diseÑo e implementaciÓn de dispositivo electrÓnico …

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE DISPOSITIVO ELECTRÓNICO PARA REALIZAR MEDICIONES DE PRODUCCIÓN Y TIEMPOS DE OPERACIÓN EN

MAQUINARIA DE LA COMPAÑÍA METÁLICAS JEP. S.A.

OSCAR ANDRÉS MORALES GARCÍA 20352481

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

SANTIAGO DE CALI 2018

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE DISPOSITIVO ELECTRÓNICO PARA REALIZAR MEDICIONES DE PRODUCCIÓN Y TIEMPOS DE OPERACIÓN EN

MAQUINARIA DE LA COMPAÑÍA METÁLICAS JEP. S.A.

OSCAR ANDRÉS MORALES GARCÍA 2035481

Pasantía Institucional para optar al título de Ingeniero en Electrónica y de Telecomunicaciones

Director: HÉCTOR FABIO ROJAS

Ingeniero Electricista

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

SANTIAGO DE CALI 2018

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Nota de aceptación:

Aprobado por el Comité de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al título de Ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones.

DIEGO MARTINEZ C

Jurado

Santiago de Cali, 26 de Marzo de 2018

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CONTENIDO

pág.

RESUMEN 11

INTRODUCCION 12

1. TITULO 14

1.1 PARTICIPANTES 14

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 15

3. JUSTIFICACIÓN 16

4. ANTECEDENTES 18

5. OBJETIVOS 21

5.1 OBJETIVO GENERAL 21

5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 21

6. DESARROLLO DEL PROYECTO 22

6.1. ETAPAS 22

6.1.1 Etapa 1: Planificación y análisis de condiciones de operación. 22

6.1.2 Etapa 2: Levantamiento de datos y especificaciones. 30

6.1.3 Selección de la tecnologia 41

6.1.4 Etapa 3: Diseño y desarrollo. 53

6.1.5 Analisis de viabilidad financiera. 76

6.1.6 Etapa 4: Implementación en planta. 79

5

6.1.7 Etapa 5: Evaluación del desempeño. 84

6.1.8 Resultados de la evaluación de desempeño. 87

6.1.9 Impacto sobre la empresa. 88

7. CONCLUSIONES 93

8. RECOMENDACIONES 94

BIBLIOGRAFÍA 95

ANEXOS 98

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LISTA DE CUADROS

pág.

Cuadro 1 . Participantes 14

Cuadro 2. Procesos y Etapas Metálicas JEP Planta Acopi 23

Cuadro 3. Principales Características de los usuarios finales del dispositivo 31

Cuadro 4. Requerimientos específicos. Requerimientos funcionales obligatorios 33

Cuadro 5. Requerimientos no funcionales 35

Cuadro 6. Códigos de paros internos según manuales operativos de producción en Metálicas JEP S.A. 70

Cuadro 7. Recolección de datos manual y electrónica 90

7

LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Opciones para Hardware de procesamiento de datos. 51

Tabla 2. Opciones de sensores para conteo de piezas. 52

Tabla 3. Opciones lenguaje de programación. 52

Tabla 4. Lista de componentes Hardware y precios para construcción del dispositivo. 54

Tabla 5. Elementos software necesarios para desarrollar el dispositivo planteado. 56

Tabla 6. Datos técnicos sobre el servidor asignado al departamento de diseño 67

Tabla 7. Comparación de precios de implementación de dispositivos de mediciones de tiempos de producción 77

Tabla 8. Datos totalizados primera semana de operación del dispositivo 82

Tabla 9. Detalle registros primer día operación dispositivo 83

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LISTA DE FIGURAS

pág. Figura 1. Aumento de la capacidad de producción de algunos sectores una vez implementada la plataforma Gespline 19

Figura 2. Localización de la planta Metálicas JEP Sede Yumbo 22

Figura 3. Diagrama flujo de procesos planta Metálicas JEP Acopy 25

Figura 4. Sección de punzonado 27

Figura 5. Caja negra del sistema a diseñar 38

Figura 6. Diagrama de interacciones fundamentales del sistema a diseñar 38

Figura 7. Ilustración aproximada de los componentes del dispositivo 55

Figura 8. GUI corriendo en Linux (Raspbian JESSIE 4.2). 57

Figura 9. Captura GUI corriendo en Windows 10 58

Figura 10. Diagrama de flujo que describe el inicio de la aplicación software para mostrar la GUI. 59

Figura 11. Diagrama de estados de la aplicación desarrollada 61

Figura 12. Detalle de conexión del sensor al puerto GPIO a través de un relé de estado sólido 63

Figura 13. Diagrama Flujo lógica para calcular y almacenar los tiempos de producción. 64

Figura 14. Captura de pantalla de la versión del servicio de base de datos MariaDB. 68

Figura 15. Diagrama de flujo base para rutinas de consulta e ingreso de información en la base de datos 71

Figura 16. Captura de pantalla archivo externo de configuración y credenciales de acceso a la base de datos del dispositivo 72

Figura 17. Captura pantalla mensajes de confirmación de conexión con base de datos en la consola Python 75

9

Figura 18. Captura pantalla tabla “registro_sesiones_produccion” para validar el registro en la base de datos. 75

Figura 19. Platina sujeción sensor inductivo de proximidad 79

Figura 20. Dispositivo instalado en caja plástica. 80

Figura 21. Dispositivo instalado en control FANUC 04P-C 80

Figura 22. Consolidado tiempos registrados mes de Julio de 2017 83

Figura 23. Formato evaluación de desempeño del dispositivo electrónico para medición de producción y tiempos de operación 86

Figura 24. Resultado evaluación de desempeño del dispositivo electrónico para medición de producción y tiempos de operación 87

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LISTA DE ANEXOS

pág.

Anexos A. Formato antiguo de producción (Ver carpeta anexos)

Anexos B. Tabla comparación elementos hardware (Ver carpeta anexos)

Anexos C. Tabla comparación elementos software (Ver carpeta anexos)

Anexos D. Manual de Usuario Software (Edited) (Ver carpeta anexos)

Anexos E. Código subrutinas propias functions_03.py (Ver carpeta anexos)

Anexos F. MainV3.py (Ver carpeta anexos)

Anexos G. Diagramas_bases_de_datos (Ver carpeta anexos)

Anexos H. Propuesta confidenciales proveedores (Ver carpeta anexos)

Anexos I. Grafico Jul 2017 (semana 1 y 2) (Ver carpeta anexos)

Anexos J. Evaluación de desempeño (Ver carpeta anexos)

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RESUMEN Metálicas JEP S.A. es una compañía muy reconocida a nivel nacional en la fabricación y comercialización de mobiliario para oficina y se caracteriza por productos de muy alta calidad. A causa de la dinámica de este mercado se ha visto en la necesidad de actualizar e invertir en tecnología para mantenerse vigente ante la competencia, dicha inversión se ha visto orientada en maquinaria, infraestructura física, talento humano entre otros. Debido a la alta complejidad en la producción interna, se ha hecho necesario para esta compañía adquirir o desarrollar herramientas tecnológicas para adquirir y controlar mejor la información de tiempos y cantidades de producción, dichos procesos se llevaban a cabo de forma manual, como consecuencia mucha de esta información no era confiable para cumplir con objetivos de la directiva, como por ejemplo cálculo de costos de producción basados en tiempos y cantidades de producción. Varios proveedores presentaron sus ofertas para proponer alternativas a estas necesidades, sin embargo, el alto costo de estas llevo a buscar algunas alternativas internamente con recursos y talento propio. Este documento describe al detalle el proceso que se llevo a cabo para desarrollar un dispositivo electrónico que sirviera como alternativa para satisfacer las necesidades planteadas por la compañía, con tecnología de fácil acceso en el mercado local y herramientas de software. Todo el desarrollo del proyecto se basó en la metodología clásica en cascada haciendo mucho énfasis en el levantamiento de los requerimientos de diseño para lograr cumplir las expectativas de los clientes y usuarios del producto final. Se puso en práctica las habilidades y conocimientos adquiridos durante la formación como ingeniero, pero sobre todo se puso a prueba la capacidad de adquirir y producir nueva información a partir de investigación de distintas fuentes para afrontar un problema real en condiciones de operación industriales. PALABRAS CLAVE: Tiempos y cantidades de producción. Dispositivo electrónico. Almacenamiento y recolección de datos. Software para procesamiento de datos.

