25. September 2017

Mensch-Maschine-Schnittstellen in der Industrie

Die Mensch-Maschine-Schnittstelle stellt die analoge oder digitale Interaktions-Schnittstelle zwischen einer Person, also einem Anwender, und einer Maschine dar. Sie ist ein Teil der Mensch-Maschine-Kommunikation (auch Mensch-Maschine-Interaktion). In einfachster Form kann diese Schnittstelle ein simpler Ein-Aus-Schalter sein, in einer ausgeprägten Form die Softwareoberfläche eines unternehmensweiten IT-Systems. Mit wachsender Digitalisierung in allen Lebensbereichen, speziell auch in der Industrie, gewinnt die Schnittstelle zur Technik und deren einfache Bedienbarkeit zunehmend an Bedeutung.

Die Prozesse in industriellen Software-Systemen sind sehr komplex geworden. Industrie 4.0, die digitale Vernetzung der gesamten Supply-Chain und der Einsatz cyber-physischer Systeme in der Produktion führen zu einer Hochtechnisierung einstig manueller Arbeitsfelder. Für den Mitarbeiter im operativen Geschäft bedeutet dies auch, dass er sich in digitalen Arbeitswelten zurechtfinden muss. Logischerweise wäre es viel zu aufwändig, dass er sich zur einfachen Bedienung einer Maschine in den Programm-Code und die Programmiersprache des zugrunde liegenden Systems einarbeiten muss. Deshalb gibt es visuelle und audio-gestützte Dialogsysteme, die eine Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine bilden.

Graphical User Interfaces (GUI)

In der Industrie ist eine weit verbreitete Form der Nutzerinteraktion mit einem IT-System die Kommunikation über grafisch visualisierte Software-Oberflächen, sogenannte Graphical User Interfaces (GUI). Da der Mensch nicht direkt in der Sprache des IT-Systems interagieren kann, werden alle Informationen für die jeweilige andere Seite in deren verständliche Sprache übersetzt (codiert oder decodiert). Im Hintergrund ereignen sich, für den Benutzer nicht sichtbar, umfangreiche Rechenoperationen und Datenbankabfragen. Die Ergebnisse dieser Rechenprozesse sind schließlich als visuelle Informationen für den Anwender im Dialog sichtbar. Der Mitarbeiter kann darauf reagieren bzw. mit dem System interagieren. Diese Nutzerdialoge können dem Anwender über unterschiedliche Endgeräte wie PCs, stationäre Terminals, Smartphones, Tablets, mobile Industrie-Terminals oder Datenbrillen zur Verfügung gestellt werden. Für einen reibungslosen Ablauf ist es wichtig, dass alle Vorgänge und Daten, die für einen Systemprozess von Nöten sind, vollständig erfasst werden. Dies geschieht teilweise automatisiert, teilweise muss der Nutzer Daten manuell zur Verfügung stellen.

Mensch-Maschine-Schnittstellen in der Intralogistik

In der Intralogistik gibt es an verschiedenen Punkten Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine. Essenzielle Kommunikationspunkte sind der Logistik-Leitstand und die Kommissionierung.

Schnittstelle: Lager-Leitstand

Der Leitstand ist vereinfacht betrachtet die Einsatzzentrale eines Distributionszentrums – hier laufen alle Informationen über Durchsatz, Personaleinsatz, Kennzahlen, Anlagenzustände und auftretende Probleme zusammen. Das Monitoring findet über PC, Tablet oder Smartphone statt, die Informationen werden dem verantwortlichen Mitarbeiter grafisch aufbereitet, so dass er einen schnellen Überblick bekommt. Wenn Bedarf besteht, kann er mit dem Lagerverwaltungssystem interagieren und eine Feinjustierung des Prozesses vornehmen. Im Hintergrund wird von der Maschine eine große Datenmenge verarbeitet, die Aktionen des Menschen sind am Leitstand im besten Falle gering.

