HMI – Eigenanfertigung kontra Fremdbezug

Die Entscheidung “Kaufen oder Selbermachen” ist wichtig und komplex, und sie wirft viele schwierige Fragen auf. Ist die hausinterne Entwicklung der notwenigen Hard- und Software die kosteneffektivste Lösung? Verfügen wir über die Kernkompetenzen für ein solches Engineering-Konzept? Haben die Ingenieure genügend Zeit, um diese Geräte im eigenen Haus zu entwickeln? Wurden alle anfallenden Opportunitätskosten berechnet? Würde eine auf dem Markt verfügbare Produktlinie den gewünschten Anforderungen an Funktionalität und Betriebssicherheit entsprechen, bei dem von Ihnen erwarteten Return on Investment (ROI)?

Eine genauere Betrachtung
Um Ihnen dabei behilflich zu sein, das Dilemma Eigenanfertigung kontra Fremdbezug zu lösen, lassen Sie uns einmal einen genaueren Blick auf die Anforderungen werfen, die das Entwickeln, Herstellen, Testen und Warten eines HMI-Systems mit sich bringen, indem wir einen typischen Produktentwicklungszyklus kurz skizzieren.

Planung
Beginnen Sie mit einer ehrlichen Einschätzung Ihrer Fähigkeiten im Bereich Engineering. Berücksichtigen Sie dabei sowohl die Kernkompetenzen und Prioritäten Ihres Unternehmens als auch die anfallenden Opportunitätskosten. Werden Ihre wertvollen Engineering-Ressourcen durch das Design einer Mensch-Maschine-Schnittstelle bestmöglich eingesetzt?

Designphase
In der Konstruktionsphase sollten Sie sich zuerst überlegen, ob Ihre Ingenieure über die Erfahrung verfügen, ein komplexes HMI-Panel entwerfen und bauen zu können.

Als nächstes sollten Sie bedenken, dass viele Aspekte des elektrischen und mechanischen Designs hochspezifischen, wenn nicht gar einzigartigen Anforderungen und Beschränkungen der jeweiligen Industrieumgebung entsprechen müssen. Dazu gehört z.B. das Montieren von Bauteilen, sodass sie Vibrationen und Erschütterungen standhalten können. Weiterhin müssen Displays und Gehäuse gegen das mögliche Eindringen von Feuchtigkeit, Staub und anderen Umwelteinflüsse abgedichtet werden. Hier ist hochspezialisiertes Wissen erforderlich. Bei der Umsetzung stoßen hierbei viele Konstruktionsteams an ihre Grenzen. Die Erarbeitung dieser Fähigkeiten ist ein kostenintensives und zeitraubendes Unterfangen. Weiterhin sollten Sie die Komplexität der Software-Entwicklung nicht unterschätzen, auch nicht für die einfachste HMI-Lösung. Heutzutage bieten die meisten Displays dem Bediener grafisch aufbereitete Daten und intuitive Navigationselemente mit dreidimensionalem Look and Feel. Die Anforderungen an die Programmierung in diesem grafischen Umfeld sind deutlich höher als bei einer einfachen Textanzeige.

Herstellen von Prototypen
In der Konstruktionsphase eines neuen Produktes sollten so früh und so oft als möglich Prototypen erstellt werden. Beurteilen Sie die Fähigkeiten Ihres Unternehmens, mechanische Prototypen schnell und kosteneffektiv anfertigen zu können. Steht Ihren Ingenieuren zum Beispiel ein 3D-Drucker zur Verfügung oder müssen Sie CAD-Dateien an einen externen Dienstleister schicken?

Testen
Wie gut ist Ihr Konstruktionsteam den Herausforderungen beim Testen von Hard- und Softwarekomponenten gewachsen? Ist Ihr Team in der Lage, Aufspannvorrichtungen zu entwerfen und zu bauen und die nötige Testsoftware zu schreiben? Bereits vor der Endmontage des Produkts müssen Aufnahmevorrichtungen und Software entwickelt werden. Verfügt Ihre Unternehmung über die notwendigen Geräte zur Durchführung von Umweltprüfungen?

Iteration
Wie viele Wiederholungen einer Konstruktion wird Ihr Produktentwicklungszeitplan erlauben? Bei der Konstruktion und Herstellung einer HMI-Lösung gibt es jede Menge potenzielle Fehlerquellen. Durch mehrfache Neuentwürfe und Prototypen können bedenklich viele Wochen an Entwicklungszeit vergehen. Dennoch benötigen die meisten Engineering-Projekte drei bis sechs Prototypphasen, um ein vollkommen optimiertes Endprodukt zu erhalten.