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INTRODUCCION Mejorar la competitividad en las empresas se ha convertido en una cuestión absolutamente necesaria para mantenerse vigente en el mercado al que pertenece. Hoy en día, nuevas compañías más pequeñas, pero más especializadas se forman con capacidad de competir y empezar a tomar participación en el mercado, así como otras más grandes que llegan con más recursos para apropiarse de porciones de mercado mucho más significativas. El nivel de tecnología de las compañías influye críticamente en su capacidad productiva, flexibilidad y calidad de sus productos, es aquí donde la automatización puede mejorar las condiciones de producción y por consecuencia las utilidades. Los últimos 6 años, la empresa Metálicas JEP S.A ha invertido grandes sumas de dinero en maquinaria de última tecnología para mejorar su competitividad; sin embargo, la mayoría de la maquinaria en planta aún es muy antigua, por lo tanto, existe una mezcla en planta de máquinas antiguas y modernas, lo cual ha generado impacto en los tiempos y calidad de la producción. Es aquí donde la compañía ha hecho esfuerzos por medir y cuantificar este impacto, puesto que el levantamiento manual de la información requerida actualmente demanda mucho tiempo, se hace imperante automatizar el proceso. Para la empresa es preciso saber en tiempo real el rendimiento de cada máquina para ello ha realizado una investigación y comparación de varias opciones con proveedores externos, tanto de hardware y software, para la toma de datos buscando la mejor opción en cuanto a costos de adquisición, mantenimiento y reparación de estos. En el mercado, es posible adquirir este tipo de dispositivos que incluyen todo el hardware y el software necesarios para la toma de datos, pero los costos son considerables y no son gastos de única vez, adquirir estos dispositivos bajo algunas opciones que brinda el mercado se asocian a gastos de licencias y técnicos externos. El objetivo de este proyecto es diseñar una alternativa propia para cumplir con estos requerimientos tecnológicos que actualmente requiere la empresa. Como respuesta a estas necesidades se desarrolló un dispositivo robusto, con tecnología disponible en el mercado local y de fácil mantenimiento con posibilidades de ampliar los requerimientos que necesite la empresa en un futuro, obteniendo

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resultados satisfactorios de recolección de datos y cumpliendo con los requerimientos establecidos por el usuario.

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1. TITULO

Diseño e implementación de dispositivo electrónico para realizar mediciones de producción y tiempos de operación en la máquina de la compañía metálicas JEP. S.A. 1.1 PARTICIPANTES Cuadro 1 . Participantes

ESTUDIANTES

Nombres y apellidos Código Programa

Modalidad E-mail

Oscar Andrés Morales

2035481

Ingeniería electrónica y

telecomunicaciones

Diurno andrew78786@gmail.

com

DIRECTOR ACADEMICO DEL PROYECTO

Nombres y apellidos Títulos

Héctor Fabio Rojas INGENIERO ELECTRICISTA

ASESOR EMPRESARIAL

Nombres y apellidos Cargo

Gabriel Parrado Jefe de planta

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

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2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La compañía Metálica JEP. S.A. con plantas de producción en la ciudad de Cali y Yumbo, además de puntos de ventas en ciudades principales del país, se encuentra actualmente revisando sus tiempos y costos de producción para mejorar su competitividad en el mercado nacional. Algunas empresas de la competencia, como MEPAL S.A., Inorca y RTA desing1 cuentan con modernos y robustos sistemas de monitoreo de tiempos y cantidades de producción, lo cual las convierte en compañías muy modernas con capacidad de mejorar y optimizar continuamente su nivel de productividad. Uno de los objetivos principales de la compañía Metálicas JEP S.A. es mejorar sus tiempos de entrega para obtener mejor participación en el mercado de mobiliario para oficinas. La compañía no está dispuesta a sacrificar calidad para mejorar su precio; sin embargo, está dispuesta a mejorar su tiempo de entrega para retener y atraer nuevos clientes, para esto la empresa ha decidido implementar en sus máquinas críticas dispositivos electrónicos para realizar mediciones de tiempo de paro y conteo de eventos en producción. La idea es medir tiempos de producción en máquinas programadas; por ejemplo, en un turno de 8 horas, evaluar horas reales produciendo en condiciones óptimas. Para ese tiempo de producción real, determinar cuántas piezas se fabrican y de estas piezas cuantas cumplen con los estándares de calidad deseados. Con esta información los jefes de producción podrán revisar sus métodos y se plantearán nuevas metas de mejoramiento. Por todo la anterior, los dispositivos a instalar harán el monitoreo e informarán cuando no se estén cumpliendo los estándares de producción y calidad; toda esta información deberá ser almacenada en una base de datos para posterior análisis o depuración según sea el caso de aplicación y así consolidar los datos obtenidos en un sistema de gestión, bajo este nivel de monitoreo electrónico. De esta manera, los jefes de producción tendrán herramientas y datos para tomar mejores decisiones en favor de cumplir con sus objetivos.

1 EL PAIS. 500 empresas mas exitosas del Valle. [En línea]. En: El PAIS. [Consultado el 20 de abril de 2016] Disponible en internet: http://www.elpais.com.co/elpais/500-empresas

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3. JUSTIFICACIÓN La implementación de mediciones en las máquinas de la planta hará posible a la compañía tener datos más reales sobre la eficiencia de su producción, teniendo así herramientas más avanzadas para planear actividades de mejoramiento y hacer un seguimiento a estas, todo esto encaminado a disminuir el tiempo de entrega de los productos, lo cual se traduce en ahorro de energía, potencia, y horas trabajadas. Los operarios de las máquinas dentro de la compañía podrán revisar sus datos en el monitor y saber claramente si están por debajo o por encima de lo requerido por sus jefes, esto les brindará la oportunidad de ponerse al corriente sin necesidad de llamados de atención por parte de sus jefes, lo cual incrementaría la autonomía y el sentido de responsabilidad de los operarios. Los operarios de las máquinas pierden mucho de su tiempo, consumen aproximadamente 2 hojas de papel diarias y otros insumos, diligenciando reportes que se acumulan, deterioran y rara vez son consultados, depurados y consolidados en cifras reales de producción. Todo este tiempo podría convertirse en tiempo más productivo para la compañía, en promedio un operario puede gastar de 5-10 minutos diarios diligenciando dichos reportes, también se disminuiría la cantidad de errores en escritura o interpretación en estos reportes; por cada operario al año serian aproximadamente 294 días de trabajo, multiplicado por 5 minutos serían 1470 minutos los cuales equivalen a 24.5 horas por operario, en términos de papel serian 2 hojas de reporte diarias por operario lo cual equivaldría a 588 hojas al año, si totalizamos esto a 100 máquinas serian 58800 hojas de reporte al año y 2450 horas pérdidas diligenciado reportes. El consumo de energía se está volviendo un factor crítico a nivel de competitividad de las compañías. Es por eso que los departamentos de mantenimiento y costos están interesados en reducir el consumo, teniendo un control, monitoreo y registro más detallado de las horas de operación de cada máquina será muy fácil detectar cuales están consumiendo energía sin estar produciendo realmente. El departamento de costos está muy interesado en la información que puedan arrojar los dispositivos para replantear el costo de muchos de sus productos y así con base a las mejoras propuestas, evitar incrementos en el precio final de los productos.

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Los últimos años la compañía ha estado invirtiendo en maquinaria de última tecnología lo cual hace que sea un momento muy oportuno para la implementación de este tipo de sistemas de monitoreo, para evidenciar detalladamente el impacto real en la producción de la máquina nueva con respecto a la antigua.

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4. ANTECEDENTES Luego de recibir la visita de dos empresas locales expertas en el campo, Proalnet2 y Sincron diseño electrónico S.A.S3, se despertó el interés de la empresa por sistemas de medición OEE (Eficiencia Global de Equipos Productivos); sin embargo, luego de revisar ofertas de ambas empresas se llegó a la conclusión que las inversiones iniciales son muy altas. Uno de los elementos más costoso es el software, por lo tanto, antes de hacer inversiones tan altas la compañía quiere hacer pruebas a menor escala con desarrollos propios para evaluar la viabilidad e impacto de estos sistemas, adicional ha decidido dar la oportunidad a algunos de sus funcionarios de trabajar en dicho proyecto lo cual es una práctica muy habitual dentro de esta empresa. Respecto a la implementación de estas metodologías y sistemas de gestión en las empresas existen desarrollos muy consolidados, las empresas locales tienen como objetivo principal incrementar los niveles de calidad y productividad. Muchas de las principales empresas más exitosas del valle tienen implementado este tipo de sistemas para hacerse más competitivas, mejorar su capacidad de producción y tener niveles muy altos de calidad. Algunas empresas muy reconocidas de diversos sectores como son Colombina, Papeles nacionales S.A., Tecnoquímicas, Frito Lay, Carvajal empaques, entre otras; son casos de éxito donde se evidenció que la implementación de este tipo de sistemas es una buena inversión, uno de los proveedores que presento su oferta (Proalnet S.A.S4) argumentó que muchos de sus clientes tuvieron mejoras en la productividad de casi el 20%, en su página de internet tienen publicados algunos datos agrupados por sectores los cuales varían entre el 7% y 18% según el sector. También se consultó con el ingeniero Jorge Iván Arévalo, quien es docente de la Universidad Autónoma y actualmente trabaja en esta empresa (Proalnet), da fe de que la implementación de este tipo de sistemas tiene una demanda creciente, puntualmente se le consultó sobre la aplicación en una empresa que compite en un segmento de mercado algo similar, Maderkit S.A. La Figura 1, muestra el gráfico del que se hace mención.

