Die HMI-Entwicklung bildet die Grundlage vieler moderner elektronischer Systeme, bei denen technische Funktionen, Prozesszustände und Messwerte für Anwender verständlich zugänglich gemacht werden müssen. Ein Human Machine Interface verbindet den Menschen mit einer Maschine, einem Gerät oder einer Anlage und ermöglicht es, Informationen zu erfassen, Einstellungen vorzunehmen und definierte Funktionen auszuführen. Dabei umfasst die Mensch-Maschine-Schnittstelle nicht nur die grafische Darstellung auf einem Display, sondern das vollständige Zusammenspiel aus Bedienlogik, Visualisierung, Eingabemöglichkeiten, Systemreaktionen und technischer Datenanbindung.
Im Rahmen der HMI-Entwicklung entwickelt adhoc kundenspezifische Bedien- und Visualisierungslösungen, die gezielt auf die jeweilige Hardwareplattform, die vorgesehenen Nutzer und den geplanten Einsatzzweck abgestimmt sind. Dies umfasst unter anderem Bedienoberflächen für Embedded-Systeme, stationäre Panels, webbasierte Clients sowie Visualisierungen für Mess-, Prüf- und Steuerungsaufgaben. Die Entwicklung erfolgt stets im Kontext des Gesamtsystems, sodass HMI-Software, Embedded Software, Elektronik, Schnittstellen und Zielhardware frühzeitig aufeinander abgestimmt werden.
Was wir für Sie entwickeln können:
- Kundenspezifische HMI-Lösungen für elektronische Geräte, Maschinen und technische Systeme
- Bedienoberflächen für Embedded-Systeme, Touchdisplays und stationäre Panels
- Webbasierte Visualisierungen und plattformübergreifende Bedienlösungen
- Benutzeroberflächen für Mess-, Prüf-, Steuerungs- und Diagnoseanwendungen
- HMI-Prototypen zur frühzeitigen Prüfung von Bedienkonzepten und technischen Funktionen
- Anpassung und Weiterentwicklung bestehender Bedienoberflächen und HMI-Systeme
Unser Leistungsumfang:
- Analyse von Nutzungsanforderungen, Systemfunktionen und technischen Randbedingungen
- Entwicklung von Bedienkonzepten, Navigationsstrukturen und Visualisierungslösungen
- Erstellung und Validierung interaktiver HMI-Prototypen
- Implementierung und Integration der Bedienoberfläche in die vorgesehene Systemarchitektur
- Anbindung an Embedded Software, Firmware, Sensorik, Aktorik und Kommunikationsschnittstellen
- Funktions-, Integrations- und Anwendungstests auf Testsystemen oder der realen Zielhardware
- Strukturierte Dokumentation für Wartung, Erweiterung und technische Weiterentwicklung
Vorteile mit adhoc:
- Langjährige Erfahrung in der Entwicklung elektronischer Systeme und kundenspezifischer Software
- Interdisziplinäre Expertise aus Software-Entwicklung, Hardware-Entwicklung und systemnaher Integration
- Ganzheitliche Betrachtung der HMI im Zusammenspiel mit Elektronik, Firmware und Anwendung
- Frühzeitige Validierung von Bedienabläufen durch Prototyping und Tests
- Flexible Unterstützung von einzelnen HMI-Modulen bis zu vollständigen Systemlösungen
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Was ist ein Human Machine Interface?
Ein Human Machine Interface, kurz HMI, ist die Schnittstelle, über die ein Anwender mit einem technischen System interagiert. Es stellt Informationen über den aktuellen Zustand einer Maschine, eines Geräts oder eines Prozesses bereit und ermöglicht gleichzeitig die Eingabe von Befehlen, Parametern oder Einstellungen. Typische Beispiele sind Bedienpanels an Maschinen, Touchscreens an elektronischen Geräten, Displays mit physischen Tasten oder webbasierte Oberflächen zur Überwachung und Konfiguration eines Systems.
Die genaue Ausgestaltung hängt von der Anwendung ab. Bei einem einfachen Gerät kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle aus wenigen Tasten, Statusanzeigen und akustischen Rückmeldungen bestehen. Komplexere Systeme benötigen dagegen möglicherweise mehrere Bildschirmansichten, unterschiedliche Benutzerrollen, konfigurierbare Parameter, Alarmmeldungen, Messwertdarstellungen und Diagnosefunktionen. Auch die Möglichkeit, Informationen auf einem PC, Tablet oder einem anderen vernetzten Endgerät bereitzustellen, kann Bestandteil des HMI-Konzepts sein.
