Was ist HMI? Ein Leitfaden für Mensch-Maschine-Schnittstellen in industriellen Anwendungen

Jede moderne Maschine braucht eine klare Möglichkeit zur Kommunikation mit ihrem Bediener. Diese Kommunikation ermöglicht es dem Benutzer, den Gerätestatus zu überprüfen, den Prozessfortschritt zu überwachen, Einstellungen anzupassen und auf auftretende Ereignisse zu reagieren. In industriellen Systemen wird diese Aufgabe von einer HMI (Human-Machine Interface) übernommen. Die HMI ist ein Schlüsselelement der modernen Automatisierung und ein wichtiger Bestandteil von Systemen, die auf das Konzept Industrie 4.0 ausgerichtet sind.

HMI-basierte Lösungen können verschiedene Formen annehmen – von einem traditionellen Bedienfeld, das als eigenständige Komponente an einer Schaltschranktür, einer Bedienerkonsole oder einer Maschinentafel installiert wird, bis hin zu einem integrierten Modul, das direkt in das Gerät eingebaut ist. Sie können auf verschiedene Weise gestaltet werden, aber in vielen modernen industriellen Anwendungen werden berührungsempfindliche Display-Lösungen bevorzugt. Sie kombinieren Datenvisualisierung mit intuitiver Bedienung und machen zusätzliche Tasten, Schalter oder externe Steuerungskomponenten überflüssig.

HMI – was ist das?

Eine HMI ist eine Schnittstelle, die es einer Person ermöglicht, mit einer Maschine, einem Gerät oder einem Steuerungssystem zu kommunizieren. Sie fungiert als Schicht, die technische Daten von der Maschine in Informationen umwandelt, die der Bediener verstehen kann, und Benutzeraktionen in Befehle, die vom System ausgeführt werden. Mit einer HMI kann der Bediener sehen, was mit der Maschine geschieht und entsprechend reagieren. Sie kann den aktuellen Gerätestatus, die Temperatur, die Betriebsgeschwindigkeit, den Füllstand, Alarmmeldungen, Produktionsdaten oder die Ereignishistorie anzeigen. Über das HMI-Panel kann der Bediener auch einen Prozess starten, Betriebsparameter ändern, einen Betriebsmodus auswählen, einen Alarm quittieren oder auf Diagnosen zugreifen.

In der Vergangenheit konnten Bedienpulte die Form umfangreicher Steuerpulte mit Tasten, Schaltern, Anzeigen und Signallampen annehmen. Heute sind displaybasierte Lösungen – oft mit Touch-Funktionalität – der Standard, der durch mechanische Elemente wie Funktionstasten, Knöpfe oder Signalanzeigen ergänzt werden kann.

Obwohl sich der Begriff HMI auf verschiedene Geräte beziehen kann, die eine Interaktion mit einer Maschine ermöglichen, wird er in der Praxis am häufigsten in den Bereichen Industrieautomation, Robotik, Medizintechnik, Transport, Energie, Einzelhandel und technische Infrastruktur verwendet. Dazu gehören u.a. Bedienerpanels, Leitsystemschnittstellen, Selbstbedienungsterminals, Fahrgast- und öffentliche Informationssysteme, Parkautomaten, POS-Lösungen sowie Panels, die in der Gebäudeautomation, bei Zugangskontrollsystemen und Energieanlagen eingesetzt werden.

Stellen wir uns einen Arbeitsplatz mit einem Industrieroboter vor, der sich wiederholende Aufgaben in einer Produktionslinie ausführt. Über ein HMI-Panel, das sich in unmittelbarer Nähe des Roboters befindet, kann der Bediener dessen Status überwachen, Betriebsparameter überprüfen, Aufgaben starten, auf Alarme reagieren und auf Diagnosen zugreifen. Bei fortschrittlicheren Systemen können ausgewählte Daten auch von einem Computer, einem Tablet oder einer webbasierten Schnittstelle abgerufen werden, aber das lokale Bedienfeld bleibt der primäre Punkt der Bedienung. So hat der Bediener schnellen Zugriff auf die wichtigsten Informationen und kann das Gerät sicher steuern.

Wie funktioniert ein HMI-System?

