Umfangreiche HMI- oder SCADA-Anwendung für den Erfolg von MANZ
Ohne HMI-Oberflächen lassen sich die heutigen, immer komplexer werdenden Maschinen kaum noch einfach und sicher bedienen. Die individuelle Programmierung dieser Bedienerschnittstellen ist aber aufwendig und erfordert viel Software-Know-how. Eine Alternative sind vorgefertigte HMI-/SCADA-Lösungen. Deren Einsatz geht allerdings oft auf Kosten der Individualität der HMI-Oberfläche. Moderne HMI-Systeme wie VisiWin von INOSOFT kombinieren daher beide Strategien und ermöglichen so, maßgeschneiderte Bedienoberflächen schnell und zukunftssicher zu erstellen.
Die Digitalisierung bedeutet für Maschinen und Anlagen mehr Intelligenz, mehr Funktionalitäten, mehr Modularität. Die Maschinen werden damit aber auch immer komplexer, während gleichzeitig die Anforderungen an die Interaktion zwischen Mensch und Maschine steigen. Einen entsprechend hohen Stellenwert im Entwicklungsprozess nimmt heute das Human-Machine-Interface (HMI) ein: Es gilt immer mehr auch als Aushängeschild einer Maschine sowie ihres Herstellers und stellt einen wichtigen Wettbewerbsfaktor dar.
Programmieren oder parametrieren
Zur Entwicklung einer HMI-Anwendung stehen grundsätzlich zwei Strategien zur Verfügung: Zum einen kann ein Unternehmen die Aufgabe komplett in Eigenarbeit lösen und eine HMI- oder SCADA-Anwendung von Grund auf selbst programmieren. Zum anderen gibt es vorgefertigte Lösungen, die den Anforderungen über eine umfangreiche Parametrierung gerecht werden.
Wer selbst programmiert, hat die volle Freiheit, seine Bedienkonzepte und Anwendungsideen umzusetzen. Auch bei der Realisierung stehen sämtliche technische Türen offen, wenn es etwa um Programmiersprachen oder Entwicklungsframeworks geht. Allerdings sind die Anforderungen an die Programmierer hoch: Sie müssen in den aktuellen Programmiersprachen und -Tools fit sein.
Vorgefertigte Lösungen erfordern zwar kaum Programmier-Kompetenzen, allerdings ist man unter anderem beim grafischen Design der Oberfläche eingeschränkt. Auch müssen Anbieter Wege bieten, um zusätzlich gewünschte Funktionen zu realisieren, zum Beispiel entsprechende APIs und Schnittstellen bereitstellen, die eine Ergänzung mit zusätzlichen Produkten oder die Einbindung neuer Bediengeräte und Bedienkonzepte zulassen.
Stärken und Schwächen
Auch bei der Pflege der einmal erstellten HMI-Oberfläche gibt es je nach Strategie große Unterschiede. Zum Beispiel sind die „Nebeneffekte“ einer selbst programmierten Anwendung nicht zu unterschätzen: Denn sie muss kontinuierlich an neue Hardware sowie an aktualisierte Betriebssysteme und Frameworks angepasst werden. Besondere Aufmerksamkeit verlangt das Versionsmanagement der eigenen Codes sowie der eingesetzten Bibliotheken von dritter Seite. Darüber hinaus muss über die Laufzeit des Systems hinweg die Security gewährleistet sein.
Wer auf eine zugekaufte Lösung setzt, muss sich um solche Probleme nicht kümmern, das ist Sache des Anbieters. Häufig sind zugekaufte Lösungen allerdings proprietär und nutzen herstellerspezifische Daten- und Schnittstellenformate. Damit bindet man sich eng an den HMI-Anbieter.
Das Beste aus beiden Welten
Eine Alternative für die HMI-Entwicklung sind hybride Software-Systeme wie VisiWin von INOSOFT, die die Vorteile beider Strategien verbinden: Für Standardfunktionen stellen sie vorgefertigte parametrierbare Module zur Verfügung und kombinieren sie mit einer leistungsfähigen Programmierumgebung, mit der sich spezielle Funktionen individuell gestalten lassen.
Die vorkonfigurierten Module sollten dabei eine umfangreiche integrierte Control- und Klassenbibliothek und auch verschiedene UIs bieten. Beim Beispiel VisiWin lässt sich eine Visualisierung sowohl über die sogenannten Classic UI und Modern UI (WPF) realisieren, als auch mit dem HTML5-basierten Web UI im Webbrowser auf verschiedenen Endgeräten.
Zur Programmierung der individuellen Funktionen sollte das System dann gängige Entwicklungsumgebungen integrieren, wie zum Beispiel Microsoft Visual Studio. Bei VisiWin kann die „freie“ Programmierung beispielsweise über C# von Microsoft oder über Web-Technologien wie HTML5, CSS, XAML und Javascript erfolgen. Damit sind auch im Web-Bereich alle gängigen Editoren, wie Visual Studio Code, und Entwicklertools einsetzbar.
