Visualisierung für HMI auf Maschinen

Nutzen Sie die 3DViewStation als Teil der Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMI, HMI) zur Visualisierung auf Maschinen

In der heutigen Zeit stattet die Industrie schon eine mittlere oder große Maschine mit einem integrierten Computer aus. Sie verfügt dann über einen eigenen Bildschirm (teils Touch-Display), der zur Steuerung und Überwachung der Maschine dient. Dies nennt man häufig das Mensch - Maschine - Interface oder die Mensch - Maschine – Schnittstelle (MMI), in Englisch Human - Machine - Interface, kurz HMI. Über das HMI können Menschen die Maschine zum Beispiel bedienen, programmieren oder aber auch Statusinformation abrufen.

Benutzerschnittstelle der Zukunft

Zu jeder Maschine gibt es aber auch noch Konstruktionsdaten – üblicherweise in 3D – und Dokumentationen zur Inbetriebnahme und Wartung sowie zur Behebung von auftretenden Fehlern. Was liegt also näher, als alle diese Dinge zu verbinden?

Intelligente, grafische 3D Software für Bediener komplexer Technologie

Oft wird die HMI lediglich zur Steuerung eine Maschine genutzt. Es werden Einstellungen vorgenommen, die Programmierung verändert und es gibt z.B. Interfaces zu den Sensoren, die aktuelle oder vergangene Statusinformationen liefern. Wenn nun die Entwicklung dafür sorgt, dass eine 3DViewStation auf der Maschine läuft, können die vorhandenen exakt zur Maschine gehörenden 3D-CAD-Daten wiederverwendet und für eine ansprechende 3D Grafik genutzt werden. Damit ergeben sich neue Möglichkeiten, die den Betrieb und die Steuerung von Maschinen und Anlagen einerseits attraktiver, andererseits effizienter machen. Denn der Anwender hat nun die zur genauen Maschinenkonfiguration gehörenden CAD-Daten in einer leichtgewichtigen Repräsentation vor Ort jederzeit verfügbar.

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Hier ein paar Beispiele zum Nutzen von 3D Grafik:
Die Maschine meldet einen Fehler. Bisher erschien am Display ein Fehlercode. Da begann früher die Ursachenforschung.

Ganz anders jetzt mit einer 3DViewStation 3D Grafik.

Wo in der Maschine liegt das Problem?

Im Falle eines Fehlers sieht der Benutzer nicht nur, dass ein Fehler auftritt, sondern es wird ihm auf ein 3D Modell der Maschine angezeigt. Alle Bauteile sind geladen, aber mit hoher Transparenz dargestellt. Nur der betroffene Sensor wird deckend und deutlich in roter Farbe hervorgehoben. Zusätzlich kann er mit einem halbtransparenten Kreis umgeben und so noch deutlicher hervorgehoben werden. Schließlich könnte man von der Anwendung automatisch näher heran zoomen lassen. So kann der Bediener schon vor dem weiteren Einsatz sehen, wo genau innerhalb der Maschine das Problem besteht.

Ist der Sensor defekt?

Über das Anklicken der 3D Geometrie kann jetzt in Echtzeit der Status des Sensors nochmal getestet werden. Vielleicht ist aber auch wichtig, die letzten Daten einzusehen. Diese historische Zeitreihe ist ebenfalls nur ein Klick entfernt und könnte Aufschluss über die Ursache des Ausfalls geben. Nach eingehender Analyse hat der Anwender nun die Sicherheit, dass die Hardware defekt ist. Also muss sie als nächstes getauscht werden.

Ist ein Ersatzteil vorhanden?

Viele Maschinen sind heute an das Intranet und teils auch an das Internet angebunden. Selbst wenn nicht, dann könnte ein Servicetechniker temporär eine mobile Verbindung mittels Smartphone herstellen. Über im 3D Modell hinterlegte Metadaten kann nun vom User ohne umständliche Suche im Ersatzteil System geprüft werden, ob der passende Sensor vorhanden ist. Falls nicht, könnte die Bestellung jetzt automatisiert ausgelöst werden. Aber vielleicht hat unser Techniker auch den passenden Artikel dabei.

