Industrieanlagen haben Zugriff auf mehr Betriebsdaten als je zuvor.

Die schwierigere Aufgabe besteht darin, zu entscheiden, welche Informationen Menschen tatsächlich benötigen, und sie so klar darzustellen, dass schnelle Entscheidungen unterstützt werden.

Ein Bediener, der auf eine abnormale Prozessbedingung reagiert, kann nicht mehrere Minuten damit verbringen, Bildschirme und Hunderte von Werten zu durchsuchen.

Ein Ingenieur, der die Anlagenleistung untersucht, benötigt historischen Kontext statt isolierter Messwerte.

Ein Produktionsleiter benötigt möglicherweise eine völlig andere Ansicht mit Verfügbarkeit, Ausstoß, Qualität und anderen wichtigen Leistungsindikatoren.

Dadurch ist das Design von Mensch-Maschine-Schnittstellen mehr als eine grafische Aufgabe.

Das HMI-Design steht zwischen Automatisierungsdaten und menschlicher Entscheidungsfindung.

Eine starke Strategie für Benutzeroberfläche und Benutzererfahrung hilft dabei, Steuerungswerte, Alarme und historische Aufzeichnungen in Informationen umzuwandeln, die Menschen tatsächlich nutzen können.

Das Ziel besteht nicht darin, Industrieanzeigen optisch beeindruckend zu gestalten.

Ziel ist es, den Aufwand zu verringern, der erforderlich ist, um zu verstehen, was der Prozess tut, wo Aufmerksamkeit erforderlich ist und welche Maßnahme als Nächstes erfolgen sollte.

Industrielle Daten sind nur nützlich, wenn Menschen sie interpretieren können

Moderne Steuerungssysteme können enorme Informationsmengen aus SPS, Antrieben, Instrumenten, Sensoren und intelligenten Feldgeräten erfassen.

Zusätzliche Daten führen jedoch nicht automatisch zu besseren Betriebsabläufen.

Ein schlecht strukturiertes HMI kann Hunderte von Variablen anzeigen und dennoch die Diagnose eines einfachen Problems erschweren.

Bediener müssen möglicherweise zwischen mehreren Bildschirmen wechseln, um ein Ereignis zu verstehen.

Wichtige Werte erhalten möglicherweise dieselbe visuelle Hervorhebung wie routinemäßige Informationen.

Alarmmeldungen können erklären, dass etwas ausgefallen ist, ohne die Prozessbedingungen anzuzeigen, die zu diesem Ereignis geführt haben.

Gutes UI/UX-Design begegnet diesen Problemen, indem es Informationen rund um die Entscheidung strukturiert, die der Nutzer treffen muss.

Dies gilt sowohl für das Anlagenpersonal als auch für geschäftliche Nutzer.

Bediener benötigen ein unmittelbares Bewusstsein für den Zustand von Maschine und Prozess.

Engineering-Teams benötigen diagnostische Details und historische Trends.

Das Management benötigt möglicherweise Produktions- und Leistungsindikatoren statt einzelner Gerätewerte.

Dasselbe Automatisierungssystem kann allen drei Gruppen dienen, aber sie sollten nicht zwangsläufig identische Bildschirme erhalten.

Bediener benötigen Benutzeroberflächen, die sie sofort verstehen können

Viele Entscheidungen von Bedienern fallen innerhalb weniger Sekunden.

Wenn sich ein Prozess aus seinem erwarteten Bereich herausbewegt, sollte die Benutzeroberfläche das abnormale Verhalten leicht erkennbar machen.

Eine logische Anordnung ist eine der Grundlagen eines benutzerfreundlichen HMI-Designs.

Zusammengehörige Bedienelemente sollten beieinanderbleiben.

Die Navigation sollte der physischen oder funktionalen Struktur der Maschine folgen.

Wichtige Prozessindikatoren sollten vorhersehbare Positionen einnehmen, statt zwischen Bildschirmen zu wechseln.

Konsistenz verringert den Interpretationsaufwand für den Bediener.

Wenn jede Anlagenübersicht ein anderes Layout, Farbsystem oder eine andere Alarmkonvention verwendet, müssen die Mitarbeiter wiederholt neu lernen, wie die Benutzeroberfläche zu lesen ist.

Eine einheitliche Vorlage sorgt dafür, dass die Aufmerksamkeit auf dem Prozess und nicht auf der Software bleibt.

Dies ist besonders in großen Anlagen wichtig, in denen Bediener mehrere Produktionsbereiche oder verschiedene Anlagengruppen überwachen.

