Zoomen, Blättern, Scrollen und Drehen

elektro Automation: Welche Funktionalitäten aus der Konsumer-Technologie – Multitouch, Haptik/Taktilität, 3D und Bedienkonzepte – haben Sie bereits in ihre Produkte integriert und wie sieht die weitere Roadmap ihres Unternehmens aus? Was steht im Vordergrund, Funktionalität oder die Attraktivität?

Ahlbrecht: Mulititouch ist mittlerweile kaum noch ein Trend, sondern eine klare Forderung aus verschiedenen Industrien. Phoenix Contact hat bereits Erfahrungen gesammelt mit Multitouch-Anwendungen bei industrietauglichen Panel-Systemen. Eine 3D-Bedienung – erste Entwicklungen bei Apple laufen – ist noch kein Thema. Die Dual-Touch-Bedienung (Zwei-Finger-Bedienung) könnte in einigen Bereichen sehr schnell zum Einsatz kommen. Neben der multitouch-fähigen Hardware sollte allerdings auch das Betriebssystem und die Anwender-Software, zum Beispiel das Scada-System, diese Funktion unterstützen. Der Anwender muss dazu Windows 7, als erstes multitouch-fähiges Windows Betriebssystem, und die Visualisierungs-Software anpassen oder neu erstellen. Für die Gesten-Steuerung ist zudem ein kapazitiver Touch erforderlich, der leitende Materialien wie den menschlicher Finger benötigt, um die Touch-Position zu ermitteln. Eine industrietypische Handschuh-Bedienung oder auch das metallische Gehäuse industrieller Systeme kann dabei Probleme bereiten. Für industrielle Anwendungen steht im Vergleich zum Konsumer-Bereich eindeutig die Funktionalität im Vordergrund.

Haag: Als Ergänzung zum bestehenden, analog-resistiven Single-Touch begegnen wir der steigenden Nachfrage nach modernen Touchfunktionen in unseren HMI-Panels mit der Einführung neuer Multitouch-Technologien (PCT, MFO) bis hin zur berührungslosen Gestenerkennung. Einzelprojekte haben wir bereits realisiert, Mitte 2012 erfolgt die Integration in Serie. Hinsichtlich Haptik wird in der Regel der aus der PC-Welt gewohnte Farbwechsel als typische Akzeptanz-Bestätigung übernommen. Kritische Bedienungen lassen sich durch zusätzliche Bedienelemente sicher durchführen, u.a. gestalten wir diese Tasten auch als kapazitive Funktionsfelder. Generell legen wir den Fokus auf den Kundennutzen, d.h. bei uns folgt immer die Form der Funktionalität.

van Mark: Aus unserer Sicht schließen sich Funktionalität und Attraktivität überhaupt nicht aus, sondern ergänzen sich. Ein Beispiel ist die von Beckhoff auf der SPS/IPC/Drives 2011 vorgestellte Generation von Control Paneln und Panel-PCs mit Multitouch-Technologie. Obwohl für preissensible Applikationen entwickelt kombinieren sie modernes Gerätedesign mit bewährter Technik: brilliante Displays in verschiedenen Widescreen-Displaygrößen mit Full-HD-Auflösung sowie in den bekannten Größen im 4:3-Format. Alle Displays werden optional auch im Porträtformat angeboten. Je nach Anwendung kann man die Multitouch-Control-Panel mittels DVI/USB-Extended bis zu 50 m abgesetzt vom PC betreiben oder aber mit den Prozessoren i3/i5/i7 ausstatten.

Melkus: Gerade in diesem Bereich haben wir bereits in den letzten Jahren einige HMI-Lösungen entwickelt. Auf der SPS/IPC/Drives 2010 haben wir bereits ein 19-Zoll-Touch-Control-Panel mit taktilem Feedback präsentiert, auf der diesjährigen SPS/IPC/Drives haben wir weitere HMIs mit Dual- bzw. Multitouch-Funktion vorgestellt. An erster Stelle unserer Entwicklungen stehen immer die Usability und die Kosteneffektivität. Unsere Produkte sollen zuverlässig funktionieren und eine hohe Ausfallsicherheit bieten. Das Bedienterminal ist als Mensch-Maschine-Schnittstelle ein wichtiger Bestandteil der Maschine und kann ihr einen unverwechselbaren Charakter verleihen.

