La aplicación de la estandarización y la modularidad son excelentes formas de mejorar la eficiencia general de muchos tipos de productos fabricados en serie. Sin embargo, esta técnica provoca ciertas dudas cuando los productos que se fabrican deben incorporar muchas variaciones. Este último es el problema al que se enfrentó Mespack, un fabricante internacional con sede en Barcelona (España), especializado en maquinaria de envasado, equipos horizontales y verticales de formado-llenado-sellado, de final de línea y de cápsulas hidrosolubles para bienes de consumo envasados y que sirve a las principales marcas del mundo.
Mespack ofrece un amplísimo catálogo de productos industriales y es capaz tanto de suministrar una única máquina a un cliente como de conseguir una solución integral para líneas de producción completas. Aunque ofrecen productos estándar, también existe una gran demanda por parte de los clientes de diversos tamaños, capacidades y otras personalizaciones, por lo que todos los equipos se fabrican a medida.
Desde el punto de vista mecánico, Mespack ha conseguido un gran avance a lo largo de los años gracias al diseño de máquinas de montaje modular, de modo que ahora puede ofrecer rápidamente diferentes soluciones basadas en tecnología probada. Dado que la interfaz gráfica digital hombre-máquina (HMI) es la forma más visible en la que los operarios interactúan con el equipo, esta desempeña un papel clave para la aceptación general de cualquier diseño de máquina. Por lo tanto, el equipo de diseño de Mespack tenía que asegurarse de seleccionar una plataforma de software HMI capaz de proporcionar una gran flexibilidad de diseño, una visualización moderna y una amplia conectividad, además de la habilidad de escalarla y abordar las necesidades futuras de una manera tan modular como su enfoque mecánico.
Elementos del éxito del equipo
Mientras que todavía existen ciertos mercados de lujo en los que los artículos exclusivos y hechos a medida son la regla general, la fabricación industrial es un sector en el que es necesario cumplir con una relación calidad/precio muy exigente, los plazos de entrega son estrictos y las operaciones tienen que ser eficientes y fiables.
Para cumplir con todos estos requisitos, el equipo de Mespack se basó en años de experiencia para diseñar determinados elementos mecatrónicos básicos que se pudieran combinar y escalar según fuese necesario, lo que dio como resultado una amplia gama de creaciones de máquinas de fabricación muy fiables. Sin embargo, este enfoque supuso un reto en lo que a los controles y la visualización digitales se refiere, ya que un gran número de usuarios finales exigen a los proveedores de equipos que utilicen una marca o modelo de controlador lógico programable (PLC) específico para obtener una buena compatibilidad y continuidad con la tecnología operacional (TO) en sus instalaciones. Cualquier fabricante de equipos originales preferiría limitarse a un conjunto limitado de tipos de PLC, pero la realidad es que hacerlo puede suponer que muchos clientes se alejen. Esta variedad de diferentes tipos de PLC también puede conseguir que los fabricantes de equipos originales prueben otros productos de HMI que ofrecen los proveedores de PLC u otros externos.
Aunque es cierto que existe una cierta compatibilidad con la portabilidad de código de PLC basada en CODESYS, no se puede decir lo mismo de las configuraciones de HMI. Cualquier trabajo que se haya desarrollado en una marca o modelo de HMI concreto tiene que recrearse manualmente en gran medida al pasarlo a otra HMI. Por ello, es fundamental para cualquier fabricante de equipos originales elegir la HMI adecuada si pretende estandarizar su producción.
Más información sobre las HMI
A lo largo de los años, el equipo de diseño de Mespack ha adquirido una amplia experiencia con diferentes HMI. Mientras que algunos de los productos eran autónomos, otros podían conectarse en red como sistemas más grandes de control y adquisición de datos (SCADA). Sabían qué es lo que funcionaba (y también lo que no) y tenían muy claro cómo cualquier plataforma de HMI/SCADA tenía poder apoyar sus esfuerzos para los equipos actuales y futuros.
Una de las principales consideraciones a la hora de seleccionar un nuevo sistema estándar de HMI/SCADA era que debía utilizar gráficos vectoriales escalables para que ofreciese un aspecto muy moderno, algo similar al de cualquier experiencia web contemporánea. Pero cualquier plataforma de HMI/SCADA engloba mucho más que solo un aspecto exterior llamativo, por lo que el equipo de Mespack creó una lista de características fundamentales, como:
• elementos gráficos, objetos y soporte de bibliotecas (incluidos objetos estándar y desarrollados por el usuario) a través de un entorno de desarrollo integrado y fácil de usar, lo cual favorece la coherencia y una rápida configuración por parte de los desarrolladores;
• una interfaz centrada en el usuario, fácil de adoptar y que todos los niveles de personal de sus clientes puedan entender;
• asistencia para crear configuraciones, basadas en gran medida en el estándar de interfaz hombre-máquina ISA101, pero también con la posibilidad de añadir nuevas funcionalidades específicas para ayudar a los usuarios a manejar las máquinas;
• comunicaciones integrales de multicontrolador, de modo que la plataforma pueda interactuar con cualquier PLC o dispositivo inteligente de TO de destino y también con cualquier recurso informático de TI de nivel superior;
• habilidades avanzadas —como secuencias de comandos para funciones sofisticadas y conformidad de los registros y firmas electrónicas con la Norma 21 CFR, Parte 11, para las aplicaciones reguladas— y una interfaz de programación de aplicaciones (API) para que los desarrolladores puedan crear sus propios métodos internos automatizados para desarrollar configuraciones con rapidez;
• capacidad para funcionar de forma autónoma en un ordenador de mesa o industrial y para implementarse en una arquitectura cliente/servidor, mientras que a su vez ofrece una conectividad a la nube segura y visibilidad móvil;
• diferentes opciones para cargar, visualizar, gestionar y almacenar la configuración de la máquina y para exponer los datos y la información operativa a través de widgets, informes, mensajes de texto, correos electrónicos y mucho más;
• un proveedor con experiencia en el sector tendría que ser el encargado de ofrecer esta plataforma; uno que disponga de recursos de ingeniería para colaborar con el equipo de Mespack y para poder ayudar con los requisitos de investigación y desarrollo que lleven a cabo los usuarios.
