Human Machine Interface

Einheitliches Bedienkonzept für Verpackungsmaschinen

Bei den Bosch-Verpackungsmaschinen kommt zu rund 40 Prozent die Panel-PC-Variante von Beckhoff Automation mit beleuchteten elektromechanischen Tastern zum Einsatz.
(Bild: Beckhoff)

Hintergrund für diese Entwicklung ist, dass ein einheitliches und durchgängiges Maschinen-Bedienkonzept für Nahrungsmittelhersteller mit Produktionsstätten in verschiedenen Ländern oft von entscheidender Bedeutung ist. Derzeit werden die neuen Verpackungsmaschinen des Maschinenbauers mit dem neuen Bediensystem ausgestattet. Einer der an der Entwicklung beteiligten Bosch-Experten sieht es so: „Soft- und Hardware sind optimal aufeinander abgestimmt, weshalb HMI 4.0 auch nur in Verbindung mit dem Multitouch-Panel-PC von Beckhoff eingesetzt wird“, erläutert Pascal Witprächtiger, Director Industry 4.0 – Lifecycle Solutions, und fährt fort: „Auf diese Weise ist einerseits die volle Funktionalität garantiert, andererseits findet sich der Maschinenbediener an jeder unserer Maschinen sofort zurecht – sowohl durch das einheitliche Look and Feel als auch aufgrund der durchgängigen Bedienphilosophie.“

Schwerpunktmäßig wird das 15,6-Zoll-Bedienpanel von Beckhoff in drei unterschiedlichen Varianten eingesetzt: als IP-65-Tragarm-Variante CP3716 mit und ohne Tastaturerweiterung sowie als Version CP2716 für den Schaltschrankeinbau. Allein schon diese Flexibilität im Geräteportfolio war für Pascal Witprächtiger ein wichtiges Auswahlkriterium: „Wir bevorzugen die beiden Tragarmvarianten, die voraussichtlich je 40 Prozent aller Applikationen ausmachen werden. In schätzungsweise 20 Prozent der Fälle macht die Einbauvariante jedoch mehr Sinn, zum Beispiel wenn ohnehin ein geeigneter Schaltschrank vorhanden ist und sich dadurch die Tragarmkosten einsparen oder Vorteile hinsichtlich der Hygieneausführung erreichen lassen.“ Von Seiten Beckhoff Automation ergänzt Roland van Mark, Product & Marketing Management Industrial PC: „Entscheidend sind hierbei die jeweiligen Praxisanforderungen. Schließlich kostet ein Tragarm nicht nur Geld, sondern er benötigt auch Platz. Außerdem ist er eine zusätzliche Mechanikeinheit und bietet mit seiner Beweglichkeit nicht in jedem Fall einen Mehrwert.“

Zwei der an der Realisierung des neuen Packaging-Bedienpanels beteiligten Experten: Pascal Witprächtiger (r.) von der Abteilung Industry 4.0 – Lifecycle Solutions bei Bosch Packaging und Roland van Mark (l.) von der Abteilung Product & Marketing Management Industrial PC bei Beckhoff Automation.
(Bild: Beckhoff)

Standard-Hardware mit kundenspezifischen Anpassungen

Das Bedienpanel von Beckhoff ist ein weltweit verfügbares kundenspezifisches Gerät, wie Roland van Mark betont: „Entscheidend ist, dass alle spezifischen Anwenderanforderungen erfüllt werden und dennoch eine optimale weltweite Kundenunterstützung gegeben ist. Erreicht wird dies durch ein möglichst weitgehend aus standardisierten Komponenten aufgebautes Bedienpanel.“ Pascal Witprächtiger von Bosch bestätigt: „Besonders wichtig ist dies für die multinationalen Konzerne mit Produktionsstätten in der ganzen Welt. So muss beispielsweise auch in China oder Australien im Bedarfsfall niemand mehrere Wochen auf eine Sonderausführung warten.“

Neben der Erweiterung um elektromechanische Taster und der kundenspezifischen Bedruckung der Glasfront gibt es für Pascal Witprächtiger noch einen weiteren anwendungsspezifischen Aspekt: „Unser Maschinendesign zeichnet sich unter anderem durch einen optisch besonders ansprechenden Tragarmadapter aus. Da dieser sehr schlank und mit engem Biegeradius baut, musste für die Panel-Variante mit Taster-Erweiterung die Anschluss-ebene angepasst werden. Die Zusammenarbeit mit Beckhoff hat hier – ebenso bei der Beratung zum Beispiel hinsichtlich Windows 10 IOT als Betriebssystem oder bezüglich thermischer Auslegungen – sehr gut funktioniert.“ 

Das dahinter stehende Grundkonzept verdeutlicht Roland van Mark von Beckhoff wie folgt: „Wir profitieren in diesem Fall von der durchdachten Gerätekonstruktion. In einem ausreichend großen Aluminiumgehäuse ist – thermisch entkoppelt – auf der einen Seite das Motherboard, auf der anderen Seite der Festplattenspeicher und in der Mitte die Anschlussebene untergebracht. Durch diese Modularität lassen sich spezielle Kundenanforderungen wie der besonders schlanke Tragarm einfach, schnell und ohne Einschränkungen bei der Verfügbarkeit umsetzen.“