Wie wird der Sensor ausgetauscht?

Die Vorteile, wenn man eine gute 3D Grafik entwickelt und in ein HMI integriert, sind vielfältig. Informationen „at the fingertips“ nennen das die Amerikaner, wenn alles nur ein Klick entfernt ist. So kann man auch die zur Behebung eines Problems relevanten Dokumentationen mit einer 3D Geometrie verlinken. Diese Anleitungen können als klassische PDF Dateien, als Videos und wiederum auch als 3D Modelle mit einer Serie von Arbeitsschritten oder Animationen vorliegen.

Im Zeitalter von Industrie 4.0 / IoT gibt es auch die Möglichkeit, eine zentrale Lösung zu betreiben, die mehrere Maschinen gleichzeitig überwacht und steuert und es daneben auch ermöglicht, Servicetechniker zu alarmieren. Denn auch die können von einer schnellen, intelligenten 3D Grafik auf ihrem Smartphone profitieren. So wird die Kommunikation von Maschine und Mensch stark verbessert und es werden Fehler durch Fehlinterpretationen von Texten deutlich reduziert.

3D Grafik für HMI von den 3D CAD Visualisierungsexperten

Das Kisters Team beschäftigt sich seit über 25 Jahren mit leistungsstarker Software zur Visualisierung von 2D und 3D Inhalten. Die 3DViewStation Produktfamilie ist eine eigene digital Technologie von Kisters. Die Entwicklung basiert von Anfang an auf Anforderungen von Kunden, die mit immer neuen Ideen an uns herantreten. So war der Weg vom klassischen 3D CAD Viewer zur visuellen Komponente einer Mensch-Maschine-Schnittstelle naheliegend, da alle CAD Daten schon vollständig vorlagen und einfach wiederverwendet werden konnten. Unsere ersten Kunden hatten dabei schon Erfahrungen mit alternativen Lösungen gemacht, die viel versprochen hatten, aber im Laufe eines Integrationsversuches zu ernsthaften Problemen geführt hatten. Anders die 3DViewStation: Sie ist kein SDK (Software Development Kit) sondern eine eigenständige Anwendung, die trotzdem vollständig in die Benutzerschnittstelle einer Applikation integriert und lediglich über Nutzung von APIs (Application Programming Interface, Programmierschnittstelle) angesprochen werden muss. Dies reduziert die Aufwände zur Einbindung erheblich und erlaubt schon frühzeitig einen visuellen Eindruck des Gesamtergebnisses.

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Integration 3DViewStation with HMI

Vorteile...

... für Anwender

Ergänzung der eher textuellen Informationen um 3D Geometrien
Räumliche Darstellung eines Problems anstelle eines reinen Fehlercodes
Mit wenigen Klicks zum Ziel kommen durch Verknüpfung von Geometrie, Dokumenten, Videos
Schneller visueller Eindruck auch bei extrem komplexen Maschinen
Einfache Bedienung

... für Entwickler

Schnelle Umsetzung einer Integration
Wenige Zeilen Programmiercode erforderlich, da kein SDK
Kompetentes Consulting Team hilft bei allen Integrationsfragen

... für Entscheider

Ergänzende 3D Grafik auf der Maschine ist ein Wettbewerbsvorteil
Kann mit Service Applikationen noch weiter optimiert werden
Nutzung von 100% BOMs für den Maschinenbetrieb
Weniger Rückfragen von Anwendern, da exakte Daten auf der Maschine vorliegen
Entlastet die Service Teams
Viele Automatisierungsmöglichkeiten
Keine Schulung notwendig

Was ist der Wert von einer 3D Grafik innerhalb einer Mensch-Maschine-Schnittstelle?