Kooperatives Engineering
Das kooperative Engineeringkonzept der HMI-Software VisiWin ermöglicht ein zweistufiges Engineering, bei dem unterschiedliche Experten jeweils mit dem Werkzeug ihrer Wahl arbeiten.
Eine hybride HMI-Lösung unterstützt auch die HMI-Entwicklung im Team sehr effizient: Software-Experten bereiten zunächst die zusätzlichen, individuell programmierten Funktionen vor. Sie arbeiten dazu zum Beispiel im Visual Studio sowie den darin verfügbaren Entwicklungswerkzeugen. Die individuell erstellten Bibliotheken werden dann als Teil eines maßgeschneiderten Baukastens eingebunden. Darauf können dann Automatisierer zugreifen, um die finale HMI-Oberfläche zusammenzustellen. Sie müssen dazu nicht mehr programmieren, sondern können die Bausteine einfach und schnell parametrieren – und so zum Beispiel die Gestaltung, Seitennavigation oder Templates sehr bequem individualisieren. Wie groß der Anteil an Eigenprogrammierung bzw. an parametrierbaren Funktionen sein soll, ist dabei frei wählbar. Um beim Beispiel VisiWin zu bleiben: In der eigenständigen IDE des Systems kann der Software-Experte die Inhalte der Toolbox, Vorlagen für Projekte und Bildschirmseiten sowie Objektparameter ergänzen oder komplett selbst vorgeben.
Manz spart Zeit in der Entwicklung
Bild: Manz AG smartSCADA auf Basis von VisiWin
Diese Vorgehensweise hat sich bereits vielfach in der Praxis bewährt: So nutzt zum Beispiel der mittelständische Hightech-Maschinenbauer Manz seit 2016 VisiWin, es läuft auf den Maschinen des Reutlinger Unternehmens unter dem Namen smartSCADA. Mit der Einführung des HMI-Systems konnte Manz seine eigenen Entwicklungskapazitäten auf spezielle Features konzentrieren – und Standardfunktionen als parametrierbare Bausteine übernehmen. Da die Anwender im operativen Geschäft bei Manz üblicherweise keine Hochsprachenentwickler sind, war zudem die einfache Handhabung der Software wichtig: So stellen sich zum Beispiel Mitarbeiter per „Drag and Drop“ ihren eigenen, digitalen Werkzeugkasten zusammen, der sich auf die relevanten Komponenten für den jeweiligen Arbeitsauftrag begrenzt. Dadurch reduziert sich der Installationsaufwand und die Prozesse werden im Einsatz erheblich vereinfacht.
Einen großen Vorteil von VisiWin sieht Manz auch in der Vielseitigkeit, zum Beispiel hinsichtlich der Plattformunabhängigkeit der Client-Typen. Die Prozessvisualisierung unterstützt mobile und stationäre Endgeräte wie Tablets, Smartphones oder den klassischen Desktop-Industrie-PC und ist dementsprechend auch kompatibel mit den verschiedenen Microsoft-, iOS- und Android-Betriebssystemen. Manz nutzt sowohl das Modern UI als auch das Web UI: Das Modern UI ermöglicht den Designern von Manz, mit animierten High-End-Grafiken oder anspruchsvollen Designs ein individuelles „Gesicht der Maschine“ zu erschaffen. Mit dem Web UI plant Manz, Service-Diagnose-Anwendungen sowie Visualisierungen der Bildverarbeitungslösungen für verschiedene mobile Geräte zu realisieren. Beide UIs stellen dabei die wichtigsten Standardinterfaces zur Steuerung und Standardfeatures bereit, wie das steuerungsunabhängige OPC UA Protokoll, ein umfangreiches Rezept- und Alarmsystem, Autorisierungs-Tools, Multitouch-Funktion, Gestensteuerung, Styleguide-kompatible Gestaltungsmöglichkeiten für das UI und vieles mehr.
Mit VisiWin konnte Manz den Prozess der HMI-Erstellung deutlich effizienter gestalten, ohne darauf verzichten zu müssen, eine HMI-Lösung mit eigenem, individuellen „Look & Feel“ zu haben.
Hybride Systeme bieten bei HMI-Oberflächen gerade für die immer komplexer werdenden Maschinenkonzepte von heute optimale Möglichkeiten. Während sich standardisierte Funktionen und Designs schnell und bequem ohne Spezialistenfähigkeiten parametrieren lassen, können maschinenspezifische Sonderfunktionen durch Programmierer erstellt und dann wiederum von Automatisierern integriert werden. Dadurch lassen sich individuelle Lösungen sehr effektiv entwickeln, ohne dass auf einen hohen Freiheitsgrad bei der Umsetzung eigener Ideen verzichtet werden muss. Das strafft nicht nur Prozesse und reduziert Kosten, sondern stärkt auch den Status des HMI als Aushängeschild der Maschine.
