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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verarbeitungsumgebungen und die Interaktion von in der Umgebung befindlichen Bedienpersonen mit einem Prozess, insbesondere zu Überwachungs- und/oder Steuerungszecken.
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Innerhalb einer Verarbeitungsumgebung ist es üblicherweise erforderlich, dass eine Bedienperson mit dem Prozess zu Überwachungs- und/oder Steuerungszwecken interagiert, und diese Interaktion wird am häufigsten über HMI-Terminals (Human Machine Interface) erreicht.
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Um eine vollständige Überwachung/Steuerung des gesamten Prozesses zu ermöglichen, werden innerhalb einer Verarbeitungsumgebung üblicherweise eine Vielzahl von HMI-Terminals bereitgestellt, von denen jedes die erforderliche Interaktion an verschiedenen Orten / zu verschiedenen Zeiten innerhalb des betreffenden Prozesses ermöglicht.
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Doch die derzeitige Bereitstellung einer Vielzahl von HMI-Terminals innerhalb einer Verarbeitungsumgebung/-anlage kann sich insofern als einschränkend und nachteilig erweisen als die Bedienperson zum Durchführen jeder relevanten Überwachungs-/Steuerungsinteraktion separaten Zugang, im Allgemeinen durch ein Anmeldeverfahren, zu jedem der HMI-Terminals benötigt. Jedes HMI-Terminal ist im Allgemeinen an seine jeweilige Position im Zusammenhang mit einer Stufe des Prozesses gebunden.
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Dies schränkt die Flexibilität und Effizienz, mit der eine Bedienperson in einen Prozess eingreifen kann, nachteilig ein und erhöht auch die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Ausfall an einem der HMI-Terminals auf den gesamten Überwachungs-/Steuervorgang auswirkt. Die Interaktion über eine Vielzahl von HMI-Terminals kann sich auch als nachteilig zeitaufwendiges und unnötig komplexes Verfahren erweisen.
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Mit der vorliegenden Erfindung sollen Einrichtungen und Verfahren zur Prozessinteraktion in einer Weise bereitgestellt werden, die Vorteile gegenüber bekannten solchen Einrichtungen und Verfahren bietet.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine mobile Prozessinteraktionsvorrichtung zum Interagieren mit einem Prozess an einem Verarbeitungsort bereitgestellt, wobei die Vorrichtung ein Eingabemodul zum Annehmen von durch den Prozess erzeugten Daten und ein Ausgabemodul zum Bereitstellen von Benutzerinformationen aufweist, wobei die mobile Prozessinteraktionsvorrichtung eine vom Benutzer tragbare elektronische Interaktionsvorrichtung umfasst, die zur Kommunikation über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle am Verarbeitungsort angeordnet ist.
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Die Erfindung kann sich insofern als vorteilhaft erweisen als die tragbare Vorrichtung die Flexibilität erhöht, mit der eine Bedienperson in einen Prozess eingreifen kann, sowohl im Hinblick auf die tatsächlichen Eingriffspunkte in den Prozess als auch auf die Leichtigkeit, mit der die Bedienperson an jedem Eingriffspunkt mit dem Prozess interagieren kann.
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Die Konnektivität, die die vorliegende Erfindung innerhalb der Verarbeitungsumgebung bietet, kann daher vorteilhafterweise nur ein einziges HMI-Terminal erfordern, während die Mobilität der tragbaren Vorrichtung es dem Benutzer ermöglicht, mit diesem einzigen Terminal von jedem Ort innerhalb der Verarbeitungsumgebung und von jedem Interaktionspunkt aus mit dem Prozess zu kommunizieren.
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Vorteilhafterweise ermöglicht die tragbare Vorrichtung Interaktion mit dem Prozess zu Zwecken der Steuerung und/oder Eingabe oder Abfrage von Daten.
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Als weitere Vorteile kann das Eingabemodul dafür angeordnet sein, Daten aus dem Prozess in einem geeigneten Format anzunehmen, ganz gleich, ob passiv, aktiv und durch drahtlose Konnektivität und/oder Prüfung.