Eine HMI ist daher nicht mit einer grafischen Benutzeroberfläche gleichzusetzen. Die grafische Benutzeroberfläche, häufig als GUI bezeichnet, bildet lediglich den sichtbaren Teil der Interaktion ab. Zum vollständigen HMI gehören darüber hinaus die Bedienabläufe, physische Eingabeelemente, Systemreaktionen, Rückmeldungen sowie die technische Verbindung zu den internen Funktionen des Geräts.
HMI-Entwicklung im Zusammenspiel von Nutzer, Software und Hardware
Eine zuverlässige HMI-Lösung entsteht nicht allein durch eine ansprechende grafische Gestaltung. Entscheidend ist, dass Nutzer die bereitgestellten Informationen schnell erfassen, Funktionen eindeutig zuordnen und das System auch in ungewohnten oder kritischen Situationen sicher bedienen können. Dafür müssen die tatsächlichen Aufgaben der Anwender ebenso berücksichtigt werden wie die technischen Abläufe innerhalb des Systems.
Bereits während der Konzeption ist zu klären, welche Informationen zu welchem Zeitpunkt benötigt werden. Ein Servicetechniker benötigt beispielsweise andere Ansichten und Eingriffsmöglichkeiten als ein Bediener im regulären Betrieb. Während für den Bediener eine reduzierte Darstellung der wichtigsten Zustände sinnvoll sein kann, benötigt der Service möglicherweise detaillierte Diagnosewerte, Protokolle und Konfigurationsmöglichkeiten. Rollen- und Berechtigungskonzepte helfen dabei, Funktionen gezielt zugänglich zu machen und unbeabsichtigte Änderungen zu vermeiden.
Gleichzeitig ist die HMI an die Möglichkeiten der technischen Plattform gebunden.
Displaygröße, Auflösung, Rechenleistung, Speicher, Eingabetechnik, Betriebssystem und Kommunikationsschnittstellen wirken sich unmittelbar auf die Gestaltung und Implementierung aus. Aus diesem Grund betrachtet adhoc die HMI-Entwicklung als Bestandteil einer umfassenden Software-Entwicklung, die eng mit der vorhandenen oder neu zu entwickelnden Hardware verbunden ist.
Ablauf einer professionellen HMI-Entwicklung
Die Entwicklung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle erfolgt in aufeinander abgestimmten Schritten. Der genaue Ablauf richtet sich nach dem Funktionsumfang, der Zielplattform, dem Projektstand und den jeweiligen Qualitätsanforderungen. Durch die frühzeitige Prüfung von Bedienkonzept und technischer Umsetzung lassen sich Unklarheiten und Entwicklungsrisiken reduzieren.
- Anforderungen und Nutzungskontext analysieren: Nutzergruppen, Bedienaufgaben, Systemzustände und technische Rahmenbedingungen werden erfasst. Dazu gehören unter anderem Zielhardware, Schnittstellen, Eingabemöglichkeiten, Umgebungsbedingungen und benötigte Benutzerrechte.
- Bedienkonzept und Informationsarchitektur entwickeln: Informationen, Funktionen und Bildschirmansichten werden entsprechend den tatsächlichen Arbeitsabläufen strukturiert. Navigation, Bedienelemente und Systemrückmeldungen folgen einer konsistenten und verständlichen Logik.
- HMI-Prototyp erstellen und prüfen: Zentrale Ansichten und Bedienabläufe werden zunächst als schematischer oder interaktiver Prototyp umgesetzt. Dadurch lassen sich Verständlichkeit, Navigation und technische Realisierbarkeit frühzeitig bewerten. Bei Bedarf erfolgt die Prüfung bereits auf der Zielhardware im Rahmen der Prototypenentwicklung für Hardware, Software und elektronische Systeme.
- HMI-Software implementieren und integrieren: Die abgestimmte Oberfläche wird technisch umgesetzt und an Embedded Software, Sensorik, Aktorik, Datenquellen und Kommunikationsschnittstellen angebunden. Die Architektur wird auf Reaktionszeit, Wartbarkeit und Erweiterbarkeit ausgerichtet.
