HMI-Anwendungen Programmierwerkzeug für maßgeschneiderte HMI-Mobilanwendungen

Mit passgenauen, interaktiven Human-Machine-Interface-Anwendungen können OEMs die Funktionsvielfalt, Leistungsfähigkeit und Effizienz ihrer mobilen Maschinen steigern und neue Geschäftspotenziale generieren. Eine App-basierte Plattform erleichtert die Entwicklung benutzerfreundlicher Applikationen zur Instrumentierung, Steuerung und Einstellung.

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Lenord, Bauer & Co. GmbH

Hans Turck GmbH & Co. KG

Actronic-Solutions GmbH

rheinfaktor agentur für kommunikation gmbh

Parker Hannifin Manfacturing Germany GmbH & Co KG

Angesichts der rasanten Entwicklungen von Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge stehen OEMs und Hersteller mobiler Maschinen zunehmend vor der Herausforderung, Lösungen für die vernetzte Kommunikation ihrer Maschinen sowie neue Dienstleistungen anzubieten. Bei den Kunden sind insbesondere maßgeschneiderte, interaktive HMI-Anwendungen gefragt, die wie Smartphones funktionieren und möglichst wie User Interfaces in einem modernen High-End-Pkw aussehen.

Software macht den Unterschied

Das können Instrumentierungs-Apps sein, welche die Kernfunktionalitäten einer Maschine unterstützen, intelligente Steuerungssysteme, Diagnose- und Prognose-Anwendungen, die Systemausfallzeiten reduzieren oder Applikationen wie Log- und Fahrtenbücher, die den Endnutzer unterstützen. Angesichts der Vielfalt anspruchsvoller Funktionalitäten rückt dabei auch die Software-Plattform immer stärker in den Fokus.

Die Entwicklung solcher Mensch-Maschine-Schnittstellen (MMS) gestaltet sich allerdings äußerst kompliziert sowie kosten- und zeitaufwändig: Weil die Komplexität der Software zunimmt und immer mehr Hardware-Funktionen in einem Chip integriert werden müssen, aber auch weil die Bewertung der Bedienkonzepte umfangreiche Evaluierungen, Interaktionen und Tests erfordert.

Softwarelösung für vereinfachte App-Entwicklung

Eine vereinfachte Entwicklung benutzerfreundlicher MMS für mobile Maschinen wie Agrar-, Bau- und Transportmaschinen sowie Busse und Spezialfahrzeuge ermöglicht das UX Software-Toolkit von Parker Hannifin. Mit der App-basierten Entwicklungsplattform lassen sich sowohl unabhängige Apps entwickeln als auch einzelne Funktionen in Apps separieren. Entwickler können somit unabhängig voneinander arbeiten, ohne auf Funktionen für die Kompilierung sowie Softwaretests warten zu müssen.

Hardware-Funktionen und komplexe Komponenten stecken in Bausteinen, die auch Ingenieure ohne Programmierkenntnisse nutzen können. „Damit sind OEMs in der Lage, neue Funktionen für ihre Maschinen schneller auf den Markt zu bringen, kundenspezifische Anwendungen anzubieten und sogar einen eigenen App-Store aufzubauen – und letztlich einen neuen Geschäftszweig zu generieren“, so Marco Banditt, Application Engineer Mobile Electronics bei Parker Hannifin.

Dynamische Kommunikationsplattform

Das UX Software-Toolkit basiert auf der offenen Programmiersprache QML, bietet Drag-and-Drop-Funktionalität sowie einen vollständigen WYSIWYG-Editor für die Echtzeit-Gestaltung von Benutzeroberflächen. Es besteht aus dem Parker Application Designer und dem Parker Plugin Wizard – und integriert damit alle wichtigen Funktionen, die in den einzelnen Entwicklungsphasen benötigt werden. Das intelligente Datenmanagement enthält Beispiel-Apps für das Menüsystem, für Einstellungen und für die Instrumententafel sowie Benachrichtigungsprotokolle, weiterhin gebrauchsfertige Komponenten und komplexe Kommunikationsprotokolle, außerdem vorgefertigte grafische User Interfaces sowie Diagnose- und Alarmfunktionen.

Als dynamische Kommunikationsplattform ermöglicht das Toolkit Entwicklern, Kommunikationsprotokolle in einzelne Protokollschichten zu separieren. Diese werden in den Application Designer importiert und mithilfe eines Drag-and-Drop-Tools für jede Art von Kommunikationsmedien bereitgestellt. So können beispielsweise SAE-J1939-Protokollstandards für die zügige Einbindung in die Fahrzeugkommunikation auch auf andere Kommunikationsmedien wie TCP (Ethernet und Wifi) sowie serielle Ports (USB, Bluetooth, RS232) angewendet werden.