2 PROALNET. Aumente la capacidad de producción en un 12% en menos de 12 meses. [En

línea]. En: www.proalnet.com [Consultado el 20 de abril de 2016.]. Disponible en internet: http://www.proalnet.com/

3 SINCRON Diseño Electronico. Sincron diseño. [En línea]. En: www.proalnet.com [Consultado

20 de abril de 2016.]. Disponible en internet: http://www.sincron.com.co/

4 PROALNET. Nuestros clientes. [En línea]. En: www.proalnet.com [Consultado 20 de abril de

2016.]. Disponible en internet: http://www.proalnet.com/index.php/nuestros-clientes

http://www.proalnet.com/

http://www.sincron.com.co/


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Figura 1. Aumento de la capacidad de producción de algunos sectores una vez implementada la plataforma Gespline

Fuente: PROALNET. Resultados por industrial. [Figura]. En: www.proalnet.com [Consultado el 20 de abril de 2016.]. Disponible en internet: http://www.proalnet.com/index.php/nuestros-clientes/resultados-por-industria

Algunos ex empleados de otras compañías como Carvajal espacios o Maderkit han llegado a laborar en esta empresa y nos han compartido sus experiencias con este tipo de sistemas. En el caso de Carvajal espacios la empresa Sincron diseño electrónico S.A.S implemento un sistema semiautomático, lo cual implica que los operarios deben alimentar el sistema mediante códigos o comandos, en el caso de Maderkit, Proalnet implemento un sistema muy similar, las diferencias radican básicamente en el hardware implementado, el software cumple funciones similares. Según el proveedor el hardware va a presentar variaciones, hay muchas opciones en el mercado dependiendo del objetivo y los parámetros a medir, algunos simplemente instalan computadores con tarjetas de adquisición de datos, otros usan PLCS con sensores, otros panel PC, y otros sistemas electrónicos embebidos basados en micro controladores. Hay muchas alternativas en el mercado, sin embargo, una vez obtenidos los datos se manejan bases de datos para almacenar la información y aplicaciones software para procesar e imprimir la información, en la medida que la cantidad de equipos y sensores aumenta, se requieren

http://www.proalnet.com/index.php/nuestros-clientes/resultados-por-industria

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implementar redes de comunicación entre dispositivos para manejar el volumen de información. En general, se ha evidenciado con las investigaciones que hay un mercado creciente de este tipo de sistemas, existe la tendencia que las empresas después de cierto nivel de crecimiento implementen estos sistemas de medición como alternativa para mejorar continuamente su productividad, competitividad y calidad.

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5. OBJETIVOS 5.1 OBJETIVO GENERAL Diseñar, e implementar físicamente un prototipo electrónico para capturar y almacenar en una base de datos la información de producción de una máquina seleccionada en la empresa Metálicas JEP S.A para luego procesarla en el software corporativo. 5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Definir el impacto que se produce en la máquina de la empresa Metálicas JEP al implementar sistemas de medición y monitoreo durante los procesos productivos.

Implementar un sistema hardware-software con la capacidad de adquirir datos de producción, almacenarlos en la base de datos de la empresa y que permita la visualización de los datos en una interface software en los equipos de la empresa Metálicas JEP.

Evaluar el desempeño del dispositivo acorde a las especificaciones de diseño y observaciones de los usuarios.

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6. DESARROLLO DEL PROYECTO 6.1. ETAPAS 6.1.1 Etapa 1: Planificación y análisis de condiciones de operación. Una vez aprobado el proyecto, la tarea inicial es determinar la ubicación más conveniente para instalar el primer prototipo del dispositivo que realiza las mediciones de producción, para así, maximizar el impacto de las mejoras implementadas. A pesar de que la empresa cuenta con dos plantas de producción inicialmente el alcance del proyecto está determinado para la planta ubicada en Acopi Yumbo. Figura 2. Localización de la planta Metálicas JEP Sede Yumbo

Latitud: 3.501064, Longitud: -76.511334 Fuente: Maps google. [Figura]. En: www.google.com. [Consultado el 20 de abril de 2016.].Disponible en internet: https://www.google.es/maps/@3.4990199,-76.5113188,16.5z La planta de Metálicas JEP Acopi Yumbo se encuentra ubicada en la calle 13 #35ª-37, en el municipio de Yumbo. Actualmente solo en esta planta, distribuidos en dos

http://www.google.com/

https://www.google.es/maps/@3.4990199,-76.5113188,16.5z

https://www.google.es/maps/@3.4990199,-76.5113188,16.5z

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turnos de 8 horas, trabajan aproximadamente 100 personas. Aquí se encuentran implementados los procesos de producción que corresponden a las secciones de lámina, tubería, aluminio, soldadura MIG y soldadura de punto. Cada una de estas secciones de la planta tiene asociadas unas actividades claramente definidas en los manuales de calidad internos de la empresa. Algunos de los procesos que se dan durante la transformación del producto en su recorrido por la planta JEP Acopi se mencionan en la siguiente tabla, esta información tiene como fuente los manuales de calidad internos de la empresa metálicas JEP. Cuadro 2. Procesos y Etapas Metálicas JEP Planta Acopi

PROCESO ETAPA

Mecanizados

Corte Lamina

Doblado Lamina

Troquelado Lamina

Corte Tubería

Doblado Tubería

Troquelado Tubería

Punzonado

Pulimiento

Soldadura Punto

Soldadura MIG

Almacenamiento Mecanizados

Separado Mecanizados

Perforado tubería

Perforado

Planeación Mecanizados

Muchos de estos procesos no corresponden directamente a maquinaria, algunos son actividades que desempeñan los colaboradores y otros son ejecutados mediante herramientas manuales.

Selección de máquina La selección de la máquina donde se va a implementar el primer dispositivo es clave por varias razones, inicialmente uno de los objetivos es generar un gran impacto positivo y mejorar los tiempos de producción, por lo tanto, es importante seleccionar una máquina crítica que afecte drásticamente el tiempo de entrega del producto final. Otro motivo es la importancia de recolectar grandes volúmenes de información, no tendría ningún sentido instalar un dispositivo en una máquina de poco uso que no afecte drásticamente los tiempos de entrega.

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Dependiendo de la máquina seleccionada se definirán muchos detalles técnicos para el diseño y construcción del dispositivo, como son la selección adecuada de hardware, aspectos como la operación de la máquina serán claves para definir las especificaciones de diseño del dispositivo. Para determinar donde se encuentran los cuellos de botella en producción de esta planta se realizó entrevista con Álvaro Arcila, uno de los jefes de producción con más de 20 años de experiencia, con formación académica en ingeniería industrial. Una de las primeras observaciones que realizó fue que la planta se distribuye en dos grandes ramas principales, Lámina y tubería, las cuales son totalmente independientes a pesar de elaborar productos que componen las mismas referencias. La producción de esta empresa es bastante compleja, se manejan cientos de referencias distintas de productos y muchos desarrollos nuevos especiales casi todas las semanas, por lo tanto, el jefe de producción propone realizar el análisis de la ruta de los productos para la sección de lámina solamente. Los procesos que corresponden a esta sección son los que más recursos requieren para ser ejecutados, en el caso de la sección tubería son básicamente los mismos procesos pero con aproximadamente solo 8 personas y 5 máquinas en total, comparada con la sección de lámina es muy pequeña. Se elaboró un diagrama donde se plasma la ruta que pueden seguir los productos en la sección lámina incluyendo las máquinas disponibles en la planta de metálicas JEP sede Acopi. Dependiendo de la pieza, esta puede pasar por uno o muchos procesos, dependiendo de las características propias que tenga. Asi como hay algunas que solo se cortan y están listas para ser enviadas, otras omiten uno o dos procesos; el diagrama fue elaborado con el objetivo de mostrar aproximadamente los recursos de maquinaria principales que están disponibles para la fabricación de productos dentro de un cuadro más grande que corresponde a un proceso, por ejemplo en proceso de soldadura de punto se tienen disponibles 4 máquinas para ejecutar esta labor, esto no significa que las 4 máquinas sean exactamente iguales, algunas pueden tener características o capacidades diferentes que las hacen más productivas comparadas con otra del mismo proceso. En general existen muchas posibilidades de la ruta que puede seguir un producto en esta planta, pero los productos más representativos o de mayor demanda

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normalmente siguen una trayectoria lineal de arriba hacia abajo, en este orden de ideas es muy claro evidenciar que el proceso de punzonado es el que menos máquinas tiene para atender su demanda, sin embargo, ambas Punzonadoras disponibles son máquinas CNC de alta tecnología, muy rápidas y precisas en el desempeño de sus funciones.

