Mensch-Maschine-Schnittstelle Schluss mit der Zettelwirtschaft in der Fertigung

Von Sariana Kunze

Mit klaren Anweisungen per Bildschirm optimiert ein bekannter Sportwagen-Hersteller seine Fertigung. Maßgeschneiderte Panel-PCs und Industrie-Tablets sorgen für eine intuitive Benutzerführung – Bedienfehler sollen damit so gut wie ausgeschlossen sein.

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Über RFID-Tags an den Bearbeitungsstationen werden die Tablets der Werker erkannt und mit der passenden Visualisierung bespielt.
Über RFID-Tags an den Bearbeitungsstationen werden die Tablets der Werker erkannt und mit der passenden Visualisierung bespielt.
(Bild: ©Golf_MHNK/stock.adobe.com/ROSE Systemtechnik)

Wenn moderne Sportwagen produziert werden sollen, dürfen die Bearbeitungsstationen nicht veraltet sein. Zu dieser Erkenntnis kamen die Planer der Fertigung eines bekannten Sportwagen-Herstellers. An allen Bearbeitungsstationen sollten neue Bedien- und Visualisierungsterminals installiert werden. Das Ziel: Die komplette Fertigung digitalisieren und vernetzen, um Prozesse zu optimieren, Fehlerquoten zu reduzieren und die Einarbeitungszeiten für Mitarbeiter zu verkürzen.

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„Bisher wurde bei dem Autobauer mit relativ schweren Panel-PCs und Standard-Industrie-Tablets gearbeitet“, erklärt Peter Schiller, Vertriebsleiter HMI Creations bei Rose Systemtechnik. Dies hat sich nun geändert. Das Unternehmen beauftragte Rose mit rund 1.000 individuell konfigurierbaren Panel-PCs und mehreren Hundert Industrie-Tablets.

Bedienterminals für intuitive Werkerführung

Besonders wichtig war dem Automobil-Hersteller eine intuitive Werkerführung sowie eine auf die Produktion abgestimmte Lösung. Mit maßgeschneiderten Panel- und Embedded-PCs, individuell konfigurierten Elektronik-, Standard-, und Steuergehäusen sowie Geräteträgersystemen konnte Rose die Anforderungen des Herstellers erfüllen. Denn als HMI-Produkt zählt bei Rose die zusammengestellte Lösung aus verschiedenen, kundenspezifisch konfigurierten Komponenten. Zur Beratungsleistung gehört zudem eine umfassende Analyse der Fertigungsprozesse und Produktionsumgebungen.

Bereits vor einigen Jahren stattete der Anbieter von Automatisierungssystemen ein Zweitwerk des Autobauers mit über 2.000 S-Line-Panel-PCs aus.

Anforderungen für Industrie-PCs und Tablets

„Uns war klar, dass der Sportwagen-Hersteller ganz konkrete Anforderungen an Design und Funktionalität der Industrie-PCs und Tablets hat“, sagt Schiller. So sollte das Markenzeichen in das Display aller Panel-PCs und Tablets integriert werden. Darüber hinaus musste hinter dem Firmen-Signet ein RFID-Reader eingebaut werden. Dieser soll den Werksausweis auslesen, mit dem sich der Mitarbeiter an der jeweiligen Bearbeitungsstation anmeldet.

Zusätzlich zu dem Reader war bei den Panel-PCs eine visuelle Leserückmeldung durch das im Display eingearbeitete Markenzeichen gewünscht: Der Schriftzug sollte grün leuchten, wenn die Anmeldung des Werkers an der Station erfolgreich war und rot, wenn ein Fehler auftritt.

Panel-Wechsel mit Kupplung fix erledigt

Bei den PCs kamen zusätzlich Handscanner mit Halterung und das patentierte Schnellwechsel-System Quicklock von Rose zum Einsatz. Damit lässt sich ein Panel-PC von jedem autorisierten Mitarbeiter innerhalb weniger Sekunden austauschen. „Mit der Quicklock-Kupplung können Stillstandzeiten bei Wartungen oder Reparaturen reduziert werden“, erläutert Nils Stello, Business-Unit-Leiter HMI bei Rose Systemtechnik.

Der PC wird einfach auf die Kupplung aufgesteckt und rastet ein. Das System (192 x 141 x 46 mm) eignet sich für die Standfuß- und Tragarmmontage. Es verfügt über leicht zugängliche Anschlüsse und Schnittstellen, die vor unautorisiertem Zugriff geschützt sind.

