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Usability macht Verpackungsmaschinen produktiver

Visualisierung muss sich an den Bedürfnissen der Anwender orientieren

Komplexe Prozesse anschaulich visualisiert: Über den integrierten Dekoreditor können Anwender komplexe Kurvenscheiben ganz ohne spezielle Kenntnisse verändern

Immer vielfältigere Prozesse, immer höhere Anforderungen an Flexibilität und Qualität, wachsende Erwartungen an Produktivität und Effizienz: Diese Anforderungen führen dazu, dass der Automatisierungsgrad und die Zahl der eingesetzten Technologien bei Verpackungsmaschinen stetig wachsen. Doch wie lässt sich diese Komplexität so gestalten, dass sie für die Anwender beherrschbar bleibt? Mit innovativen Ansätzen für die Maschinenvisualisierung gibt Siemens darauf eine Antwort.

Bei ihren Produkten werden Liebhaber von hochwertigen Schokoladen und Pralinen schwach – aber auch technisch geben die Maschinen und Anlagen für die Schokoladenproduktion der Bühler GmbH immer wieder neue Impulse. Eines der Highlights in der Maschinenentwicklung der letzten Zeit ist dabei fraglos eine Dekoriermaschine, mit der dreidimensionale Dekore auf Pralinen oder Figuren aufgebracht werden können. „Dazu bewegen wir die Produktformen auf einem Hubtisch mit insgesamt drei Achsen unter den Dosierwerkzeugen auf definierten Bahnen, sodass wir das gewünschte Dekor ganz präzise aufbringen“, erklärt Daniel Wittmaack, Head of Product Management & Process Engineering bei Bühler in Reichshof. Um diese Bewegung des Hubtisches zu automatisieren, prüfte Bühler im Vorfeld ganz unterschiedliche Ansätze, so Wittmaack weiter: „Dabei gab es zwei Punkte, die die Automatisierung gewährleisten musste: Auf der einen Seite benötigen wir eine sehr präzise Bewegungsführung im Raum, damit wir die filigranen Dekorelemente ganz exakt aufbringen können. Auf der anderen Seite muss das System so einfach zu handhaben sein, dass ein Maschinenbediener vor Ort und ohne spezielle Kenntnisse die Dekore anhand eines Modells intuitiv platzieren und den Prozess optimieren kann.“

Von der Maschinenbedienung zum Assistenten der Anwender

Einen komplexen Prozess über ein nutzerzentriertes HMI so zu visualisieren, dass die Mitarbeiter in der Anlage „ihre“ Maschine jederzeit verstehen und fehlerfrei bedienen können – mit dieser Aufgabenstellung sieht sich nicht nur die Bühler GmbH konfrontiert. Usability wird auch im Maschinen- und Anlagenbau immer mehr zu einem wichtigen Kriterium. Fehler bei der Anlagenbedienung können leicht zu fehlerhaften Produkten oder gar einem Anlagenstillstand führen – mit weitreichen Folgen für die Produktivität und Wirtschaftlichkeit in der Produktion. Die Maschinenvisualisierung als Fenster zum Prozess hat daher nicht nur die Aufgabe, Maschinen- und Prozessdaten übersichtlich darzustellen, sondern muss auch die Mitarbeiter bei ihren Aufgaben aktiv unterstützen. Das bedeutet, dass sich die Visualisierung an den Bedürfnissen der Anwender orientieren muss.

Mit dem flexiblen Fernzugriff über einen beliebigen HTML5­basierten Browser können Simatic WinCC Unified Anwender Maschinen­ und Anlagendaten jederzeit und überall abrufen.

Gut strukturierte Oberflächen für vielseitige Anwendungsszenarien

Im Rahmen seines Visualisierungssystems Simatic WinCC Unified hat sich Siemens intensiv mit den Anforderungen an die Visualisierung bei Maschinen und Anlagen auseinandergesetzt. Zum Simatic WinCC Unified-Portfolio gehören dabei neben einer umfangreichen Palette an Bediengeräten, darunter Geräte der Schutzarten IP65 und IP69k/Splitterschutz IK10+ und mit Edelstahlfronten für Anwendungsbereiche mit besonderen hygienischen Anforderungen, auch eine zukunftsgerichtete Visualisierungssoftware. Damit lassen sich auch im industriellen Umfeld einfach moderne Bedienkonzepte umsetzen. Für das Engineering der Visualisierungslösung stehen umfangreiche Bibliotheken mit Templates für einfache und auch komplexe Bedienelemente zur Verfügung, die sich auch ineinander verschachteln lassen. Dadurch lässt sich die Anlagenstruktur einfach analog in der Visualisierung abbilden, was sowohl die Navigation als auch die Fehlersuche erleichtert. Simatic WinCC Unified Lösungen lassen sich auch über verschiedene Maschinen und für verschiedene Use Cases standardisieren, über offene Schnittstellen können Anwender zudem auch eigene Applikationen in die Visualisierung einbinden – etwa, um wiederkehrende Aufgaben zu automatisieren oder Daten mit überlagerten IT-Anwendungen auszutauschen.