Ein HMI-System kombiniert Hardwarekomponenten – wie ein Display, ein Touchpanel, einen Controller und Kommunikationsschnittstellen – mit Software, die für die Datenvisualisierung, die Befehlsverarbeitung und den Informationsaustausch mit dem Steuerungssystem zuständig ist.

In der Praxis lässt sich der Betrieb einer HMI in mehreren Schritten beschreiben. Die Maschine, die Sensoren oder die SPS liefern Informationen über den aktuellen Zustand des Prozesses. Das HMI-Panel empfängt diese Daten und stellt sie dem Bediener in einem übersichtlichen Format dar – als Parameter, Meldungen, Diagramme oder Alarme. Der Bediener kann dann Maßnahmen ergreifen – zum Beispiel Einstellungen ändern, einen Vorgang starten, einen Alarm quittieren oder den Prozess anhalten. Der vom Benutzer eingegebene Befehl wird an das Steuersystem zurückgesendet, das den entsprechenden Vorgang ausführt.

Hardware-Ebene – Display, Touchpanel und Controller

Ein typisches HMI-Panel kombiniert mehrere Hardware- und Softwarekomponenten: ein Display, ein Touchpanel, eine Steuereinheit, Kommunikationsschnittstellen und Software, die für die Darstellung von Daten und die Verarbeitung von Bedienerbefehlen zuständig ist. Die Auswahl dieser Elemente entscheidet darüber, ob das Panel gut lesbar, bequem zu bedienen und an die Betriebsbedingungen des Geräts angepasst ist.

Die folgende Tabelle enthält die wichtigsten Komponenten:

Komponente	Technologie	Warum es wichtig ist
Anzeige	Meistens TFT-LCD, ausgewählt nach Parametern wie Diagonale, Auflösung, Helligkeit und Betrachtungswinkel	Dient zur Visualisierung von Informationen über den Geräte- oder Prozessbetrieb – einschließlich Betriebsdaten, Status, Alarme und Systemmeldungen
Touchpanel	Resistives (RTP ) oder kapazitives (CTP) Touchpanel für berührungsbasierte Steuerung	Ermöglicht dem Bediener die direkte Interaktion mit der Schnittstelle und die Eingabe von Befehlen über das Bedienfeld
Steuereinheit	Plattform basierend auf einem Mikrocontroller, SoC oder Industriecomputer	Führt die HMI-Software aus, kommuniziert mit der SPS und verarbeitet Daten
Kommunikationsschnittstellen	RS-232, RS-485, CAN, USB, Ethernet und industrielle Kommunikationsprotokolle, wie z.B. Modbus, CANopen, OPC UA und MQTT	Ermöglicht den Datenaustausch zwischen dem HMI-Panel und anderen Systemkomponenten, wie SPS, Sensoren, E/A-Modulen, SCADA-Systemen oder übergeordneten Systemen

Der Umfang der HMI-Panel-Komponenten hängt von den Anforderungen der jeweiligen Anwendung ab. Bei einfacheren Lösungen sind das Display, das Touchpanel, die Steuereinheit und die Kommunikation mit dem System die wichtigsten Elemente. Bei anspruchsvolleren Projekten sind zusätzliche Komponenten für die mechanische Integration, die Stromversorgung und den Geräteschutz erforderlich. Dazu gehören Schutzglas, geeignete Dichtungen, optische Beschichtungen, E/A-Module, Speicher für historische Daten und zusätzliche Tasten oder Signalanzeigen.

Auch die Stromversorgung ist ein wichtiges Element, denn sie muss einen stabilen Betrieb der Elektronik unter den für eine bestimmte Anwendung typischen Bedingungen gewährleisten. Je nach Projekt kann sie ein Netzteil, DC/DC-Wandler, Filter, Überspannungsschutz oder andere Komponenten umfassen, die den Stromkreis vor Spannungsschwankungen und Störungen schützen. Dies ist besonders in industriellen Umgebungen wichtig, wo ein HMI-Panel in unmittelbarer Nähe von Motoren, Frequenzumrichtern, Schaltnetzteilen oder anderen Quellen elektromagnetischer Störungen betrieben werden kann.