Figura 3. Diagrama flujo de procesos planta Metálicas JEP Acopy

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Según análisis de los jefes de producción consultados, el cuello de botella corresponde a la sección de punzonado, normalmente por experiencia en temporadas de alta demanda de producción ambas máquinas disponibles trabajan 24 horas y son estas dos máquinas las cuales alimentan el resto de los procesos. Adicional por cuestiones de costos algunas piezas de materia prima se compran moduladas, es decir ya cortadas a las medidas que se requieren, por lo tanto no pasan por el proceso de corte, por esto los jefes de área y supervisores consideran las máquinas punzonadoras como las más importantes que tienen bajo su cargo. A pesar de que ambas máquinas son CNC, requieren tiempos de alistamiento muy altos; cuando se requieren cambio de producto a fabricar es necesario realizar actividades como cambio de herramientas e ingreso de programas a la memoria de la máquina, dados estos hechos se ha determinado junto con los jefes de producción que el sitio más óptimo para instalar los primeros dispositivos será en el proceso de punzonado.

Máquinas punzonadoras en planta JEP Acopy Actualmente se tienen disponibles en la planta dos máquinas punzonadoras CNC, cuya función principal es perforar las láminas de metal a través de herramientas conocidas como punzón y matriz según instrucciones de un programa CNC ingresado previamente. Ambas máquinas son de la misma marca, AMADA, las referencias exactas son PEGA 345 y PEGA 357, son muy parecidas con la excepción que la PEGA 357 tiene un área de trabajo ligeramente mayor, ambas máquinas son muy robustas en su estructura y poseen una unidad de control FANUC 04P-C, lo cual las hace máquinas muy confiables con gran capacidad de producción. El desarrollador del proyecto tuvo la oportunidad de trabajar aproximadamente 4 años con estas máquinas como programador CNC, asi que conoce profundamente su operación, condiciones de funcionamiento, limitaciones y sobre todo sus bondades. Adicional tiene capacitación muy robusta en el mantenimiento eléctrico y mecánico de esta máquina lo cual facilita enormemente el análisis de las condiciones de operación para la integración con el dispositivo a diseñar. Centraremos la descripción en la máquina punzonadora PEGA 357 que es la más utilizada y las más importante de las dos disponibles.

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Figura 4. Sección de punzonado

Fuente: Elaboración Propia en la planta de Metálicas JEP Acopi.

Descripción de operación y funcionamiento de las máquinas punzonadora PEGA 357 Se requiere personal capacitado y entrenado para la operación de esta máquina debido a que es un equipo CNC de alto riesgo; todos los operarios han sido entrenados internamente en la empresa. A continuación, se hará una descripción general paso a paso de las actividades que se llevan a cabo en esta máquina, esta información está respaldada por videos que se tomaron en condiciones reales de producción como registro de la investigación.

Paso 1. Verificación de espacio de trabajo: debido a que se trabajan turnos y a pesar de que en algunos casos se realizan entregas presenciales entre los operarios, antes de ejecutar cualquier labor se realiza una inspección de la máquina para identificar novedades como pueden ser: estado general de la máquina, herramientas averiadas, producto no conforme, condiciones de alimentación

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neumática y eléctrica correctos. Este proceso puede tardar entre 1 y 3 minutos en caso de no presentarse ninguna novedad.

Paso 2. Encendido de máquina: este tipo de maquinaria no requiere ningún tipo de precalentamiento y es posible iniciar operación casi inmediatamente después del encendido, solo se requiere una puesta en cero global de los ejes antes de que esta pueda operar en modo totalmente automático. Una vez se ha ejecutado exitosamente la puesta en cero global significa que la máquina está en plenas condiciones de operar ya que hace un barrido y movimiento de todos sus ejes para verificar que se cumplan todas las condiciones requeridas. La puesta en cero global no tarda más de 2 minutos.

Paso 3. Revisión de documentos y órdenes de producción: una vez determinado que la máquina está en perfectas condiciones para operar, se procede a revisar las órdenes de producción pendientes por ejecutar. Dependiendo de los compromisos adquiridos, el supervisor puede asignar prioridad a ciertas órdenes, es importante que los operarios revisen todas las órdenes que tienen a su disposición para poder realizar un correcto y eficiente alistamiento de máquina, por ejemplo, si tiene varias órdenes que tengan el mismo calibre de lámina puede facilitar la decisión de las herramientas a utilizar.

Paso 4. Alistamiento de máquina: esta es una de las labores más complejas en la operación de la máquina, el alistamiento se compone de varias actividades, se hará una subdivisión de dichas actividades. Por observación directa y experiencia de los supervisores del área esta máquina presenta tiempos muy altos de alistamiento. Se espera que una vez se realicen las mediciones con el dispositivo se reporten tiempos de producción muy bajos en comparación con los tiempos de alistamiento.

Paso 4.1 Una vez identificadas y seleccionadas las órdenes a ejecutar, la primera actividad es buscar e ingresar a la máquina los programas CNC requeridos para la producción. Estos programas se encuentras en un computador portátil asignado a esta sección con su respectiva copia de seguridad en el computador del programador, sin embargo, existen limitaciones en la cantidad de memoria de programa de la máquina, actualmente tiene 128KB de memoria total, el tamaño de un programa puede variar entre unos pocos bytes hasta 3KB. Debido a la cantidad enorme de productos y referencias que pueden variar en medida debe constantemente alimentarse la máquina con los respectivos programas. Aun no se tienen datos exactos de la cantidad de tiempo que los operarios invierten en esta actividad, uno de los objetivos es medirlo y reducirlo hasta donde sea posible.

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Paso 4.2 Verificar que esté presente el material requerido para producir. En caso de no estarlo este debe ser ubicado en la sección de corte cizalla o reportado como ausente al respectivo supervisor. En el 99% de las veces cuando una orden de producción llega a la sección de punzonado es porque dicha orden ya fue procesada en corte, pero es posible que el material aun no haya sido desplazado hasta donde corresponde.

Paso 4.3 Ubicar e identificar los respectivos planos técnicos según las ordenes seleccionadas. Debido a que el departamento de diseño se encuentra actualmente en actualización y revisión de todos los planos técnicos, es necesario que el operario solicite dichos planos al departamento de diseño, este se los facilita en calidad de préstamo y deben ser devueltos una vez se haya cumplido las respectivas verificaciones. Esta actividad fue impuesta por la directiva del departamento de diseño como medida de control durante el periodo de actualización, actualmente existe un proyecto en curso para instalar terminales y hacer la consulta de manera digital de dichos planos, uno de los objetivos opcionales es que en el dispositivo a diseñar se pueda ejecutar esta labor; aún no está cuantificado el tiempo que toma esta labor a los operarios.

Paso 4.4 Selección y alistamiento de herramientas de punzonado, una vez esté disponible toda la información requerida para producir se procede con la selección e instalación de herramientas requeridas (punzón y matriz del tamaño indicado), la información del tipo y tamaño de herramienta está plasmada en los respectivos programas CNC, esta actividad es crítica y determina la calidad del producto que sale de la máquina, acorde a una tabla se debe seleccionar la tolerancia entre punzón y matriz requeridos para cada calibre de lámina a procesar, una mala selección o instalación de herramienta tiene como consecuencias productos no conformes o en casos extremos estrellamiento de máquina, es por esto que esta actividad es tan crítica y debe realizarse por un operario plenamente calificado. Esta actividad en algunos casos puede tomar hasta 30 minutos.

Paso 5. Ejecución de piezas de prueba y verificación: antes de proceder con la producción en serie de piezas, se fabrica una primera pieza como muestra y esta es sometida a exhaustiva verificación contra los planos técnicos, si la pieza cumple plenamente se procede a la producción en serie, si no se realizan los respectivos ajustes de alistamiento requeridos. El tiempo de esta actividad puede variar dependiendo de la complejidad de la pieza.

Paso 6. Producción en serie: solamente durante este periodo es que realmente la máquina está transformando materia prima y produciendo utilidades, la máquina

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es totalmente automática y solo requiere que se le coloque el material en las pinzas de sujeción, una vez terminada la pieza se retira la pieza lista y se ingresa el nuevo material, cada cierto número de piezas según el plan de calidad interno debe hacerse una pausa para verificar medidas y calidad del producto, la mayoría de las piezas, dan tiempo suficiente para verificación mientras otra pieza está siendo procesada de manera automática.