Abnahmeprüfung und Zulassung
Die Abnahmeprüfung und Zulassung kann unter Umständen eine Herausforderung darstellen. Abhängig von der Umgebung, in der die Maschine eingesetzt werden soll, müssen HMIs eventuell unter extremen Betriebstemperaturen und auf Thermoschock getestet werden, wenn die Geräte einem schnellen Temperaturwechsel ausgesetzt sind. Sie müssen unter Umständen Feuchtigkeit aushalten und auf die korrekte Versiegelung beim Untertauchen oder bei starkem Sprühnebel überprüft werden. Je nach Einsatzgebiet müssen Vibrations- und Stoßtests durchgeführt werden. Weiterhin gilt es, die Widerstandsfähigkeit gegenüber elektrostatischer Entladung und elektromagnetischen Störeinflüssen zu belegen.

Diese Tests sind teuer und beanspruchen jede Menge Zeit. Viele der Umwelttests können nicht ohne Spezialausrüstung durchgeführt werden und müssen deshalb bei Fachlaboren in Auftrag gegeben werden. Das mehrstufige Zulassungsverfahren dauert manchmal Wochen oder Monate.

Fertigungsfreigabe
Die endgültige Produktionsfreigabe erfordert die Erstellung unterschiedlichster Dokumentationen, einschließlich Fertigungsunterlagen, Montagezeichnungen und Arbeitsablaufpläne. Servicetechniker benötigen Reparaturanleitungen und der Endanwender eine Bedienungsanleitung. Allein die Dokumentationsaufgaben für ein HMI bedingen viele Mannstunden koordinierter Arbeit. Auch verlangen sie nach einem System zur Rückverfolgung und Aktualisierung der Unterlagen. Ist Ihr Unternehmen bereit, sich dieser Aufgabe zu stellen?

Nachhaltige Entwicklung
Sobald ein HMI-Panel in Ihr Produkt eingebunden ist, sind Wartung, Reparatur und Ersatzteile die hauptsächlichen Kostenfaktoren, die bei der Wirtschaftlichkeitsrechnung schon von vorneherein berücksichtigt werden sollten. Beziehen Sie hingegen ein Terminal von einem Drittanbieter, sind Produktpflege und Reparatur in der Regel mit der Garantie abgedeckt. Ihr eigenes Entwicklungsteam bleibt davon also völlig unbelastet. Benötigt hingegen ein veraltetes Produkt, das in Ihrem Unternehmen entwickelt wurde, ein Update, dann sind Ihre eigenen Ingenieure für das Re-Design zuständig.

Produktmanagement
Am schwierigsten zu kalkulieren sind die Opportunitätskosten. Verwenden Sie Ihre Konstruktionsressourcen für die Entwicklung eines HMI-Panels, welches nicht zu Ihren Kernkompetenzen gehört, leiden unter Umständen andere wichtigere und lukrativere Projekte durch diese Entscheidung.

Die Produktmanager müssen solche Risikofaktoren ehrlich abschätzen. Dazu zählt z. B. der Verlust von wichtigen Know-how-Trägern oder eine plötzlich erforderliche wesentliche Spezifikationsänderung, wie beispielsweise die Änderung der Displaygröße während der Produktentwicklung. Die Verfügbarkeit von Bauteilen stellt ebenfalls ein Risiko dar, besonders, wenn nur kleine Mengen benötigt werden. Laufende Kosten in der Produktion für Wartung und Support sollten ebenfalls nicht außer Acht gelassen werden.

Fazit
Branchenexperten sind sich einig, dass man die Thematik "Kaufen oder Selbermachen" in jedem Produktionsbereich auf drei wichtige Schlüsselfragen reduzieren kann: Produkteinführungszeit, Risikobewertung und Kostenanalyse. Alle drei laufen auf die zentralen Punkte der Kernkompetenz und Opportunitätskosten hinaus. Wenn Entwicklung und Produktion von zuverlässigen HMI-Lösungen keine Ihrer Kernkompetenzen darstellen, ist der schnellste, sicherste und kosteneffektivste Weg, einen angesehenen Anbieter von Mensch-Maschine-Schnittstellen zu kontaktieren.