Der Anschluss des PCs erfolgt über die 100 gefederten Goldkontakte. Zudem stehen dem Anwender vier USB 2.0-Anschlüsse, ein USB 3.0-Anschluss, drei Ethernet-Schnittstellen sowie ein weiterer HDMI-Port für die Anbindung eines zweiten Monitors zur Verfügung.

Durch ein Speichermedium im Anschlussraum des Tragarmsystems werden zudem die Konfigurationsdaten der Bedienstation gespeichert, sodass ein neuer Panel-PC sofort in Betrieb genommen werden kann.

Mobile Lösung für digitales Werker-Assistenzsystem

Das digitale Werker-Assistenzsystem sollte aber nicht nur auf rund 1.000 festinstallierten Panel-PCs laufen, sondern auch an etwa 200 Bearbeitungsstationen in der Lackiererei. Dort muss nicht permanent eine Bedienoberfläche vorhanden sein. Hierfür suchte der Autobauer nach einer mobilen Lösung.

Die Spezialisten von Rose HMI Creations entwickelten einen Panel-PC- und Tablet-Prototyp für die Lackiererei. Sie konzipierten lüfterlose 21-Zoll-Panel-PCs mit industrietauglichem PCAP-Multitouch, die sie in ein lediglich 45 mm tiefes Gehäuse integrierten. Das Multitouch-Glas ist chemisch gehärtet und zudem entspiegelt, sodass horizontal und vertikal eine blendfreie Sicht auf das Display aus einem breiten Blickwinkel gewährleistet ist. Durch die hohe Transmission der Displays wird die Oberfläche laut Anbieter zudem optimal ausgeleuchtet. Die Bedienung ist sogar mit Handschuhen möglich. Auch sind die PCs unempfindlich gegenüber Staub sowie Strahlwasser – sie sind zertifiziert nach IP65.

Das Herzstück ist ein Intel i7-6822EQ-Prozessor (4x 2,8 GHz, 8MB L2 Cache, 25 W TDP), der über einen Arbeitsspeicher von 16 GB und einen Massenspeicher von 512 GB verfügt (Samsung Pro SSD).

RFID-Tags erkennen Tablets an Bearbeitungsstationen

Auch für den Hardware-Bereich gab es umfangreiche Anforderungen: So mussten sowohl Industrie-Tablets als auch Panel-PCs mit der Legic-Technologie der elektronischen Werksausweise kompatibel sein. Das Problem: Zum Zeitpunkt der Auftragserteilung gab es keine mobilen Endgeräte, die diese Technologie verarbeiten konnten. „Wir haben dann zusammen mit unserem Tablet-Lieferanten eine Lösung gefunden, wie sich Legic in den RFID-Reader der Geräte implementieren lässt“, berichtet Schiller.

Speziell für die Tablets entwickelte Rose zudem eine Standsäule, die über ein Simatic HMI KP32F-Bedienfeld mit integrierter Dockingstation verfügt. Hier kann der Werker sein mobiles Endgerät anschließen und bekommt dann über den NFC-Tag hinter dem Markenzeichen die passende Visualisierung für diese Bearbeitungsstation auf seinen Bildschirm. Bedienfehler sind damit so gut wie ausgeschlossen. Zusätzlich dazu wünschte sich der Autobauer noch eine Halterung für den Ständer, damit ein mobiles Endgerät dort auch dauerhaft verankert werden kann. Laut Schiller lässt sich das Tablet sogar an der Säule aufladen und gegen unbefugten Zugriff sicher.

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Eine weitere Hürde waren die strengen Vorgaben, die der Kunde für den Einsatz von Hardware-Komponenten in seinen Werken festlegt. „Damit das Firmennetzwerk die Geräte überhaupt akzeptiert, mussten wir die Firmware der Geräte anpassen“, beschreibt Schiller die Herausforderung. Bei der Konfiguration der Panel-PCs stimmte sich das Rose-Team eng mit dem Mainboard-Hersteller ab, der die nötigen BIOS-Anpassungen vornahm und die Zusatzfunktionen in die Hardware integrierte. Zudem hat Rose die S-Line-Panel-PCs für die Installation eines 2D-Scanners sowie des Euchner Key Systems vorbereitet.

Dieser Beitrag erschien zuerst in unserem Partnerportal Konstruktionspraxis.

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