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Je nach einem bestimmten Merkmal kann eine Vorrichtung zur Sichtprüfung zu Zwecken der Überwachung und/oder Steuerung von Prozessstufen angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise kann das Eingabemodul Bildaufnahmefunktionalität aufweisen.
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Das Ausgabemodul kann vorteilhafterweise so angeordnet sein, dass es Informationen bereitstellt, die an den Träger und/oder einen entfernten Ort zur Speicherung und/oder weiteren Analyse ausgegeben werden, je nach Bedarf.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Verwendung der mit dem HMI-Terminal verbundenen tragbaren Vorrichtung dem Bediener die Möglichkeit bietet, sich am Verarbeitungsort zu bewegen, während er über das HMI-Terminal virtuell mit dem Prozess verbunden bleibt.
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Die tragbare Vorrichtung kann zur Kommunikation am Verarbeitungsort mit dem HMI-Terminal innerhalb des Orts oder über die HMI-Funktionalität mit einem vom Verarbeitungsort entfernten Ort angeordnet sein.
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Die Vorrichtung kann sich daher als vorteilhaft erweisen, indem sie die direkte Versorgung des Trägers mit Informationen als Teil seiner Interaktion mit dem Prozess und/oder die Versorgung des genannten entfernten Ortes mit prozessbezogenen Informationen zur weiteren Analyse in einer vom Prozess getrennten Weise ermöglicht.
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Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung mit Zugangssteuerfunktionalität ausgestattet, die je nach Bedarf eine selektive Steuerung des Trägers zu verschiedenen Teilen des untersuchten Prozesses ermöglicht.
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Vorzugsweise ist die Vorrichtung so angeordnet, dass sie dem Träger je nach Bedarf Informationen in einem oder mehreren von einem visuellen, akustischen, taktilen und/oder haptischen Format liefert.
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Vorteilhafterweise ermöglicht die tragbare Vorrichtung die Wahl des Informationsformats. Insbesondere kann die tragbare Vorrichtung so angeordnet sein, dass die Wahl des Informationsformats durch mindestens ein Merkmal des untersuchten Prozesses beeinflusst wird.
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Vorteilhafterweise kann die tragbare Vorrichtung so angeordnet sein, dass das Vorhandensein des mindestens einen Merkmals durch Verarbeiten von aus dem Prozess abgefragten Informationen bestimmt wird. Insbesondere kann die Abfrage von Informationen, die sich auf das mindestens eine Merkmal beziehen, durch Bilderkennungsmittel erfolgen.
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Ferner kann die tragbare Vorrichtung auch zum Erkennen von Merkmalen angeordnet sein, die mit potenziell problematischen und/oder gefährlichen Verarbeitungsparametern verbunden sind. Auf diese Weise kann die tragbare Vorrichtung vorteilhafterweise zum Identifizieren unerwarteter Verarbeitungsparameter als Teil des Prozesses der Überwachung von Funktionalität angeordnet sein.
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Die tragbare Vorrichtung kann dafür angeordnet sein, dem Träger über das Ausgabemodul ausgegebene Informationen zu präsentieren und/oder solche Informationen zur Fernverarbeitung zu übermitteln.
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Das Eingabemodul kann vorteilhafterweise dafür angeordnet sein, sichere Arbeitsbedingungen und/oder gefährliche Zustände zu identifizieren.
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Die tragbare Vorrichtung kann vorteilhafterweise eine Sensorfunktionalität zum Bestimmen einer Änderung der Umgebungsbedingungen bis hin zum Messen von einem oder mehreren von Temperatur, Gas, Lärm und/oder Bewegung einschließen.
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Die Erfindung findet insbesondere in gefährlichen Umgebungen und ebenfalls oder zusätzlich in Reinraumumgebungen Verwendung.
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Ein besonderer Vorteil ist, dass die tragbare Vorrichtung eine eigensichere tragbare Vorrichtung umfasst.
