Desarrollo de máquinas con el mínimo riesgo

A medida que el software comprende una parte cada vez mayor de cada nueva generación de maquinaria, los fabricantes de equipos originales se están encontrando con desafíos que ya no pueden resolverse eficientemente siguiendo los planteamientos convencionales de la ingeniería de software. El fabricante suizo de imprentas Hapa encontró una respuesta satisfactoria para estos desafíos gracias a la tecnología de B&R. Utilizando la tecnología mapp, la empresa ha reducido notablemente el tiempo necesario para desarrollar y probar la aplicación de control para sus prensas, y al mismo tiempo las ha hecho más flexibles y más fiables.

Incluso sin todo el debate que rodea a la Internet de las cosas y la Industria 4.0, la mayoría de los fabricantes de máquinas son muy conscientes de la influencia que la tecnología de software puede tener para el éxito de sus empresas. Después de todo, a medida que el software juega un papel cada vez más dominante en las nuevas generaciones de máquinas, también crece el impacto de los errores de programación, de las estructuras de software excesivamente complejas y de las incompatibilidades. El coste total de desarrollar, probar y mantener una solución de software aumenta rápidamente con cada cambio, ya sea como resultado de las modificaciones solicitadas por los clientes, de la integración en una línea de producción o del sistema de software a nivel de supervisión, o incluso simplemente de las actualizaciones normales realizadas durante el ciclo de vida de una generación de máquinas.

“Anteriormente, ya fuera debido a la insuficiente modularidad, a las adaptaciones personalizadas o a los diferentes enfoques adoptados por los distintos programadores, cada máquina se comportaba de manera algo diferente, a pesar de utilizar la misma tecnología básica, como nuestro cabezal de impresión”, recuerda el CTO de Hapa Jean-Luc Devenoge. “Ello provocaba que se dispararan los costes de desarrollo y que la formación de los usuarios y el mantenimiento de la máquina fueran más complicados”. Tal y como ha comprobado Devenoge, incluso el firmware puede llegar a ser problemático con el tiempo. Cuando se sustituye un elemento de hardware, si las versiones del software entran en conflicto la máquina incluso puede averiarse.

La impresora de etiquetas y películas HAPA 862 utiliza una avanzada ingeniería de software, que incluye la tecnología mapp, para permitir a los usuarios industriales reaccionar de manera rápida y flexible a las cambiantes condiciones normativas y del mercado. (Fuente: Hapa).

El módulo 'redcube plus' integrado imprime hasta cuatro colores planos o CMYK. Un interface Powerlink garantiza una conectividad óptima. (Fuente: HAPA)

“Tenemos que seguir el ejemplo del sector de las TI y utilizar una avanzada tecnología de ingeniería del software para reducir al mínimo los riesgos a los que se enfrentan los fabricantes y usuarios de máquinas durante el desarrollo y la operación”, afirma un convencido Devenoge. “Ello significa trabajar con estructuras y crear software reutilizable. También representa hacer pruebas de los equipos y gestionar el firmware de los componentes de bajo nivel de manera centralizada desde el control”.

Para iniciar el desarrollo de su primer sistema de impresión específico para películas y etiquetas a mediados de 2013, la empresa suiza especializada en impresión no escatimó esfuerzos. Desde la carcasa y el bastidor de la máquina hasta el control, el panel HMI y el módulo de impresión, todo se desarrolló partiendo de cero.

“Nuestro objetivo era conseguir que la máquina fuera más flexible y fácil de usar, minimizando al mismo tiempo los riesgos tanto para nosotros como para nuestros clientes”, resume el CTO. Ello explica la larga lista de especificaciones que el equipo de Devenoge tuvo en cuenta para elegir a sus posibles socios de automatización.

Al igual que su predecesor, el nuevo control debía ser capaz de distribuir el firmware a los componentes conectados en el arranque para evitar funcionamientos incorrectos debidos a conflictos entre versiones. “En nuestra lista aparecían todos los proveedores principales, pero este parámetro solo lo cumplía B&R”, recuerda Devenoge.

El especialista en automatización también recibió unas puntuaciones favorables en la evaluación de Hapa gracias a su estructura del software, la tecnología mapp. “Normalmente escribíamos nuestro propio código para muchos de los requisitos de bajo nivel, tales como la gestión de errores y la comunicación entre bloques”, explica Devenoge. “Con la introducción de la tecnología mapp, B&R se encarga de este trabajo y ello nos permite dedicar nuestro tiempo a implementar funciones específicas para nuestra máquina”.

