Lösungen MMI bzw. HMI

Industrie 4.0 ist heute ein allgegenwärtiges Schlagwort. Es bezieht sich auf die vierte industrielle Revolution und auf die anstehenden Veränderungen in verschiedensten industriellen Bereichen. Einer davon ist das so genannte Mensch Maschine Interface, kurz MMI oder der englische Begriff Human Machine Interface, kurz HMI. Im Zuge der Weiterentwicklung industrieller Technik ist man auf der Suche nach neuen Lösungen, was die Verbindung zwischen Mensch und Maschine, also die Bedienung von Maschinen sowie die Darstellung von Informationen angeht. Heute setzt man immer mehr auf innovative Lösungen. Einige Stichwörter in diesem Zusammenhang lauten wie folgt:

– die 3D-Gestensteuerung
– Eye-Tracking
– Spracheingabe (und Sprachausgabe)
– AR- und VR-Anwendungen

An dieser Stelle soll auf verschiedene Möglichkeiten moderner Techniken eingegangen werden, die alle in einem Bezug zur Maschinensteuerung und der Weitergabe von Informationen stehen.

Zukunftsvisionen und Anforderungen durch Industrie 4.0

Industrie 4.0 ist schon längst kein reines Zukunftsprojekt mehr. Immer mehr moderne Betriebe möchten für die Zukunft der Produktion gerüstet sein. Es geht um eine starke Individualisierung verschiedenster Produkte und damit um eine flexible Anpassung aktueller Produktionsprozesse. Immer wieder sind auch Kunden oder Geschäftspartner direkt in die Produktionsprozesse mit einbezogen, und zwar bei der Herstellung von nach Kundenwünschen hergestellten Produkten. Für die Bedienung der Produktionsmaschinen kommen ebenfalls immer mehr zukunftsträchtige Bedienungskonzepte zum Einsatz. All diese Konzepte zielen darauf ab, die Bedienung von Maschinen so einfach und effektiv wie möglich zu gestalten.

Die dreidimensionale Gestensteuerung

Heutige smarte Fabriken benötigen moderne Bedieneinheiten. Einige Hersteller von industriell genutzten Maschinen haben bereits neue Bedienkonzepte vorgestellt, die auf Basis der dreidimensionalen Gestensteuerung arbeiten. Was auf den ersten Blick fast aussieht wie ein Computerspiel, ist Hightech im Bereich der Maschinensteuerung mithilfe von dreidimensionaler Darstellung von aktuellen Herstellungsprozessen auf einem Display, deren Verlauf sich jederzeit durch den Bediener beeinflussen lässt. Die Bedienung erfolgt durch Verschieben von Elementen auf dem Bildschirm und durch Wischen und Antippen, wie man es von einem modernen Smartphone her kennt. Es handelt sich um so genannte Zoomgesten zur Vergrößerung oder Verkleinerung von Elementen auf dem Bildschirm sowie um detailgetreue Darstellungen in 2D oder 3D, also völlig neue Bedienkonzepte, die nicht mehr viel mit den allgemein üblichen Maschinensteuerungen im herkömmlichen Sinn zu tun haben. Die neuen Systeme setzen auf eine intuitive Bedienung bei entsprechender Präzision und ein sehr empfindliches Ansprechverhalten. Ziel ist es, die genauen Arbeitsabläufe sowie eventuelle Anpassungen während des laufenden Produktionsprozesses so einfach wie möglich zu machen. Die Bedienkonzepte bestehen dabei meist aus folgenden Möglichkeiten:

– Multi-Touch-Displayeinheiten, die mit Fingern oder Händen bedient werden können
– 3D-Darstellungen mit Bearbeitungsmöglichkeiten durch Gesten wie Rotate, Scale oder Translate

Eye-Tracking zur Erfassung von Augenbewegungen und Blickrichtungen

Ebenfalls ein interessantes Gebiet für die Steuerung ist das so genannte Eye-Tracking, eine Technologie, bei der Augenbewegungen erfasst und elektronisch ausgewertet werden. Schon seit einiger Zeit werden ähnliche Techniken in der Wissenschaft eingesetzt, um beispielsweise das Nutzerverhalten von Internetnutzern zu analysieren, inwieweit die Gestaltung von Webseiten sich auf das „Den Blick auf sich ziehen“ bestimmter Seitenbereiche auswirkt. Es geht also darum, festzustellen, welche Bildelemente am häufigsten in Augenschein genommen werden. Beim Eye-Tracking im Bereich der Industrie geht es hauptsächlich um die so genannten Sakkaden, schnelle Bewegungen des Auges, die beim Ändern der Blickrichtung bzw. beim Fixieren unterschiedliche Objekte entstehen. Mithilfe dieser Augenbewegungen können zum Beispiel Objekte verfolgt werden. Auch die so genannte Fixation wird für das Eye-Tracking eingesetzt. Hierbei handelt es sich sozusagen um die Verweildauer des Blickes auf einem bestimmten Objekt. Die Eye-Tracker zeichnen diese Augenbewegungen sowie die verschiedenen Blickrichtungen auf. Nach einer gründlichen Kalibrierung eines solchen Systems können diese Blicke auch genutzt werden, um Steuerungen von Objekten zu ermöglichen, also zur Mensch-Maschine-Interaktion.

Die Maschinensteuerung durch Spracheingabe

Die Spracheingabe ist ein weiterer wichtiger Bereich für die Maschinensteuerung, da sie sehr einfach durchzuführen ist. Viele Menschen kennen diese Steuerung bereits von Ihrem Computer oder Smartphone, auf dem ebenfalls immer häufiger Software installiert ist, die eine solche Steuerung ermöglicht. Die einzige Schwierigkeit bei der Nutzung einer solchen Spracheingabe besteht häufig im hohen Geräuschpegel, der gerade im industriellen Bereich sehr oft auftritt.

AR- und VR-Techniken im industriellen Einsatz

VR steht für Virtual Reality, AR steht für Augmented Reality. Den Begriff Virtual Reality dürften meisten Menschen heute schon einmal gehört haben. Es handelt sich hierbei um eine von einem Computer generierte virtuelle Umgebung, die vom Nutzer dieser Technologie durch ein HMD (Head Mounted Display), also eine Art Brille mit Bildschirmen, wahrgenommen wird. Die Augmented Reality ist die so genannte erweiterte Realität, bei welcher die reale Welt durch künstliche Elemente ergänzt wird. Es erfolgt also nicht ausschließlich die Darstellung einer virtuellen Realität, sondern eine Darstellung der physischen Realität (der Wirklichkeit), der zusätzliche Informationen bzw. virtuelle Objekte hinzugefügt wurden. Diese Technologie bietet heute enorme Möglichkeiten. Eine Anwendungsmöglichkeit besteht beispielsweise darin, an Maschinen die tatsächliche Wahrnehmung durch virtuelle Objekte zu ergänzen und somit einen Fertigungsprozess zu optimieren. Der Vorteil der Augmented Reality besteht dabei darin, dass der Nutzer dieser Technik nicht mehr von der realen Welt abgeschnitten ist. In Verbindung mit interaktiven Systemen können beispielsweise auch Verbindungen zu Experten hergestellt und in Interaktion aktuell laufende Prozesse beeinflusst bzw. angepasst werden. Ein weiterer wichtiger Bereich ist die Schulung, da mithilfe der Visualisierung von Arbeitsschritten neues Personal wesentlich besser angelernt werden kann.

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