Warum ist ein gut durchdachtes HMI-Systemdesign (HMI = Human Machine Interface, Mensch-Maschine-Schnittstelle) wichtig?
HMI-Systeme sind die Hauptkontaktstelle zwischen dem Benutzer und der Maschine oder dem Prozess. Die Effektivität des HMI-Systems kann die allgemeine Systemakzeptanz beeinflussen – tatsächlich kann sie in vielen Anwendungen über den Gesamterfolg oder Misserfolg eines Produkts entscheiden.

Abhängig von den Anwendungsanforderungen kann ein HMI-Element alles sein, von einem Bedienfeld mit einer Reihe elektromechanischer Bedienelemente wie Drucktasten, Schlüsselschalter oder Drehschalter bis hin zu einer mehrschichtigen grafischen Touchscreen-Oberfläche, die mit Produktions- und/oder Unternehmenssystemen vernetzt ist.

Das HMI-System wird nach seiner Benutzerfreundlichkeit beurteilt, wozu gehört, wie einfach es zu erlernen ist und wie produktiv der Benutzer sein kann.
Ein gut gestaltetes HMI-System bietet mehr als nur Steuerungsfunktionen und Informationen – es stellt dem Bediener aktive Funktionen zur Verfügung, die er ausführen muss, Feedback zu den Ergebnissen dieser Aktionen und Informationen über die Systemleistung. Der Schlüssel zu einer erfolgreichen Implementierung eines HMI-Systems ist eine gründliche Definition und ein umfassendes Verständnis der Bediener. Das Verständnis der verschiedenen Kriterien für Layout, Komponentenauswahl, Ergonomie, Sicherheit, branchenspezifische/internationale Vorschriften und eine Vielzahl anderer Design- und Herstellungsoptionen und -einschränkungen ist auch für ein optimales HMI-Systemdesign absolut entscheidend.
Optimale Bedienbarkeit, Effizienz und Sicherheit sind die Ziele bei der Gestaltung von Bedienelementen. Eine ausgeklügelte Mischung aus Design- und Layoutüberlegungen, wie z.B. zeitgemässer Stil, Farbe und taktile Reaktion, zusammen mit ergonomischen und intuitiven Bedienelementen schaffen ein optimales Benutzererlebnis, das die Kundenzufriedenheit mit dem System bestimmt.

Welche Bedienelemente und Anzeigen sind zweckmässig und einfach zu bedienen?
Die Optionen reichen von verschiedenen Arten von Aktuatorfunktionen und Beleuchtung bis hin zu Drucktasten, Schlüsselschalter und Not-Aus-Tasten für die Sicherheit – alle in verschiedenen Formen, Farben und Grössen, um das HMIS einfach bedienbar zu machen.
Auch Displays mit Basisfunktionen wie Anzeige von Eckdaten, Alarme und Systemstatus können eingesetzt werden.
Häufig verwendete Funktionen wie Stopp/Start und Schnellpositionierung können diskreten Drucktasten zugewiesen werden.
Wo Wasser, Kraftstoff, Reinigungslösungen, Feinstaub und andere Materialien mit den HMI-Panels in Kontakt kommen können, gelten die entsprechenden internationalen Schutzarten (IP = ingress protection).
HMI-Systeme müssen auch Temperaturschwankungen, übermässiger Hitze und Kälte usw. sowie Stössen, Vibrationen und hohen Einschaltdauern standhalten.
Die Bedienelemente müssen auch langlebig und möglichst manipulationssicher sein.

Von wo aus soll der Bediener die Maschine oder Teilfunktionen der Maschine steuern können?
Das Bedienfeld-Layout sollte die Bedienelemente in der erwarteten Verwendungsreihenfolge präsentieren, zusammengehörige Bedienelemente gruppieren und die Notwendigkeit für den Bediener minimieren, die Position zu ändern.

Wie viele Funktionen werden über die Schnittstelle gesteuert?
Wo eine einzelne Funktion durch Drucktasten, Schlüsselschalter und Drehschalter bedient werden kann, könnten mehrere Funktionen mehrere Bildschirmanzeigen erfordern, um Bedienerfunktionen und -optionen abzudecken.

Wie und wo soll die Maschine den Bediener über normale und abnormale Zustände informieren?
Definiert klare und konsistente Signalisierungskonventionen!
Das Bedienfeld-Layout und die Signalelemente sollten so gestaltet sein, dass sie dem Bediener funktionale Gruppen zusammengehöriger Informationen auf vorhersehbare und konsistente Weise liefern.
Das Layout sollte so organisiert sein, dass der Bediener im Voraus deutlich darauf hingewiesen wird, wann die nächste Bedieneraktion erforderlich ist.

Welche Art von visuellem, akustischem oder taktilem Feedback dient dem Bediener am besten bei der Ausführung der definierten Funktionen?
Feedback ist entscheidend für ergonomisches Industriedesign!
Stelle sicher, dass das Feedback des Drückens einer Taste, des Umschaltens eines Schalters oder der Eingabe eines Befehls absolut deutlich sind.
Bestimme, ob das Bedienerfeedback visuell, akustisch, taktil oder eine Kombination mehrerer Techniken ist.

Welche Standards gelten – Industrie, Sicherheit, International?
Internationale Standards können die Platzierung von Komponenten, die Grösse und Farbe der Beschriftung, die Konfiguration von Not-Aus-Schaltern und Schutzvorrichtungen sowie andere ergonomische Faktoren beeinflussen, die die Benutzerfreundlichkeit, Effizienz und Sicherheit verbessern.

Gibt es Sicherheitsüberlegungen? Sind Not-Aus-Schalter erforderlich?
Not-Aus-Schalter gewährleisten die Sicherheit von Personen und Maschinen und bieten eine konsistente, vorhersehbare, ausfallsichere Reaktion. Die meisten elektrischen Maschinen müssen mit diesen speziellen Not-Aus-Sicherheitseinrichtungen ausgestattet sein, um die Arbeitssicherheit und die geltenden internationalen und nationalen gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen.

Zusammengefasst: HMI-Elemente zum Maschinensteuerung und Signalisierung müssen intuitiv, selbsterklärend, informativ, an der richtigen Stelle, zugänglich, nützlich, robust und sicher sein.

Literaturhinweis:

1. Technical Article – Design Considerations for Effective HMIS; https://eao.com/downloads/