimmen wird.
Bachmann electronic bringt eine neue Visualisierung für das M1-Steuerungssystem auf den Markt. Die webbasierte Lösung macht HMI-Applikationen für M1-Steuerungssysteme ortsunabhängig und ermöglicht einen Zugriff über mobile Endgeräte. Welche Eigenschaften und Veränderungen die neue Web-Visualisierung mit sich bringt, wird im Folgenden erläutert.
Bild: Bachmann electronic GmbHDie Zukunftstauglichkeit von Technologien wird von ihrer Fähigkeit bestimmt, sich zeitlichen Begebenheiten und Bedürfnissen anzupassen. Im Bereich HMI-Systeme bedeutet dies, dass die Benutzerschnittstelle zwischen Mensch und Maschine so gestaltet werden sollte, dass sie die heutigen Anwenderbedürfnisse nach Mobilität und intuitiver Bedienbarkeit optimal erfüllt, um sich als zukunftstaugliche Lösung auf dem Markt zu etablieren. Die Benutzerschnittstelle und ihre komfortable und intuitive Handhabung bestimmt den Produkterfolg maßgeblich mit. Dies ist keine neue Erkenntnis, schon im Jahr 2000 beschrieb Jef Raskin, der Erfinder des Macintosh, in seinem Buch 'The Human Interface' die wichtige Bedeutung der Benutzerschnittstelle aus Kundensicht: "From the customer's perspective the user interface is the system." (The Human Interface, Addison-Wesley, 2000).
Bild: Bachmann electronic GmbHDie Nachteile fest verbauter HMIs
Insbesondere bei Inbetriebnahme und Wartung zeigt sich der Mehraufwand bei fest verbauten Benutzerschnittstellen im Gegensatz zu mobilen Lösungen: Zur Fehleranalyse und -behebung muss meistens der Standort von der eigentlichen Fehlerquelle an der Maschine und dem Bedienfeld permanent gewechselt werden, was Zeit und Arbeitskraft kostet. Je komplexer die Maschine ist, desto höher sind auch die Anforderungen an Wartung und Projektierung. So ist häufig nicht nur eine Vor-Ort-Visualisierung zu berücksichtigen, sondern auch die Anbindung an einen Leitstand, eine eigene Visualisierung für die Fernwartung und teilweise auch schon Lösungen für mobile Endgeräte. Nicht selten werden hierbei für jeden Anwendungsfall separate Applikationen erstellt. Das Handling unterschiedlicher Endgeräte und Bildschirmauflösungen ist zudem bei vielen Visualisierungsprodukten nicht möglich. Eine weitere Einschränkung bei traditionellen Visualisierungslösungen ist, dass bei jeder Änderung oder Erweiterung der Applikation diese wieder an alle Geräte ausgeliefert und installiert werden muss.
Die Anforderungen an moderne HMI-Lösungen
Durch die weite Verbreitung von Smartphones und Tablets in nahezu jedem Privathaushalt ist davon auszugehen, dass auch Anwender von industriellen HMI-Lösungen den täglichen Umgang mit modernen Kommunikationstechnologien gewohnt sind. Mit dem allgemein gestiegenen Anwenderanspruch an Bedienkomfort und moderner Optik sehen sich folglich auch die Hersteller im Maschinen- und Anlagenbau konfrontiert. Zudem wächst auf Herstellerseite zunehmend der Wunsch nach individueller und freier Gestaltungsmöglichkeit von Visualisierungsprodukten, um sich optisch und inhaltlich von Mitbewerberlösungen abzuheben. Offene Schnittstellen können hierbei eine Option sein, individuelle Anforderungen zu erfüllen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Zukunftssicherheit der neuen Technologien. Das Interesse im Markt an moderneren und mobilen HMI-Lösungen ist vorhanden, trotzdem sollte weitestgehend sichergestellt werden, dass die eingesetzten Technologien auch noch in den nächsten Jahren 'lauffähig' bleiben, also mit den Weiterentwicklungen mobiler Endgeräte langfristig Schritt halten können.
Die neue Visualisierungsdimension für Maschinen
Konventionelle Visualisierungen im Maschinen- und Anlagenbau waren bisher meistens so implementiert, dass eine fest installierte Applikation auf Client-Seite über proprietäre Kommunikation mit der Steuerung in Verbindung stand und auf diese Weise Daten erfasst und Kommandos geschrieben hat. Die neue Visualisierungslösung von Bachmann electronic, M1 webMI pro, ist rein webbasiert und kehrt den beschriebenen Kommunikationsweg um: Der Webserver ist jetzt direkt in der Steuerung integriert. So können auf Client-Seite beliebige Visualisierungsgeräte, die über einen Browser verfügen, wie Smartphones, Tablets bis hin zu internetfähigen TV-Geräten oder aber auch leistungsstarke Bedienterminals, angekoppelt werden und via Ethernet/Internet auf den Controller von jedem beliebigen Ort der Welt zugreifen. Voraussetzung ist natürlich, dass sie über die entsprechende Berechtigung verfügen. Das Übertragungsprotokoll basiert auf reinen HTTP-Verbindungen, also Internetstandards, die schon lange verbreitet und erprobt sind und von Bachmann electronic nicht zusätzlich erweitert wurden. Für sicherheitskritische Anwendungen stehen zusätzlich verschlüsselte Verbindungen über HTTPS bereit. Das sind diejenigen Technologien, die auch bei Internetbanking-Anwendungen zum Einsatz kommen. Auf Client-Seite dient HTML5 als Basistechnologie der Visualisierungsseite - die neueste Version des HTML-Standards, die von allen modernen Browsern unterstützt wird und bei der davon auszugehen ist, dass sie sich genau wie die Vorgängerversionen als langzeitiger Technologiestandard etablieren wird.