- Funktionen und Bedienbarkeit testen: Neben dem Normalbetrieb werden ungültige Eingaben, Kommunikationsfehler und unerwartete Systemzustände geprüft. Abschließende Tests auf der realen oder einer vergleichbaren Zielplattform bewerten unter anderem Darstellung, Reaktionsverhalten und das Zusammenspiel mit der Hardware.
Anforderungen an ein gutes Human Machine Interface
Ein gutes Human Machine Interface reduziert die Komplexität des technischen Systems nicht zwingend, macht sie aber für den Anwender beherrschbar. Informationen werden so aufbereitet, dass relevante Zustände schnell erkennbar sind und die nächsten Handlungsmöglichkeiten nachvollziehbar bleiben.
Dafür ist eine klare visuelle Hierarchie erforderlich. Primäre Informationen müssen sich von ergänzenden Details unterscheiden. Kritische Meldungen sollten deutlich erkennbar sein, ohne dass die gesamte Oberfläche dauerhaft mit starken Signalfarben arbeitet. Farben dürfen außerdem nicht die einzige Möglichkeit sein, einen Zustand zu vermitteln. Zusätzliche Texte, Symbole oder Formen erhöhen die Eindeutigkeit.
Auch die Sprache beeinflusst die Bedienbarkeit. Bezeichnungen und Meldungen sollten sich am Verständnis der vorgesehenen Nutzer orientieren. Eine Fehlermeldung ist besonders hilfreich, wenn sie nicht nur einen Fehlercode ausgibt, sondern den betroffenen Bereich, den Zustand und gegebenenfalls mögliche nächste Schritte verständlich beschreibt.
Weitere wichtige Kriterien sind konsistente Navigation, ausreichende Schrift- und Bedienelementgrößen, erkennbare Rückmeldungen, angemessene Reaktionszeiten sowie ein kontrollierter Umgang mit Fehlbedienungen. Die konkrete Gewichtung hängt von der Anwendung ab. Während bei einem Servicewerkzeug die Informationsdichte höher sein kann, muss ein Bedienpanel für regelmäßige Routineaufgaben häufig besonders schnell und eindeutig erfassbar sein. Bei Bedarf können in die Entwicklung etablierte Grundsätze für menschzentrierte Gestaltung einbezogen werden. Die ISO 9241-210 beschreibt beispielsweise Anforderungen und Empfehlungen für die menschzentrierte Gestaltung interaktiver Systeme. Welche Normen, Richtlinien oder branchenspezifischen Vorgaben für ein Projekt relevant sind, muss jedoch anhand des konkreten Produkts und Einsatzzwecks geprüft werden.
Technische Grundlagen und Schnittstellen der HMI-Entwicklung
Die technische Architektur einer HMI wird wesentlich durch die Zielplattform bestimmt. Bei eingebetteten Systemen kann die Bedienoberfläche auf einem Microcontroller, einem spezialisierten Prozessor oder einem Embedded-Linux-System ausgeführt werden. Andere Lösungen basieren auf einer PC-Anwendung, einem lokalen Webserver oder einer verteilten Systemarchitektur.
Für die Auswahl der geeigneten Plattform sind unter anderem Funktionsumfang, Grafikleistung, Bootzeit, Energiebedarf, Speicher, Rechenleistung und langfristige Verfügbarkeit der Komponenten relevant. Ebenso muss berücksichtigt werden, wie Updates durchgeführt, Konfigurationen gespeichert und technische Fehler diagnostiziert werden können. Die HMI erhält ihre Informationen über interne Softwaremodule oder technische Schnittstellen. Je nach System können dies serielle Verbindungen, Bussysteme, Ethernet-basierte Kommunikation oder projektspezifische Schnittstellen sein. Entscheidend ist eine klar definierte Kommunikation: Datenformate, Aktualisierungsintervalle, Zustandsübergänge und Fehlerreaktionen sollten nachvollziehbar festgelegt werden.
Bei vernetzten Lösungen kommen weitere Anforderungen hinzu. Benutzeranmeldung, Rollenverteilung, Protokollierung, Schutz vor unberechtigten Änderungen und ein kontrollierter Umgang mit Verbindungsabbrüchen müssen bereits in der Architektur berücksichtigt werden. Die HMI ist dabei nicht nur eine sichtbare Oberfläche, sondern ein funktionaler Zugang zum technischen System.