Meyer: Wir arbeiten derzeit an der Defini-tion und Umsetzung von PC-basierten Bediengeräten mit Multitouch-Displays für die Mehrfingerbedienung. Die Motivation der Anwender sind sowohl sichere und innovative HMI-Konzepte für Maschinen als auch die Differenzierung zum Wettbewerb mittels besonders attraktiver Bedieneroberflächen. Bei der Funktionalität stehen die Zweihandbedienung an einem Display sowie die intuitive und ergonomische Gestaltung der Oberflächen im Fokus. Sie beschleunigt die Einarbeitung und verbessert die Usability für die Maschinenbediener.

Niederhuber: Multitouch, Haptik/Taktilität und neue Bedienkonzepte in Kombination mit neuen Technologien sind mittlerweile im Industriebereich omnipräsent. Dies betrifft sowohl aktuelle Produktentwicklungen als auch die Konzeption künftiger, innova-tiver Industrieprodukte. Die Herausforderung dabei ist das Bauen einer Brücke von den im Consumerbereich bereits etablierten Technologien zu den im industriellen Umfeld praktikablen Lösungen. Im Vordergrund stehen Effizienz und Effektivität in der Bedienung, wodurch Schulungsaufwand sowie Fehlbedienungen drastisch reduziert werden und eine effiziente Bedienung mit weitaus geringerem Konzentrationsaufwand möglich wird. Dies wirkt sich in zeitkritischen Produktions- bzw. Wartungsprozessen enorm positiv auf die Verbesserung von Prozesszeiten und somit auf kostenkritische Bereiche in der Anwendung aus.

Zonderman: Funktionalitäten wie die Bedienung über ein Touch-Screen und ein angemessenes Antwortzeitverhalten haben wir bereits in unsere Produkte wie die Polaris-Touch-Panel-PCs für den Ex-Bereich integriert. Oberstes Leitziel für die weitere Roadmap unseres Unternehmens bildet die Vereinfachung der Bedienung, um eine verständliche und somit sicherere Bedienung zu gewährleisten. Die Funktionalität steht nach wie vor im Vordergrund, wobei die Bedeutung der Attraktivität stetig zunimmt. Auch sie wird im Industrie-Umfeld immer wichtiger.

elektro Automation: Wie werden sich diese Technologien auf die Bedienpraktiken sowie das Engineering auswirken, welche praktischen Vorteile lassen sich konkret erreichen?

Ahlbrecht: Im Vergleich zu den konventionellen Singletouch-Anwendungen auf Basis einer analog-resitiven Touch-Technologie ermöglicht die Multitouch-Technologie erweiterte Funktionalitäten und einfache Bedienkonzepte. Die Gestensteuerung ermöglicht beispielsweise Seitenwechsel durch eine Wischbewegung, ebenso wie das Zoomen von Bildern mit einer Spreizbewegung – die unbeliebten Scrollbalken entfallen dadurch. Komplexe Anlagenstrukturen können auf einer Seite dargestellt werden, bei Bedarf kann der Anwender einfach in den jeweiligen Bereich zoomen. Auch das Drehen von Objekten mit einer entsprechenden Rotationsbewegung ist möglich. Sehr interessant ist zudem die Mehrfingerbedienung zur Lösung einer sicheren Zweihand-Bedienung. Die Softkey-Abbildung realer Befehlsgeräte ermöglicht diese Zweihandbedienung. Das Engineering wird sich insoweit ändern, als dass der Entwickler mehr Möglichkeiten hat. Er legt fest, ob zum Beispiel ein Seitenwechsel für eine Detailansicht durch eine Taste oder durch einfaches Wischen ausgeführt wird. Bei allen Überlegungen steht dabei die intuitive und zielgruppenspezifische Benutzerführung, ein übersichtliches und effizientes Layout sowie eine moderne visuelle Gestaltung im Vordergrund.