Paso 7. Diligenciamiento de formatos de verificación y registro de órdenes de producción: una vez terminada una orden de producción, debe diligenciarse los respectivos formatos de verificación de calidad y una bitácora donde se controlan las órdenes de producción que pasaron por esta área. Uno de los objetivos es que la implementación del dispositivo cumpla con esta última labor y quede registro detallado de todos los productos que fueron procesados en el área, así estará disponible de manera digital toda la información acerca de las piezas y ordenes procesadas. Estas actividades bajo condiciones ideales pueden tardar 2 minutos por cada orden. 6.1.2 Etapa 2: Levantamiento de datos y especificaciones. Se establecerán los requerimientos y restricciones del sistema a desarrollar basados en el análisis de las condiciones de operación, objetivos generales, objetivos específicos e información extraída de los clientes mediante reuniones y entrevistas directas.

Características de los usuarios. El sistema tendrá dos tipos muy distintos de clientes los cuales serán clasificados en dos niveles. De primer nivel: quienes interactuaran directamente con el dispositivo de manera física, como son operarios de máquinas, técnicos de mantenimiento, jefes de producción que deben capacitar y controlar a sus operarios. De segundo nivel: personal profesional especializado en sistemas y bases de datos que harán en empalme de los datos con el software corporativo, directivos de producción y personal calificado para acceder al historial de los datos registrados por el dispositivo. Se elaboró un Cuadro para plasmar las principales características de los usuarios finales del dispositivo. (Ver Cuadro 3)

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Cuadro 3. Principales Características de los usuarios finales del dispositivo

Usuario de primer

nivel

Tipo de usuario Operario máquina

Nivel académico Bachiller

Habilidades Manejo muy básico de computadores

Actividades a desempeñar

Verificación de tiempos de producción, ingreso datos en dispositivo, capacitación de nuevos operarios en manejo del dispositivo

Usuario de primer

nivel

Tipo de usuario Supervisor área

Nivel académico Bachiller o tecnólogo

Habilidades Manejo de computadores y tiempos de producción


Verificación de tiempos de producción, ingreso datos en dispositivo, capacitación de nuevos operarios en manejo del dispositivo

Usuario de primer

nivel

Tipo de usuario Técnico de mantenimiento

Nivel académico Tecnólogo o profesional

Habilidades Manejo de computadores y hardware avanzado


Verificación del correcto funcionamiento del dispositivo, diagnóstico y mantenimiento del mismo

Usuario de

segundo nivel

Tipo de usuario Jefe de sistemas

Nivel académico Profesional

Habilidades Manejo avanzado de bases de datos y software


Integración de los datos obtenidos del dispositivo con el software corporativo de la empresa, modificaciones al software del dispositivo.

Restricciones -El sistema no será invasivo con la máquina a instalar, no está permitido modificaciones estructurales, eléctricas, de sistemas, mecánicas o de cualquier tipo que puedan comprometer el funcionamiento original, asi que será un accesorio externo totalmente opcional que no comprometa la normal operación en caso de cualquier eventualidad.

32

-Se usarán herramientas de desarrollo tipo software libre, debido a que por el momento no está permitido la adquisición de nuevas licencias de software, tanto para bases de datos como para interface software. -La adquisición de elementos hardware serán de fácil acceso en el mercado local con más de un proveedor para garantizar la disponibilidad. -El sistema será desarrollado con tecnologías y lenguajes de software asequibles en el mercado laboral local, con el objetivo de que sea fácil encontrar profesionales que puedan dar continuidad al proyecto si se da el caso de que en un futuro los desarrolladores originales no estén disponibles. -La duración total máxima que puede tener el proyecto es de un año. -El dispositivo utilizara la red WIFI interna para la comunicación de los datos aprovechando la disponibilidad de recursos existentes en planta. -No se realizarán ningún tipo de modificación o intervención a los servidores de sistemas internos que puedan comprometer el normal funcionamiento de los departamentos administrativos.

Requerimientos funcionales obligatorios

Aquí se detallarán cuáles serán las entradas y las salidas que se esperan del sistema hardware-software que se va a desarrollar, esto con el objetivo de documentar y verificar la posterior implementación de la mayor cantidad de funciones requeridas por los usuarios. Son las funciones que debe ejecutar el sistema a diseñar, se clasificaran en dos grandes grupos, requerimientos obligatorios y opcionales. Los requerimientos funcionales obligatorios describirán las funciones que son absolutamente necesarias para cumplir los objetivos del desarrollo del dispositivo, estas fueron determinadas mediante entrevista directa con los funcionaros administrativos que encargaron el proyecto, que son el jefe de planta y el asistente de gerencia.

33

Los requerimientos funcionales opcionales describirán algunas capacidades o funciones que podría desempeñar el dispositivo, pero no comprometen o influyen directamente en los objetivos principales del desarrollo del dispositivo. Cuadro 4. Requerimientos específicos. Requerimientos funcionales obligatorios

Requerimiento #: RF1

Clasificación: Obligatorio

Origen Requisito: Diego Ramírez (Asistente Gerencia)

Descripción: El sistema tendrá la función principal de contar el tiempo en formato hh:mm:ss que dura encendida la máquina, tiempo que permanece en modo alistamiento y tiempo que está realmente produciendo piezas.




Descripción:

El sistema tendrá como función secundaria, registrar en la base de datos las ordenes de trabajo procesadas en la máquina incluyendo datos como nombre del operario, numero de orden, referencia, pieza, cantidad de producto no conforme, hora inicio y hora fin.




Descripción: El sistema deberá registrar la información adquirida (tiempos almacenados) cada cierto tiempo en una base de datos, este tiempo será reprogramable según la necesidad.




Descripción: El dispositivo realizará conteo por medio de un sensor externo la cantidad de piezas elaboradas en la máquina solo cuando esta se encuentre en modo de producción.

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Cuadro 4. (Continuación)




Descripción: El sistema deberá registrar en la base de datos la información adquirida (orden de producción y piezas elaboradas) cuando dicha orden sea terminada por cualquier motivo.



Origen Requisito: Álvaro Arcila (Supervisor Lamina)

Descripción:

El dispositivo tendrá una pestaña de visualización donde se muestren los tiempos registrados (tiempo de encendido, paro, alistamiento y producción) los cuales se actualizará en tiempo real.




Descripción: El dispositivo deberá mostrar en la interface gráfica si la máquina se encuentra produciendo, en alistamiento o en paro.




Descripción:

Ante tiempo de inactividad de 5 minutos el sistema debe automáticamente empezar a contar tiempo de paro, este tiempo de inactividad debe tener posibilidad de variarse de acuerdo a la necesidad.




Descripción: El dispositivo se encenderá al mismo tiempo que la máquina donde fue instalado de manera automática.

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Origen Requisito: Albeiro Hernández (Jefe sistemas)

Descripción: El dispositivo almacenara la información recolectada en una base de datos MySql que corre actualmente en el servidor de diseño, esta base datos por el momento no tienen ningún uso.




Descripción: El sistema no permitirá registrar tiempo de producción hasta que estén diligenciados los campos donde se registran los datos de la orden de trabajo (nombre, #orden, referencia, pieza)

Cuadro 5. Requerimientos no funcionales

Requerimiento #: RNF1



Descripción: Capacidad de recibir vía teclado la información correspondiente a la orden de trabajo que se ejecutara.




Descripción: Un usuario de primer nivel debe ser capaz de utilizar todas las funciones del sistema con un entrenamiento de 2 horas




Descripción: El sistema contará con una interfaz gráfica pequeña de máximo 800x480 pixeles, para visualizar en pantallas de 7 pulgadas como máximo.

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Descripción: Comunicación y transmisión de los datos a través de la red WIFI existente en planta Acopi.




Descripción:

Hardware con capacidad de soportar las condiciones de operación de la planta, polvo, suciedad en general, temperatura de hasta 60 grados °C, para uso en interior, uso continuo de al menos 16 horas diarias y hasta 24 horas.




Descripción: El sistema debe contar con manuales de usuario adicionales a la capacitación presencial.



Origen Requisito:

Descripción: La aplicación deberá consumir menos del 50% de los recursos del hardware seleccionado con el fin de tener recursos remanentes para futuras aplicaciones.