Der Kontext macht aus einer Zahl eine nützliche Information

Die Anzeige eines numerischen Werts ist einfach.

Schwieriger ist es zu erklären, was dieser Wert unter den aktuellen Betriebsbedingungen bedeutet.

Betrachten wir eine Prozesstemperatur von 78°C.

Der einzelne Wert zeigt dem Bediener nicht, ob der Zustand normal ist, sich schnell verschlechtert oder sich einer Betriebsgrenze nähert.

Ein kurzer historischer Trend kann diesen Kontext sofort liefern.

Der Bediener kann erkennen, ob die Temperatur stabil geblieben ist oder kontinuierlich angestiegen ist.

Dasselbe Prinzip gilt für Druck, Strom, Durchfluss, Vibration und Produktionsrate.

Historische Daten helfen ebenfalls dabei, vorübergehende Störungen von sich entwickelnden Problemen zu unterscheiden.

Eine kurze Abweichung, die zum Normalzustand zurückkehrt, kann eine andere Reaktion erfordern als eine Variable, die über mehrere Stunden kontinuierlich abgedriftet ist.

Der Kontext wird noch wertvoller, wenn zusammengehörige Variablen gemeinsam angezeigt werden.

Eine abnehmende Durchflussrate kann verständlicher werden, wenn sie neben Pumpenstrom, Ventilstellung und Vordruck betrachtet wird.

Das HMI wird dadurch zu einem Werkzeug für die Fehlersuche und nicht nur zu einem digitalen Bedienpanel.

Das Design leistungsfähiger HMIs priorisiert abnormale Zustände

Industrielle Bildschirme waren früher häufig mit leuchtenden Farben, Farbverläufen und sehr detaillierten Anlagengrafiken gefüllt.

Visuell reichhaltige Bildschirme können attraktiv wirken und gleichzeitig die Erkennung abnormaler Situationen erschweren.

Die Prinzipien eines leistungsfähigen HMI verfolgen einen anderen Ansatz.

Normale Zustände werden im Allgemeinen mit zurückhaltender visueller Hervorhebung dargestellt.

Kräftige Farben und auffällige Anzeigen werden für Zustände reserviert, die Aufmerksamkeit erfordern.

Dadurch kann ein abnormaler Zustand sofort hervorstechen.

Nützliche visuelle Techniken können Analoganzeigen, Sparklines, Trenddiagramme und klar unterscheidbare Alarmzustände umfassen.

Eine redundante Codierung kann die Interpretation ebenfalls verbessern.

Ein Alarm sollte nicht vollständig von einer einzigen Farbe abhängen.

Text, Symbole, Position oder Form können einen weiteren Hinweis auf den Status liefern.

Dies ist bei schwierigen Sichtverhältnissen und für Benutzer, die Farben möglicherweise unterschiedlich wahrnehmen, besonders wertvoll.

Abbildung 1. Ein leistungsfähiges HMI kombiniert Anlagenstatus, Alarme und Prozesstrends, damit abnormale Zustände schnell erkannt werden können.

Unterschiedliche Benutzer benötigen unterschiedliche Informationen

Der Bediener ist nicht die einzige Person, die Industriedaten nutzt.

Wartungsingenieure, Prozessingenieure, Vorgesetzte und Managementteams können alle mit Informationen interagieren, die von derselben Automatisierungsplattform erzeugt werden.

Ihre Ziele sind unterschiedlich.

Ein Bediener benötigt möglicherweise den Motorstrom, weil er dadurch feststellen kann, ob die Anlage ordnungsgemäß läuft.

Ein Wartungsingenieur benötigt möglicherweise die aktuelle Historie, Betriebsstunden und Störungsaufzeichnungen.

Ein Manager interessiert sich möglicherweise stärker für die Anlagenverfügbarkeit und die Produktionsverluste, die mit wiederholten Ausfällen verbunden sind.

Eine benutzerzentrierte HMI-Architektur berücksichtigt diese Unterschiede.

Anstatt ein überladenes Dashboard für alle zu erstellen, kann das System rollenspezifische Ansichten bereitstellen.

Die zugrunde liegenden Informationen bleiben vernetzt, aber jeder Benutzer sieht den für eine bestimmte Entscheidung erforderlichen Detailgrad.

Die Gestaltung dieser Ansichten erfordert ein Verständnis dafür, wie Menschen tatsächlich arbeiten.

Ingenieure müssen ermitteln, welche KPIs die einzelnen Gruppen verwenden, wie häufig sie diese benötigen und welche Entscheidungen sich aus diesen Indikatoren ergeben.

Das Ergebnis ist oft einfacher, als jedes verfügbare Tag offenzulegen.