Haag: Apples‘s iPhone und iPad verkörpern eine charakteristische Symbiose aus Funktion und Design. Das bekannte Look &Feel dieser IT-Geräte beeinflusst die Gestaltung der Panels sowohl in optischer Form als auch in der Bedienoberflächeganz entscheidend. Multitouch-Technologien unterstützen nachhaltig die Usability, Bedienfreundlichkeit und Ergonomie der HMI-Systeme durch vereinfachtes Bedienen, schnellere Einarbeitung, intuitives Erfassen. Stilistik und Design der Bedienoberfläche werden dem Consumer-Trend folgen: Es gilt auf neue Formate aufzusetzen, z.B. bei der Gestaltung der Bedienoberfläche oder bei der Aufbereitung von Dokumenten. Für beide Seiten – Anwender wie Bediener – bedeutet dies ein Umdenken vom gewohnten Vorgehen auf eine neuartige Bedienphilosophie.

van Mark: Durch den Einsatz der Multitouch-Technologie ergibt sich eine Reihe von Vorteilen in Hinblick auf die mechanische Beanspruchbarkeit und die Funktionalität der Panels. Durch einfache Eingaben, wie Shortcuts und dreidimensionales Bewegen wie Zoomen, Blättern, Scrollen, Drehen von Objekten, Flicks etc. lassen sich Details abrufen, die die Bedienung vereinfachen und den Bedienkomfort erhöhen. So kann der Anwender z. B. durch eine intuitive Spreizbewegung der Finger in ein Detail seiner komplexen Anlage oder Maschine hineinzoomen, oder Objekte in der Größe skalieren, um zusätzliche Informationen zu erhalten. Statt eines Bildwechsels von der Übersichts- zur Detaildarstellung bleibt das Übersichtsbild der Anlage im Hintergrund erhalten, sodass dem Anwender mehr Informationen zur Verfügung stehen und er sich leichter orientieren kann. Die Zweihand-Bedienung beschleunigt außerdem den Bedienprozess; Fehleingaben werden reduziert und die Bediensicherheit erhöht. Weitere Vorteile bietet die Verwendung einer durchgängigen Glasscheibe in der Front. Selbst eine fließende Touchbedienung, in kleinsten Schritten, ist ruckfrei möglich. Losgelöst davon, ob die Multitouch-Technologie die Bedienung der Maschine tatsächlich einfacher und komfortabler macht, wächst eine Generation heran, die Multitouch-Funktionalität erwartet. Daher sollte sich der Anwender schon heute mit dieser Technologie vertraut machen.

Melkus: Bedienkonzepte müssen in Zukunft viel intuitiver gestaltet werden. Smartphones und Tablets sind dafür ein gutes Vorbild. Hier wird ein großer Fokus auf Usability und Optik gelegt. Im Maschinenbau werden sich die sinnvollen Einsatzmöglichkeiten erst herauskristallisieren. Die offensichtlichen Vorteile liegen vor allem in der einfacheren und übersichtlicheren Darstellung von Bildschirmseiten. Durch taktile und multitouchfähige Displays lassen sich Bedienfehler verringern, sodass die Sicherheit gesteigert wird. Die Gestensteuerung eröffnet viel Freiraum für zukünftige Bedienkonzepte; sie muss sich in der Industrie jedoch erst etablieren und technisch ausreifen. Das Engineering muss sich schnell auf diese neuen Möglichkeiten einstellen. Die objektorientierte Programmierung bietet hier den richtigen Ansatz.

Meyer: Multitouch-Displays erleichtern beispielsweise das Scrollen von Störmeldelisten. Das Zoomen von Bildern mit zwei Fingern vereinfacht ebenfalls die Bedienung, beispielsweise um Einzelheiten auf Kamerabildern in der Prüftechnik zu erkennen oder um zu Diagnosezwecken Maschinendetails zu vergrößern. Bei der Zweihandbedienung an nur einem Bildschirm könnte auf ein zusätzliches separates Bediengerät wie Zustimmtaster verzichtet werden. Unter Berücksichtigung der Maschinenrichtlinie könnte das für den Tippbetrieb beim Einrichten von Maschinen genutzt werden. Beim Engineering sollte für die Sicherheit bei der Bedienung berücksichtigt werden, dass nur wenige bestimmte Gesten implementiert werden.