Requerimientos opcionales -El dispositivo podría tener la capacidad de abrir y visualizar archivos en formato PDF, con el fin de mostrar planos de productos y órdenes de trabajo en formato digital, por medio de un acceso a una base de datos de planos de producción y órdenes de trabajo que actualmente existe. Este requerimiento es totalmente opcional y solo se plantea como alternativa para aprovechar la visualización de información de producción en la pantalla del propio dispositivo. Actualmente se tiene en plena operación por casi un año, un caso de éxito el cual consiste en unos terminales para visualizar planos de producción basados en la plataforma Rapsberry PI, con estos terminales se dio acceso a los operarios de la planta para visualizar planos de producción almacenados en el

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servidor del departamento de diseño sin necesidad de imprimir los planos en formato físico. -El dispositivo podría ser capaz de capturar y registrar los códigos de paros que actualmente existen en la empresa. Existen dentro de la compañía códigos de paro internos que se utilizaban durante el diligenciamiento físico de los reportes de producción, sin embargo, en las etapas iniciales del proyecto se requiere concretamente medir tiempo real de producción, dependiendo de los resultados obtenidos podría incrementarse el nivel de detalle para registrar eventos, aun asi se acordó con el asistente de gerencia dejar esta característica como ampliación futura del dispositivo en caso de tener éxito en el cumplimiento de los objetivos iniciales.

Planteamiento del diseño preliminar

Basado en las especificaciones definidas previamente y análisis de estas, se planteará una idea inicial del sistema a construir con sus respectivas entradas y salidas, se utilizará la técnica de la caja negra para plasmar a nivel general como será el prototipo del sistema a desarrollar, este será diseñado teniendo en cuenta las restricciones y especificaciones documentas pero se moldeará de acuerdo al criterio del desarrollador para éste caso puntual, debido a que el desarrollador tiene muchos años dentro de la compañía donde se desarrolla el proyecto hay criterio suficiente y experiencia para tomar decisiones competentes a los lineamientos de desarrollo a seguir para construir el prototipo que resuelva las necesidades planteadas.

38

Figura 5. Caja negra del sistema a diseñar

Se elaboró un diagrama para plasmar las ideas iniciales de cómo y con quien deben interactuar los elementos de entrada para producir las salidas deseadas; con esta técnica se comienza a identificar los distintos bloques hardware y software con las respectivas tareas que deberán ejecutar para cumplir con los objetivos y requerimientos, por el momento no están definidos los detalles de cada bloque, pero servirá como guía para el desarrollo y diseño detallado del dispositivo. Figura 6. Diagrama de interacciones fundamentales del sistema a diseñar

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Entradas -Datos orden de producción: unos de los resultados esperados del dispositivo es que este registre todas las órdenes de trabajo que sean procesadas en la máquina seleccionada. Una orden de trabajo contiene información como el número consecutivo único que la identifica, la referencia de los productos a fabricar y las piezas que componen dicha referencia, adicional por cuestiones de seguimiento y trazabilidad es importante que quede registrado el nombre del operario que ejecuto la labor, ya que una misma máquina puede tener varios turnos y por consiguiente varios operarios. Esta información será muy valiosa para la dirección ya que quedara evidencia de cuánto tiempo se tarda en producir una cantidad determinada de cualquier producto, adicional a esto cualquier jefe de producción con acceso a los datos tendrá información confiable y detallada sobre si una orden de producción ya fue procesada en cierta máquina, por lo tanto podrá hacer un seguimiento más veloz y eficiente de las ordenes de trabajo durante su recorrido por la planta. Dichos datos serán ingresados vía teclado para los primeros prototipos. -Estado de máquina: durante el planteamiento del proyecto con el asistente de gerencia la idea inicial fue reconocer y contabilizar, en términos de tiempo, 3 estados principales en la máquina a los que se les denomino modos de operación: modo paro, modo alistamiento y modo producción. El modo de paro corresponde a las actividades que impliquen tener la máquina encendida pero que no contribuyan directamente a la fabricación o transformación de los productos, como por ejemplo espacios para alimentación, aseo, daños en la máquina entre otros. El modo de alistamiento corresponderá a registrar las actividades que estén directamente relacionadas con preparar, acondicionar, calibrar y poner a punto la máquina para fabricar determinado producto en condiciones óptimas de funcionamiento, modificaciones, calibraciones o correcciones por mal funcionamiento por ejemplo corresponden a tiempo de paro por mantenimiento. El modo de producción corresponde únicamente a la actividad puntual de ejecutar una operación para producir piezas en serie, cualquier evento que interrumpa la producción de la máquina será considerado un paro o una corrección en el alistamiento según sea el caso, el objetivo principal con la máquina seleccionada es contabilizar el tiempo que la máquina se encuentra en operación automática fabricando piezas. -Conteo Piezas: Por medio de un sensor externo se realizará el conteo de las piezas producidas en la máquina. Para el primer prototipo que compete a este proyecto, se asumirá que una operación produce solo una pieza, sin embargo, es posible que

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en ampliaciones o mejoras futuras puede darse el caso de que una sola operación produzca varias piezas o caso contrario que la fabricación de una sola pieza requiera de la ejecución de más de una operación. Se definió que el alcance inicial del prototipo tomará una operación como si fuera una sola pieza. -Energía (Alimentación eléctrica): se asume como entrada del sistema la fuente de energía que permite su funcionamiento, en nuestro caso particular como será un dispositivo electrónico será alimentación eléctrica. Dependiendo del hardware seleccionado serán las características detalladas de dicha alimentación, por el momento para el prototipo inicial no está considerado energía de respaldo. -Códigos de paro (opcional): como se indicó en el punto de requerimientos funcionales opcionales el dispositivo podría tener la capacidad de reconocer y registrar los códigos de paro que se utilizaban anteriormente durante el diligenciamiento físico de los antiguos reportes de producción, estos paros están plenamente definidos en una tabla la cual se revisara más profundamente durante el diseño detallado, sin embargo es importante resaltar que él es una funcionalidad opcional y no compromete los objetivos principales del dispositivo a diseñar.

Salidas -Interface gráfica: El dispositivo deberá contar con una interface gráfica donde sea posible visualizar e ingresar información al sistema, debe tener botones para ingresar o modificar el estado de la máquina (paro, producción y alistamiento), mostrar el conteo de las piezas, espacio para el ingreso de información referente a la orden de producción, todo con un tamaño suficiente para que cualquier persona pueda leer e ingresar información fácilmente de esta. -Tiempos registrados: Es requisito indispensable que sea posible visualizar a través de la interface gráfica los tiempos registrados (tiempo total, paro alistamiento y producción) en el dispositivo para control de los operarios y de los supervisores, por lo tanto, el dispositivo debe mostrar constantemente y en tiempo real todos los detalles de los tiempos registrados. -Estado de máquina: Ya sea atreves de la interface gráfica, luces indicadoras, alarmas sonoras o cualquier otro medio posible, el dispositivo tendrá la capacidad de informar a quien se acerque a la máquina si esta se encuentra en modo de paro, producción o alistamiento, esto con el fin de incrementar el control por parte de los encargados de vigilar la producción, es vital conocer el estado actual de la máquina para así mismo realizar el respectivo conteo de los tiempos de producción.

41

6.1.3 Selección de la tecnologia

Selección de conceptos individuales Se presentará a consideración varias alternativas de componentes para construir el sistema que cumpla con los objetivos planteados. La propuesta y selección de los elementos será principalmente por criterio y experiencia del desarrollador, se mencionarán las cuestiones propias que apliquen para el proyecto y no se profundizará al detalle en cada tecnología mencionada, solo se analizará si es viable para el desarrollo del proyecto basado en sus ventajas y desventajas dentro del alcance de este proyecto.

Opciones para Hardware de recolección y procesamiento de datos. - PLC (controlador lógico programable): El registro de información y control de procesos industriales bajo la plataforma tecnológica basada en PLCS es la más ampliamente usada y probada en el campo de aplicación, es una de las opciones más viables para cualquier proyecto de automatización debido a su altísima confiabilidad y variedad de módulos propios para desempeñar casi cualquier tarea, por ejemplo un bloque para operar registros de control PID y comunicación vía Ethernet con otros dispositivos. Ventajas. o Experiencia del desarrollador con esta tecnología: varias máquinas en esta planta de producción se han repotenciado y automatizado con PLCS marca Siemens y Unitronics, existe capacitación y experiencia suficiente para abordar el proyecto basado en esta tecnología. o Disponibilidad de recurso: actualmente en inventario existe un PLC unitrocnis V350 el cual tiene potencia suficiente para abordar este proyecto, incluyendo pantalla de 3.5” para interfaz gráfica, este equipo está libre para investigación y desarrollo interno, no tiene ningún uso por el momento. o Facilidad para contratar técnicos expertos en esta tecnología: es muy fácil conseguir en el mercado laboral personas expertas que puedan dar continuidad o apoyar el proyecto si se selecciona esta tecnología, tanto el SENA como los

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principales centros de formación de técnicos en electrónica y automatización industrial. Desventajas. o Altos costos de implementación inicial y adquisición de hardware en comparación a otras tecnologías como microcontroladores, el PLC Unitronics V350 que está disponible fue adquirido por el orden de COP$2,300,000. sin módulos de expansión. o Se requiere un módulo de expansión adicional para cumplir con el requerimiento de utilizar la red WIFI interna. o La pantalla del dispositivo que existe de 3” es demasiado pequeña a criterio de la directiva, durante una reunión para demostración de esta tecnología manifestaron que les gustaría una pantalla más grande, en caso de utilizar una pantalla adicional se incrementaría aún más el costo de hardware. - Computador de escritorio: Uno de los proveedores que presento oferta por el sistema de recolección y gestión de datos de producción, basaba su hardware de captura y procesamiento de datos en computadores con tarjetas de adquisición de datos, dado este antecedente se sometió a consideración esta opción como alternativa de implementación. Ventajas.

o Fácil adquisición de equipos en el mercado local.

o Experiencia del desarrollador interactuando con esta plataforma.

o Plena posibilidad de cumplir con todos los requerimientos con el mismo hardware sin ninguna limitación.

o Hardware muy potente en comparación a cualquier otra tecnología disponible.