„Goldener Entwicklungspfad“ für Apps und Interfaces

Mit den im Application Designer enthaltenen Beispiel-Apps und Standard-Kommunikations-bibliotheken bietet das Toolkit einen „goldenen Entwicklungspfad“ für das schnelle und einfache Erstellen von Apps und Kommunikationsschnittstellen. „Selbstverständlich können die App-Entwickler jederzeit von diesem Pfad abweichen – etwa um die Beispiel-Apps zu modifizieren oder um, je nach vorhandener Kapazität und Expertise, eigene Bausteine oder Apps zu entwickeln“, so Marco Banditt. „Zusätzliche Apps zur Erweiterung der Funktionalitäten können später einfach hinzugeladen werden. Damit können OEMs nicht nur auf sehr einfache Weise Optionen ‚ab Werk‘ für ihre Lösungen einführen, sondern ihren Kunden auch zusätzliche Aftermarket-Optionen anbieten.“

Um eine hohe Benutzerfreundlichkeit zu gewährleisten, können Entwickler zudem das Aussehen und die Handhabung der UXP-Komponentenbibliothek konfigurieren. Alle Apps, welche diese UXP-Komponenten enthalten, werden in den Einstellungen des „Style-Sheet“ angepasst. Dies ermöglicht OEMs, die Optik ihrer User Interfaces zu standardisieren und ihrem CI entsprechend zu gestalten. Hersteller mit mehreren Marken können das Look-and-feel an die jeweilige Marke anpassen.

Pro Display 10 integriert alle Funktionen

In Kombination mit dem Pro Display 10 von Parker unterstützt die UX-Software auch Funktionen wie automatisches Lenken und Niveauregulierung, Verwiegung sowie die Integration von Kamerasystemen. Dafür ist das 10-Zoll-Display (264 x 181 x 52 mm) mit kapazitivem Touchscreen für mobile Maschinen mit zahlreichen Kommunikations- (4 x CAN, 2 x USB, RS232, Ethernet, Bluetooth, Wifi) und Infotainment-Schnittstellen ausgestattet. Es ist mit einem ARM-Cortex-A9-Prozessor und einem 2-GByte-Flash-Speicher ausgerüstet und für eine Haltbarkeit über den gesamten Maschinenlebenszyklus ausgelegt. Weitere Speichermöglichkeiten können bei Bedarf über einen Micro-SD-Kartenslot und/oder eine USB-Schnittstelle hinzugefügt werden.

Das Display 10 gibt es in zwei Varianten: Die „Prime“-Version ist hauptsächlich für Maschinen, vorgesehen, bei denen sich MMS nur auf die Kernfunktionalitäten beschränkt. Die „Advanced“-Variante ist für komplexe HMI-Systeme konzipiert. Sie bietet WLAN sowie alle nötigen Funktionen für die Verwaltung sämtlicher Audio-Funktionalitäten: je zwei analoge Audio- (Line IN/OUT) und Composite-Video-Eingänge sowie Mikrofonanschlüsse. Dank der integrierten FM-Radio-Funktionalität entfallen zusätzliche Kosten für ein separates Radio in der Fahrerkabine.

Einbindung von Drittanbieter-Funktionalitäten

Große Schwierigkeiten bereitet es OEMs, zusätzliche Funktionalitäten eines Lieferanten in die eigenen Maschinen zu integrieren. Denn diese Maschinenfunktionalitäten haben oft eine eigene Benutzerschnittstelle in Form einer Anzeige, die sich wenn überhaupt nur mit erheblichen Schwierigkeiten sicher in ein MMS einbauen lässt. Das UX-Toolkit jedoch bietet eine Toolkette, bei deren Entwicklung derartige Funktionalitäten bereits berücksichtigt wurden – damit ist auch eine Integration der Funktionalitäten von Drittanbietersystemen – etwa die Einbindung von Isobus-Funktionalitäten bei einem Traktor – problemlos möglich. Zudem verfügt das Pro Display 10 über 4 CAN-Kanäle wovon einer für Add-on Systeme genutzt werden kann; damit entfallen also auch die Kosten für ein zusätzliches Display.

Die mithilfe des UX Toolkits und des Pro Display 10 erstellten HMI-Apps spielen ihre Vorteile insbesondere dann aus, wenn es darum geht, mobile Maschinen effizienter zu machen und Abläufe in der Fahrerkabine zu vereinfachen. So erleichtern beispielsweise Instrumentierungs-Apps zur Anzeige von Geschwindigkeit, Temperatur und Druck die Kontrolle der mobilen Maschine.

Höhere Effizienz der Kernfunktionalitäten

Apps für die automatische Lenkung und Niveauregulierung, Navigation sowie für die Durchführung von Maschineneinstellungen tragen zu einer höheren Effizienz der Kernfunktionalitäten bei und helfen, Systemausfallzeiten zu reduzieren.

Das leisten auch Diagnose-Apps für Service-Code-Protokolle, Datenerfassung und -analysen, GPS-Tracking und Geofencing. Apps für die Handy-Freisprecheinrichtung, Log- und Fahrtenbücher, Bedienverhalten-Tracking sowie für die Aufgabenverwaltung, beispielsweise für das Buslinien-Management, unterstützen Endnutzer dabei, ihren Job besser und effizienter auszuführen.

Sämtliche Apps müssen vor der Installation auf der Maschine mit dem integrierten Zertifizierungs-Tool testiert werden. Dies stellt sicher, dass nur vom OEM genehmigte Apps auf dem Display installiert sind. (jv)

Bauma 2016: Halle A5, Stand 239

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