Niederhuber: Neue Bedienkonzepte dieser Art ermöglichen für den Anwender eine stark vereinfachte sowie fokussierte Bedienung. Ein viel gebrauchtes Schlagwort diesbezüglich ist Benutzerführung. In jedem Bedienschritt bzw. -szenario werden dabei nur Bedienelemente und -möglichkeiten angeboten, welche in der aktuellen Situation von der Applikation her auch möglich sind. Auf diese Weise wird dem Bediener eine Vielzahl der Entscheidungen abgenommen, wodurch die Bedienung für den Anwender schlussendlich gut fokussiert und stark reduziert wirkt. Dabei sind den Möglichkeiten kaum Grenzen gesteckt, da sich im Zuge von Multitouch-Konzepten das Customizing fast ausschließlich auf die Software beschränkt. Entsprechende Projektierungstools unterstützen die anwendungsgerechte Programmierung und Projektierung von Applikationen.

Zonderman: Die wichtigste Auswirkung wird meiner Meinung nach darin bestehen, dass sich durch diese Technologien die Bedienpraktiken sowie das Engineering wesentlich vereinfachen lassen. Durch diese Vereinfachung wiederum wird eine verständlichere Bedienung ermöglicht, die im Speziellen für den Bereich des Explosionsschutzes einen sehr wichtiger praktischen Vorteil hat. Durch die bessere Verständ-lichkeit wird der Schutz von Mensch und Maschine gesteigert, da Bedienfehler vermieden werden und die Handhabung sicherer wird.

elektro Automation: Wird die Technologie in Form mobiler Bediengeräte das Produk- tionsumfeld revolutionieren und die aus dem Konsumer-Bereich gewohnte Arbeitsweise zukünftig auch komplexe Maschinen-Terminals erreichen?

Ahlbrecht: Zukünftige Bedienkonzepte im Produktionsumfeld werden viele Funktionen aus dem Konsumer-Bereich über kurz oder lang übernehmen. Besonders prädestiniert sind mobile Bediengeräte. Allerdings müssen dabei wichtige Anforderungen der Industrie berücksichtigt werden. Die mobilen Geräte sollten robust und schmutzgeschützt in Schutzart IP65 ausgeführt sein und eine hohe Akkulaufzeit aufweisen, also einen Acht-Stunden-Betrieb ermöglichen. Stellen darüber hinaus die industriellen Tablets einen abgestimmten Teil einer Maschine- oder Anlage dar, sollten die Geräte langzeitverfügbar sein, die analog der geplanten Maschinenverfügbarkeit ist. Mehrere verteilte HMIs bei großen Maschinen lassen sich durch ein einziges mobiles HMI ersetzen, sodass Kostenvorteile entstehen. Der Konsumer-Bereich ist eher auf Entertainment, Design und kurze Produkt-Lebenszyklen ausgelegt. Der Trend von reinen Bedienkonzepten mit Tastern und Schaltern hin zu Touchbedienung ist eindeutig da, auch wenn es Bereiche gibt, wo der Anwender weiterhin Schalter und Tasten wünscht.

Haag: Sicherlich wird diese Innovation zukünftig auch im mobilen Einsatzbereich Einzug halten. Durch einfachen Austausch der mobilen Systeme eröffnen sich völlig neue Wege für einen hochflexiblen Programmwechsel bei Maschinen und Anlagen. Allerdings erschließen sich aus unserer Sicht eher Teilbereiche für solche Anwendungen. Wir sehen praktikable HMI-Lösungen beispielsweise zunächst als Docking-Stationen in solchen Nischen-Applikationen, in denen Rezepturverwaltung, Anlagen einrichten und Service (o.ä.) im Vordergrund stehen. Ein revolutionierender Trend – ja, aber nicht uneingeschränkt. Die Restriktionen liegen in kleineren Displaydiagonalen, in Umgebungsbedingungen, in Bedienungsanforderungen und im Panel-Gewicht.

