HMI — Mensch-Maschine-Schnittstellen
Der Bildschirm zwischen Bediener und Prozess. ISA-101 High-Performance-Design (dominantes Grau, Farbe nur für Abnormales, Bildhierarchie), ISA-18.2 Alarmmanagement, Industriepanels und Web-HMI, AR/VR. Schlechte HMI verursacht die schlimmsten Unfälle — Texas City 2005, Buncefield 2005.
ISA-101-Prinzipien
ISA-101 (2015 veröffentlicht) kehrte die HMI-Logik um: nicht „schön und realistisch", sondern operationale Lesbarkeit und Reduktion der kognitiven Last.
Situationsbewusstsein
Bediener muss in 5 s wissen: „alles ok" oder „etwas abnormal". ISA-101 opfert Realismus für Lesbarkeit.
Bildhierarchie
4 Ebenen: N1 Anlagenüberblick (KPI), N2 Anlageneinheit, N3 Detail, N4 Diagnose. Schnelle Top-down-Navigation.
Nur sinnvolle Alarme
Ein Alarm = eine erwartete Aktion. Keine Info-Alarme. ISA-18.2: < 6 Alarme/h/Bediener, < 144/Tag. Rationalisierung entfernt 50–80 %.
Konsistenz und Standards
Branchen-Templates, standardisierte Symbole (ISO 14617), identisches Verhalten über Bilder, einheitlicher Farbcode.
HMI-Typen
Maschinen-HMI-Panel
4 bis 22-Zoll-Bildschirm für eine Maschine oder Zelle (Siemens Comfort/Unified, Pro-face, Beijer, Weintek).
Visualisierungs-HMI (SCADA)
Clients an SCADA-Server — siehe SCADA-Hub. Mehrere 24-32-Zoll-Bildschirme pro Bediener.
Mobile HMI
Industrie-Tablets (Panasonic Toughbook, Getac), Smartphones — sichere Apps mit MFA. Sehr nützlich für Rundgänge, Wartung.
Web-native HMI
Browser-Rendering HTML5/SVG/JS — keine Installation, Zugriff von jedem berechtigten Arbeitsplatz.
AR / VR
RealWear-Brillen, HoloLens, Vuzix. Erweiterte Wartung, VR-Schulung, Tele-Expertise.
Do's & Don'ts ISA-101
| Aspekt | ❌ Vermeiden | ✅ ISA-101 |
|---|---|---|
| Hintergrundfarbe | Marineblau oder „techy" Schwarz | Hellgrau (#d0d0d0 bis #e0e0e0) |
| Leuchtende Farben | Überall — grüne Tanks, gelbe Rohre, ständig rote Alarme | Nur für abnormale Zustände, die Aktion erfordern |
| 3D / realistische Grafik | Perspektivische Tanks, Verläufe, Schatten | Flache 2D-Schemata, ISA-101-Codes, klare Prozesslinien |
| Numerische Daten | Klein, generische Bereiche, ohne Kontext | Groß, neben Symbol, mit 30-min-Trend |
| Animationen / Blinken | Mehrfach (verursacht Übelkeit) | Nur für unquittierte Alarme |
Prägende Vorfälle
Diese zwei Unfälle prägten direkt ISA-101 und ISA-18.2.
Texas City
BP-Raffinerie — Texas, USA
15 Tote, 180 Verletzte beim Anfahren einer Isomerisierungs-Kolonne. Bediener sah auf der HMI nicht, dass Füllstand das Maximum überschritt — Anzeige überfrachtet, Alarme ignoriert wegen Alarmflut.
Buncefield
Öl-Lager — UK
Massive Explosion eines überlaufenden Treibstofftanks für 40 Min. Füllstandsmesser defekt, kein HMI-Alarm für diesen Sensorfehler. 43 Verletzte, Welle in 200 km spürbar.
Normen
- ISA-101.01-2015 — HMI for Process Automation — globale Referenz
- ISA-18.2-2016 — Alarmsystem-Management — Rationalisierung, Lebenszyklus
- EEMUA 191 — Alarmsysteme — Leitfaden Design, Management, Beschaffung
- IEC 62682 — Alarmsystem-Management Prozessindustrie
- ISO 11064 — Ergonomisches Design von Leitstellen
- NUREG-0700 — US NRC — Ergonomie-Referenz Kernkraftwerks-Leitstellen