Smit Thermal Solutions kiest voor low-code met Cordis Suite
Bij de ontwikkeling van de besturingssoftware voor zijn nieuwste oven heeft Smit Thermal Solutions veel minder code met de hand hoeven kloppen. Met behulp van een digital twin heeft het de software bovendien uitvoerig kunnen testen voordat de hardware beschikbaar was. Deze stappen zijn voor een groot deel mogelijk gemaakt door een modelgebaseerde low-code aanpak, ondersteund door het ontwikkelplatform Cordis Suite.
‘We hebben de afgelopen jaren een aantal belangrijke strategische stappen gezet’, zegt Bob Veldt, softwarearchitect bij Smit Thermal Solutions, de Eindhovense maatwerkleverancier van thermische apparatuur en processen. Het begon een paar jaar geleden met de verplaatsing van een deel van de machineassemblage naar China, gevolgd door de invoering van een modulaire hardwareaanpak (zie kader). Onlangs introduceerde Veldt een modelgebaseerde low-code benadering van softwareontwikkeling, gebaseerd op het platform geboden door Cordis Suite.
‘Toen ik in november 2020 bij Smit kwam, schreven we de plc-code nog helemaal met de hand, soms zelfs in ladderdiagrammen’, herinnert Veldt zich. ‘Door mijn eerdere werkerving bij Cordis zag ik gelijk dat we ook daar een enorme stap konden maken. Hoewel we niet veel concurrenten hebben, streven we ernaar de doorlooptijden van projecten te verkorten om onze voorsprong vast te houden. Dat vereist dat we voorspelbaarder zijn, onder meer door de risico’s in onze softwareontwikkeling te minimaliseren. Met Cordis Suite hebben we onze ontwikkeling verder gestroomlijnd door bijna 100 procent van onze machinebesturingssoftware te genereren. Daarbij is de kwaliteit van onze code ook nog eens enorm verbeterd.’
Modulaire opzet
Smits kerncompetentie is het aanbrengen van depositielagen op een breed scala aan stijve en flexibele ondergronden, met behulp van processen als thermische opdamping, chemische dampdepositie en atoomlaagdepositie. ‘Zonnepanelen zijn een grote markt voor ons’, illustreert Veldt. ‘Door een metaalpoeder op te dampen, creëren we een actieve laag op een glazen substraat. Onze ovens kunnen 20 tot 75 meter lang zijn, afhankelijk van de vereiste doorvoercapaciteit.’
De panelen worden door de machine getransporteerd met een tussenruimte van 5 millimeter. Onderweg ondergaan ze verschillende processtappen, waaronder vacumeren, verwarmen, depositie en koeling, uitgevoerd door de verschillende subsystemen. ‘Voor elk subsysteem hebben we een aparte elektronicakast, met daarin componenten zoals voedingen voor servomotoren, solid-state relais voor verwarmingslussen en i/o voor sensoren en actuatoren’, vertelt Veldt. ‘Een Ethercat-netwerk verbindt de componenten met een centrale industriële pc, waarop Windows draait naast de plc op een aparte processorkern.’
Voor de nieuwe modulaire opzet heeft Smit gestandaardiseerd op Beckhoff-hardware. ‘Deze overstap werd vergemakkelijkt doordat Beckhoff wordt ondersteund door Cordis Suite en onze vorige leveranciers niet’, legt Veldt uit. Op dit moment biedt Cordis Suite codegeneratie voor vijf hardwareplatforms: Beckhoff, Bosch Rexroth, Lenze, Siemens en C# op pc’s, met nog vier smaken meer in de pijplijn.
Test less, verify Moore
At the Bits&Chips Event 2023 on 12 October 2023, Phillipa Hopcroft from Cocotec and Ivo ter Horst from ASML will kick off with a keynote speech on transforming how lithography machine software is built. Make sure to keep an eye on the website for program updates and save the date!