Das Gehäuse, d.h. die Art und Weise, wie das Panel in das Gerätegehäuse integriert ist, ist ebenso wichtig. Wenn das HMI-Panel ein separates Modul ist, schützt das Gehäuse seine Komponenten vor Staub, Feuchtigkeit, Wasser, Stößen und anderen Umweltfaktoren. Ist die HMI jedoch direkt in das Gerät eingebaut, übernehmen die strukturellen Elemente des gesamten Systems – die Front, der Rahmen, das Schutzglas, die Dichtungen und die für die Betriebsbedingungen ausgewählten Materialien – eine ähnliche Schutzfunktion. In solchen Fällen werden Faktoren wie die IP-Schutzart, die mechanische Stoßfestigkeit (IK) und die Haltbarkeit der Materialien bei intensiver Nutzung wichtig.

Software-Schicht – Visualisierung und Steuerungslogik

Der zweite Teil eines HMI-Systems ist die Software. Sie bestimmt, welche Informationen der Bediener sieht, wie sie dargestellt werden und welche Aktionen über das Bedienfeld ausgeführt werden können.

Eine gut konzipierte HMI-Software unterstützt den Bediener bei der täglichen Arbeit an der Maschine, indem sie u.a. Folgendes ermöglicht:

• Anzeige von Prozessdaten – wie Temperatur, Druck, Geschwindigkeit, Füllstand, Anzahl der produzierten Artikel oder der aktuelle Maschinenstatus,
• Darstellung von Alarmen und Meldungen – zur Information über Fehler, Schwellenwertüberschreitungen, Ausfälle, Prozessstopps oder die Notwendigkeit von Wartungsarbeiten,
• Kontroll- und Einstellungsfunktionen – Ändern von Betriebsparametern, Starten von Vorgängen, Quittieren von Alarmen, Umschalten von Betriebsarten oder Anhalten des Prozesses,
• Kommunikation mit der SPS und anderen Geräten – Empfang von Daten aus dem Steuersystem und Senden von Befehlen, die vom Bediener eingegeben werden,
• Benutzerzugriffsverwaltung – Beschränkung der Möglichkeit, kritische Parameter zu ändern, auf autorisierte Benutzer, z. B. Bediener, Servicetechniker oder Administratoren,
• Datenarchivierung – Speicherung von Alarmverläufen, Trends, Prozessrezepten, Ereignissen oder ausgewählten Betriebsparametern,
• Unterstützung für Diagnosen – damit Sie Probleme leichter erkennen, Fehler analysieren und schneller auf Unregelmäßigkeiten reagieren können.

Eine richtig konzipierte HMI-Software sollte klar und logisch sein und sich an den tatsächlichen Aufgaben des Bedieners orientieren. Es geht nicht nur darum, die Oberfläche optisch ansprechend zu gestalten, sondern vor allem darum, schnellen Zugriff auf die richtigen Informationen zu bieten und einen sicheren Prozessbetrieb zu ermöglichen.

Funktionen eines HMI-Panels

Ein HMI-Panel kann viele Funktionen ausführen, die den täglichen Maschinenbetrieb, die Steuerung und die Optimierung unterstützen.

Datenvisualisierung und Überwachung

Eine HMI ermöglicht die Überwachung des Betriebs eines Geräts oder Prozesses, indem sie wichtige Informationen in Form von Parametern, Indikatoren, Diagrammen, Zählern, Status und Meldungen anzeigt. So kann der Bediener den aktuellen Zustand der Anlage schnell beurteilen, Abweichungen vom Normalbetrieb erkennen und auf Prozessänderungen reagieren, ohne einzelne Maschinenkomponenten zu inspizieren.

Kontrolle und Einstellung

Ein HMI-Panel kann über eine SPS Befehle an Geräte senden, die es dem Bediener ermöglichen, u.a. die Geschwindigkeit zu ändern, Einstellungen vorzunehmen, einen Betriebsmodus auszuwählen, bestimmte Abläufe zu starten oder auf einen bestimmten Produktionsprozess zugeschnittene Rezepte zu verwalten. Je nach Systemkonfiguration kann die HMI auch das kontrollierte Herunterfahren des Prozesses oder den Übergang der Maschine in einen bestimmten Betriebszustand unterstützen.

Sie sollten jedoch bedenken, dass ein HMI-Panel dedizierte Maschinensicherheitssysteme nicht ersetzen kann. Funktionen wie Not-Aus, Sicherheitsverriegelungen oder Bedienerschutz sollten durch eine separate Sicherheitsarchitektur implementiert werden, die den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entspricht.

