Visualisierung für HMI auf Maschinen

Nutzen Sie die 3DViewStation als Teil des Mensch-Maschine-Interfaces (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, 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.

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 Verbindung mittels Smartphone herstellen. Über im 3D Modell hinterlegte Metadaten kann nun ohne umständliche Suche im Ersatzteilsystem 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 auch Servicetechniker alarmieren kann. Denn auch die können von einer schnellen, intelligenten 3D Grafik auf ihrem Smartphone profitieren. Die Kommunikation von Maschine und Mensch wird so stark verbessert und Fehler durch Fehlinterpretationen von Texten deutlich reduziert.

3D Grafik für HMI von den 3D CAD Visualisierungsexperten

Kisters 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 neue 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.