HMIs verbessern Zusammenarbeit von Maschinenbedienern und Wartungsfachkräften

Rich Carpenter, Produktmanager für Maschinenautomationslösungen bei Emerson, erklärt, wie mobile Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) die Zusammenarbeit von Betrieb und Wartung fördern.

Traditionelle Fertigungsanlagen verfügen über einen oder mehrere Kontrollräume. Hier sitzen die Maschinenbediener, die sämtliche Systeme und Geräte überwachen, Befehle eingeben und bei Bedarf einen Alarm auslösen. In den meisten Produktionsstätten sind auch Wartungsfachkräfte beschäftigt, die sich mit der Produktion und etwaigen dort auftretenden Problemen bestens auskennen, entsprechende Maßnahmen einleiten können und alle Aktionen an die Leitstelle zurückmelden.

Oft hängen die Qualität und Verfügbarkeit der gefertigten Produkte davon ab, ob die Anlagen einwandfrei laufen oder nicht. In diesem Fall müssen Maschinenbediener und Wartungsfachkräfte eng zusammenarbeiten, um auftretende Probleme schnell zu lösen. Allerdings ist es oft schwierig, die Arbeiten zu koordinieren. Verzögerungen sind die Folge. Da allenthalben gefordert wird, die Betriebsabläufe in Produktionsstätten zu verbessern, muss die traditionelle Arbeitsverteilung überdacht und ein modernerer, effektiverer und effizienterer Ansatz entwickelt werden. Fest steht, dass sich sowohl die Maschinenbediener als auch die Wartungsfachkräfte in beiden Bereichen auskennen sollten und es teilweise zu einer Überschneidung der Zuständigkeiten kommt.

Unterstützt wird die Zusammenarbeit zwischen den unterschiedlichen Abteilungen einer Produktionsstätte durch mobile HMIs (Human-Machine-Interface). Sie müssen so funktional und einfach zu bedienen sein, dass die betroffenen Angestellten einer Fertigungsstätte stets Zugang zu allen nötigen Informationen haben. Die neuesten mobilen Geräte fördern die Zusammenarbeit zwischen Maschinenbedienern und Wartungsfachkräften und tragen so zu Effizienzsteigerungen bei.

Fest installierte HMIs
Üblicherweise werden in den Schaltzentralen fest installierte PC’s als HMIs genutzt. In der Fertigung selbst gibt es daneben natürlich noch zahlreiche andere HMIs. Diese reichen von einfachen Knöpfen oder Schaltern bis hin zu kleineren Displays, sind in der Regel fest an oder in der Nähe einer Maschine oder eines Anlagenabschnitts installiert und bieten nur wenige Funktionen.

Wenn ein Maschinenbediener eine Warnmeldung erhält oder selbst feststellt, dass an einem Gerät oder der sonstigen Ausrüstung ein Problem aufgetreten ist, wendet er sich in der Regel an einen Wartungsmitarbeiter, damit dieser sich des Problems annimmt. Der Bediener bleibt an seinem Arbeitsplatz und teilt dem Wartungspersonal immer wieder über Funk mit, was auf den Bildschirmen zu sehen ist. Obwohl dies ein weit verbreitetes Verfahren ist, das die Mitarbeiter bestens kennen und deswegen gerne anwenden, ist es doch umständlich, führt zu Verzögerungen und häufig auch zu Fehlern. Daher ist ein neuer Ansatz erforderlich, bei dem die beiden Bereiche Bedienung und Wartung besser zusammenarbeiten.

IT/OT-Konvergenz
Die Verzahnung von Systemen der Informationstechnologie (IT) mit Systemen der Betriebstechnologie (OT) nimmt in den Unternehmen immer mehr zu, da IT-basierte Hardware, Software, Netzwerke und Protokolle in zunehmendem Maße in die bestehende OT-Hardware integriert werden und leichter mit PLCs und HMIs kompatibel sind. In der Vergangenheit waren diese Geräte noch so spezialisiert, dass sie nur für ganz bestimmte Aufgaben eingesetzt werden konnten. Doch bei der IT/OT-Konvergenz geht es nicht nur darum, verschiedene Technologien zusammenzuführen, sondern auch darum, dem Personal aus den unterschiedlichen Bereichen einen besseren Überblick über die verschiedenen Prozesse zu verschaffen und die Abstimmung zwischen den einzelnen Abteilungen zu verbessern. Beides zusammen führt zu effizienteren Produktionsabläufen.

