Written by Ein HMI an einer Sondermaschine soll nicht möglichst viele Informationen anzeigen, sondern im richtigen Moment die richtige Entscheidung unterstützen. Bediener benötigen eine klare Prozessführung, Instandhalter eine schnelle Diagnose und Qualitätsverantwortliche nachvollziehbare Prozessinformationen. Deshalb sollte das Bedienkonzept früh in der Maschinenplanung entstehen – nicht erst, wenn die Steuerungssoftware bereits fertig ist.
Dieser Beitrag zeigt, welche Grundsätze bei der Planung eines HMI für automatisierte Montage- und Prüfanlagen wichtig sind und wie sich Bedienung, Diagnose und Zugriffsrechte sinnvoll strukturieren lassen.
Welche Aufgaben muss das HMI erfüllen?
Vor der Gestaltung einzelner Bildschirmseiten steht die Klärung der Nutzer und ihrer Aufgaben. Ein HMI kann je nach Maschine mehrere Funktionen übernehmen:
- Starten, Stoppen und Überwachen des Automatikbetriebs
- Führen des Bedieners beim Einrichten oder bei einem Formatwechsel
- Anzeigen von Störungen und Hinweisen zur Fehlerbehebung
- Unterstützen von Wartung und Service
- Verwalten freigegebener Parameter und Rezepte
- Darstellen von Prozess- und Qualitätsinformationen
Diese Aufgaben sollten nicht unstrukturiert auf einer einzigen Übersichtsseite zusammenlaufen. Ein Bediener braucht andere Informationen als ein Servicetechniker. Je klarer die Nutzergruppen definiert sind, desto besser lassen sich Seiten, Funktionen und Berechtigungen voneinander trennen.
Bedienseiten nach Nutzungssituation strukturieren
Eine übersichtliche HMI-Struktur folgt dem Ablauf der Maschine und den typischen Nutzungssituationen. Häufig bewährt sich eine Gliederung in wenige, klar benannte Ebenen.
Übersicht für den laufenden Betrieb
Die Start- oder Übersichtsseite sollte den aktuellen Maschinenzustand schnell erkennbar machen. Dazu gehören beispielsweise Betriebsart, Produktionsfreigabe, laufender Schritt, Werkstückstatus und wesentliche Meldungen. Eine solche Seite muss nicht jedes Sensorsignal anzeigen. Entscheidend ist, dass der Bediener erkennen kann, ob die Maschine bereit, aktiv, angehalten oder gestört ist.
Prozess- und Stationsansichten
Bei komplexeren Anlagen können separate Ansichten für einzelne Stationen sinnvoll sein. Dort lassen sich Bewegungsabläufe, Sensorzustände und Freigabebedingungen detaillierter darstellen. Die Darstellung sollte jedoch den realen Anlagenaufbau verständlich abbilden. Abstrakte Signalnamen ohne funktionalen Bezug erschweren die Diagnose.
Einricht- und Serviceansichten
Für Einrichten, Wartung und Fehlersuche sind zusätzliche Funktionen erforderlich. Dazu können Einzelbewegungen, manuelle Aktorenansteuerung, Sensorprüfungen oder die Anzeige von Ein- und Ausgangssignalen gehören. Solche Funktionen müssen gegen eine unbeabsichtigte Nutzung im Automatikbetrieb geschützt und mit eindeutigen Sicherheitsbedingungen verknüpft werden.
Meldungen statt reiner Fehlercodes planen
Eine Meldung ist dann nützlich, wenn sie eine konkrete Handlung ermöglicht. Ein allgemeiner Hinweis wie „Störung Station 2“ sagt wenig aus. Besser ist eine Meldung, die Ursache, betroffene Funktion und mögliche Prüfung miteinander verbindet.
Für die Planung jeder wichtigen Meldung sollten mindestens folgende Fragen beantwortet werden:
- Was wurde erkannt?
- In welchem Prozessschritt ist die Meldung entstanden?
- Welche Maschine oder Station ist betroffen?
- Kann der Bediener die Ursache selbst prüfen?
- Welche Rückstellbedingung gilt?
- Was passiert mit dem Werkstück oder Werkstückträger?
Eine abgestufte Alarmstrategie mit Prioritäten, Quittierung und Diagnose verhindert, dass wichtige Hinweise in einer langen Liste untergehen. Dabei sollte zwischen Information, Warnung, Bedienaufforderung und Störung unterschieden werden. Die Farbdarstellung allein reicht nicht aus; Texte, Symbole und Zustandswechsel müssen ebenfalls verständlich sein.
Bediener durch Prozessschritte führen
Viele Fehler entstehen nicht durch einen defekten Sensor, sondern durch eine unklare Bedienhandlung. Das betrifft zum Beispiel das Einlegen eines Werkstücks, den Wechsel eines Behälters oder die Freigabe nach einer Unterbrechung.