Schnittstelle: Kommissionierung

Der Geschäftsprozess Kommissionierung ist vermutlich der Bereich im Lager, der die ausgeprägteste Mensch-Maschine-Kommunikation in beide Richtungen aufweist. Denn zum einen bekommt der Kommissionierer Informationen über die Pickaufträge vom Warehouse Management System zur Verfügung gestellt, zum anderen meldet er kontinuierlich den Status seines Rundganges, Fehlmengen und die Quittierung von abgeschlossenen Picks an das System zurück. Zudem ist die Kommissionierung in der Regel der Bereich im Lager mit dem höchsten Personalaufkommen. So ist es auch nicht verwunderlich, dass Effizienz und Genauigkeit hier immer wieder auf den Prüfstand gestellt werden und kontinuierlich neue Technologien und Prozesse zum Einsatz kommen.

Visuell über Displays (Pick-by-MDE)

Das gängigste Kommissionierverfahren in Distributionszentren ist eine benutzergeführte Kommissionierung über ein mobiles Endgerät. Dies ist in der Regel ein mobiles Datenerfassungsgerät (MDE) nach Industriestandard, das sowohl über ein Display (Datenausgabe), als auch über einen Scanner und verschiedene Tasten verfügt (Dateneingabe). Der Kommissionierer wird über Anweisungen auf dem Display geführt und bestätigt die Auftragserfüllung per Scan oder über eine manuelle Eingabe am Gerät. Über WLAN ist das MDE direkt mit dem IT-System verbunden. Neben MDEs kommen zunehmend auch Smartphones und Tablets in der Industrie zum Einsatz.

Visuell über Lichtsignale (Pick-by-Light)

Bei der Pick-by-Light-Kommissionierung bekommt der Mitarbeiter die Kommissionieranweisung über Signallampen und Ziffernanzeigen, die am entsprechenden Regalfach angebracht sind. Die Entnahme quittiert er manuell über einen Taster oder automatisiert über Sensoren.

Visuell über Head-mounted Displays (Pick-by-Vision)

Pick-by-Vision ist eine Kommissionierform, die sich noch in einem frühen Stadium der Entwicklung befindet. Über eine Datenbrille werden dem Kommissionierer die Informationen zum Pickauftrag direkt in sein Sichtfeld projiziert. Je nach Ausprägung dieser Augmented-Reality-Lösungen kann auch eine Navigationsunterstützung erfolgen. Der Mitarbeiter interagiert mit dem System entweder über Tasten an Brille oder Zusatzgerät, über Sprache oder über Gesten, die von einer in der Brille integrierten Kamera erfasst werden.

Akustisch über Sprachanweisungen (Pick-by-Voice)

In der Pick-by-Voice-Kommissionierung wird der Kommissionierer über Sprachanweisungen gesteuert. Er trägt entweder Kopfhörer oder eine spezielle Weste mit integrierten Lautsprechern, über die er Position und Entnahmemenge der Pickteile angesagt bekommt. Er bestätigt die Entnahme entweder ebenfalls über einen Sprachbefehl oder über Tasten einer zugehörigen Hardware.

Weitere Informationen zum Umgang mit Daten in der Intralogistik finden Sie in dem Beitrag Smart Data.

Teaserbild: geralt

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Über TUP - Redaktion

TUP - Redaktion

Die Redaktion der DR. THOMAS + PARTNER GmbH & Co. KG hat die Plattform Logistik KNOWHOW ins Leben gerufen, administriert und koordiniert die Beiträge und erstellt selbst Inhalte zu verschiedenen Kategorien. Die Software-Manufaktur DR. THOMAS + PARTNER aus dem Raum Karlsruhe realisiert seit über 35 Jahren maßgeschneiderte Intralogistik-IT-Systeme, mit speziellem Fokus auf die Bereiche Lagerverwaltung und Materialfluss. Zu den namhaften Kunden zählen nationale und internationale Unternehmen unterschiedlicher Größe und Branche.

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