43

Desventajas.

o Falta de experiencia del desarrollador realizando proyectos a nivel industrial en esta plataforma, no hay un precedente interno de uso de computadores personales para este tipo de aplicaciones dentro de la compañía.

o El tamaño de los equipos implicara acondicionamiento de espacio en planta para su ubicación.

o Se considera un poco más difícil contratar técnicos o profesionales con capacidad de hacer este tipo de desarrollos, se requerirá personal más calificado para esta tecnología.

o Alto costo en comparación a otras opciones como minicomputadores o PLCS.

- Microcontroladores: Una de las opciones es diseñar un sistema embebido a la medida para cumplir con los requerimientos puntuales, el hardware ideal para este tipo de aplicaciones son los micro controladores, los cuales son la opción más económica de las consideradas, pero no por esto menos potente en términos de hardware.

Ventajas.

o Amplia experiencia del desarrollador en proyectos con plataformas como ATMEL, MICROCHIP y Arduino, tanto en aplicaciones básicas como en proyectos complejos donde se implique almacenamiento masivo de datos en tiempo real.

o Muy bajo costo y consumo de energía en comparación a cualquier otra alternativa, presenta el costo más bajo de todas las alternativas consideradas, aproximadamente COP$25,000 en el mercado local.

o Facilidad de adquisición de dispositivos en el mercado local.

o Dispositivos aptos para condiciones de planta ya probados en el campo.

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o Tamaño muy pequeño del micro controlador y del sistema embebido a desarrollar.

o Posibilidad de cumplir con los requisitos básicos del proyecto.

Desventajas.

o Tiempo de desarrollo ligeramente superior a las otras opciones según la opinión del desarrollador del proyecto.

o Frágil en caso de mal uso del dispositivo.

o Dispositivo muy básico no apto para futuras ampliaciones opcionales de las capacidades del sistema en el futuro.

o Se considera más difícil contratar técnicos o profesionales con capacidad de hacer este tipo de desarrollos, se requerirá personal más calificado para abordar esta tecnología dado el nivel de complejidad del proyecto.

o La transmisión de datos inalámbrica, interface gráfica, registro de información en bases de datos hacen que sea un proyecto complejo para esta plataforma.

- Minicomputadores: Una excelente opción para lograr la implementación propuesta seria utilizar minicomputadores con adecuaciones suficientes para soportar las condiciones de planta, se plantea esta opción ya que actualmente se está manejando el concepto de internet de las cosas (IoT), existen muchas plataformas o soluciones innovadoras que cumplen plenamente los requerimientos del proyecto incluyendo las futuras ampliaciones opcionales que están siendo consideradas.

Ventajas.

o Amplia experiencia del desarrollador en especial en la plataforma Raspberry PI.

o Disponibilidad de recurso: actualmente hay en existencia en la planta de 3 equipos Raspberry PI 3, por motivo que se han implementado otros proyectos basados en esta plataforma.

45

o Existen casos de éxito internos y experiencia en soportar las condiciones de planta en proyectos anteriores por más de un año.

o Plataforma de desarrollo mucho más económica en comparación a otras alternativas como PLCS y computadores.

o Facilidad de adquisición de dispositivos en el mercado local a precio razonable, aproximadamente COP$150,000.

o Plena posibilidad de cumplir con todos los requerimientos con el mismo hardware sin ninguna limitación.

o Hardware muy potente en comparación a otras alternativas como PLC y microcontroladores.

o La mayoría de estas plataformas están basadas en software libre

Desventajas.

o Se considera un poco más difícil contratar técnicos o profesionales con capacidad de hacer este tipo de desarrollos, se requerirá personal más calificado para esta tecnología.

o Tecnología relativamente nueva en comparación a otras opciones como PLC y microcontroladores, por lo tanto, poco conocida por muchos desarrolladores.

o Hardware frágil en comparación a otras opciones, se requeriría acondicionamiento especial para garantizar que esta plataforma soporte las condiciones de operación en planta.

Opciones de sensores para conteo de piezas.

- Sensor micro switch final de carrera.

Ventajas.

o Amplia experiencia del desarrollador en el uso de esta tecnología en labores de mantenimiento y reparación de máquinas.

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o Dispositivo muy comúnmente usado en reparaciones eléctricas en planta.

o Plena disponibilidad de recurso, actualmente hay en existencia en la planta y es muy fácil de adquirir en cualquier almacén de repuestos eléctricos.

o Confiable, ampliamente probado en condiciones de operación de planta.

o Económico comparado con otras opciones como sensores de proximidad inductivos o magnéticos, COP$20,000 aproximadamente.

o Hay disponibilidad de muchas formas y tamaños lo cual facilita su instalación.

Desventajas.

o Desgaste por contacto físico y fricción debido a que se requiere actuarlo mecánicamente.

o No recomendado para aplicaciones donde se requiere activar varias veces en cortos espacios de tiempo.

- Sensor de proximidad inductivo.

Ventajas.


o Dispositivo muy comúnmente usado en reparaciones eléctricas en planta.

o Plena disponibilidad de recurso, actualmente hay en existencia en la planta y es muy fácil de adquirir en cualquier almacén de repuestos eléctricos.


o Económico comparado con otras opciones como sensores magnéticos. COP$80,000 aproximadamente. o Mayor durabilidad debido a que no se requiere contacto físico para activar este tipo de sensores.

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o Recomendado para aplicaciones donde se requiere activar varias veces en cortos espacios de tiempo debido a su corto tiempo de respuesta en comparación a otras opciones como switches de finales de carrera.

Desventajas.

o Más costoso en comparación a otras tecnologías como switches de finales de carrera.

o Tiene menos tamaños y formas disponibles en el mercado en comparación a otras tecnologías como switches de finales de carrera

o Los sensores inductivos que se tienen en inventario requieren metal para ser activados, no se activan con cualquier tipo de material.

-Sensor magnético.

Ventajas.


o Dispositivo muy comúnmente usado en reparaciones neumáticas en planta.

o Plena disponibilidad de recurso, actualmente hay en existencia en la planta y es muy fácil de adquirir en varios almacenes de repuestos eléctricos.


o Mayor durabilidad debido a que no se requiere contacto físico para activar este tipo de sensores.

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o Recomendado para aplicaciones donde se requiere activar varias veces en cortos espacios de tiempo debido a su corto tiempo de respuesta en comparación a otras opciones como switches de finales de carrera.

Desventajas.

o Alto costo en comparación a otras tecnologías como switches de finales de carrera y sensores inductivos de proximidad, aproximadamente COP. $150,000.

Opciones lenguajes de desarrollo para la aplicación software e interface gráfica. Núcleo del sistema de control.

- Java.

Ventajas.

o Posee distribuciones libres, posee licencia de código abierto.

o Lenguaje versátil con todas las funcionalidades requeridas para implementar totalmente los requerimientos del sistema.

o Software multiplataforma.

o Ampliamente usado por los desarrolladores tanto en el mercado local como global, por lo tanto, es fácil contratar profesionales que pueden dar continuidad al proyecto en este lenguaje.

o Posee capacidad para desarrollar interfaces gráficas.

Desventajas.

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o Nivel muy básico de conocimiento y poca práctica del desarrollador con este lenguaje en proyectos de este nivel.

-HTML + PHP.

Ventajas.

o Posee licencia de código abierto.



o Nivel medio de conocimiento y experiencia del desarrollador en proyectos con este lenguaje.


Desventajas.

o Se requiere plataforma WEB para ser implementado.

o Se requiere servicios WEB para la implementación de este lenguaje.

o No adecuado para implementaciones en hardware con microcontroladores o PLCs.

-Python.

