HMI, MMI & Displays

Das Wichtigste in Kürze

– HMI und MMI sind Bedien- und Anzeigeeinheiten zwischen Mensch und Maschine.

– Sie zeigen Informationen an und ermöglichen Eingaben über Tasten, Touch oder andere Bedienelemente.

– Sie unterstützen Bedienung, Diagnose, Statusanzeige und Prozessführung.

Was bedeuten HMI und MMI?

HMI steht für Human Machine Interface, MMI für Man Machine Interface. Beide Begriffe beschreiben die Schnittstelle, über die ein Mensch mit einer Maschine, einem Fahrzeug, einem Gerät oder einer Anlage interagiert. In vielen Projekten werden die Begriffe ähnlich verwendet. Gemeint ist nicht nur das sichtbare Display, sondern das gesamte Bedien- und Anzeigekonzept.

Zu einem HMI oder MMI können mehrere Bestandteile gehören: ein Display, mechanische Tasten, Drehgeber, Touchflächen, Status-LEDs, akustische Signale, Gehäuseteile, Steckverbinder, Leiterplatten, Softwaremodule und Kommunikationsschnittstellen. Je nach Anwendung ist das Bedienfeld direkt in eine Maschine integriert, als separates Bedienteil ausgeführt oder in ein Fahrzeugcockpit eingebunden.

Aus Projektsicht beginnt die Arbeit nicht mit der Auswahl eines Displays, sondern mit der Klärung der Aufgaben des Bediengeräts. Es muss festgelegt werden, welche Informationen angezeigt werden, welche Eingaben möglich sein sollen und welche Zustände das System verständlich zurückmelden muss. Dabei geht es um Start- und Betriebszustände, Fehlermeldungen, Warnhinweise, Parametereingaben, Menüs, Statusanzeigen und Diagnoseinformationen.

Ein HMI ist immer mit einem technischen Gesamtsystem verbunden. Es empfängt Daten, stellt sie dar und gibt Benutzereingaben weiter. Dafür müssen Schnittstellen definiert werden. In Maschinen können dies Verbindungen zu Steuerungen, Sensoren oder Aktoren sein. In Fahrzeugen kommen häufig Steuergeräte, Bordnetze und Bussysteme hinzu. Die Bedienoberfläche ist dadurch kein isoliertes Softwarethema, sondern ein Bestandteil der Systemarchitektur.

PICKPLACE betrachtet HMI- und MMI-Projekte deshalb über mehrere Ebenen hinweg. Die Hardware muss zur Anzeige, zur Eingabeart und zu den Umgebungsbedingungen passen. Der mechanische Einbau muss Platz, Befestigung, Kabelführung und Bedienbarkeit berücksichtigen. Die Software muss Anzeigeinhalte, Eingaben, Zustandslogik und Kommunikation abbilden. Erst aus dem Zusammenspiel dieser Teile entsteht eine Bedien- und Anzeigeeinheit, die im vorgesehenen System verwendbar ist.

Wofür braucht eine Maschine oder ein Fahrzeug ein Display?

Ein Display macht technische Zustände sichtbar. Maschinen, Fahrzeuge und Geräte erzeugen viele interne Informationen, die ohne Anzeige nur über Messgeräte, Diagnosezugänge oder Steuerungsdaten erkennbar wären. Ein Display kann Betriebszustände, Messwerte, Warnungen, Fehlercodes, Schrittfolgen, Bedienhinweise oder Prozessdaten darstellen. Damit wird aus interner Systeminformation eine verständliche Rückmeldung für Bedienung, Wartung oder Inbetriebnahme.

In einer Maschine kann ein Display beispielsweise anzeigen, ob ein Prozess gestartet, pausiert oder beendet ist. Es kann Parameter anzeigen, Eingaben ermöglichen oder den aktuellen Zustand von Baugruppen sichtbar machen. Bei Störungen kann es Hinweise liefern, welche Komponente betroffen ist oder welcher Zustand zuerst geprüft werden sollte. Dadurch wird das Display zu einem Werkzeug für Bedienung und Diagnose.

In einem Fahrzeug übernimmt ein Display häufig mehrere Aufgaben gleichzeitig. Es kann Systemstatus, Betriebsmodi, Warnmeldungen, Einstellungen oder Informationen aus angeschlossenen Steuergeräten anzeigen. Je nach Projektkontext wird das Display fest in ein Cockpit, ein Bedienpanel oder ein separates Gehäuse eingebaut. Die Anbindung an die Fahrzeugkommunikation muss dazu passend ausgelegt werden, damit die dargestellten Informationen aus den richtigen Datenquellen stammen und Eingaben an die vorgesehenen Empfänger weitergegeben werden.

Ein Display wird auch dann benötigt, wenn ein technisches System verschiedene Zustände durchläuft, die für den Nutzer unterscheidbar sein müssen. Dazu gehören Startvorgänge, Initialisierung, Normalbetrieb, Fehlerzustand, Servicezustand oder Abschaltung. Ohne klare Anzeige kann unklar bleiben, ob eine Eingabe angenommen wurde, ob ein Vorgang noch läuft oder ob ein Fehler vorliegt. Das HMI reduziert diese Unklarheit, indem es Systemzustände sichtbar macht und Eingaben in einen nachvollziehbaren Ablauf einbindet.