Der Wert einer 3D-Grafik innerhalb einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (Mensch-Maschine-Interface, MMI) kann je nach Anwendung und Kontext unterschiedlich sein. Hier sind einige potenzielle Vorteile:

3D-Grafiken können eine deutlich bessere, da realistischere Benutzererfahrung bieten. Durch die Verwendung von 3D-Grafiken können Benutzer interaktive und ansprechende visuelle Inhalte erleben, die ihnen helfen, besser mit der MMI zu interagieren.
3D-Grafiken können verwendet werden, um komplexe Daten oder Modelle zu visualisieren und um Betriebs- oder Fehlerdaten im räumlichen Kontext darzustellen. Dies kann es den Benutzern ermöglichen, Daten besser zu verstehen und Muster oder Zusammenhänge zu erkennen, die in üblichen MMIs ohne 3D-Grafik möglicherweise nicht so offensichtlich sind.
Durch die Verwendung von 3D-Visualisierung in der Mensch-Maschine-Schnittstelle erhalten Benutzer erhöhte Interaktionsmöglichkeiten. Sie können so leichter Funktionen ausführen, Aufgaben erledigen oder auch Objekte manipulieren. Dies kann die Interaktivität und das Engagement der Benutzer verbessern, indem sie mehr Handlungsmöglichkeiten erhalten.
In Anwendungen wie Simulationen oder Trainingsumgebungen können 3D-Grafiken verwendet werden, um realistische Szenarien nachzubilden. Dies ermöglicht es Benutzern, praktische Erfahrungen zu sammeln, ohne sich in realen Umgebungen befinden zu müssen, und kann in verschiedenen Bildungsbereichen oder für berufliche Schulungen von Vorteil sein

Was zeichnet eine gute und moderne Mensch-Maschine-Schnittstelle aus?

Eine gute und moderne Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMI, engl. HMI) zeichnet sich durch verschiedene Merkmale aus, die dazu beitragen, die Benutzerfreundlichkeit, Effizienz, Effektivität und Zufriedenheit der Benutzer zu verbessern. Hier sind einige wichtige Merkmale:

Eine gute MMI berücksichtigt die Bedürfnisse, Erwartungen und Fähigkeiten der Benutzer. Sie sollte intuitiv, einfach und leicht verständlich sein, um Benutzern eine nahtlose Interaktion mit der Maschine zu ermöglichen.
Eine konsistente MMI bietet ein einheitliches Design und Verhalten über verschiedene Teile der Benutzerschnittstelle hinweg. Dies hilft Benutzern, sich schneller zu orientieren und die Schnittstelle effizienter zu nutzen.
Eine moderne MMI ermöglicht es Benutzern, die Schnittstelle an ihre individuellen Bedürfnisse und Präferenzen anzupassen. Dies kann beispielsweise durch anpassbare Einstellungen, Tastenkombinationen oder persönliche Profile realisiert werden.
Eine gute MMI gibt Benutzern klar und zeitnah Feedback über den Status von Aktionen oder Operationen. Gerade hier ist die Verwendung von 3D Modellen und einer passenden, in die Bedienoberfläche der MMI integrierten Viewer Komponente von Vorteil. Dies hilft Benutzern, den aktuellen Zustand der Maschine zu verstehen und ihre Handlungen entsprechend anzupassen.

Darüber hinaus ist eine moderne MMI darauf ausgelegt, Benutzern bei der effizienten und produktiven Nutzung der Maschine zu unterstützen. Dies kann beispielsweise durch interaktive 3D-Modelle, Schnellzugriffsoptionen oder intelligente Automatisierungsfunktionen realisiert werden.

