Mensch-Maschine-Schnittstellen Panel-PC-Systeme: Kundenspezifisch als Standard

Bei der Maschinenführung und dem Erfassen von Betriebsdaten übernehmen Mensch-Maschine-Schnittstellen eine wichtige Funktion. Ob als reine Visualisierung oder »intelligenter« Panel-PC - fertige Katalog-lösungen stellen oft nur die zweitbeste Lösung dar. Instrumentierungen ohne Kompromisse lassen sich oft nur mit Systemen realisieren, die für die jeweilige Anwendung maßgeschneidert sind.

Für neu entwickelte Lösungen sind die eigenen Mitarbeiter stets die ersten Kunden und begutachten dabei das neue Produkt sehr kritisch bezüglich seiner Praxistauglichkeit - dies ist die Devise des Bereichs Systemtechnik der Firma Polyrack, der für die MMIs (Mensch-Maschine-Interface) zuständig ist. Oder auch umgekehrt: Neue Gehäuse, Panel- und Industrierechnerlösungen werden entwickelt, weil in den eigenen Maschinen- und Fertigungshallen geeignete Geräte gebraucht werden und gute Lösungen im Markt nicht verfügbar sind.

An den Spritzgussmaschinen, in den Fertigungszentren der Blech- und Metallbearbeitung und im weiteren komplexen Fertigungsablauf bei Polyrack werden die Neuentwicklungen dann gleich auf Herz und Nieren sowie auf ihre Praxis-tauglichkeit und Robustheit geprüft. Daraus resultierende Anregungen und Verbesserungsvorschläge kommen dann sofort dem neuen Produkt zugute. Kundenspezifisch ist dadurch quasi zum Standard geworden. Denn das, was für die eigenen Anwender - die internen Kunden - gilt, ist auch oberstes Gebot für die externen Kunden.

Bleche geschickt in ergonomische Formen zu biegen - das reicht für die Anforderungen, die Panel-Lösungen heute zu erfüllen haben, oft nicht mehr aus. Spätestens wenn ITX-Rechner oder andere aktive Komponenten integriert sind - und das ist nahezu immer der Fall - sind oft auch heikle Fragen der effektiven Entwärmung zu klären. Aktive und passive Kühlung, Heatpipes, Conduction-Cooling, interne und externe Konvektion, Kühlrippen- und Kühlkörperkonstruktionen sind einige der Stichworte, zu denen effektive und ökonomische Lösungen zu finden sind.

Immer wichtiger werden auch ein hoher IP-Schutz und die mechanische Robustheit. Letzteres allerdings, ohne dabei das gefällige und eigenständige Design in Frage zu stellen. Deshalb kommen für die Panel-Lösungen Spritz-, Druck- und Sandgussverfahren zum Einsatz, um den Werkstoff Aluminium in die am besten geeignete und gefälligste Form zu bringen. Ergebnis sind ästhetische Designrahmen, Komplett-Alu-Gehäuse oder - anwendungsabhängig - zusätzlichen Einbauraum schaffende, rückseitige Aufsätze.

Dabei werden dann auch unterschiedliche Integrationslevel realisiert, bis hin zum geprüften, sofort lauffähigen ITX-Rechner im Panelgehäuse mit 15-Zoll-Bildschirm (Bild 1). Der Weg zur optimalen Kundenlösung läuft dabei über mehrere Stufen. Erfahrung in den Bereichen Konstruktion, Werkstoff, Prozess, Verfahren und Fertigung sind dazu unbedingt nötig.

Beratungs- und Problemlösungsschritte

Um möglichst eine Lösung »aus einer Hand und aus einem Guss« zu realisieren, sollte der ideale Lieferant für kompromissfreie MMIs mindestens die nachfolgenden Schritte leisten können und im stetigen Kundendialog abgleichen.

  • Applikationsberatung und Wissenstransfer:

Dabei wird im Brainstorming mit dem Kunden die Idee geboren und über Art und Umfang diskutiert. Gehäuse- und Systemtechniklösung (mit oder ohne Rechnerintegration) sowie die einzusetzenden Materialien und Werkstoffe werden festgelegt. Meist geschieht dies auf Basis einer Anwendungsstudie.