HMI, Embedded Software und Hardware gemeinsam entwickeln
Bei elektronischen Geräten greifen Bedienoberfläche, Software und Hardware eng ineinander. Die HMI zeigt Daten an, die von Sensoren oder internen Softwarefunktionen bereitgestellt werden. Eingaben lösen wiederum Funktionen aus, die von Firmware, Aktoren oder weiteren Systemkomponenten umgesetzt werden. Eine isolierte Entwicklung der Oberfläche kann deshalb zu unnötigen Einschränkungen und aufwendigen Anpassungen führen.
Adhoc verbindet die HMI-Entwicklung mit Kompetenzen aus der Hardware-Entwicklung, Embedded Software, Firmware und Prototypenfertigung. Dadurch können Bedienkonzept und technische Systemarchitektur frühzeitig aufeinander abgestimmt werden. Beispielsweise lässt sich bereits bei der Hardwareauswahl berücksichtigen, welche Displayauflösung, Eingabetechnik und Rechenleistung für die geplante Oberfläche benötigt werden.
Umgekehrt kann das Bedienkonzept an technische Randbedingungen angepasst werden, bevor daraus ein kritischer Zielkonflikt entsteht. Wird beispielsweise eine schnelle grafische Darstellung großer Datenmengen benötigt, muss die Hardware entsprechende Ressourcen bereitstellen. Soll ein Gerät besonders energieeffizient oder schnell betriebsbereit sein, wirkt sich dies ebenfalls auf Plattform und Oberflächenkonzept aus.
Bestehende Systeme und Bedienoberflächen weiterentwickeln
Nicht jedes HMI-Projekt beginnt mit einer vollständigen Neuentwicklung. Bestehende Geräte können eine technisch veraltete Oberfläche besitzen, deren grundlegende Funktionen weiterhin benötigt werden. In anderen Fällen sollen zusätzliche Ansichten, neue Benutzerrollen, weitere Schnittstellen oder eine webbasierte Zugriffsmöglichkeit ergänzt werden.
Zu Beginn einer solchen Weiterentwicklung wird analysiert, welche Teile der bestehenden Lösung erhalten bleiben können und wo technische oder konzeptionelle Einschränkungen bestehen. Neben der sichtbaren Oberfläche sind dabei auch Softwarearchitektur, Datenanbindung, verfügbare Dokumentation und Hardwareplattform relevant.
Eine Modernisierung kann schrittweise erfolgen. Beispielsweise lassen sich zunächst Navigationsstruktur und Visualisierung überarbeiten, bevor weitere Systemfunktionen integriert werden. Bei einem Plattformwechsel muss zusätzlich geprüft werden, welche bestehenden Funktionen übertragen, angepasst oder neu implementiert werden müssen.
HMI-Entwicklung für unterschiedliche Anwendungsbereiche
Mensch-Maschine-Schnittstellen kommen überall dort zum Einsatz, wo technische Systeme bedient, überwacht oder konfiguriert werden. Die konkrete Gestaltung richtet sich dabei weniger nach einer allgemeinen Branchenzuordnung als nach den tatsächlichen Aufgaben, Risiken und Umgebungsbedingungen.
In industriellen Steuerungs- und Automatisierungssystemen steht häufig die schnelle Erfassung von Betriebszuständen im Vordergrund. Bediener müssen erkennen können, ob ein Prozess ordnungsgemäß läuft, welche Parameter eingestellt sind und wo eine Störung vorliegt. In Mess- und Prüfsystemen sind dagegen eine nachvollziehbare Darstellung von Messwerten, Prüfabläufen und Ergebnissen sowie die eindeutige Zuordnung zu Prüfschritten relevant.
Bei Labor- und Analysegeräten können geführte Arbeitsabläufe hilfreich sein, die Nutzer schrittweise durch Vorbereitung, Messung und Auswertung führen. In der Medizintechnik und anderen regulierten Bereichen müssen zusätzlich die jeweils einschlägigen Sicherheits-, Dokumentations- und Zulassungsanforderungen berücksichtigt werden. Elektronische Geräte und vernetzte Produkte benötigen wiederum häufig kompakte Oberflächen für Bedienung, Konfiguration, Wartung und Diagnose.