Mespack buscaba una plataforma de HMI/SCADA de visualización y gestión de datos unificada con una amplia capacidad de innovación para adaptarse tanto a sus equipos actuales como a los requisitos futuros de máquinas complejas, mientras que a su vez también pudiese proporcionar una experiencia de usuario sencilla y optimizada. Ya tenían experiencia práctica con numerosos productos que no podían hacerlo todo, lo que les ayudó a guiar su búsqueda hacia otros productos, lo que los llevó a seleccionar Emerson Movicon.NExT como plataforma de HMI/SCADA estandarizada.
Creación de una solución de máquinas digitales
La anterior configuración de HMI de las máquinas era específica de cada máquina y no existía ninguna forma eficaz o eficiente de estandarizar el trabajo y adaptarlo de una máquina o proyecto a otro. Por ello, la primera tarea fue desarrollar los objetos gráficos típicos, los métodos de navegación por la pantalla y otros principios que deberían ser útiles para todas las máquinas.
Así dio comienzo la creación de la solución de HMI/SCADA Mespack Athena, una plataforma digital destinada a ofrecer a los clientes la posibilidad de maximizar el valor de sus datos de producción, gracias a su capacidad para realizar diversas tareas, que van desde el control de máquinas hasta el análisis de dichos datos. Ahora la empresa ya puede ofrecer un aspecto coherente en toda su oferta de equipos, lo que reduce la curva de aprendizaje de los operadores y permite crear una biblioteca de objetos cada vez mayor para así conseguir una implementación sencilla en cada proyecto nuevo. Todo ello consigue acelerar el desarrollo y minimiza la necesidad de repetir las pruebas necesarias.
La solución va más allá de la supervisión básica, la configuración y las operaciones de comando de la máquina, y también ofrece un valor adicional al darles a los usuarios acceso completo a sus datos de producción. Asimismo, también tiene la capacidad de realizar análisis de dichos datos para proporcionar toda la información relevante y así optimizar la producción, maximizar el tiempo de actividad, mejorar la calidad y minimizar el consumo de energía.
Aunque parte de estas instalaciones pueden ser autónomas hasta cierto punto, también pueden actualizarse de forma remota para mejorar la asistencia. La solución aumenta la seguridad original de Windows y las cuentas de usuario. Ahora la empresa ya cuenta con diferentes opciones para integrar su solución de visualización a través de una línea de producción entera hasta la nube e, incluso hasta dispositivos móviles, con lo que los usuarios finales disponen también de más posibilidades y capacidades que nunca.
Para conseguir un desarrollo e implementación más eficaces, la empresa ha utilizado las funcionalidades de scripting de Movicon NExT para desarrollar un producto estandarizado con una arquitectura modular. Este enfoque arquitectónico permite a los programadores configurar con eficacia el proyecto en cuanto a la visualización, la navegación y otras funcionalidades. Como resultado, el tiempo de puesta en servicio se reduce notablemente, se evitan errores y se mejora la eficiencia operativa, lo que aumenta la satisfacción del cliente final y consigue que el equipo de realización de Mespack trabaje de forma más eficiente.
Desde un punto de vista superficial, ciertas personas podrían ver una HMI/SCADA como una mera colección de objetos gráficos y botones cotidianos y considerar la categoría de software como algo absolutamente anticuado y carente de novedades. Sin embargo, esta historia demuestra la necesidad de contar con una plataforma HMI/SCADA innovadora y que esté preparada para llevar a los fabricantes de equipos originales, así como también a los usuarios finales e integradores de sistema, al siguiente nivel en términos de eficiencia y rendimiento.
La implementación de Mespack Athena en los equipos aporta grandes ventajas a las empresas de bienes de consumo envasados. Los clientes pueden agilizar sus operaciones gracias a la intuitiva interfaz y la experiencia de usuario de HMI/SCADA, que incluye información sobre herramientas y recomendaciones para reducir la curva de aprendizaje de los operarios. La integración del proceso de fabricación en una plataforma escalable mejora la versatilidad, mientras que el rápido acceso a los sistemas de resolución de problemas de alarmas y de mantenimiento preventivo aumenta la autonomía. Además, los operadores se benefician del fácil acceso para consultar la documentación de apoyo.
Mespack se comprometió a crear diseños mecatrónicos modulares para poder ofrecer una gama de equipos de la mejor calidad y ahora la plataforma de HMI/SCADA les permite llevar más allá este concepto para todos los aspectos de visualización y procesamiento de datos en sus sistemas.
Adrián Mora es ingeniero de automatización y controles en Mespack. Maurizio Zaniboni es ingeniero de software sénior en Emerson y responsable del equipo de I+D de Módena.
