von Hygiene bis hin zu KI

5 aktuelle HMI-Trends

20. Juli 2022, 9:00 Uhr | Tobias Schlichtmeier
NALLINO 4.3 OF PCT
Ein HMI von Seco Northern Europe ist das »NALLINO 4.3 OF PCT«.
© Seco Northern Europe

Immer öftern kommen in Medizin, Industrie oder öffentlichen Einrichtungen Human Machine Interfaces (HMIs) zum Einsatz. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an moderne HMIs. Wohin die Reise geht und welche Trends wir bei HMIs erwarten dürfen, zeigt Seco Northern Europe.

Ob bei der Automatenbedienung, Maschinensteuerung oder bei medizinischen Geräten – immer öfter kommen bei der Interaktion zwischen Mensch und Maschine moderne Human Machine Interfaces (HMIs) zum Einsatz. Treiber dafür sind vor allem neue Technologien, ebenso wie die zunehmende Digitalisierung. Im Vordergrund steht hHierbei eine einfache Bedienung und eine präzise Informationsdarstellung auf den Displays. HMI-Experte Seco Northern Europe (ehemalig Garz & Fricke Group) erläutert, welche 5 Trends derzeit den Markt prägen und wo die Reise hingeht.

1. Hygieneaspekt bei der Bedienung

Bei HMIs für medizinische Anwendungen war der Hygieneaspekt schon immer sehr wichtig, insbesondere bei den Bedienelementen. Die Corona-Krise führt dazu, dass das Kriterium ebenso in anderen Anwendungsgebieten in den Vordergrund rückt. Immer öfter sollen Bedieneinheiten komplett desinfizierbar sein, was sich auf die eingesetzten Materialien auswirkt. So sind beispielsweise sichtbare, lackierte Kunststoffe in der Regel nicht desinfektionsmittelbeständig. Zudem ist es heute aus Hygienegründen erforderlich, dass der Einbau fugenlos erfolgt. So können keine Kanten entstehen, in denen sich Schmutz ansammelt. Die Erfahrung von Seco bei der nahtlosen Integration von Displays ermöglicht die Umsetzung von hohem Hygieneschutz. Der Aspekt treibt ebenfalls die Entwicklung alternativer Bedienkonzepte wie die Gestensteuerung voran.

2. Alternative Bedienkonzepte

Die Interaktionsmöglichkeiten werden immer vielfältiger: vom Touch-Screen über Remote-Touch-Systeme, bei dem die Bedienung mit dem eigenen Smartphone erfolgt, bis hin zu Sprach- und Gestensteuerung. Im Vordergrund steht dabei die Überlegung, die optimale Interaktionsmöglichkeit zwischen Nutzer und einem spezifischen Endgerät zu finden. So ist beispielsweise die Sprachsteuerung in einer lauten Umgebung nicht sinnvoll. Hat man die Hände nicht frei, kann man mit einer Gestensteuerung relativ wenig anfangen. Letztlich bestimmen also die Applikation, das Umfeld und der Standort das Bedienkonzept.

3. Anpassbare Software

Aus der Smartphone-Welt sind Anwender es gewohnt, ihr Gerät über die Software individuell anzupassen. Der Trend ist nun auch im B2B- und Industrial-Bereich und hier insbesondere im Automotiv-Sektor zu beobachten. Für Hersteller von Produkten mit langer Lebenserwartung ist es ein Vorteil, wenn sich die Geräte hinsichtlich Aussehens und Art der Nutzung durch Software an die Gegebenheiten anpassen und modernisieren lassen. Das macht es möglich, Funktionen über die Software hinzuzufügen, zu verändern, zu entfernen oder für eine begrenzte Zeit zuzulassen. So können Entwickler zudem ihre Geräte bei laufendem Betrieb optimieren und Funktionen hinzufügen.

Bei Software für HMIs ist heute die einfache Integration Systeme entscheidend. Hierbei geht der Trend eindeutig zum HMI aus einer Hand, inklusive kompletter Schnittstelle zum Betriebssystem, der Einbindung in übergreifende IoT-Geräte, Zertifizierungen, Dokumentation etc. Aufgrund der anpassbaren Funktionen in der Software, können so weitgehend individuelle Systeme erstellt werden. Das ist jedoch von Anfang an bei Entwickeln der Hardware zu berücksichtigen.