Low-code en digital twin
De softwareontwikkeling voor de nieuwste machine begon met het maken van een low-code UML-model. In Cordis Suite Modeler werd het softwareontwerp opgesplitst in zijn samenstellende delen. Voor elk onderdeel in deze decompositie definieerden Veldt en zijn software-engineers de toestanden waarin het zich kan bevinden en de mogelijke overgangen tussen deze toestanden. Daarna specificeerden ze de acties die in de toestanden moeten worden uitgevoerd en de voorwaarden voor het uitvoeren van de overgangen. Uit het resulterende model genereerden ze met Cordis Suite de volledige code voor de Beckhoff-plc – met één druk op de knop.
De gegenereerde code werd vervolgens eerst getest op een simulatie van de machine. Veldt: ‘We hebben een digital twin gemaakt van het transportsubsysteem door een vereenvoudigde cad-representatie in Siemens NX MCD te koppelen aan een soft-plc. Cordis Suite levert de gateway die als intermediair fungeert: op basis van het gemodelleerde gedrag stuurt het sensorgegevens van het transportsubsysteem door naar de plc en besturingscommando’s vice versa. Voor de temperatuur- en vacuümsubsystemen hebben we onze eigen simulator aangesloten op de Cordis Suite Gateway. Met deze elementen hebben we de hele machine kunnen simuleren en de software- en hardwareontwikkeling zo veel mogelijk parallel kunnen trekken: het grootste deel van de tests hebben we al kunnen doen op de digital twin, nog voordat de hardware beschikbaar was.’
De integratie van de software met de eigenlijke hardware had nog wel wat voeten in de aarde, maar dat kwam vooral door de platformoverstap naar Beckhoff. ‘Twee derde van het werk was de nieuwe componenten in bedrijf stellen’, zegt Veldt. ‘Het testen van de integratie was maar een derde van de inspanning. Hierbij hebben we handig gebruik kunnen maken van het Cordis Suite Dashboard. Met behulp van onze modellen konden we elk onderdeel van de besturingssoftware in realtime bekijken en controleren, tot aan elk commando en elke status. Het Cordis Suite Dashboard is net als de gebruikersinterface van onze machine, alleen met veel meer detail.’
Winst
Ondanks zijn eerdere positieve ervaringen met Cordis Suite was Veldt toch weer aangenaam verrast dat veel onderdelen van de software er de eerste keer gelijk goed uit kwamen. ‘Neem de onderlinge positionering van de panelen op de transportbanden’, geeft hij als voorbeeld. ‘We hebben deze functionaliteit eerst volledig getest op onze digital twin. Toen we die vervolgens uitvoerden op de echte hardware, maten we een consistente onderlinge paneelafstand van 5 à 6 mm – het werkte meteen! Natuurlijk ging het niet altijd gelijk goed. Zo hadden we bijvoorbeeld niet alle uitzonderingen meegenomen, maar met behulp van het Cordis Dashboard hebben we die problemen snel gevonden en opgelost.’
Cordis Suite heeft ook op andere manieren geholpen om het softwareontwikkelproces bij Smit te verbeteren. ‘Het is super om een grafisch softwareontwerp te hebben: het is veel gemakkelijker te lezen dan code en we kunnen het delen op een groot scherm. Dat maakt het proces voor iedereen transparant, we houden overzicht en leren veel sneller van elkaar. De focus is volledig verschoven van het ‘traditionele’ coderen naar waar hij hoort te liggen: het eigenlijke ontwerp. De automatische codegeneratie maakt het proces nog betrouwbaarder en dankzij de integratie met de simulatie en de daaruit voortvloeiende parallellisatie met de hardwareontwikkeling kunnen we de time-to-market flink verkorten.’
Veldt voorziet nog meer winst bij toekomstige projecten. ‘Tijdens deze laatste ontwikkeling hebben we veel werk gestoken in de basis: leren modelleren, vertrouwd raken met de nieuwe hardware, daar modellen voor maken en alles combineren tot een compleet nieuw platform. In een volgend project kunnen we hierop voortbouwen. Ik verwacht dat het hergebruik van componenten en kennis ons veel tijd en moeite gaat besparen, boven op de verbeteringen die we al hebben bereikt.’
Dit artikel is tot stand gekomen in nauwe samenwerking met Cordis.
