Divide y conquista con maquinaria modular

El tiempo de comercialización puede desempeñar un papel decisivo en el éxito o el fracaso de un nuevo producto. Cuanto más flexible sea la línea de producción, más rápido podrá adaptarse y empezar a producir un nuevo artículo. Para conseguir esa flexibilidad, los fabricantes de equipos originales diseñan la maquinaria para que sea altamente modular. Con sus soluciones modulares de hardware y software, el especialista en automatización B&R les ofrece las herramientas que hacen todo esto posible. Para ver cómo funciona en la práctica, no hay más que mirar Ruhlamat y su serie de máquinas de incrustación de bobinas de alambre (WCE, por sus siglas en inglés).

Ruhlamat construye líneas de montaje muy flexibles para las incrustaciones de RFID utilizadas en tarjetas de crédito y pasaportes. Entre ellos está la serie WCE, que incluye un conjunto de módulos de máquinas que pueden disponerse para formar una línea de montaje de incrustaciones completamente integrada. "Si construyes una línea como esa como un monolito, sería mucho más arriesgado y llevaría mucho más tiempo. Así que lo que buscábamos en un sistema de automatización era una reducción sostenible del tiempo de desarrollo y puesta en marcha", dice la líder del equipo de desarrollo de software de Ruhlamat, Martina Oehring. Las unidades mecatrónicas dedicadas se encargan de cada uno de los procesos clave: desde el tendido de cables, el montaje de componentes y la soldadura hasta las pruebas, el punzonado y el acabado.

Además de la amplia variedad de configuraciones de línea, también había exigentes desafíos técnicos. Un ejemplo claro es el módulo que coloca el cable que servirá como antena en la tarjeta terminada. Utiliza la tecnología ultrasónica para incrustar un alambre extremadamente delgado en un sustrato con una precisión de 10 µm. "Tenemos un módulo de inspección de calidad óptica en línea que nos permite marcar los productos defectuosos", añade Oehring.

El WCE tiene doce módulos de máquinas que pueden disponerse alrededor de la columna vertebral para realizar una variedad de procesos, desde el tendido de cables y la inspección óptica hasta el bobinado, el desenrollado y el transporte. "Diseñamos los módulos como unidades integrables, de modo que cada uno de ellos pueda estar sujeto a su propio ciclo de vida del producto", explica Oehring. "De esa manera, podemos configurar libremente cada nueva variante de la máquina usando módulos estandarizados de la máquina." Para ello, Oehring y su equipo utilizaron una función de la herramienta de programación Automation Studio de B&R, que permite encapsular el software en módulos de aplicación. "En el interior, todos nuestros módulos tienen la misma estructura", dice Oehring. Esto incluye el procesamiento de datos, los modos de operación, el cálculo de la posición y el manejo de las alarmas, en los que la funcionalidad tecnológica real se traza en una secuencia de pasos principales. Esto permite a los desarrolladores ahorrar un tiempo valioso utilizando algunos módulos sin cambios en otras series de máquinas. "Este fue un fuerte argumento a favor de B&R, porque la encapsulación era algo que deseábamos desde hace mucho tiempo", dice Oehring.

Un componente importante del proyecto de software modular es el marco superior en el que se coordinan todos los procesos. Además de las estructuras de los parámetros y la gestión del trabajo, esto incluye el control de los modos de funcionamiento, las funciones de seguridad y de accionamiento, la interfaz de usuario y la interfaz de los módulos de aplicación individuales. "La configuración del marco es una parte importante de la fase de diseño. Con el apoyo experto de B&R, hemos desarrollado una rutina que nos permite lograr los tiempos de procesamiento más cortos posibles", dice Oehring.

El marco también incluye el diseño de la estructura del hardware, que se vincula a la lógica correspondiente en Automation Studio a través de una capa de configuración. Esta separación es esencial, porque aísla claramente el hardware del software. Cuando se añade o se quita un módulo de aplicación, los dos mundos pueden unirse o separarse sólo a través de la capa de configuración. "Eso también funciona durante el proceso de funcionamiento", añade el ingeniero de software de B&R, Tobias Baumgärtner, que ha visto las ventajas en numerosas aplicaciones de clientes, en las que la sustitución de los módulos forma parte de un proceso normal de cambio. "El operario sólo tiene que detener la máquina y puede entonces retirar o sustituir módulos enteros, aunque eso cambie la configuración de la tecnología de seguridad", enfatiza Baumgärtner.

Oehring está especialmente contenta con la posibilidad de tener varios desarrolladores trabajando independientemente en el mismo sistema al mismo tiempo. "En un orden particular, tuvimos que desarrollar numerosas nuevas opciones con un plazo muy ajustado. A veces, teníamos cinco programadores trabajando simultáneamente para desarrollar y desplegar sus respectivos módulos. No sólo cumplimos antes de lo previsto, sino que también redujimos significativamente la tasa de error", informa, no sin orgullo.

Autor: Thomas Schmertosch, B&R