Hapa es uno de los primeros usuarios que implementa componentes como mapp AlarmX. Este componente ofrece una gestión centralizada y permite configurar todas las alarmas del sistema, incluso las de los componentes mapp añadidos posteriormente al proyecto. Las notificaciones de alarma pueden enviarse por mensaje de texto o por correo electrónico, o bien pueden utilizarse para activar ciertas acciones, como por ejemplo reproducir un vídeo o abrir un archivo de ayuda en formato PDF.

“Uno de los aspectos decisivos de mapp es su uso de una vanguardista metodología de desarrollo. Todos los componentes se someten a una prueba de módulo y se les aplican funciones de diagnóstico que permiten comprobarlo de nuevo en el contexto de la comprobación del equipo”, dice Devenoge.

Ello no solo aumenta la fiabilidad del software, sino que también facilita el cumplimiento de los requisitos de GAMP 5. Este es un punto clave para Hapa, ya que muchas de sus imprentas se venden a empresas farmacéuticas. “Si se utiliza más de cinco veces un componente mapp sin modificar, ya cumple con los requisitos de GAMP 4”, explica Devenoge. “Ello simplifica enormemente el proceso de GAMP 5, ya que lo único que queda por validar es la máquina de estado de nivel superior que controla todos los componentes mapp”.

“La tecnología mapp y la completa cartera de productos de automatización de B&R permiten diseñar unas máquinas más flexibles y sencillas de utilizar. Al mismo tiempo, ayudan a minimizar los riesgos que implica el desarrollo y utilización de máquinas nuevas”.

La tecnología mapp tiene mucho más que ofrecer, tal como señala el CTO de Hapa: “Otra de las enormes ventajas de esta tecnología es que condensa las funciones y ofrece una comunicación uniforme y una gestión de errores entre los componentes mapp, lo que permite que varios desarrolladores trabajen simultáneamente en el mismo proyecto”. Ello también permite subcontratar ciertas tareas de programación sin desvelar ámbitos o detalles innecesarios acerca del funcionamiento interno de la máquina.

La tecnología mapp también facilita la implementación de soluciones específicas para el cliente, ya que el software se adapta automáticamente para coincidir con la configuración de la máquina. “Tan solo queda compilar la aplicación y la máquina ya estará en funcionamiento sin necesidad de escribir ni modificar una sola línea de código”, elogia Devenoge. “A medida que la tecnología mapp se utiliza cada vez en más aplicaciones, los componentes mapp pueden reutilizarse incluso en máquinas distintas”. Hapa está aprovechando al máximo esta particularidad en el desarrollo de su nueva imprenta de blísteres.

Jean-Luc Devenoge, CTO, Hapa AG.

La última máquina de Hapa tiene un diseño tan modular que el propio módulo de impresión, llamado “redcube plus”, puede utilizarse para imprimir cajas de cartón, láminas del blíster o cápsulas. También es adaptable hasta siete colores planos. La electrónica de control integrada utiliza un interface Powerlink para facilitar la integración en la solución de automatización. “Gracias a la solución FPGA y al código abierto, la implementación del interface solo nos ocupó dos días de trabajo”, señala Devenoge.

Diseñada como una solución interna de impresión industrial, la Hapa 862 se basa en una plataforma de control X20 de B&R, tanto si hablamos de la versión montada en la parte superior (en línea) como montada en un soporte o en un sistema de rollo a rollo (fuera de línea). Hapa seleccionó también las soluciones de B&R para todas las demás tareas de automatización, desde los motores paso a paso y los servomotores hasta los servoaccionamientos ACOPOSmulti y los módulos del motor paso a paso X67, pasando por un control de seguridad SafeLOGIC, un Automation PC 910 y un Automation Panel de diseño personalizado.

“Para nosotros era importante poder disponer de una gama tan amplia de productos de un mismo fabricante”, explica Devenoge. “Así podemos estar seguros de que no tendremos ningún problema con los interfaces ni con la interacción entre el control y los servoaccionamientos cuando debamos desarrollar o modificar una máquina. También garantiza que las responsabilidades del proyecto están claramente definidas”. La atención al cliente de alta calidad también fue uno de los principales aspectos para Hapa. “Cuando desarrollas algo desde cero, como hicimos nosotros con la Hapa 862, y utilizas varias tecnologías por primera vez, el hecho de poder confiar en la ayuda de tu socio de automatización es absolutamente vital”, destaca como conclusión el director de Hapa. “Solicitamos a muchas otras empresas que nos explicaran sus experiencias con los proveedores de controles. La opinión general fue que la atención al cliente de B&R es correcta. Y ciertamente lo demostraron en el transcurso de nuestro proyecto”.