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Es versteht sich daher, dass die vorliegende Erfindung auch mehr Flexibilität während der anfänglichen Entwurfsphase für eine Verarbeitungsanlage ermöglicht, da ein vorgegebener Ort für die HMI-Terminals nicht erforderlich ist.
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Bei bekannten Systemen müssen die HMI-Terminals und deren Standorte vorgegeben werden und sind diese im Allgemeinen fest. Wenn es erforderlich wird, die Konfiguration der Verarbeitungsanlage/-umgebung zu ändern, kann sich dies als besonders kostspielig, störend und zeitaufwendig erweisen. Wenn sich eine Bedienperson innerhalb der Verarbeitungsanlage bewegen möchte, besteht außerdem die Gefahr, dass sie die HMI-Sichtbarkeit mindestens so lange verliert, bis ihre Bewegung sie zu einer potenziellen Konnektivität mit einem anderen HMI-Terminal bringt.
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Bei einer tragbaren Vorrichtung wie der, die die vorliegende Erfindung verkörpert, braucht eine Bedienperson keine physische Verbindung zu einem HMI-Terminal aufrechtzuerhalten. Es muss nur ein einziger HMI-Terminal bereitgestellt sein, und die Bedienperson kann die Konnektivität zu diesem von jedem beliebigen Ort innerhalb der Verarbeitungsanlage und somit von jedem beliebigen Prozessort aus aufrechterhalten.
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Bei einer Ausführungsform kann die tragbare Vorrichtung jedoch selbst HMI-Terminal-Funktionalität einschließen.
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Eine Vielzahl von Benutzer-Ein-/Ausgabevorrichtungen, die anderen virtuellen oder sonstige können auf der tragbaren Vorrichtung zur Verfügung gestellt sein, was zu weiteren Auswirkungen für die Verarbeitungseinrichtung und Kostensenkung mit den damit verbundenen Vorteilen hinsichtlich der laufenden Wartung führen kann.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Prozessinteraktionssystem bereitgestellt, das eine tragbare elektronische Schnittstellenvorrichtung wie oben definiert und ein zugehöriges HMI-Terminal einschließt.
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Das HMI-Terminal kann gegebenenfalls mit einem KVM-Extender ausgestattet sein.
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Vorteilhafterweise kann das HMI-Terminal für weitere drahtlose Konnektivität zur weiteren Verbesserung/Erweiterung der Funktionalität angeordnet sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in denen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Verarbeitungsanlage, in der ein Prozess abläuft und mittels einer tragbaren Vorrichtung und eines damit verbundenen Systems überwacht werden soll, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
- 2 eine detailliertere schematische Darstellung eines Beispiels einer tragbaren Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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In 1 ist zunächst eine Verarbeitungsanlage 10 schematisch dargestellt, in der ein Prozess 12 durchgeführt wird, der eine Interaktion zum Beispiel durch Überwachung und/oder Steuerung erfordert.
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Ein besonderes Beispiel für eine solche Verarbeitungsanlage ist ein Reinraum und/oder eine Anlage mit einer gefährlichen Umgebung.
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Der in der Anlage 10 ablaufende Prozess 12 ist schematisch mit separaten Stufen 14, 16, 18, 20 und 22 dargestellt, die besondere separate Schritte innerhalb eines Prozesses umfassen können und im Allgemeinen an verschiedenen Orten stattfinden, und/oder mit zeitlich getrennten Stufen innerhalb eines Prozesses, die am selben oder einem ähnlichen physischen Ort stattfinden können.
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Die einfache Bezugnahme und Erklärung wird die in 1 dargestellte Ausführungsform in Bezug auf einen Prozess 12 und eine verwandte Verarbeitungseinrichtung mit festen Orten 14, 16, 18, 20 und 22 betrachtet, an denen eine Bedienperson mit dem Prozess für erforderliche Zwecke wie Steuerung, Überwachung, Wartung, Fehlererkennung und/oder Erfassung der letzten Ergebnisdaten interagieren soll.