Für die Projektauslegung stellt sich früh die Frage, welche Displaytechnologie, Größe, Auflösung und Einbauform benötigt wird. Diese Auswahl hängt davon ab, welche Informationen dargestellt werden, wie häufig Eingaben erfolgen und unter welchen Bedingungen das System bedient wird. Bei reinem Statusfeedback kann eine einfache Anzeige genügen. Wenn Menüs, Diagnoseansichten oder grafische Prozessdarstellungen vorgesehen sind, werden andere Anforderungen an Darstellung, Reaktionsverhalten und Softwarestruktur gestellt.

PICKPLACE klärt in solchen Projekten auch, ob ein Touchdisplay sinnvoll ist oder ob Tasten, Drehgeber oder andere Bedienelemente die bessere Lösung darstellen. Touchbedienung kann viele Funktionen auf einer Fläche bündeln, ist aber nicht in jeder Umgebung die passende Eingabeart. Mechanische Tasten können sinnvoll sein, wenn Bedienung ohne Blickkontakt, mit Handschuhen oder unter wechselnden Umgebungsbedingungen erfolgen soll. Die Entscheidung betrifft nicht nur die Bedienung, sondern auch Gehäuse, Elektronik, Software und Testbarkeit.

Was macht eine gute Bedienoberfläche aus?

Eine gute Bedienoberfläche bildet die tatsächlichen Abläufe des Systems verständlich ab. Sie zeigt nicht nur Daten an, sondern ordnet sie so, dass Bedienpersonen Zustände erkennen, Eingaben nachvollziehen und bei Abweichungen gezielt reagieren können. Dafür müssen Funktionen, Anzeigen und Eingabeschritte aus dem Prozess heraus entwickelt werden.

Am Anfang steht die Frage, welche Nutzergruppen mit dem HMI arbeiten. Eine Bedienperson im laufenden Betrieb benötigt andere Informationen als jemand, der eine Maschine einrichtet, wartet oder einen Fehler analysiert. Deshalb kann eine Oberfläche mehrere Ebenen enthalten: eine Betriebsansicht, Einstellseiten, Diagnoseansichten oder Servicefunktionen. Nicht jede Information muss ständig sichtbar sein. Entscheidend ist, dass die jeweils benötigte Information an der passenden Stelle verfügbar ist.

Die Bedienlogik muss zu den technischen Zuständen passen. Wenn ein System beispielsweise erst nach erfolgreicher Initialisierung bestimmte Funktionen freigibt, muss dies auf der Oberfläche erkennbar sein. Wenn eine Eingabe nicht möglich ist, sollte der Grund aus dem Zustand ableitbar sein. Fehlermeldungen müssen so formuliert und strukturiert sein, dass sie mit der technischen Diagnose zusammenpassen. Ein Fehlertext ohne Bezug zum tatsächlichen Zustand erschwert die Fehlersuche.

Auch die Darstellung von Statusinformationen erfordert genaue Entscheidungen. Farben, Symbole, Texte und Zahlenwerte müssen konsistent verwendet werden. Wenn mehrere Betriebszustände existieren, sollte ihre Unterscheidung in der Oberfläche erkennbar sein. Werden Grenzwerte, Alarme oder Warnungen angezeigt, muss geklärt werden, welche Datenquelle maßgeblich ist und wie die Aktualisierung erfolgt. Dabei ist die Softwarearchitektur direkt mit der Bedienoberfläche verbunden.

Eine Bedienoberfläche ist außerdem von der Hardware abhängig. Displaygröße, Auflösung, Helligkeit, Blickwinkel, Eingabeelemente und Einbaulage beeinflussen, wie Inhalte gestaltet werden können. Ein Layout, das auf einem großen Display funktioniert, kann auf einem kleinen Bedienpanel unleserlich werden. Eine Touchfläche erfordert andere Abstände und Bediengrößen als ein Menü, das über Tasten navigiert wird. Deshalb werden Gestaltung, Hardwareauswahl und mechanischer Einbau gemeinsam betrachtet.

Für PICKPLACE gehört zur Entwicklung einer Bedienoberfläche auch die Abstimmung zwischen Anzeige, Eingabe und Systemkommunikation. Eine Taste oder ein Touchfeld löst nicht nur eine grafische Reaktion aus, sondern sendet in vielen Fällen einen Befehl an eine Steuerung oder ein Steuergerät. Umgekehrt muss das HMI Rückmeldungen verarbeiten und den angezeigten Zustand aktualisieren. Dafür werden Signale, Datenpunkte, Telegramme oder Schnittstellenbeschreibungen benötigt.