Adhoc stimmt die HMI-Entwicklung deshalb auf den jeweiligen Anwendungsfall ab. Funktionsumfang, Informationsdichte, Eingabemöglichkeiten und technische Plattform werden nicht nach einem festen Schema gewählt, sondern aus den konkreten Anforderungen des Systems abgeleitet.
HMI-Entwicklung mit Adhoc
Adhoc begleitet HMI-Projekte von der ersten Anforderungsanalyse über Bedienkonzept und Prototyping bis zur Implementierung und Prüfung im Gesamtsystem. Je nach Projekt übernehmen wir einzelne Entwicklungsbausteine oder unterstützen bei der Umsetzung einer vollständigen Bedien- und Visualisierungslösung.
Ein wesentlicher Vorteil liegt in der Verbindung von Software- und Hardwarekompetenz. Dadurch können nicht nur grafische Oberflächen entwickelt, sondern auch die darunterliegenden Datenwege, Embedded-Funktionen und elektronischen Komponenten berücksichtigt werden. Die HMI wird von Beginn an als funktionaler Bestandteil des Geräts oder Systems geplant.
Die genaue Zusammenarbeit richtet sich nach dem vorhandenen Projektstand. Wir können auf einer bestehenden Hardware- und Softwarearchitektur aufbauen, einzelne Oberflächen modernisieren oder gemeinsam mit Ihnen eine neue Lösung entwickeln. Anforderungen, Schnittstellen, Entwicklungsstände und Testergebnisse werden strukturiert dokumentiert, damit die Lösung auch langfristig nachvollziehbar und weiterentwickelbar bleibt.
Sie planen eine neue Mensch-Maschine-Schnittstelle oder möchten eine bestehende HMI weiterentwickeln? Gemeinsam klären wir die funktionalen, technischen und nutzerbezogenen Anforderungen Ihres Projekts.
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Häufig gestellte Fragen zur HMI-Entwicklung
Was ist der Unterschied zwischen HMI und GUI?
Eine GUI ist eine grafische Benutzeroberfläche, über die Informationen angezeigt und Funktionen ausgewählt werden. Das HMI umfasst die gesamte Mensch-Maschine-Interaktion. Dazu können neben der GUI auch physische Tasten, Drehgeber, akustische Signale, Statusleuchten, Bedienabläufe und technische Rückmeldungen gehören.
Kann eine HMI für bestehende Hardware entwickelt werden?
Ja, eine HMI kann grundsätzlich auch für eine vorhandene Hardwareplattform entwickelt oder angepasst werden. Dafür müssen die technischen Eigenschaften der Hardware, verfügbare Schnittstellen, Systemressourcen und vorhandene Softwarearchitektur analysiert werden. Anschließend lässt sich beurteilen, welche Funktionen auf der bestehenden Plattform umgesetzt werden können.
Wann ist eine webbasierte HMI sinnvoll?
Eine webbasierte HMI kann sinnvoll sein, wenn Bedien-, Konfigurations- oder Diagnosefunktionen auf unterschiedlichen Endgeräten verfügbar sein sollen. Sie eignet sich beispielsweise für lokale Netzwerke, Serviceanwendungen oder definierte Fernzugriffe. Voraussetzungen sind eine passende Systemarchitektur sowie ein angemessenes Sicherheits- und Berechtigungskonzept.
Warum sollte die Zielhardware früh berücksichtigt werden?
Display, Eingabetechnik, Rechenleistung, Speicher und Betriebssystem bestimmen, welche Funktionen und Darstellungen technisch sinnvoll umgesetzt werden können. Wird die Zielhardware erst spät berücksichtigt, können aufwendige Anpassungen an der Oberfläche oder der Elektronik erforderlich werden.
Können Bedienkonzepte vor der vollständigen Entwicklung getestet werden?
Ja. Interaktive HMI-Prototypen ermöglichen es, Navigationsstrukturen, Bildschirmansichten und Bedienabläufe frühzeitig zu prüfen. Je nach Entwicklungsstand können solche Prototypen zunächst mit simulierten Daten oder bereits mit der Zielhardware und realen Systemfunktionen verbunden werden.