Mobiler Zugriff verändert, wo Entscheidungen getroffen werden

Industrielle Abläufe sind nicht mehr auf fest installierte Terminals neben der Maschine beschränkt.

Ingenieure und Vorgesetzte greifen zunehmend von Laptops, Tablets und Mobilgeräten auf Produktionsinformationen zu.

Webbasierte HMI-Technologie unterstützt diese Veränderung, indem sie Visualisierungsanwendungen auf verschiedenen Hardwareplattformen ausführen kann.

Eine browserbasierte Benutzeroberfläche kann die Abhängigkeit von einem bestimmten Betriebssystem oder einer bestimmten Arbeitsplatzkonfiguration verringern.

Das bedeutet nicht, dass automatisch jede Steuerungsfunktion von einem Smartphone aus verfügbar sein sollte.

Fernvisualisierung und Fernsteuerung bringen unterschiedliche betriebliche Risikostufen mit sich.

Zugriffsberechtigungen, Authentifizierung, Cybersicherheit und Sicherheitsanforderungen müssen festlegen, was jeder Remote-Benutzer tun darf.

Für viele Anwendungen bietet allein die Fernüberwachung einen erheblichen Nutzen.

Ein Ingenieur, der einen Alarm erhält, kann die Betriebsbedingungen überprüfen, bevor er zur Anlage fährt.

Wartungspersonal kann Trends und Diagnosen überprüfen, während es neben der Maschine steht.

Vorgesetzte können den Produktionsstatus überprüfen, ohne in einen zentralen Kontrollraum zurückkehren zu müssen.

Für Anlagen, die moderne HMI- und Industriecomputersysteme einsetzen, wird diese Flexibilität zu einem zunehmend wichtigen Designaspekt.

Abbildung 2. Die webbasierte Visualisierung ermöglicht den Zugriff auf autorisierte Industrieinformationen über verschiedene Gerätetypen hinweg.

Mobile Geräte können mehr als nur einen weiteren Bildschirm bieten.

Eine mobile Benutzeroberfläche kann außerdem Funktionen nutzen, die auf einer herkömmlichen fest installierten HMI nicht verfügbar sind.

Kameras können eine visuelle Bestätigung des Anlagenzustands liefern.

QR-Codes können physische Anlagen mit Wartungsaufzeichnungen, Dokumentation oder Geräteinformationen verknüpfen.

Drahtlose Schnittstellen können Daten von kompatiblen Feldgeräten erfassen.

Standortinformationen können gegebenenfalls auch die Identifizierung von Anlagen oder Arbeitsabläufe für die Instandhaltung vor Ort unterstützen.

Betrachten wir einen gemeldeten Alarm wegen fehlenden Durchflusses.

Die Prozessdaten zeigen keinen Durchfluss an, aber der Ingenieur muss dennoch feststellen, ob der Prozess tatsächlich zum Stillstand gekommen ist.

Eine nahegelegene Kamera oder eine andere unabhängige Beobachtung kann zusätzliche Hinweise liefern, bevor jemand die Anlage physisch erreicht.

Dies ersetzt keine Instrumentierung.

Es liefert eine zusätzliche Kontextquelle bei der Fehlersuche unter abnormalen Bedingungen.

Dashboards sollten Entscheidungen unterstützen, nicht alles anzeigen

Ein häufiger HMI-Fehler besteht darin, Dashboards anhand der Daten zu erstellen, die gerade verfügbar sind.

Ein besserer Ansatz beginnt mit der Entscheidung, die der Benutzer treffen muss.

Ein Wartungsdashboard kann aktive Fehler, Zustandsanzeigen der Ausrüstung und anstehende Wartungsanforderungen hervorheben.

Ein Produktionsdashboard kann sich auf Durchsatz, Stillstandszeit, Qualität und Termintreue konzentrieren.

Ein Engineering-Bildschirm kann detailliertere Prozesstrends und Controllerdiagnosen anzeigen.

Dynamische Dashboards können sich entsprechend der Betriebssituation ändern.

Während der normalen Produktion kann die Benutzeroberfläche eine kompakte Übersicht anzeigen.

Bei einem Fehler werden Diagnoseinformationen stärker hervorgehoben.

Wenn die Wartung beginnt, kann die Benutzeroberfläche andere Datensätze oder Verfahren anzeigen.

Die Software passt die Informationshierarchie daher an die aktuelle Aufgabe an.

Dieser Ansatz kann die Navigation durch nicht relevante Bildschirme erheblich reduzieren.

Alarmdesign ist Teil der Benutzererfahrung

Das Alarmmanagement steht in engem Zusammenhang mit der Benutzerfreundlichkeit der HMI.