Alarmierung und Diagnose

Das System informiert den Bediener über Schwellenwertüberschreitungen, Fehler oder Notzustände, während die Ereignishistorie die Analyse der Ursachen und die Planung von Präventivmaßnahmen ermöglicht. Ein HMI-Panel kann Alarme in Form von Textmeldungen, visuellen Signalen oder Ereignislisten anzeigen, damit der Bediener das Problem schnell erkennen und die entsprechenden Service- oder Betriebsmaßnahmen ergreifen kann.

Datenarchivierung und Berichterstattung

Die Speicherung von historischen Daten, Rezepten oder Prozesstrends ermöglicht die Analyse der Effizienz und die Optimierung der Produktion. Die gesammelten Informationen können verwendet werden, um Betriebsparameter über verschiedene Zeiträume hinweg zu vergleichen, den Prozess zu dokumentieren, die Qualitätskontrolle zu unterstützen und Berichte für technische und organisatorische Entscheidungen zu erstellen.

Kommunikations-Gateway

Eine HMI kann als intelligentes Gateway fungieren, das Geräte in einem lokalen Netzwerk mit übergeordneten Systemen oder der Cloud verbindet. Durch die Unterstützung verschiedener Kommunikationsprotokolle kann das Panel den Datenaustausch zwischen SPSen, Sensoren, Antrieben, SCADA-, MES- oder ERP-Systemen vermitteln und so die Integration der Automatisierung mit der breiteren IT-Umgebung unterstützen.

Die am häufigsten verwendeten HMI-Varianten

HMI kann viele Formen annehmen, aber in diesem Artikel konzentrieren wir uns in erster Linie auf bildschirmbasierte Lösungen, da dies der Bereich ist, mit dem wir uns am besten auskennen – und der in dieser Art von Anwendung immer häufiger eingesetzt wird. Es sei jedoch daran erinnert, dass eine HMI nicht auf eine bildschirmbasierte Schnittstelle beschränkt sein muss. In vielen Geräten arbeitet das Display noch mit physischen Elementen wie Tasten, Knöpfen, Schaltern oder Signal-LEDs zusammen. Nur wenn diese Elemente richtig kombiniert werden, ergibt sich eine bequeme und sichere Möglichkeit zur Bedienung des Geräts.

Einfache Informationsanzeigen

Einfache Informationsdisplays werden hauptsächlich zur Darstellung von Basisdaten, Status, Meldungen oder Alarmen verwendet. Sie müssen keine Touch-Funktionalität enthalten – die Bedienung kann über Tasten, Schalter oder Funktionstastaturen erfolgen. Diese Lösungen eignen sich gut für Geräte, bei denen der Bediener vor allem schnellen Zugriff auf Informationen benötigt und der Umfang der Interaktion begrenzt ist. Sie können u.a. in Messgeräten, Zugangskontrollsystemen, einfachen Steuerungen, Signaltafeln und technischen Anlagen eingesetzt werden.

Bedienfelder

Operator Panels ermöglichen die lokale Bedienung einer Maschine, eines Geräts oder eines Prozesses. Sie kombinieren in der Regel ein Display mit Bedienelementen – wie z.B. physische Tasten, Knöpfe, ein Funktionstastenfeld oder ein Touchpanel.

Ihre Aufgabe ist es, dem Bediener einen ständigen Zugang zu den wichtigsten Informationen zu bieten: Betriebsparameter, Status, Alarme, Einstellungen und grundlegende Kontrollfunktionen. Diese Art von HMI wird unter anderem bei Produktionsmaschinen, technologischen Linien, Gebäudeautomationssystemen und Infrastrukturanlagen eingesetzt.

Industrielle Tabletten

Industrie-Tablets vereinen ein Display, ein Touchpanel und eine Recheneinheit in einem einzigen Gehäuse. Sie werden eingesetzt, wenn die Anzeige von Daten und die grundlegende Bedienung allein nicht ausreichen und der Benutzer ein eigenständiges Gerät mit lokaler Datenverarbeitung, fortgeschrittener Software oder der Möglichkeit zur Kommunikation mit mehreren Systemkomponenten benötigt.

