Plataforma software para la explotación de la información de la máquina herramienta

Fatronik une M-H y Tecnologías de la Comunicación

Fatronik15/03/2003

Cada día está adquiriendo mayor importancia la necesidad de resolver las necesidades y los problemas de los usuarios finales de máquina herramienta. Los fabricantes e integradores de máquina deben ofrecer nuevos servicios de valor añadido. Responder a estas necesidades no solo cuando ocurre un fallo o en la reparación de averías, sino también para ayudarle a mejorar el proceso de mecanizado, la operación de la máquina o en las tareas de mantenimiento, gestión de la producción y calidad es el objetivo de la plataforma descrita en el presente artículo. Todo ello con el objetivo de mejorar el servicio ofrecido al cliente minimizando los esfuerzos a emplear en las diferentes tareas que realiza con la máquina.

Figura 1

Fatronik ha diseñado y desarrollado una solución basada en Agentes Industriales para sacar el máximo partido a las oportunidades ofrecidas por los nuevos controles numéricos abiertos (con PC integrado) y a sus posibilidades para integrar aplicaciones inteligentes en las máquinas e interactuar remotamente, funcionalidades todas ellas infrautilizadas en este momento.

Este producto se ha desarrollado para su implantación en el entorno industrial de la máquina herramienta, posibilitando implementar nueva funcionalidad de una manera transparente, dotando a la máquina con valor añadido para el fabricante y para el usuario, y ofreciendo soluciones en muchas tareas hoy realizadas de forma manual o simplemente no realizadas. Además, esta plataforma de agentes industriales es perfectamente aplicable a cualquier otro sector o equipamiento que disponga de un mínimo elemento de control. Así mismo, permite integrar la máquina con los sistemas informáticos de gestión de la empresa.

La plataforma consta de diferentes componentes que se ejecutan en el PC con Windows del CNC abierto de la máquina. La siguiente figura muestra los diferentes elementos que constituyen el entorno de ejecución de dicho PC cuando la plataforma de Agentes se encuentre disponible en el mismo.

Hasta ahora, los dos únicos elementos en ejecución dentro de los controles eran el control numérico y el PLC (figura 2).

Figura 2

Sin embargo, gracias a las diferentes librerías o APIs (Application Programming Interface) desarrolladas y proporcionadas por los fabricantes de los controles numéricos, es posible disponer de los mecanismos necesarios para acceder y gestionar externamente información del control numérico y PLC. Pues bien, la plataforma de agentes desarrollada por Fatronik cuenta con este elemento como la principal interfaz o punto de acceso a las informaciones a ser explotadas.

Fatronik añade con esta plataforma de agentes el segundo grupo de ejecución, representado en la parte derecha de la figura 2:

Plataforma de Agentes:

Compuesta por un conjunto de módulos software encargados de proporcionar los diferentes servicios. Cada uno ofrece una funcionalidad muy concreta y su ínter-actuación es clave para la flexibilidad de la plataforma :

a) MAA o Agente de Acceso a Máquina: Gestiona las diferentes peticiones y flujo de información con el CNC.

b) DLA o Agente de Data Logging: Su labor radica en el almacenamiento de información en Bases de Datos o ficheros .log.

c) MA o Agente de Monitorización: Cálculo y monitorización de alarmas, estados, condiciones especiales de ejecución, tiempos de uso...

d) PMA o Agente de Mantenimiento Preventivo: Asesora y planifica al operario de máquina las tareas de mantenimiento a realizar.

Sus características principales y a la vez importantes ventajas radican en que la cantidad de recursos consumidos por su ejecución es mínima, proporciona alto rendimiento en la explotación de la información, y transparencia absoluta y seguridad gracias a su ejecución embebida dentro de Servicios de Windows.

Interfaz de usuario

Se trata de una interfaz sencilla que permite a los usuarios controlar el estado de las diferentes tareas y casos gestionados por la plataforma de agentes, permitiendo obtener automáticamente intuitivos informes con los resultados. Su ejecución en modo background (un simple icono en la barra de tareas) es el punto de acceso al mismo, contribuyendo con el objetivo básico de transparencia y sencillez.

