Intelligent, auch künstlich

Elektroautomation

Mensch-Maschine-Interaktion Ganz sicher ist eines: Das Internet der Dinge lässt die Datenmengen exorbitant wachsen. Doch der Mensch braucht diese Daten, um Entscheidungen treffen zu können. Zusammen mit künstlicher Intelligenz werden deshalb Mensch-Maschine-Schnittstellen, HMI, eine zentrale Rolle bei der Entstehung von Industrie 4.0 spielen.

12. Oktober 2016

Internet der Dinge ist das elektrisierende Schlagwort, wenn es um die Zukunft der Produktion geht. Denn zweifellos befindet sich die traditionelle Produktionsindustrie mitten im Prozess der digitalen Transformation. Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) spielt dabei eine zentrale Rolle und treibt neue Entwicklungen voran. In diesem Umfeld werden auch Mensch-Maschine-Interaktionen wichtiger und tragen dazu bei, die nächste industrielle Revolution zu realisieren. Neue Technologien wie der 3D-Druck und intelligente Roboter befeuern zusätzlich diesen Trend. Durch ausgefeilte Mensch-Maschine-Schnittstellen (Human Machine Interface, HMI) verändert sich der Umgang mit immer komplexer werdenden Prozessen bei Maschinen und Systemen. So tragen HMI letztendlich dazu bei, die Effizienz von Abläufen zu steigern und Ausfallzeiten zu minimieren.

Die Nachfrage nach intelligenten Produktionsanlagen und der Einsatz von HMI im Herstellungsprozess wächst – von der Automobil-, Pharma-, Öl- und Gasindustrie bis hin zur Lebensmittelbranche. Tatsächlich prognostizieren Marktforscher für den Bereich HMI bis 2020 weltweit eine jährliche Wachstumsrate von sechs Prozent. Angesichts dessen müssen sich Unternehmen den Anforderungen der Industrie 4.0 stellen.

Aufgrund der Cloud und vernetzter Produktionsanlagen verändern sich die Herstellungsprozesse und Logistikketten signifikant. Eine intelligente Automation – auch Smart Factory Automation genannt – sorgt für effizientere Workflows und gesteigerte Produktivität.

Mehr Effizienz gefordert

HMI kommt dabei überall dort zum Tragen, wo eine Interaktion zwischen Mensch und Maschine oder automatisierten Geräten notwendig ist. Die Nachfrage ist hoch, weil in der Fertigungsindustrie die Anforderungen an Effizienz, Datensicherheit und Compliance, Mobilität, Remote Services sowie Hard-ware steigen. Der tiefgreifende Wandel in der Branche erfordert den Einsatz smarter, agiler und innovativer Lösungen. Durch fortschrittliche Technologien wie Prozessautomation mit Robotik wird die menschliche Arbeitskraft nicht nur ergänzt und erweitert. Es wird auch die Anzahl der Unfälle, die auf Prozessfehler zurückzuführen sind, zurückgehen. Allerdings erwarten die Nutzer, dass industrielle HMIs so einfach wie die eigenen, ihnen bekannten Smart Devices zu bedienen sind.

Mensch-Maschine-Schnittstellen greifen auf Sensoren, Roboter, Software, drahtlose Systeme, Enterprise Software und andere Technologien zu, um Daten zu sammeln und auszuwerten. Diese Informationen können für die Verwaltung des Betriebs genutzt werden. Zudem verbinden sie Produktionsstätten mit dem Back-Office und Robotern vor Ort oder mit Partnern in der Lieferkette. Das Hauptaugenmerk der automatisierten und integrierten Intelligenz liegt darauf, Arbeitsabläufe von menschlichen Eingriffen unabhängig zu machen. Gleichzeitig sollen Mensch und Maschine intelligenter und effizienter miteinander interagieren.

Der Mensch gibt die Order

Mit der zunehmenden Integration von künstlicher Intelligenz in Produktionssysteme werden sich die Mensch-Maschine-Interaktionen reduzieren. Allerdings verändert sich auch die Art der Beziehung: Da sich Maschinen nicht eigenständig organisieren können, sind sie hier auf menschliche Anweisungen angewiesen. In einem intelligenten System müssen Menschen aber keine Zeit damit verbringen, regelmäßig die laufenden Prozesse zu beobachten. Werden bei einer Maschine jedoch Abweichungen registriert oder prognostiziert und ist das System nicht in der Lage, sich selbständig zu korrigieren, greift der Mensch ein und trifft die Entscheidungen.