Gute Bedienoberflächen entstehen nicht durch grafische Gestaltung allein. Sie benötigen eine klare Struktur der Funktionen, eine eindeutige Zuordnung von Zuständen und eine technische Umsetzung, die zur Hardware und zur Systemumgebung passt. In Projekten wird deshalb geprüft, welche Informationen fest angezeigt werden, welche Menüs benötigt werden, welche Eingaben bestätigt werden müssen und wie Fehlerzustände sichtbar gemacht werden.

Typische Techniken und Systeme

• GUI Stack LVGL
• GUI Tool STM32CubeGFX
• GUI Framework Qt for MCUs
• Display Hersteller Riverdi
• Display Hersteller Waveshare

Unsere Leistungen

PICKPLACE unterstützt HMI-, MMI- und Displayprojekte von der technischen Klärung bis zur Umsetzung einzelner Baugruppen oder Softwarebestandteile. Der Leistungsumfang richtet sich nach dem Projektstand: Manche Aufgaben beginnen bei einer neuen Bedien- und Anzeigeeinheit, andere bei der Weiterentwicklung eines vorhandenen Panels oder bei der Integration eines Displays in ein bestehendes System.

Im Bereich Hardware-Entwicklung arbeiten wir an der elektronischen Grundlage des Bediengeräts. Dazu gehören die Auswahl und Einbindung eines Displays, die Anordnung von Bedienelementen, die Auslegung von Schnittstellen und die Integration der benötigten Elektronik. Wenn Tasten, Touch, Drehgeber oder Statusanzeigen vorgesehen sind, werden diese Bestandteile in die elektrische und funktionale Struktur aufgenommen. Dabei muss geklärt werden, welche Signale intern verarbeitet werden und welche Daten an das übergeordnete System übertragen werden.

Bei der Gestaltung der Bedienoberfläche unterstützen wir die Strukturierung von Ansichten, Menüs, Statusanzeigen und Eingabeschritten. Der Fokus liegt darauf, technische Zustände verständlich abzubilden und die Bedienung an den tatsächlichen Abläufen auszurichten. Dazu werden Anzeigeinhalte, Bedienpfade, Rückmeldungen und Fehlerdarstellungen festgelegt. Die Gestaltung wird mit der verfügbaren Displayfläche, der Eingabeart und den technischen Datenquellen abgestimmt.

Der mechanische Einbau ist ein eigener Teil des Projekts. Ein Display oder Bedienpanel muss in ein Gehäuse, eine Maschine, ein Fahrzeug oder eine vorhandene Baugruppe integriert werden. Dabei sind Einbauraum, Befestigung, Zugänglichkeit, Kabelführung, Steckverbinderpositionen und Bedienposition zu berücksichtigen. PICKPLACE betrachtet den mechanischen Einbau zusammen mit Elektronik und Bedienkonzept, damit die konstruktive Umsetzung nicht im Widerspruch zur Bedienbarkeit oder zur Verdrahtung steht.

Im Bereich Software entwickeln oder erweitern wir die Funktionen, die für Anzeige, Eingabe und Zustandsverarbeitung benötigt werden. Dazu gehören grafische Oberflächen, Menülogik, Anzeige von Messwerten, Verarbeitung von Benutzereingaben, Rückmeldungen an die Oberfläche und die Abbildung von Betriebs- oder Fehlerzuständen. Je nach System kann die Software auf einem Mikrocontroller, einem Embedded-System oder einer vorhandenen Steuerungsplattform laufen.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Busanbindung. HMI- und MMI-Systeme müssen häufig Daten mit Steuerungen, Steuergeräten oder anderen Elektronikkomponenten austauschen. PICKPLACE unterstützt bei der Anbindung an vorhandene Kommunikationsstrukturen, bei der Definition der benötigten Datenpunkte und bei der Umsetzung der Schnittstellenlogik. Dabei wird festgelegt, welche Informationen empfangen, dargestellt, verarbeitet oder gesendet werden.

Wenn ein vorhandenes HMI Probleme verursacht, kann die Arbeit mit einer Analyse beginnen. Dabei werden Hardware, Software, Bedienlogik und Kommunikation geprüft. Typische Fragen sind: Werden die richtigen Daten angezeigt? Reagiert die Oberfläche passend auf Systemzustände? Sind Eingaben eindeutig zugeordnet? Gibt es Verzögerungen, unklare Fehlermeldungen oder Abweichungen zwischen Anzeige und tatsächlichem Zustand? Aus den Ergebnissen lassen sich Korrekturen, Erweiterungen oder ein Redesign ableiten.

PICKPLACE kann HMI-, MMI- und Displaythemen als Teil eines größeren Entwicklungsprojekts oder als abgegrenztes Arbeitspaket bearbeiten. Entscheidend ist, dass Anzeige, Eingabe, Mechanik, Elektronik, Software und Buskommunikation gemeinsam spezifiziert werden. So entsteht eine Bedien- und Anzeigeeinheit, die zu den technischen Funktionen des Systems passt und die vorgesehenen Aufgaben in Bedienung, Diagnose, Statusanzeige und Prozessführung abdeckt.