Eine ihrer wichtigsten Eigenschaften ist die Mobilität – das Gerät kann in verschiedenen Bereichen einer Einrichtung mitgeführt und eingesetzt werden, z.B. bei Diagnosen, Qualitätskontrollen, Service-Inspektionen, Lageroperationen oder der Überwachung von verteilten Arbeitsplätzen. Diese Lösungen eignen sich u.a. für Überwachungssysteme, Produktions- und Logistikanwendungen und mobile Datenterminals. Je nach Ausführung können sie als tragbare Bedienstation, als Servicegerät oder als ergänzendes Element eines größeren Automatisierungssystems fungieren.

Eingebettete HMI – eine in das Gerät integrierte HMI

Eine eingebettete HMI ist eine Schnittstelle, die als integraler Bestandteil einer bestimmten Maschine, eines Geräts oder einer Anlage konzipiert ist. Bei dieser Art von Lösung werden der Bildschirm, das Touchpanel, das Schutzglas, der Rahmen, die Abdichtung, die Elektronik und die Befestigungselemente an die mechanische Konstruktion, die Betriebsbedingungen und die erwartete Verwendungsweise angepasst.

Diese Art von HMI kombiniert die Anzeige von Daten mit der direkten Steuerung über den Bildschirm, so dass nicht mehr viele zusätzliche Tasten, Schalter oder Anzeigen erforderlich sind. Sie ermöglicht die Erstellung von übersichtlichen Bedieneransichten, Menüs, Prozessvisualisierungen, Servicemeldungen, Alarmen und Diagnosebildschirmen.

Je nach Anwendung kann eine eingebettete HMI kapazitive oder resistive Touchtechnologie verwenden. Die Wahl der Lösung hängt u.a. von der Betriebsumgebung, der erforderlichen Haltbarkeit, der Versiegelung, der mechanischen Beständigkeit und der Benutzerfreundlichkeit ab. Dieser Ansatz ist besonders geeignet, wenn das Aussehen der Gerätefront, die Ergonomie der Bedienung und die präzise Integration der Schnittstelle in das Gehäuse wichtig sind.

Mobile und webbasierte Tools zur Unterstützung der HMI

In komplexeren Systemen kann ein lokales HMI-Panel durch zusätzliche Tools wie Tablets, Smartphones, Laptops oder webbasierte Schnittstellen unterstützt werden. Sie ermöglichen eine Datenvorschau, Fernüberwachung, Diagnose oder Serviceunterstützung – insbesondere bei verteilten Anwendungen oder wenn von verschiedenen Arbeitsplätzen aus auf Informationen zugegriffen werden muss.

In der Regel haben solche Lösungen jedoch eine ergänzende Funktion. In einer industriellen Umgebung bleibt der Hauptbedienungspunkt das HMI-Panel, das so konzipiert ist, dass es mit der Maschine zusammenarbeitet oder direkt in das Gerät integriert ist. Der Grund dafür sind die Anforderungen an den Dauerbetrieb, die Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse, die Betriebsstabilität, die Sicherheit und die Integration in das Steuerungssystem.

Webbasierte Schnittstellen und mobile Geräte können daher den Zugriff auf Daten verbessern, aber sie ersetzen nicht immer ein industrielles Bedienfeld. Meistens erweitern sie deren Funktionalität, indem sie schnellere Statusvorschauen, Alarmanalysen oder Serviceunterstützung außerhalb der unmittelbaren Nähe der Maschine ermöglichen.

HMI und andere Systeme

Eine HMI arbeitet selten als völlig eigenständiges Element. In Automatisierungssystemen arbeitet sie meist zusammen mit SPSen, SCADA-Systemen, Sensoren, E/A-Modulen und Software für die Datenerfassung und -analyse. Daher ist es sinnvoll zu erklären, wie sich die HMI von anderen Begriffen unterscheidet, die häufig im Zusammenhang mit Automatisierung und Benutzeroberflächen auftauchen.

HMI vs. PLC

HMI und SPS erfüllen in einem Automatisierungssystem unterschiedliche Funktionen, obwohl sie sehr oft zusammenarbeiten.

Eine SPS oder speicherprogrammierbare Steuerung ist eine Steuerung, die für die Ausführung von Prozesslogik verantwortlich ist. Sie empfängt Signale von Sensoren und anderen Eingabegeräten, verarbeitet diese nach programmierten Regeln und steuert dann Aktoren wie Motoren, Ventile, Pumpen, Zylinder oder Relais.