4. Steigende Rechenleistung und Hardware-Anforderungen

Zwar steigt die Rechenleistung in allen Bereichen an, doch der Markt verlangt nicht nach einer General Purpose Hardware, die alles kann. Die Bandbreite der Komponenten ist groß: vom einfachen Mikrocontroller bis hin zum Controller mit Special Features wie Industrial Ethernet mit Echtzeitfähigkeit oder mit speziellen Kamera-Engines. Von einfachen Prozessorsystemen bis hin zu High-Performance-SoCs ist alles möglich. Mit der Vielfalt steigen ebenfalls die Anforderungen an die Entwickler. Komponenten mit neuen Technologien und hohen Bandbreiten verlangen ein besonderes Augenmerk im Leiterplattendesign. Das ist nötig, um einwandfreie Funktion und Stabilität über den kompletten Temperaturbereich hinweg zu garantieren. Es erfordert viel mehr Vorarbeit als noch vor einigen Jahren und wird künftig noch wichtiger.

Auch Schnittstellen haben Auswirkung auf das Hardware-Design: USB 3.0 bietet im Vergleich zu USB 2.0 mehr Funktionen. Jedoch bringt das neue Anforderungen hinsichtlich der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) mit sich. Das wirkt sich nicht nur auf das Hardware-Design des HMIs, sondern auf das gesamte Gerätedesign aus. Ebenso wie die Bildschirmauflösung steigt die Leistungsfähigkeit der Prozessoren und somit die Anforderung an die Software-Entwicklung. Außerdem gewinnt die Möglichkeit zum Anschluss von Kameras und Mikrofonen an Bedeutung. Heute gehört eine umfassende Analyse der Vorgänge in den Geräten schon fast zum Standard.

5. Machine Learning und künstliche Intelligenz

Neue Prozessoren wie der »i.MX 8M Plus« von NXP bringen zum Beispiel eine Neural Network Engine mit. Hierbei ist ein Teil des Prozessors für das Ausführen von Machine-Learning-Algorithmen zuständig. Das Thema ist bei industriellen Systemen noch relativ neu, bietet jedoch viele Chancen. Embedded-System-Hersteller stellen sich aus dem Grund Fragen wie: »Was kann ich alles machen, welche Vorteile ergeben sich hieraus und welche Auswirkungen hat es eventuell auf meine Geschäftsprozesse?«

Die ersten Systeme mit dedizierter KI-Einheit sind seit einigen Monaten erhältlich und finden Einzug in Kundenprojekte. So hält die Technologie allmählich Einzug in die HMI-Welt. Das bietet Herstellern viele Möglichkeiten: Sie können mit ihren Kunden in die Diskussion gehen und den Nutzen einer Neural Network Engine in einem HMI aufzeigen. Beispielsweise könnte eine rotierende Komponente in der Maschine via Mikrofon und KI überwacht und über die Bedieneinheit gegebenenfalls Fehler- und Warnmeldungen ausgeben. HIermit eng verbunden ist das Thema Datenschutz. Aus dem Grund ist die Entwicklungstätigkeit künftig deutlich weiter gefasst als bisher. Entwickler müssen sich mehr Gedanken über die Auswirkungen einer neuen Entwicklung machen und hierbei berücksichtigen, an welche gesetzlichen Grenzen sie eventuell gelangen und welche Datenschutzrichtlinien gegebenenfalls verletzt werden.

Seco ist für diese Entwicklung gerüstet und bietet mit Seco Mind eine eigene Geschäftseinheit, die alle Dienstleistungen rund um IoT- und KI-Anwendungen bündelt. Fokus ist das Bereitstellen spezieller Software-Services und -Plattformen rund um den Einsatz von KI, Data Science und Daten-Orchestrierung. Hierfür bietet Seco seinen Kunden eine SaaS-IoT-Softwaresuite mit dem Namen »Clea« an. Sie wurde entwickelt, um Felddaten in umsetzbare und messbare Erkenntnisse zu überführen sowie Geräte- und Applikationsverwaltung in einer Plattform zu bündeln. Bereits heute ist die Plattform eng in die Seco-Hardware eingebunden und kann auf Wunsch schnell eingesetzt werden.

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