  • Machbarkeitsstudie mit primärer Wirtschaftlichkeitsberechnung:

Jede Lösung muss nicht nur realisierbar, sondern darüber hinaus zu einem Preis zu fertigen sein, der den Markterfolg des endgültigen Produktes nicht gefährdet. Gerade bei hochgradig individuellen Lösungen ist es dabei vorteilhaft, wenn der Lieferant auf die Erfahrung »ähnlicher« Projekte zugreifen kann. Diese Phase stellt damit gleichzeitig eine frühe Chancen/Risiken-Abwägung dar.

  • Konstruktion:

Polyrack kann über die direkte Aufgabenstellung hinaus umfangreiche Konstruktionsarbeiten für die Kundenapplikation im weitesten Sinne übernehmen.

  • Rechnerische Simulation:

Bereits vor dem ersten Prototypenbau wird per Thermosimulation die ausreichende Wärmeableitung der eingebauten Elektronik geprüft und die Elektronikklimatisierung optimiert (Bild 2). Besonders wichtig ist dies beispielsweise bei der zunehmend an Bedeutung gewinnenden Kontaktkühlung, die lüfterlos die Wärme weg vom Erzeuger nach außen transportiert beispielsweise zu einer speziell für hohe Wärmeabstrahlung gestalteten Gehäuserück- oder Seitenwand.

  • Prototypenbau und Vorserie:

Letzte Gewissheit darüber, ob alle theoretischen Überlegungen sowie die rechnerischen Simulationen zum gewünschten Ergebnis führen, bringt das »anfassbare« Panel. Über den optischen und haptischen Eindruck sowie das reale Handling des neuen MMIs können gegebenenfalls letzte Feinkorrekturen und Änderungen in die Fertigung einfließen.

  • Fertigung:

Sind alle Schritte bis hierher durchlaufen, so kann idealerweise Polyrack die Fertigung in Klein-, Mittel- oder Großserie übernehmen.

  • Lieferung und Managing der Lieferkette:

Verlässliche, punktgenaue Lieferung »in time« ist wesentliche Voraussetzung für die Kundenzufriedenheit - und dies auch bei kurzfristig wechselnden Losgrößen. Polyrack kann auf Wunsch auch die gesamte Lieferkette steuern und überwachen, beispielsweise durch weitgehend flexible Abrufauftragsgestaltung. Mit den Panel-PC-Gehäusen versucht Polyrack, bediensichere MMIs flexibel und variabel an die unterschiedlichsten Kundenbedürfnisse anzupassen.

Die Montage eines Tragarmes an der Gehäuserückseite erfolgt nach VESA-Standard. Gewählt werden kann grundsätzlich zwischen den Applikationen Visualisierung, Bedienung oder komfortabler Steuerung. Im letzteren Fall wird ein ITX-Rechnersystem integriert. Realisierbar sind dabei alle vom Kunden gewünschten Ausbaustufen - bis hin zur Softwareinstallation und damit zum sofort lauffähigen System. Einsatzgebiete sind typischerweise industrielle Umgebungen mit hohem Anspruch an die IP-Schutzart (IP 65).

Für den Einsatz unter wärmeren Umgebungsbedingungen oder mit höherer installierter Verlustleistung wird das MMI mit einer entsprechenden Kühlung ausgerüstet. Das Panel wird bereits in der Grundversion EMV/HF-gerecht gefertigt. Über entsprechende Verschraubungspunkte ist die Erweiterung um zusätzliche Elektronikkomponenten gegeben. Darüber hinaus ist bei Verwendung einer kundenspezifischen Rückhaube - anstelle der Standard-Druckgusshaube aus Aluminium - der Ausbau individuell gestaltbar. Die gezeigten Abbildungen sind beispielhaft zu verstehen, da der Kundenwunsch bei der Realisierung prinzipiell Vorfahrt vor »Standardlösungen« hat.