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Wie oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erörtert, erfordern bekannte Prozessinteraktionsanordnungen, dass an jedem Ort 14, 16, 18, 20 und 22 ein separates HMI-Terminal bereitgestellt werden muss, was zu den oben erörterten, damit verbundenen Nachteilen führt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung und der veranschaulichten Ausführungsform von 1 wird eine tragbare elektronische Schnittstellenvorrichtung 24 mit inhärenter Mobilität bereitgestellt und mit einem einzigen HMI-Terminal 32 verbunden.
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Wie somit ersichtlich wird, ermöglicht die vorliegende Erfindung ein Verringern der Anzahl der aktuell erforderlichen HMI-Schnittstellen-Terminals und führt zu mehr Flexibilität und Möglichkeiten, wie die Bedienperson (die die tragbare Vorrichtung 24 trägt) mit dem Prozess 12 interagieren kann.
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Obwohl das einzelne HMI-Terminal 32 in der veranschaulichten Ausführungsform als eigenständiges Terminal dargestellt ist, ist die Erfindung nicht auf diese Weise beschränkt und könnte die HMI-Funktionalität auch auf der tragbaren Vorrichtung bereitgestellt sein.
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In jedem Fall erweist sich die Erfindung insofern als vorteilhaft als die Bedienperson mit der tragbaren Vorrichtung 24, die mit dem HMI-Terminal 32 verbunden ist, nun in der Lage ist, sich je nach Bedarf in der Anlage 10 zu bewegen, und kann die Bedienperson über die Prozessinteraktionsfunktionalität der tragbaren Einrichtung 24 auf einer bestimmten Stufe 14, 16, 18, 20 und 22 eine virtuelle Verbindung zum Prozess herstellen oder sich tatsächlich dafür entscheiden, auf anderen (in 1 nicht dargestellten) Stufen mit dem Prozess zu interagieren, ohne dass separate Anmeldungs-/HMI-Konnektivitätsaktivitäten erforderlich sind.
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Wie weiter unten beschrieben, schließt die tragbare Vorrichtung 24 ein Eingabemodul 26 ein, mit dem Daten/Informationen aus dem Prozess 12 angenommen werden können, die je nach Bedarf auf irgendeine Weise empfangen und/oder abgefragt werden. Zusätzlich umfasst die tragbare Vorrichtung 24 ein Ausgabemodul zum Bereitstellen von Daten/Informationen an den Träger und in einem beliebigen geeigneten Format. Zum Beispiel können die dem Träger bereitgestellten Daten/Informationen in einem visuellen, akustischen, taktilen und/oder haptischen Format oder in einer Kombination solcher Formate vorliegen.
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Die tragbare Einrichtung 24 kann ferner so angeordnet sein, dass das Format der vom Ausgabemodul 28 der tragbaren Vorrichtung 24 ausgegebenen Daten/Informationen vom Benutzer gewählt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Format automatisch und je nach Merkmalen des Prozesses und/oder der Art der besonderen Interaktion mit dem durchgeführten Prozess bestimmt werden.
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Die tragbare Vorrichtung 24 schließt eine geeignete Form von Kommunikationsfunktionalität 30 zur Kommunikation mit dem HMI-Terminal 32 ein, das ebenfalls über eine eigene Kommunikationsfunktionalität 34 verfügt.
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Die Kommunikationsfunktionalität 34 des HMI-Terminals 32 kann ferner für drahtlose Kommunikation zu einem von der Verarbeitungsanlage 10 entfernten Ort über eine dedizierte Kommunikationsverbindung, ein privates Kommunikationsnetz oder ein öffentliches Kommunikationsnetz wie das Internet (nicht gezeigt) angeordnet sein.