In der Praxis ist die HMI die Bedienerebene, während die SPS die Steuerungsebene darstellt. Der Bediener kann eine „Start“-Taste auf dem HMI-Bildschirm drücken, einen Parameter ändern oder einen Alarm ablesen, während die SPS die entsprechenden Aktionen in der Maschine oder im Prozess ausführt. Der Unterschied liegt also hauptsächlich in ihren Rollen: Die HMI wird für die Bedienung und Visualisierung verwendet, während die SPS für die Steuerung und Automatisierung eingesetzt wird.

HMI vs. SCADA

HMI und SCADA sind miteinander verwandt, aber sie sind nicht dasselbe. Eine HMI wird hauptsächlich für die lokale Bedienung, Überwachung und Steuerung einer Maschine oder eines Prozesses verwendet.

SCADA, oder Supervisory Control and Data Acquisition, arbeitet auf einer breiteren Ebene. Es ermöglicht die Überwachung von mehreren Geräten, Leitungen, Anlagen oder Einrichtungen. Es sammelt Daten aus verschiedenen Quellen, archiviert sie, analysiert sie und stellt sie innerhalb eines übergeordneten Prozessmanagementsystems zur Verfügung.

In der Praxis kann eine HMI Teil eines SCADA-Systems sein oder als lokale Bedienerschnittstelle an der Maschine arbeiten. Der Unterschied liegt hauptsächlich im Umfang des Betriebs und der Funktionen – HMI konzentriert sich auf die direkte Interaktion zwischen dem Bediener und dem Prozess, während SCADA eine umfassendere Überwachung, Datenerfassung und Analyse auf Systemebene bietet.

HMI vs. GUI

Es lohnt sich auch, zwischen HMI und GUI (Graphical User Interface) zu unterscheiden. Eine GUI ist die grafische Ebene der Schnittstelle – das, was der Benutzer auf dem Bildschirm sieht und womit er direkt interagiert. Sie umfasst u.a. Schaltflächen, Diagramme, Indikatoren, Animationen, Symbole, Menüs, Meldungen und das Layout der einzelnen Ansichten. Sie ist also dafür verantwortlich, wie die Informationen dargestellt werden und wie der Benutzer durch die Oberfläche navigiert.

HMI ist also ein umfassenderes Konzept, während GUI eine seiner Komponenten ist. So ist zum Beispiel die auf einem HMI-Bildschirm angezeigte Ansicht, einschließlich der Schaltfläche „Start“, eines Temperaturdiagramms und einer Alarmliste, Teil der GUI.

Die folgende Tabelle zeigt die Rolle der einzelnen Elemente in der Architektur des Automatisierungssystems:

System	Hauptrolle	Wie es in der Praxis funktioniert
HMI	Bedienerebene – Bedienung und Visualisierung	Ermöglicht dem Bediener die Anzeige von Daten, Alarmen und Zuständen sowie die Eingabe von Befehlen über ein Bedienfeld, einen Touchscreen oder Tasten
PLC	Steuerungsebene – Prozesslogik und Automatisierung	Empfängt Signale von Sensoren, verarbeitet sie entsprechend dem Programm und steuert Aktoren wie Motoren, Ventile oder Pumpen
SCADA	Überwachungsschicht für Überwachung und Datenerfassung	Sammelt, archiviert und analysiert Daten von mehreren Geräten, Leitungen oder Einrichtungen und bietet so einen umfassenden Überblick über das gesamte System
GUI	Grafische Ebene der Schnittstelle	Legt fest, wie Informationen auf dem Bildschirm dargestellt werden – z. B. Schaltflächen, Diagramme, Symbole, Menüs, Meldungen und Ansichtslayouts

HMI und UX – warum ist Interface Design wichtig?

Bei HMI-Systemen wirkt sich die Ergonomie der Benutzeroberfläche direkt auf die Reaktionszeit des Bedieners, die Prozesssicherheit und die Bequemlichkeit des täglichen Betriebs aus. Eine richtig gestaltete Oberfläche sollte den Benutzer nicht mit zu vielen Informationen überfrachten. Die wichtigsten Daten müssen sofort sichtbar sein, während Alarme, Statusmeldungen und Steuerelemente auf logische, konsistente Weise angeordnet sein sollten.