»Um zu verstehen, welche Bedeutung HMI für diesen Prozess hat, muss klar sein: Keine Maschine kommt zum Einsatz, wenn Anwender sie nicht mögen oder eine erfolgreiche Interaktion damit nicht realisierbar ist. Dabei ist es völlig egal, wie großartig die Maschine eigentlich ist«, erklärt Mesut Eraslan, Senior Director & HMI Center of Excellence Leader bei Flex Innovation Labs. »HMI umfasst alles, von der elektronischen Hardware bis zur Software-Schnittstelle einschließlich Datenanalyse und Präsentation. Und auch die Ästhetik selbst spielt eine Rolle.«

Benutzerfreundliche HMI-Lösung

Flex (vormals Flextronics) nutzt Fortschritte bei der Konnektivität, HMI-Technologie sowie intelligente Software, um moderne industrielle Lösungen zu entwickeln. Mit rund 200.000 Fachkräften in 30 Ländern arbeitet das Unternehmen an Designs, liefert Ingenieurleistungen, Unterstützung bei der Produktfertigung, gibt Einblicke in Echtzeit-Supply-Chain und bietet Logistikdienstleistungen.

Die Darstellung der Daten ist ein wichtiger Bestandteil des Designs. Dieses sollte nicht nur auf Displays oder Touchscreens beschränkt sein, sondern die Augmented Reality (AR, erweiterte Realität), dialogorientierte Konversation und intuitive visuelle Datenpräsentation integrieren. Bei Wartungs- und Reparaturarbeiten werden AR-Brillen künftig bedeutend häufiger zum Einsatz kommen. Mit ihnen ist es möglich, die über Sensoren gesammelten und ausgewerteten Informationen so darzustellen, dass beispielsweise ein Techniker das Problem sehr schnell erkennt und löst. Die Übertragung der Daten erfolgt dabei per Livestreaming auf Displays in leicht verständlicher, visueller Form.

In ähnlicher Weise ist der Einsatz von 3D-Visualisierung möglich. Eine defekte Maschine wird dabei in ihre Einzelteile zerlegt, bis das Problem gefunden ist und die Sensordaten mit Hilfe künstlicher Intelligenz die Ursache erklären. Dabei kann ein Techniker beispielsweise bei der Arbeit am Display gleichzeitig mit der Maschine sprechen, um zügig zu den relevanten Datensektionen zu gelangen. Das ist effizienter und zudem ein reflektiertes Interagieren – im Gegensatz zum Scrollen durch unzählige Bildschirme und Menüs.

»Es ist wichtig, Maschinen zu entwickeln, die perfekt für die Anwendung konzipiert sind. Dabei ist es wichtig, dass der Mensch die Maschine am Ende mag – ihr Design, das Material und die Technologie dahinter, denn das beeinflusst das Nutzererlebnis. Ziel muss sein, ein anwenderfreundliches HMI zu entwickeln, das schnell die richtige Information liefert«, erklärt Eraslan. Wenn die Informationsbarriere zwischen Maschine und Mensch zu groß ist und zu viele Level zwischen Anwender und Daten stehen, reagiere er frustriert und empfindet den Umgang mit der Maschine als unangenehm.

Verständliche Interaktion

Die HMI-Technologie verbindet Mensch und Maschine. Mit der steigenden Anzahl vernetzter Geräte – von AR-Brillen und Smart Watches bis hin zu Wearables am Arbeitsplatz – werden Menschen ihre Aufgaben rascher und genauer erledigen können. Voraussetzung dafür sind jedoch schnellere, einfachere und effizientere Interaktionen zwischen Mensch und Maschine, um autonome und offene Sys-teme zu entwickeln. Neben Touch-screens werden Sprachanwendungen beliebter. In der Industrie 4.0 wird auch künstliche Intelligenz Einzug halten und gemein-sam mit Weiterentwicklungen in den Bereichen Optik, Sprache sowie Rechenleistung und Algorithmen Datenanalysen, Geschwindigkeit und Genauigkeit der Systeme verbessern.

Erschienen in Ausgabe: 06/2016