Das HMI sollte deshalb nur die Handlung anfordern, die im jeweiligen Schritt erforderlich ist. Eine kurze, eindeutige Anweisung ist meist hilfreicher als eine umfangreiche Beschreibung. Bei manuellen Tätigkeiten können zusätzlich folgende Informationen angezeigt werden:
- Position oder Station der Handlung
- Erwarteter Zustand des Werkstücks
- Voraussetzungen für die Freigabe
- Bestätigung durch den Bediener, falls erforderlich
- Hinweis auf eine anschließende automatische Prüfung
Die Bedienführung muss zum Zustandsmodell der Sondermaschine passen. Wenn Zustände, Übergänge und Rückstellungen in der Steuerung nicht eindeutig definiert sind, kann auch die HMI-Anzeige keine konsistente Orientierung bieten.
Rollen und Berechtigungen sinnvoll festlegen
Nicht jede Person sollte alle Parameter und Servicefunktionen verändern können. Gleichzeitig darf ein Berechtigungskonzept die tägliche Bedienung nicht unnötig erschweren. Deshalb sollten Rollen nach tatsächlichen Aufgaben und Risiken definiert werden.
Eine mögliche Struktur umfasst:
- Bediener: Automatik starten, Meldungen bearbeiten und freigegebene Bedienhandlungen ausführen.
- Einrichter: Varianten wählen, Rüstvorgänge durchführen und definierte Parameter anpassen.
- Instandhaltung: Diagnosefunktionen und manuelle Tests ausführen.
- Engineering oder Administration: Konfigurationen, Grenzwerte und Systemparameter verwalten.
Passwörter oder andere Zugriffsmechanismen sollten nicht als Ersatz für technische Schutzmaßnahmen verstanden werden. Eine gefährliche Bewegung darf nicht allein durch die Auswahl einer HMI-Seite freigegeben werden. Betriebsart, Schutzeinrichtungen und Steuerungslogik müssen unabhängig voneinander korrekt wirken.
Parameter, Rezepte und Änderungen kontrollieren
Bei Variantenmaschinen kann das HMI die Auswahl von Rezepten oder Parametersätzen unterstützen. Dafür muss klar festgelegt sein, welche Werte veränderbar sind, wer sie ändern darf und wann eine Änderung wirksam wird.
Besonders wichtig sind:
- verständliche Einheiten und Wertebereiche
- sichtbare Kennzeichnung von Standard- und Istwerten
- Bestätigung vor kritischen Änderungen
- Trennung zwischen temporären und dauerhaft gespeicherten Werten
- Nachvollziehbarkeit von Freigaben und Änderungen, soweit dies für den Prozess erforderlich ist
Die Rezeptauswahl sollte außerdem mit der Werkstückidentifikation und den Prozessfreigaben zusammenpassen. Ein ausgewähltes Rezept darf nicht automatisch bedeuten, dass jedes Werkstück bearbeitet werden darf. Identifikation, Variante und Freigabelogik müssen gemeinsam betrachtet werden.
HMI und Diagnose während der Inbetriebnahme prüfen
Ein HMI-Konzept ist erst dann belastbar, wenn es mit realistischen Bedien- und Störszenarien geprüft wurde. Diese Prüfung sollte nicht nur den Normalbetrieb umfassen.
- Maschine ohne Werkstück starten und erwartete Hinweise prüfen.
- Typische Sensor- und Aktorfehler auslösen oder simulieren.
- Bedienfehler bei Beschickung, Rückstellung und Variantenwahl testen.
- Verhalten nach einem Neustart oder einer Unterbrechung prüfen.
- Rollen und gesperrte Funktionen mit den vorgesehenen Nutzerprofilen testen.
- Prüfen, ob Meldungen nach der Fehlerbehebung korrekt verschwinden.
Auch die Verbindung von HMI und Prozessdaten in Sondermaschinen sollte früh bewertet werden. Nicht jedes Signal muss dauerhaft sichtbar sein. Eine gezielte Auswahl verbessert die Übersicht und reduziert den Aufwand bei Pflege und Diagnose.
Fazit: Das HMI als Teil des Maschinenkonzepts planen
Ein gutes HMI entsteht aus einem klaren Zustandsmodell, verständlichen Meldungen und einer konsequenten Trennung der Nutzerrollen. Die wichtigsten Informationen sollten im Automatikbetrieb schnell erfassbar sein, während Einricht- und Servicefunktionen gezielt geschützt und erklärt werden.
Wer Bedienhandlungen, Störfälle, Parameteränderungen und Wiederanlauf bereits in der Konzeptphase beschreibt, reduziert spätere Anpassungen in Software und Dokumentation. Das HMI wird dadurch nicht zu einer nachträglichen Anzeige, sondern zu einem abgestimmten Bestandteil von Steuerung, Maschine, Qualität und Instandhaltung.