Force Feedback – Sicherheit bei der Maschinenbedienung

Mit Force Feedback ausgestatte HMIs bieten neben dem klassischen Bediengefühl eine sichere Bedienung. Durch ein Software-Update kann jede Veränderung der Anlage einfach in den Touchscreens abgebildet werden.

Die fortschreitende Automatisierung von Maschinen und Anwendungen hat die Art und Weise der Bedienung stark geprägt, sodass sich HMI (Human Maschine Interfaces) enorm weiterentwickelt haben.

Vor diesem Hintergrund haben auch bei der industriellen Fertigung Touch Screens mit einer einfachen Bedienung wie bei einem Smartphone Einzug gehalten. Dazu sind allerdings völlig eigene Systeme und Technologien nötig, um den Anforderungen in der industriellen Fertigung gerecht zu werden. 

Der Nachteil von konventionellen HMI Touch Panels

Herkömmliche Touchscreens haben im Vergleich zu Hardwaretasten einige Nachteile: Allen voran den Verlust der haptischen oder taktilen Rückmeldung und eine dadurch bedingte höhere Fehlerquote durch unbeabsichtigtes Auslösen von Aktionen. Denn die Bediener schauen häufig nicht auf das Display, sondern sie schauen in die Maschine und bedienen „blind“.

Um diese Blind-Bedienung möglich und sicher zu machen, braucht es ein taktiles Feedback. Auf klassischen Displayoberflächen „fühlen“ die Anwender die Position ihrer Finger allerdings nicht: Wenn sich die Bediener also auf das Produktionsgeschehen konzentrieren und von der Taste abrutschen wird die gewünschte Funktion nicht ausgeführt, oder im ungünstigsten Fall kann es zu einer Fehlbedienung kommen falls bereits die nächstgelegene Taste gedrückt wird.

Außerdem sind die Frontplatten nicht in der Lage, die einwirkende Kraft zu messen, um erst ab einem bestimmten Druck, also einer Kraftschwellenüberschreitung, die Taste auch tatsächlich auszulösen.

Wie Force Feedback das klassische Bediengefühl ermöglicht

Hier kommt die Force Feedback-Technologie ins Spiel: Das „Force“ bedeutet in diesem Fall, dass nicht bei der Berührung des Displays, sondern erst beim Drücken der Taste eine Aktion ausgelöst wird. Dies ermöglicht es den Bediener den Finger auf eine Taste zu legen, in die Maschine zu sehen und erst dann durch überschreiten der Kraftschwelle die Taste auszulösen – also wie bei einer klassischen Hardwaretaste.

Das „Feedback“ steht hierbei für „Befehl angekommen“, entspricht also dem gewohnten Klick einer Hardwaretaste und ist in Form einer Vibration zu spüren.

Force Feedback: das Ende der Hardwaretaste?

Drei Argumente sprechen für eine Verlagerung von Hardwaretasten in die Software:

1. Die Varianz in der Software kann um ein Vielfaches leichter abgebildet werden als in Hardware-Komponenten. Jede Veränderung oder auch zusätzliche Funktionen der Anlagen können einfach durch ein Software-Update in die Touchscreens übertragen werden, während bei Hardware-Lösungen dann mitunter zusätzliche Schalter nötig sind.
2. Nicht bedienbare Schaltflächen können bei einer Softwarelösung einfach ausgeblendet werden.
3. Das Look & Feel des Panels kann rasch und ohne viel Aufwand angepasst werden – auch moderne Designs sind möglich.

In der Praxis kommen heute unterschiedliche Lösungen zum Einsatz – je nach Art und Größe der Anlagen und der Stückzahl. Speziell bei modernen Werkzeugmaschinen ist der Trend zur Verlagerung von Hardwaretasten in Visualisierung deutlich erkennbar.

Ein Beispiel für Geschwindigkeit: Das Real Time Widget von Keba

Mit der Real Time Widget Technologie von Keba werden Touch-Anwendungen echtzeitfähig. Da hier Hauptprozessor und ein zusätzlicher Mikrocontroller zusammenarbeiten sind minimale Übertragungszeiten gewährleistet.

Der Force Feedback Touch ist entsprechend zertifiziert – aus Normensicht mit CE, UL und UKCA und hinsichtlich des Auslösens einer Bewegung hat das System auch die Baumusterprüfbescheinigung (EG) erhalten und entspricht PL b / Kategorie B (nach EN ISO 13849-1).

Hardwaretaste versus Force Feedback: Auf dem Weg zu mehr Standard in der Industrie

Die Force Feedback Technologie ist ein wichtiges Puzzleteil bei der Standardisierung von Maschinen bei steigender Variantenvielfalt. Hier kommen Unternehmen mit verschiedenen Maschinen und einer Vielzahl von Optionen die Vorteile einer flexiblen Softwarelösung und standardisierter Hardware zugute.

Denn ein großes Problem von HMI ist, dass eine Maschine zur Bedienung individuelle Tasten benötigt. Wenn einer Maschine also eine zusätzliche Option hinzugefügt wird, braucht es neue Tasten zur Bedienung. Für jede mögliche Varianz muss also an der Bedienkonsole ein Platz für Bedienelemente vorgesehen werden, damit jede Ausprägung dieser Maschine bedienbar ist. In der Software hat man hier größere Flexibilität.

Im Ersatzteilfall müsste dann genau das richtige Panel wieder eingesetzt werden. Das bedeutet Kosten für Logistik, Lagerung, Wartung etc. der verschiedenen Panels.

Eine Lösung ist ein von Keba entwickeltes Machine Control Panel (MCP), welches das Bedienfeld der jeweiligen Maschine virtuell auf einem Multi-Touch Display darstellen kann. Das heißt, dass mit einer standardisierten Hardware (mit einem Display) die komplette Variantenvielfalt abgebildet werden kann. Die Sicherheit bei der Bedienung garantiert hier die Force Feedback Technologie, sodass Bediener wie gewohnt Maschinen auch ohne ständigen Blick auf das Display bedienen können.

Fazit Force Feedback bei HMI

Die klassischen Hardwaretasten bei der Maschinensteuerung können nicht einfach durch Touchscreens ersetzt werden. Eine Blindbedienung ist damit nicht möglich. Erst die Force Feedback Technologie bringt die notwendige Haptik. Gleichzeitig kann die Visualisierung modern und benutzerfreundliche gestaltet werden und so auch im „Look and Feel“ Smartphones entsprechen.

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