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Als alternative oder zusätzliche Anordnungen kann die Kommunikationsfunktionalität 30 der tragbaren Vorrichtung 24 ebenfalls für drahtlose Konnektivität zu einem von der Verarbeitungseinrichtung 10 entfernten Ort über eine dedizierte Kommunikationsverbindung, ein privates Kommunikationsnetz oder ein öffentliches Kommunikationsnetz wie das Internet (nicht abgebildet) angeordnet sein.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die tragbare Vorrichtung jede geeignete Form von Augenausrüstung wie Brille, Schutzbrille oder Visier umfassen, die sowohl zur Annahme von Informationen/Daten aus der relevanten Stufe 14, 16, 18, 20, 22 des Prozesses 12 als auch zur Anzeige relevanter Daten/Informationen für den Träger angeordnet ist.
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Bei einer solchen Ausführungsform kann das Annehmen und insbesondere das Erfassen von Daten durch Bilderkennung und das Anzeigen von Daten/Informationen für eine Bedienperson durch Bildanzeige mühelos erfolgen.
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Falls erforderlich, kann die tragbare Vorrichtung 24 eine Augmented-Reality-Funktionalität einschließen, sodass die zur Ansicht durch die Bedienperson angezeigten Daten/Informationen durch die Augmentation verbessert werden, um bestimmte Aspekte der der Bedienperson bereitgestellten Daten/Informationen hervorzuheben und/oder zu verdeutlichen.
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Bei einer Anordnung, die Bilderfassung und die Anzeige visueller Daten/Informationen für die Bedienperson beinhaltet, werden der Bedienperson Mittel präsentiert, die das Anzeigen/Scannen von Aspekten/Merkmalen des Prozesses 12 erleichtern. Weitere Steuerfunktionalität lässt sich leicht in die tragbare Vorrichtung 24 integrieren, sodass die Präsentation von Daten/Informationen für den Benutzer erst dann eingeleitet wird, wenn ein Schwellenwert, zum Beispiel eine vorgegebene Bedingung oder ein Risikograd, erreicht oder überschritten ist.
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Die Steuerungsfunktionalität der tragbaren Vorrichtung 24 könnte ebenfalls verwendet werden, um vorzugeben, dass eine bestimmte tragbare Vorrichtung 24 nur auf eine oder mehrere der Stufen 14, 16, 18, 20 und 22 des Prozesses 12 zugreifen, d. h. mit diesen interagieren kann.
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Bei Bedarf kann die Kommunikationsfunktionalität 34 des HMI-Terminals 32 mit einem KVM-Extender bereitgestellt sein oder kann Softwaresteuerung innerhalb des HMI-Terminals 32 bereitgestellt sein, um die Terminal-Fähigkeiten zum Beispiel über WLAN zu erweitern.
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Ferner kann die tragbare Vorrichtung 24 so angeordnet sein, dass sie eine Anwendung zur Unterstützung ihrer Kommunikationsverbindung mit dem HMI-Terminal 32 auf eine Weise ausfuhrt, die die Interaktion der tragbaren Vorrichtung 24 und damit natürlich des Trägers mit dem Prozess 12 erleichtert. Eine solche Kommunikationsverbindung würde sich vorteilhafterweise nicht auf die Steuerungssoftware auswirken, da der Prozess 12 in Bezug auf eine Remote-Terminal-Anwendung angeordnet ist. Für eine Remote-Client-Anwendung können jedoch kompensierende Änderungen am Prozess vorgenommen werden.
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Die Übernahme der Technologie einer tragbaren Vorrichtung in der von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Weise bietet weitere Vorteile dadurch, dass mehrere Benutzer gleichzeitig auf Daten und, falls erforderlich, Eingabevariablen zugreifen können, die sich auf den Prozess 12 beziehen. Die Erfindung ermöglicht einer Bedienperson vorteilhafterweise, sich in der Verarbeitungsanlage 10 zu bewegen, ohne in ihrer Fähigkeit, mit einer zulässigen/erforderlichen Stufe des Prozesses 12 und der vom HMI-Terminal 32 gebotenen Funktionalität zu interagieren, beeinträchtigt zu sein.