Beim UX-Design von HMI müssen die Bedingungen berücksichtigt werden, unter denen der Bediener das Panel tatsächlich verwendet.

Zu den wichtigen Prinzipien der Gestaltung von HMI-Schnittstellen gehören:

• übersichtliche Gestaltung der Benutzeroberfläche – die wichtigsten Informationen sollten leicht zu erkennen sein, ohne dass Sie durch mehrere Menüebenen navigieren müssen,
• konsistente Navigation – der Benutzer sollte schnell verstehen, wo er sich befindet und wie er zum vorherigen Bildschirm zurückkehren kann,
• eindeutige Alarme und Statusmeldungen – Meldungen sollten eindeutig sein, deutlich sichtbar und mit der erwarteten Reaktion des Bedieners verknüpft sein,
• verringertes Fehlerrisiko – kritische Vorgänge sollten bestätigt werden müssen, während der Zugriff auf sensible Einstellungen durch Benutzerrechte eingeschränkt werden sollte,
• Angemessene Größe der Touch-Elemente – Schaltflächen und interaktive Felder müssen bequem zu bedienen sein, auch mit Handschuhen, wenn die Arbeitsumgebung dies erfordert,
• schnelle Systemreaktion – Verzögerungen bei der Datenaktualisierung oder der Reaktion auf Berührungen können die Bedienung erschweren und zu Fehlern führen,
• Die logische Gruppierung von Informationen – Parameter, Alarme, Trends, Rezepte und Einstellungen – sollte in Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Arbeitsablauf des Bedieners organisiert werden.

Wo wird HMI eingesetzt?

HMI-Systeme werden überall dort eingesetzt, wo eine Person den Betrieb einer Maschine überwachen, steuern oder konfigurieren muss.

Beispiele für HMI-Anwendungen sind:

• Produktionslinien – Überwachung von Maschinenbetrieb, Produktionszählern, Prozessparametern und Alarmen,
• Verpackungsmaschinen – Konfiguration von Verpackungsformaten, Liniengeschwindigkeit, Zählern, Betriebsarten und Chargenparametern,
• Verarbeitungsmaschinen – Handhabung von Rezepten, Temperaturen, Prozesszeiten, Dosierung, Mischen und anderen technologischen Parametern,
• Industrieautomation – Überwachung von Robotern, Förderanlagen, Sortiersystemen, automatisierten Arbeitsplätzen und Betriebsparametern von Produktionslinien,
• Energie- und Infrastruktursysteme – Überwachung von Pumpstationen, HLK-Anlagen, Stromversorgungssystemen, Wassernetzen und Kläranlagen,
• Medizin- und Laborgeräte – Handhabung von Betriebsparametern, Gerätestatus, Verfahren, Alarmen und Benutzernachrichten,
• Transport – Darstellung von Fahrgastinformationen, Systemstatus und Servicemeldungen sowie Bedienung von Bord- und stationären Geräten,
• Spezialfahrzeuge – Darstellung von Betriebsdaten, Steuerung ausgewählter Funktionen, Diagnose, Überwachung von Betriebsparametern und Handhabung von Betriebsmodi.

In jedem dieser Fälle erfüllt die HMI eine ähnliche Funktion: Sie wandelt technische Daten und Systemsignale in Informationen um, die der Bediener verstehen kann, und wandelt Benutzeraktionen in Befehle um, die von der Maschine ausgeführt werden.

Die Mensch-Maschine-Schnittstelle ist ein wichtiges Element von Automatisierungssystemen – sie ermöglicht dem Bediener die Kommunikation mit der Maschine und erleichtert die Steuerung selbst komplexer technologischer Prozesse. Bei der Auswahl des richtigen HMI-Panels sollten nicht nur die Anzeigeparameter und die Touch-Technologie berücksichtigt werden, sondern auch die Kommunikationsschnittstellen, die Betriebsbedingungen, die Ergonomie und die Möglichkeit der Integration in das Gesamtsystem. Eine richtig konzipierte HMI verbessert die Lesbarkeit von Prozessen, verkürzt die Reaktionszeit des Bedieners und unterstützt einen sicheren, effizienten Gerätebetrieb.

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