Bild: Bayern BHKW GmbHWarum StandardInternet-Technologien?
Der Einsatz erprobter und weit verbreiteter Basistechnologien dient einerseits der Langlebigkeit der Visualisierungslösung, ermöglicht Anwendern aber darüber hinaus, eigene Inhalte schnell und einfach in die Visualisierung einzubetten. Das können z.B. Audiodateien, Landkarten oder Schulungsvideos sein. Eine Einbindung von Chatsystemen, die den direkten Kontakt zu Servicemitarbeitern ermöglichen, ist ebenfalls denkbar und wird voraussichtlich noch einen völlig neuen Handlungsspielraum im Bereich der Wartung und Überwachung eröffnen. Die Verwendung von Basis-Internettechnologien macht außerdem Plug-ins überflüssig, wodurch von jedem internetfähigen Endgerät problemlos und direkt auf die Visualisierung mit entsprechender Berechtigung zugegriffen werden kann.
Skalierbare Vektorgrafiken
Alle Grafikelemente, die auf einer Visualisierungsseite von M1 webMI pro abgebildet werden, sind skalierbare Vektorgrafiken (SVG) und somit von hoher Darstellungsqualität. Im Gegensatz zur früher häufig verwendeten Pixeldarstellung erfolgt das Zoomen und Skalieren ohne jeglichen Qualitätsverlust. Das Erstellen von eigenen Grafiken ist bei SVG einfach und bedarf keiner spezifischen Programmierkenntnisse. Darüber hinaus können alle erstellten Objekte in sämtlichen Eigenschaften animiert werden. Ein Import bereits vorhandener Grafiken, beispielsweise von CAD-Dateien, ist ebenfalls möglich.
Bild: Bayern BHKW GmbHIndividuelle Gestaltung
Neben den optischen Gesichtspunkten lässt sich die Benutzerschnittstelle bei M1 webMI pro auch inhaltlich individualisieren. So erlauben eingebaute Editoren Funktionserweiterungen über eigene Java-Scripts. Auch in Sachen Bedienfreundlichkeit entspricht M1 webMI pro der Forderung nach einer zeitgemäßen HMI-Lösung. Die gängigen Multi-Touch-Gesten, die bei nahezu allen gebräuchlichen Smartphones und Tablets fest hinterlegt sind, können in der Web-Visualisierung übernommen werden und funktionieren 'out-of-the-box'. Zudem besteht die Möglichkeit, eigen erstellte Gesten in die Java-Script-Programmierung mit aufzunehmen. Weil die Visualisierung direkt in die Steuerung integriert ist, sind darüber hinaus einer serverseitigen Erweiterung ebenfalls keine Grenzen gesetzt.
Einfache Auslieferung
Nach Fertigstellung der Visualisierung wird diese mit nur einem Klick per FTP an den Webserver übertragen. So vereinfacht sich die Auslieferung bei großen und verteilten Anlagen deutlich beispielsweise bei Windparks. Zeitintensive Software-Installationen auf allen beteiligten HMI-Geräten entfallen. Sobald sich ein Client mit dem zentralen Webserver verbindet oder die Webseite neu lädt, ist die aktuellste Version der Applikation zu sehen. Spezielle Installationen oder ein Neustart der HMI-Geräte sind dabei nicht nötig, weil alle Bedieneinheiten automatisch auf den neuesten Stand gebracht werden - unterbrechungsfrei und unabhängig von Zeit und Ort. Auch geografisch weit entfernte oder temporär abgeschaltete Einheiten, wie der Wartungs-PC, lassen sich problemlos einbinden.
Erfahrungsberichte
Alle bisher vorliegenden Erfahrungsberichte über M1 webMI pro sind äußerst positiv ausgefallen. Schwierigkeiten und Optimierungswünsche aus der Praxis wurden bisher nicht geäußert. Auch wenn sich die Anforderungsprofile branchenspezifisch unterscheiden, nennen alle Experten die ortsungebundene Bedienung und Fehlererkennung sowie die individuelle Gestaltungsmöglichkeit der Visualisierung als Hauptkriterien für die positive Resonanz. Erstere wird dabei nicht nur als Möglichkeit gesehen, den bisherigen Bedienkomfort deutlich zu steigern, sondern auch, um langfristig Kosten einzusparen. Laufwege für die Datenerfassung an der Anlage sowie die Informationsübermittlung zur Leitstelle fallen weg und Arbeitskräfte vor Ort können somit deutlich effizienter eingesetzt werden. Das Thema 'Effizienzsteigerung' ist in der Automatisierungswelt nach wie vor allgegenwärtig, und es ist davon auszugehen, dass sich daran auch in den nächsten Jahren nichts ändern wird - im Gegenteil. Was den Anwendern außerdem mit Ausblick auf die Zukunft Sicherheit gibt, ist die Verwendung offener, weit verbreiteter Internetbasistechnologien, mit deren Weiterentwicklung M1 webMI pro problemlos 'mitwachsen' kann. Sowohl Bachmann electronic als auch die Experten aus Pilotanwendungen sind davon überzeugt, dass sich die webbasierte HMI aufgrund ihrer vielseitigen Vorteile für die Industrie langfristig durchsetzen und den allgemeinen Technikstandard bestimmen wird.
Bachmann electronic GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 11 2014 - 29.10.14.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