Konvergenz findet nicht nur zwischen verschiedenen Abteilungen, sondern auch innerhalb der eigentlichen Produktion statt. Und hier kommen die Maschinenbediener und die Wartungsfachkräfte wieder ins Spiel. Auch hier wäre eine bessere IT/OT-Konvergenz ein Fortschritt.

Im Zuge der fortschreitenden IT/OT-Konvergenz wurden zahlreiche mobile HMIs auf den Markt gebracht. Aus unserem Alltag sind mobile Endgeräte bereits nicht mehr wegzudenken. Angesichts der enormen Flexibilität, die diese Technologie bietet, setzen sie sich nun auch in der Industrie immer mehr durch. Hier wird größter Wert darauf gelegt, dass die Geräte langlebig und leistungsstark sind.

In einigen Unternehmensbereichen können Standardmobiltelefone als HMIs für spezifische Aufgaben verwendet werden. In einem solchen Fall können die Mitarbeiter oft mit ihrem eigenen Gerät auf schreibgeschützte Daten zugreifen und diese auslesen. In anderen Bereichen kommen speziell für die jeweilige Anwendung konfigurierte, industrietaugliche Tablets zum Einsatz, um die Prozesse nicht nur überwachen, sondern gegebenenfalls auch korrigierend eingreifen zu können.

In jedem Fall sind die Mitarbeiter unabhängig davon, welche mobile HMI ihnen zur Verfügung steht, nicht mehr an den Kontrollraum gebunden. Bei Wartungsarbeiten an den Produktionsanlagen oder auch bei Außeneinsätzen stehen jederzeit alle erforderlichen Informationen zur Verfügung. Auf diese Weise können Mitarbeiter, die sich sowohl mit der Maschinenbedienung als auch mit der Wartung auskennen, Probleme lokalisieren, direkt zum entsprechenden Gerät oder zur entsprechenden Anlage gehen, eine Fehlersuche durchführen und das Problem beheben.


Erweiterte HMI-Fähigkeiten
Bei einigen Anwendungen wird möglicherweise weiterhin eine fest installierte HMI erforderlich sein, aber an vielen Stellen bieten mobile HMIs Vorteile. Denn sie gewähren allen Beteiligten Zugang zu den für die Problemlösung erforderlichen Informationen. Eine umständliche Absprache zwischen Maschinenbediener und Wartungspersonal erübrigt sich, die ganze Vorgehensweise zielt auf eine verbesserte Zusammenarbeit und effizientere Arbeitsabläufe ab.

Stellt man sich einen Störfall in allen Einzelheiten vor, treten die Vorteile noch deutlicher zutage: Die Bediener können die HMIs direkt in die Produktion mitnehmen. Etwaige Probleme fallen dadurch noch schneller auf und können sofort behoben werden. Nehmen wir mal an, der Maschinenbediener würde einen Sollwert einstellen und anschließend beobachten, wie diese Vorgabe umgesetzt wird. Wenn es zu Problemen kommt und der Maschinenbediener die Unterstützung des Wartungspersonals benötigt, ermöglicht die mobile HMI eine einfache Kontaktaufnahme, Zusammenarbeit und Fehlerbehebung. Die Wartungskräfte haben ihrerseits über fest installierte und mobile HMIs die Möglichkeit, einige Aufgaben des Maschinenbedieners zu übernehmen. So können sie zum Beispiel direkt auf eine Warnmeldung reagieren, ohne auf eine Benachrichtigung seitens des Maschinenbedieners warten zu müssen.