Digitalisierung unterstützt Datenanalyse und Training

Dieser Datenaustausch zwischen Maschinen und IT-Systemen wird im Zuge der Digitalisierung noch mehr an Bedeutung gewinnen. Mit den entsprechenden Lösungen von Siemens können Anwender daher ihre HMI-Lösung auch mit Industrial-Edge-Anwendungen erweitern – entweder, indem sie eigene Anwendungen entwickeln, oder eine der Industrial-Edge-Apps von Siemens nutzen. So lassen sich mit der Simatic App Anomaly Detection schleichende Veränderungen wie Verschleiß frühzeitig erkennen, um rechtzeitig entsprechende Wartungsmaßnahmen durchzuführen. Alle relevanten Maschinen- und Prozessdaten lassen sich zum Beispiel mit der Simatic App Perfomance Insight in aussagekräftigen Dashboards zusammenfassen, um Prozesse zu optimieren oder den Service zu verbessern.

Mit nur wenigen Klicks lässt sich in der Simatic App Performance Insight ein Performance-Dashboard für Verpackungsmaschinen anlegen.

Usability als Schlüssel zu mehr Produktivität

Im Idealfall kann eine nutzerzentrierte Visualisierung die Anwender sogar so gut bei ihren Aufgaben unterstützen, dass sie ohne große Einarbeitung ganz intuitiv verstehen, was sie zu tun haben. Die Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die Entwickler die jeweiligen Bedürfnisse der Nutzer verstehen und die Visualisierung entsprechend anpassen – ein Weg, den auch Bühler für seine Dekoriermaschine gewählt hat, wie Karl-Jürgen Kasemann, Lead Project Engineer Automation bei Bühler, erklärt. Voraussetzung war eine entsprechend vielseitige Automatisierungstechnik: Die Bewegungen des Hubtisches werden als Kurvenscheiben hinterlegt, die aus einem speziellen Dekoreditor als Polynome an die Simatic Steuerung übergeben werden.

„Für uns hatte dieser Ansatz den großen Vorteil, dass wir mit Systemen und Technologien arbeiten, die wir schon in vielen anderen Prozessen nutzen. So konnten wir uns voll und ganz auf den Aspekt der Bedienerfreundlichkeit konzentrieren.“ Das Ergebnis ist ein eigens entwickelter Dekoreditor, in dem der Anlagenbediener anhand des 3-D-Modells des Produktes – also etwa einer Praline – die entsprechenden Punkte für die Dekorelemente setzen kann. Aus diesen Punkten berechnet der Editor die entsprechenden Bahnen für die Maschinensteuerung. Das Besondere dabei: Prozessanpassungen sind auch zur Laufzeit und direkt an der Maschine möglich. Der Editor ist in die Maschinenvisualisierung auf dem Simatic Panel-PC eingebettet und wird vom Bediener einfach per Schaltfläche aufgerufen – „der Mensch an der Anlage merkt dadurch gar nicht, dass er hier eine eigenständige Applikation nutzt. Es fühlt sich für ihn genauso an wie sein vertrautes HMI“.

Dieses vertraute Look-and-Feel ist sicher einer der Gründe, weswegen die neue Maschine in der Produktion genau die Vorteile bietet, die sich die Entwickler als Ziel gesetzt hatten: „Unsere Anwender bestätigen uns, dass sie mit dieser Maschine mindestens 50 % schneller sind, wenn sie das Produkt oder das Dekor an der Maschine ändern. Dazu kommen noch einmal rund 30 %, die sie beim Einfahren der Maschine sparen, weil sie das Dekor besser anpassen und optimieren können. So ein Feedback ist eine tolle Bestätigung, dass wir mit diesem Prozess in die richtige Richtung gegangen sind.“

Mehr zu Usability für Verpackungsmaschinen von Siemens finden Sie hier.
 

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