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Darüber hinaus kann die Übernahme der Erfindung ermöglichen, dass mehrere Prozesse ablaufen und verschiedene Benutzer mühelos gesteuerten Zugang zu einem oder mehreren Prozessen haben können. Die Steuerung von Benutzerzugriffsrechten, wie vorstehend erörtert, die vorteilhafterweise genutzt werden kann, um nur einer bestimmten steuerungsdefinierten tragbaren Vorrichtung Zugang zu nur einem gewählten Teil des Prozesses zu gewähren, kann vorteilhafterweise eine oder mehrere Mehrfachzugangssteuerungsfunktionen verwenden wie, ohne darauf beschränkt zu sein, Sprach-, Netzhaut-, Fingerabdruck- und/oder Badge-Erkennung.
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Insbesondere können die Eingabe- und/oder Ausgabemodule vorteilhaft angepasst und als Teil einer solchen Zugangssteuerungsfunktionalität verwendet werden, wie oben erörtert.
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Ein weiterer Vorteil ist die einfache Aufzeichnung aller Benutzeraktionen und Prozessinteraktionen zur späteren detaillierten Analyse, falls erforderlich.
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Unter Bezugnahme nun auf 2 ist detaillierter eine schematische Darstellung der Ausführungsform 24 einer tragbaren Schnittstellenvorrichtung bereitgestellt, die unter Bezugnahme auf 1 veranschaulicht ist.
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Zusätzlich zu der oben erörterten Eingabemodul- 26, Ausgabemodul- 28 und Kommunikationsfunktionalität 30 schließt die tragbare Vorrichtung 24 gleichermaßen ein Benutzerschnittstellenmodul 36 ein, das als GUI angeordnet sein kann und eine virtuelle Darstellung von Eingabemitteln bietet. Zusätzlich oder alternativ kann das Benutzerschnittstellenmodul 36 für eines mehreres von Audio-, taktile und/oder haptische Dateneingabe sorgen.
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Die Bereitstellung eines solchen Benutzerschnittstellenmoduls 36 ist dem Grad und der Flexibilität zuträglich, mit denen eine Bedienperson, die die tragbare Vorrichtung 24 trägt, mit dem Prozess 12 interagieren kann.
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Die tragbare Vorrichtung 24 schließt auch Verarbeitungsfunktionalität 38 und Speicherfunktionalität 40 ein, um die Annahme und Analyse/Verarbeitung von Informationen/Daten vom Eingabemodul 26 und die entsprechende Ausgabe von Daten/Informationen am Ausgabemodul 28 zu unterstützen. Die Speicherfunktionalität 40 dient ferner dazu, eine solche Verarbeitung zu unterstützen, kann aber auch Speicherfunktionalität zum Generieren einer Datenbank zur Prozessanalyse bereitstellen, die während nachfolgender Prozessanalyseschritte, zum Beispiel zu Verifizierungszwecken, verwendet werden kann.
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Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die Details der vorstehenden veranschaulichten Ausführungsform beschränkt ist. Zum Beispiel kann eine beliebige erforderliche Form von tragbarer Vorrichtung, die ein erforderliches Eingabe-/Ausgabeformat für Daten-/Informationen verwendet, zur Interaktion mit einem beliebigen erforderlichen Prozess oder beliebigen erforderlichen Serien-/Parallelprozessen verwendet werden.
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Während die HMI-Terminal-Funktionalität 32 bei Bedarf in der tragbaren Vorrichtung 24 integriert sein kann, versteht es sich auch, dass ein System gemäß der vorliegenden Erfindung dann eine Vielzahl solcher tragbarer Vorrichtungen mit jeweils eigener HMI-Funktionalität umfassen könnte, die innerhalb einer gemeinsamen Verarbeitungsanlage 10 arbeiten. Es besteht dann keine Notwendigkeit für ein separates eigenständiges HMI-Terminal 32, und bei Bedarf könnten eine oder mehrere der Vielzahl tragbarer Vorrichtungen gemeinsam auf entsprechende integrierte HMI-Funktionen zugreifen.