van Mark: Wir gehen davon aus, dass in einem ersten Schritt die Multitouch-Technologie stationär an Maschinen zum Einsatz kommt. Beckhoff führt derzeit neue Control-Panel-Baureihen mit Multitouch-Displays in den Markt ein. Sie sind sowohl zum Einbau in den Schaltschrank als auch in IP-65-Ausführung für den Einsatz direkt an der Maschine erhältlich. Außerdem werden in absehbarer Zeit weitere Einbau-Panel-PCs in Multi-Touch verfügbar sein. Für die Zukunft ist die Umsetzung in mobile Geräte in Planung.

Melkus: Mobile, kabellose Bediengeräte sind im Grunde nichts Neues und finden in unterschiedlichsten Bereichen wie in der Bauindustrie vielfache Anwendung. Hier sehe ich auch in der Produktionsindustrie noch viel Potenzial, um mit diesen Techniken Kosten einzusparen. Der größte Unterschied in der Bedienung einer komplexen Produktionsmaschine und einem Consumer Device liegt in den Konsequenzen im Fall einer Fehlbedienung. Eine Trial-and-Error-Arbeitsweise, wie sie im Consumer-Bereich oft praktiziert wird, ist in der Industrie nicht vorstellbar. Hier muss noch viel Zeit und Geld in die Erarbeitung schlüssiger und somit sicherer Bedienkonzepte investiert werden.

Meyer: Gerade bei komplexeren HMI-Anwendungen ist die Multitouch-Technologie von Nutzen. Für den Normalbetrieb können Bilder z.B. sehr übersichtlich gestaltet werden, ohne sie mit Bedienelementen zu überfrachten. Erst bei Bedarf, z. B. zur Nutzung des Handbetriebs, werden die Bedienelemente mit dem linken Daumen eingeblendet und können währenddessen mit der rechten Hand bedient werden. Für eine bessere Orientierung bei der Navigation kann man die gesamte Anlage in einer Übersicht darstellen, die die verfügbaren Detailbilder in kleiner Größe zeigt. Bildwechsel erfolgen nicht mehr über die Betätigung von Buttons, sondern man zoomt das gewünschte Bild zur benötigten Größe, und hat im Hintergrund weiterhin die gesamte Übersicht im Blick.

Niederhuber: Ein vollständiger Transfer von Technologien und Bedienkonzepten wird aus mehreren Gründen nicht möglich und sinnvoll sein. Einerseits ist das industrielle Umfeld preissensibler, was sich auch in den Ausstattungsmerkmalen der Produkte widerspiegelt – Investitionen werden analytischer vorgenommen und konsequenter einer Kosten-/Nutzenbetrachtung unterzogen. Andererseits sind bestimmte haptische bzw. taktile Elemente notwendig, um die Bedienung sicher und zielgerichtet durchführen zu können. Volle Konzentration auf den Prozess ist hierbei das Hauptargument des Bedieners. Diese Randbedingungen bzw. Anforderungen sind im industriellen Umfeld merklich stärker ausgeprägt als im Konsumerbereich. Speziell für komplexe Maschinen-Terminals kann dank neuer Bedienkonzepte eine wesentliche Komplexitätsreduktion durch innovative Technologien erreicht werden.

Zonderman: Das wird definitiv der Fall sein, wobei der Trend bei der mobilen Verfügbarkeit der Informationen liegen wird. Anweisungen für das Anlagenpersonal werden dabei unmittelbar bei den Anlagenrundgängen verfügbar sein. Darüber hinaus wird der Anlagenmitarbeiter in der Lage sein, im Feld mittels eines Tablet-PCs oder Mobile-Computers Informationen direkt einzugeben, die sofort im gesamten System zur Verfügung stehen. Dies wird eine effiziente Steuerung und Durchführung aller Prozesse gewährleisten.