Andere Technologien, die mit der IT/OT-Konvergenz im Zusammenhang stehen, haben ebenfalls zu einer Verbesserung der mobilen HMIs beigetragen. Ein Beispiel dafür sind die neuesten OT-Controller, die nicht nur eine traditionelle Speicherprogrammierbare -Steuerung (SPS/PLC) umfassen, sondern auch Rechenfähigkeiten besitzen, über die sonst nur PCs verfügen. Anspruchsvolle Aufgaben wie z.B. Echtzeitanalysen, können jetzt von der SPS übernommen werden, ohne dass grundlegende Automatisierungsfunktionen dadurch beeinträchtigt würden. Die neuesten SPS sind sogar in der Lage, Grafiken an mobile Geräte zu versenden. Durch diese neuen Funktionen können Maschinenbediener und Wartungsfachkräfte die Abläufe der Anlage leicht verbessern und die Effizienz somit erhöhen.


Einsatz in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Wie in vielen anderen Fertigungsbetrieben kommen auch bei Lebensmittel- und Getränkeherstellern verschiedenste Geräte und Anlagen zum Einsatz, so dass sich auch hier die Einführung mobiler HMIs anbietet. Die einzelnen Produktionsbereiche wie das Lager, die Vorbereitung der Zutaten, die Mischbehälter und die Abfüllanlagen sind größtenteils automatisiert, doch überall sind auch immer wieder manuelle Handgriffe vonnöten. Daher werden Automatisierungstechnik und Programme in der Regel von spezialisierten Anlagen- und Maschinenherstellern bereitgestellt.

Um die einzelnen Produktionsanlagen besser überwachen und zum Beispiel feststellen zu können, ob alle Maschinen einwandfrei laufen, alle vorgegebenen Sollwerte eingehalten werden und alle Rezepte genau befolgt werden, können diese an eine HMI in einem zentralen Kontrollraum angeschlossen werden. Falls ein Problem auftritt, es also z.B. in der Abfüllanlage zu einem Rückstau kommt, kann es schwierig sein, die Fehlerursache vom Kontrollraum aus zu ermitteln. In der Regel muss ein Maschinenbediener oder jemand vom Wartungspersonal direkt zum betroffenen Teil der Anlage gehen, um herauszufinden, wo das Problem liegt.

Kommt eine mobile HMI zum Einsatz, können die Maschinenbediener oder Wartungsfachkräfte die HMI mitnehmen, die gelieferten Informationen vor Ort mit der gegebenen Situation abgleichen und dadurch die Fehlerursache leichter aufspüren. Vielleicht wurde die Produktion nur deshalb unterbrochen, weil sich eine Flasche verklemmt hatte – und das lässt sich leicht beheben. Möglicherweise liegt aber auch ein schwerwiegenderes Problem vorliegt, das aufwendigere Wartungsarbeiten erfordert. Das Wartungspersonal wiederum kann die von der mobilen HMI gelieferten Informationen dazu nutzen, den Fehler zügig zu beheben.

Wenn eine mobile HMI auch für Kontroll- und Wartungsgänge in der Produktion eingesetzt wird, können sowohl Maschinenbediener als auch Wartungsfachkräfte Zeit sparen, da Probleme schneller erkannt und gelöst werden können.

Zusammenfassung
Mobile HMIs unterstützen den Wandel in der Fertigung. Viele jüngere Angestellte arbeiten lieber mit mobilen als mit fest installierten Geräten. Außerdem sind die von der HMI gelieferten Echtzeit-Informationen oft sehr hilfreich. Letztlich trägt die mobile Technologie dazu bei, etwaige Erfahrungs- und Wissenslücken im Kontrollraum, in der Fertigung oder bei Einsätzen außer Haus zu schließen. Durch zukünftige mobile Entwicklungen wie die Augmented Reality wird sich die Zusammenarbeit noch weiter verbessern, da Außendienstmitarbeiter ihre Erkenntnisse direkt den Kollegen im Unternehmen oder den Kunden mitteilen können.

Moderne mobile HMIs tragen dazu bei, dass Maschinenbediener und Wartungsfachkräfte sich besser untereinander absprechen können, die innerbetrieblichen Abläufe effizienter werden und die Produktivität eines Unternehmens steigt.

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