Eine ansprechende visuelle Gestaltung kann die Benutzerfreundlichkeit einer MMI verbessern. Ein modernes Design mit klaren, gut lesbaren Texten, visuell ansprechenden 3D Grafiken und einer angemessenen Farbpalette kann dazu beitragen, die Benutzererfahrung positiv zu beeinflussen.
Um den sich ändernden Anforderungen und Technologien gerecht zu werden sollte eine moderne MMI in der Lage sein, aktualisiert und erweitert zu werden. Dies ermöglicht es, die Schnittstelle im Laufe der Zeit zu verbessern und auf dem neuesten Stand zu halten.

Es ist wichtig zu beachten, dass eine gute und moderne MMI kontinuierlich evaluiert, getestet und an die Bedürfnisse der Benutzer angepasst werden sollte, um dauerhaft eine optimale Benutzererfahrung zu gewährleisten.

Ist die 3DViewStation eine sinnvolle Option für eine MMI?

Ja, die 3DViewStation kann eine sinnvolle Option für eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMI) sein, insbesondere in Anwendungen, die 3D-Grafiken oder CAD-Daten anzeigen und bearbeiten müssen. Die 3DViewStation ist eine extrem schnelle Softwarelösung für die 3D-Visualisierung und -Kollaboration von CAD-Modellen und anderen 3D-Daten. Sie bietet eine Vielzahl von Funktionen und Merkmalen, die dazu beitragen können, eine moderne und benutzerfreundliche MMI zu schaffen

Hier sind einige Gründe, warum die 3DViewStation als sinnvolle Option für eine MMI betrachtet werden kann

Die 3DViewStation bietet nicht nur eine extrem gute Performance auch bei sehr komplexen 3D-CAD-Baugruppen, sondern bietet auch noch hochwertige 3D-Visualisierungsfunktionen, darunter leistungsstarke Rendering-Technologien, die realistische Darstellungen von 3D-Modellen ermöglichen. Dies kann Benutzern helfen, komplexe Modelle besser zu verstehen und zu analysieren.
Die 3DViewStation bietet eine anpassbare Benutzeroberfläche, die Benutzern ermöglicht, die Software an ihre individuellen Bedürfnisse und Präferenzen anzupassen. Meist wird die Bedienoberfläche durch die Entwickler der MMI vorgegeben, in die die 3DViewStation normalerweise vollständig und nahtlos integriert wird.
Ein weiterer Pluspunkt ist die Unterstützung verschiedener Dateiformate: Die 3DViewStation unterstützt eine Vielzahl von gängigen CAD- und 3D-Dateiformaten, was die Flexibilität bei der Arbeit mit verschiedenen Arten von 3D-Daten erhöht.

Aber auch außerhalb der MMI macht der Einsatz der 3DViewStation Sinn:

Bei der interaktiven Aufbereitung oder Bearbeitung von 3D-Modellen: Die 3DViewStation ermöglicht es Benutzern, 3D-Modelle interaktiv zu bearbeiten, z. B. durch das Ein-, Ausblenden oder Verschieben von Teilen oder Komponenten, durch die Organisation der Arbeit in einzelnen Ansichten, durch das Markieren von Teilen, das Hinzufügen von Maßen oder das Ändern von Farben, Transparenzen oder Materialien. Dadurch können Benutzer 3D-Modelle effizient analysieren und Änderungen vornehmen.
Die 3DViewStation bietet aber auch Funktionen zur Kollaboration und Teamarbeit, die es mehreren Benutzern ermöglichen, gleichzeitig an einem 3D-Modell zu arbeiten, Kommentare auszutauschen und Änderungen zu verfolgen. Dies kann die Zusammenarbeit innerhalb von Teams verbessern und die Produktivität steigern.
Für Abstimmungsprozesse bietet die 3DViewStation darüber hinaus auch noch leistungsstarke Analysefunktionen, wie beispielsweise Maß- und Schnittansichten, Entformungsschrägen-, Wandstärkenanalysen und Kollisionsuntersuchungen, die Benutzern helfen, 3D-Modelle detailliert zu analysieren und zu überprüfen.

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