Wenn eine Benutzeroberfläche Hunderte von Alarmen mit geringer Relevanz und gleicher Priorität anzeigt, kann es für Bediener schwierig sein, die Situation zu erkennen, die sofortige Aufmerksamkeit erfordert.

Alarmfluten können insbesondere während des Auslösens von Schutzeinrichtungen an Anlagen schwer zu bewältigen sein.

Ein auslösendes Ereignis kann innerhalb weniger Sekunden zahlreiche Folgealarme erzeugen.

Der Benutzer benötigt genügend Kontext, um zu erkennen, welches Ereignis zuerst aufgetreten ist und welche Alarme Folgeerscheinungen sind.

Die Genauigkeit von Zeitstempeln, Priorität, Gruppierung und historische Reihenfolge sind daher ebenso wichtig wie das visuelle Alarmbanner.

Gut konzipierte Automatisierungssysteme integrieren diese Funktionen über PLC-, HMI- und übergeordnete Ebenen hinweg.

Anlagen, die umfassendere Architekturen evaluieren, müssen möglicherweise auch berücksichtigen, wie PLC- und PAC-Systeme Diagnose­daten für die Visualisierungsebene bereitstellen.

Ein besseres HMI-Design kann die Fehlersuche verkürzen

Der betriebliche Nutzen von UI/UX wird am deutlichsten sichtbar, wenn etwas schiefgeht.

Stellen Sie sich eine Pumpe vor, die unerwartet keinen Durchfluss mehr liefert.

Eine schlecht gestaltete Schnittstelle meldet möglicherweise nur einen allgemeinen Pumpenalarm.

Der Bediener beginnt dann, separate Bildschirme nach Motorstatus, Stromaufnahme, Ventilstellung und Prozessdruck zu durchsuchen.

Eine gut strukturierte HMI kann diese Zusammenhänge zusammenführen.

Der Bediener kann sofort erkennen, dass der Motor läuft, das Auslassventil geöffnet ist und sich der Druck unerwartet verändert hat.

Diese Information diagnostiziert den Fehler nicht automatisch.

Sie grenzt die Untersuchung ein.

Jede während dieses Prozesses eingesparte Minute kann die Ausfallzeit von Anlagen reduzieren, bei denen die Produktion von einer schnellen Wiederherstellung abhängt.

UI/UX muss auf das tatsächliche Anlagenverhalten ausgerichtet sein

Das beste HMI-Design kann nicht vollständig am Schreibtisch erstellt werden.

Ingenieure müssen verstehen, wie Bediener während der normalen Produktion, beim Anfahren, beim Herunterfahren und unter anormalen Bedingungen mit dem Prozess interagieren.

Ein Bildschirm, der während der Entwicklung logisch wirkt, kann bei einer tatsächlichen Produktionsstörung frustrierend werden.

An den Tests sollten daher die Personen beteiligt sein, die die Schnittstelle nutzen werden.

Die Navigation kann bewertet werden.

Das Alarmverhalten kann überprüft werden.

Häufig aufgerufene Informationen können näher an den primären Bedienbildschirm verschoben werden.

Unnötige Elemente können entfernt werden.

Dieser iterative Prozess ist zentral für echtes nutzerzentriertes Design.

Die beste industrielle Schnittstelle ist oft die, die Benutzer kaum wahrnehmen

Eine erfolgreiche HMI sollte Bediener nicht dazu zwingen, über die Schnittstelle selbst nachzudenken.

Ihre Aufmerksamkeit sollte weiterhin der Maschine, dem Prozess und dem Produktionsziel gelten.

Eine gute industrielle UI/UX hängt daher von Klarheit statt von Dekoration ab.

Die Informationshierarchie ist wichtig.

Kontext ist wichtig.

Konsistenz ist wichtig.

Rollenbasierter Zugriff ist wichtig.

Mobile Funktionen und Webtechnologien können das System erweitern, sollten jedoch dasselbe grundlegende Ziel unterstützen.

Menschen benötigen im Moment einer anstehenden Entscheidung die richtigen Informationen.

Da industrielle Systeme weiterhin immer größere Datenmengen erfassen, wird diese Anforderung eher wichtiger als weniger wichtig.

Der Wettbewerbsvorteil wird nicht einfach daraus entstehen, mehr Tags, Alarme oder Dashboards anzuzeigen.

Sie wird aus der Entwicklung von Schnittstellen entstehen, die Bedienern, Ingenieuren und Managern helfen zu verstehen, was diese Signale tatsächlich bedeuten.