Je nach Bedarf wird das Bedienpanel auch als Tragarm-Variante ohne elektromechanische Taster oder als Einbauversion eingesetzt.
(Bild: Beckhoff)

Lückenloses HMI-Portfolio im ansprechenden Design

Aufgrund der Bevorzugung von Tragarm-Geräten legte Bosch Packaging laut Pascal Witprächtiger bei der IPC-Auswahl besonderen Wert auf ein lückenloses Portfolio einschließlich IP-65-Ausführungen: „Es gibt am Markt nur wenige Anbieter mit einem breiten Spektrum und vor allem mit wirklich rundum geschlossenen, IP-65-geschützten aktiven Geräten. Bei Beckhoff kommen noch das äußerst ansprechende Design und die nicht zuletzt aufgrund des hohen Fertigungs-Know-hows sehr gute Produktqualität hinzu. Außerdem gab uns das extrem skalierbare HMI-Programm die Sicherheit, auch alle zukünftigen Anforderungen bis hin zu Sonderwünschen abdecken zu können.“

Gerade das Design spielt nach Pascal Witprächtigers Worten eine wichtige Rolle: „Auch wenn die Leistungsfähigkeit unserer Verpackungsmaschinen im Vordergrund steht, ist das HMI-Design – sowohl Hard- als auch Software – nicht zu vernachlässigen. Zumal HMI 4.0 viel mehr ist als nur eine neue Oberfläche, denn es wird damit die Interaktion zwischen Mensch und Maschine komplett neu gestaltet. Das Hauptaugenmerk liegt auf einer Vereinfachung der Bedienung, das heißt das HMI stellt möglichst wenig, dafür aber genau die jeweils erforderlichen Informationen dar. Die sogenannte User Experience, also das konkrete Benutzererlebnis steht im Vordergrund.“ Dies bestätigt Roland van Mark von Beckhoff: „Die Reduzierung auf das Wesentliche ist entscheidend für eine effiziente und zuverlässige Maschinenbedienung. Eine ansprechende und leistungsfähige Hardware trägt hier einen großen Teil zu einer möglichst schnellen und zielgerichteten Bedienung bei.“

Die kompakt konzipierte Anschlussebene des reinen Touchpanels findet auch im schlanken Tragarmadapter von Bosch Platz; kommen noch die Anschlüsse der Tastererweiterung hinzu, lässt sich die Anschlussebene problemlos anpassen.
(Bild: Beckhoff)

Zukunftspotenzial bis hin zu Industrie 4.0

Für ausreichende Rechenleistung sorgt bei den Panel-PCs der Bosch-Verpackungsmaschinen eine Atom-CPU von Intel mit vier Prozessorkernen. Sie ist nicht nur genügend leistungsstark, sondern auch kostengünstig und lässt sich lüfterlos betreiben. Zudem ist die CPU, so Pascal Witprächtiger, mit einer Grafik-Engine ausgestattet, die sich für die HMI-Anwendung sehr gut eignet. Insgesamt befindet er: „Alle unsere Anforderungen für das Maschinendesign und das Bedienkonzept konnten umgesetzt werden. Die Bedien-Panels im Widescreen-Format und die Multitouch-Unterstützung passen optimal dazu. Damit sind wir auch für zukünftige Entwicklungen gut gerüstet. So bietet das Betriebssystem Windows 10 IOT zahlreiche Möglichkeiten, um auch Industrie-4.0-Ideen zu realisieren. Unser Ziel ist letztendlich ein ganzheitlicher Ansatz für eine optimale Bedienerführung beziehungsweise möglichst schnelle Störungsbeseitigung und damit für eine maximale Maschineneffizienz.“

Als Beispiel für die Umsetzung einer ersten Indus­trie-4.0-Anwendung nennt Pascal Witprächtiger eine Leitsystem-Anwendung: „Die einzelnen Bedienpanels synchronisieren sich per WCF-Technik, also basierend auf dem Framework Windows Communication Foundation, automatisch und ohne einen abgesetzten Leitrechner. Dadurch kann jedes HMI auch Informationen, Befehle und Rezepturen anderer Maschinen anzeigen. Der Endanwender hat dadurch den Vorteil, dass er ohne die Kosten für das sonst übliche Serversystem über eine Anlagenvernetzung verfügt. Bei den teilweise 100 Meter langen Verpackungsanlagen vereinfacht sich zudem die Fehlerdiagnose. Denn der Maschinenbediener muss nicht zwingend zu einer weiter entfernten Bedienstelle gehen, sondern er kann alles über das HMI an seinem Standort überprüfen. Für all das bildet die Kombination aus dem Beckhoff-Multitouch-Panel-PC und unserer Bedienoberfläche HMI 4.0 die ideale Plattform.“

Über den Autor
Autorenbild
Stefan Ziegler

Redaktionsleitung Presse, Beckhoff Automation

Über die Firma
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG
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