Estructura de Ficheros de Configuración XML

Se trata de un conjunto de ficheros XML (formato editable en modo de texto) que permiten configurar las diferentes tareas de máquina, monitorización o data logging... a ser gestionadas por la plataforma. Su facilidad de uso y generación hacen que los procesos de lanzamiento, parametrización o reajuste de las diferentes tareas se realicen de una manera clara e intuitiva, además de una flexibilidad absoluta sin necesidad de modificar la propia plataforma de agentes.

Tres casos prácticos

En colaboración con Zayer (fabricante de máquina herramienta), se han definido y se encuentran actualmente configurados en la plataforma de agentes una serie de casos de uso, ya probados y chequeados, y que a continuación se citan brevemente:

- Holgura de Ejes: Registrar con una frecuencia aproximada diaria la holgura existente en los ejes de la máquina. Se tendrán en cuenta ciertas condiciones para que el registro se produzca correctamente como una velocidad instantánea del eje menor que 200 mm/min, o que el registro se produzca en el momento de invertir el sentido del movimiento del eje...

- Picos de Intensidad en Ejes: Registrar picos de sobreintensidad en los ejes mayores del 80% y de más de 3 segundos, condiciones necesarias para que un pico se considere anormal y no sea producido por las condiciones normales de mecanizado.

- Picos de Intensidad en Cabezal: Misma filosofía que el anterior caso.

- Otros casos: Temperatura de Cabezal, Temperatura de Máquina, Temperatura de Motores, Uso de Potenciómetros, Velocidad de Rotación del Cabezal.

Estos son ejemplos de señales que interesa monitorizar y registrar a Zayer. De la misma forma es posible monitorizar y registrar cualquiera de las variables manejadas en el control y el PLC; solo es necesario configurar nuevas tareas en la plataforma.

Figura 3

Otras características

- XML para la estandarización de Información de CNC

Como se ha comentado previamente, los diferentes casos a gestionar por la plataforma son definidos en una estructura de ficheros XML. Este enfoque tiene importantes ventajas en cuanto a sencillez de edición, extensibilidad, semánticamente auto-definible, consistencia, transparencia respecto a la complejidad del CNC, soporte estructurado de todas las informaciones CNC relativas a la máquina, independencia de controles hardware y detalles de implementación... Sin embargo, es evidente la necesidad de acotar o delimitar de alguna manera la semántica que puede aparecer en la estructura de ficheros XML, lo que implica un modelo o estandarización de la información que el CNC maneja sobre la máquina. Fatronik ha desarrollado en este sentido un Modelo Global de Acceso a Datos de CNC basado en esquemas XSD (filosofía XML), en la misma línea que otras organizaciones como OMAC.

- Uso de Servicios Distribuidos: Microsoft .NET Framework.

Los agentes, como unidades independientes que son, poseen la flexibilidad de ser ejecutados localmente o de manera distribuida en ordenadores diferentes, y de trabajar individualmente o en cooperación. Para conseguir este objetivo se han empleado las más novedosas tecnologías en lo que a ejecución de componentes y servicios distribuidos se refiere: la última y potente plataforma .NET de Microsoft.

- Flexibilidad de despliegue.

Otra de las grandes ventajas de la plataforma de agentes es su flexibilidad en cuanto a que puede ser explotada desde diferentes tipos de entornos de ejecución. El presente artículo ha descrito un entorno compacto y con bajo grado de requerimientos hardware, posiblemente el más idóneo y adaptado a la mayoría de los entornos de usuario de máquinas herramienta. Sin embargo, las posibilidades de despliegue y de explotación no se limitan a esta disposición. Fatronik pone a disposición también una serie de soluciones basadas en intranet o incluso internet para gestionar la información de la plataforma, en la que la interfaz de usuario es el propio navegador, proporcionando acceso simultáneo desde diferentes puntos remotos y orientados a diferentes perfiles de usuarios (operadores, servicio técnico, responsables de producción, mantenimiento y calidad). La siguiente figura muestra una instancia de la página principal de la interfaz de control basada en web:

Conclusión

La plataforma permite una explotación todo lo completa que se desee de las variables, parámetros y condiciones de máquina complementando la labor realizada por el control numérico y aportando importantes beneficios a diversos perfiles de usuarios relacionados con la máquina: Fabricantes y servicios de asistencia técnica, usuarios finales, responsables de mantenimiento, producción, calidad... En definitiva permite explotar la información disponible para mejorar la funcionalidad de las máquinas y el servicio a los clientes.