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Ventajas.


o Lenguaje versátil con todas las funcionalidades requeridas para implementar totalmente los requerimientos del sistema. o Software multiplataforma.




Desventajas.

o No adecuado para implementaciones en hardware con microcontroladores o PLCs.

- Language C.

Ventajas.



o Software multiplataforma. o Ampliamente usado por los desarrolladores tanto en el mercado local como global, por lo tanto, es fácil contratar profesionales que pueden dar continuidad al proyecto en este lenguaje.


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o Adecuado para implementaciones en hardware como microcontroladores o PLCs.


Desventajas.

o Algunos de sus compiladores no son software libre.

Para sintetizar y hacer más fácil la comparación de todas las posibles opciones hardware y software que se requieren para cumplir con los requerimientos se elaboró dos tablas tipo matriz FODA para realizar la comparación de los elementos (ver Anexo B. Tabla comparación elementos hardware y Anexo C. Tabla comparación elementos software), adicionalmete en las siguientes tablas se muestra un resumen.

Tabla 1. Opciones para Hardware de procesamiento de datos.

Opciones para Hardware de procesamiento de datos.

Criterios de evaluación

Criterio/Ítem

1.

Ex

pe

rie

nc

ia

2.

Dis

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nib

ilid

ad

3.

Acc

es

o a

ex

pe

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4.

Co

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5.

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mp

lim

ien

to

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6.

Res

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nc

ia

To

tal

Ítem

s

PLC 3 4 4 1 4 5 21 Computador escritorio 1 2 2 1 5 2 13 Microcontroladores 4 4 3 5 2 3 21 Minicomputadores 5 4 2 4 5 3 23

52

Tabla 2. Opciones de sensores para conteo de piezas.

Opciones de sensores para conteo de piezas.


Criterio/ítem

1.

Ex

pe

rie

nc

ia

2.

Dis

po

nib

ilid

ad

3.

Ac

ces

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pe

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s

4.

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5.

Cu

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6.

Re

sis

ten

cia

To

tal

Ítem

s Microswitch 4 4 4 5 3 1 21 Sensor inductivo 4 4 4 4 4 5 25 Sensor magnético 4 3 4 2 4 3 20

Tabla 3. Opciones lenguaje de programación.

Opciones lenguajes de programación.


Criterio/ítem

1.

Ex

pe

rie

nc

ia

2.

Lib

rerí

as

Gra

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as

3.

Acc

es

o a

ex

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s

4.

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5.

Cu

mp

lim

ien

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vo

s

6.

So

ftw

are

Lib

re

To

tal

Ítem

s

JAVA 2 4 4 5 4 5 24 HTML+PHP 3 4 4 5 4 5 25 Python 4 4 4 5 4 5 26 C 3 4 4 5 4 5 25

Luego de comparar sus ventajas y desventajas, en cada categoría que compone diferentes opciones se observa factores positivos que destacan, se hace un análisis cualitativo para seleccionar el mejor hardware, software y sensor para el desarrollo del dispositivo.

En cuanto al hardware se observa, que el dispositivo que más se destaca es el microcomputador, por lo que es un dispositivo muy económico en comparación a los PLCs. y computadores con tarjetas de adquisición, potente y con gran cantidad de puertos de expansión y configuración comparados con un Microcontrolador. Ya que cuenta con un procesador, memoria RAM, puertos USB y conexión inalámbrica y con un software de desarrollo en constante actualización para futuras mejoras a pesar de utilizar un software relativamente moderno y poco conocido por

53

desarrolladores de software. La única particularidad negativa es la fragilidad del microcomputador a las variaciones de voltaje de alimentación, solucionando esta deficiencia acondicionando la alimentación del mismo por reguladores de voltaje y respaldado por baterías por lo que el Raspberry PI, es la mejor opción para el hardware del dispositivo a desarrollar.

En cuanto el sensor para el conteo de piezas se observa que el sensor de proximidad inductivo es la mejor opción en comparación con el Switch de fin de carrera este no sufre de desgaste físico, y es más económico que el sensor de proximidad magnético y este último se tiene que acondicionar con imanes o electroimanes para su activación y en el sensor inductivo solo se activan mediante presencia metálica.

Para la selección del software el que más se destaca es el lenguaje de programación Python ya que es un software muy sencillo para programar comparado a las otras opciones ya que no necesita un servidor web para funcionar ni necesita ser compilado para su funcionamiento y puede ser interpretado en cualquier arquitectura que es un complemento ideal para el hardware Raspberry PI el cual se destaca anteriormente como hardware.

6.1.4 Etapa 3: Diseño y desarrollo.

Componentes Hardware para construcción del dispositivo.

54

Tabla 4. Lista de componentes Hardware y precios para construcción del dispositivo.

Descripción Observación Unidades Cant. Precio x

Und. Total

Raspberry PI 3. Núcleo y control del sistema, hardware para procesamiento de datos

Unds. 1 $ 150,000 $ 150,000

Sensor Proximidad inductivo Autonics PR08-1.5DP. 24V

Sensor para detectar piezas fabricadas

Unds. 1 $ 80,000 $ 80,000

Pantalla HDMI 7" adafruit 2407 800x480

Pantalla para visualización de interface

Unds. 1 $ 325,000 $ 325,000

Fuente 110V entrada , salida 2xUSB 5V 2.5 Amps

Fuente de alimentación para Rapsberry pi y pantalla.

Unds. 1 $ 25,000 $ 25,000

Fuente 110V entrada, salida 24 VDC. 2 Amps

Alimentación eléctrica sensor de proximidad

Unds. 1 $ 60,000 $ 60,000

Teclado USB Ingreso datos al dispositivo Unds. 1 $ 20,000 $ 20,000

Relé estado sólido 24V. 2961118 Phoenix contact

Conmutación señal de 24V del sensor de proximidad para disminución de ruido

Unds. 1 $ 30,000 $ 30,000

Caja plástica 10x10 cms CCTV

Caja plástica para protección del dispositivo

Unds. 1 $ 2,000 $ 2,000

Cable 3x0.34 blindado Conexión Sensor de proximidad inductivo con Raspberry PI, datos y alimentación eléctrica

Mts 10 $ 1,000 $ 10,000

Extractor 2" 5V Sistema de refrigeración dispositivo

Unds. 1 $ 5,000 $ 5,000

Tornillos 6x20mm Ajuste piezas en caja plástica Unds. 10 $ 200 $ 2,000

Tornillo 10x2" Ajuste piezas en caja plástica Unds. 4 $ 200 $ 800

Funda termo encogible 3mm diámetro

uniones cables de conexiones eléctricas

Mts 1 $ 1,000 $ 1,000

Cable USB a USB micro x 2 Mts

Conexiones energía y datos Raspberry PI y pantalla

Unds. 2 $ 5,000 $ 10,000

Disipador de aluminio 20x20mm

Disipación de calor procesador Raspberry PI

Unds. 2 $ 800 $ 1,600

Memoria SD Clase 10, 16 Gigas

Almacenamiento datos y sistema operativo raspberry PI.

Unds. 1 $ 29,000 $ 29,000

Cable HDMI x 1 metro Conexión video pantalla con raspberry PI

Unds. 1 $ 10,000 $ 10,000

Instalación y mano de obra

Instalación, pruebas y puesta a punto del dispositivo en la máquina seleccionada

Unds. 1 $ 200,000 $ 200,000

Total $ 961,400

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Figura 7. Ilustración aproximada de los componentes del dispositivo

# Descripcion

1 Raspberry PI 3.

2 Sensor de proximidad inductivo.

3 Relé de estado solido

4 Teclado USB

5 Pantalla Touch de 7”

Elementos software para implementación del dispositivo Para la implementación de la aplicación software en la plataforma Raspberry PI, se utilizará como sistema operativo base RASPBIAN JESSIE con Kernel 4.9.5 Si la instalación del sistema operativo es correcta a la versión indicada, dentro del sistema operativo vendrá incluida la librería “gpiozero” para utilizar los puertos GPIO (General Purpose Input/Output, Entrada/Salida de Propósito General) a través del lenguaje de programación Python, será a través de estos puertos que capturaremos la señal del sensor seleccionado. Para este proyecto utilizaremos la

5 Raspberry PI Learning Resources. Software guía. [En línea]. En: www.raspberrypi.org [Consultado 20 de abril de 2016]. Disponible en internet: https://www.raspberrypi.org/learning/software-guide/quickstart/.

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versión Python 2.7 ,a pesar de que existe una versión de Python 3.6 más nueva y avanzada se tiene más experiencia por parte del desarrollador trabajando con la versión 2.7, ambas versiones vienen incluidas por defecto en esta versión del sistema operativo RASPBIAN JESSIE. Para ejecutar las conexiones y consultas con las bases de datos mysql a través del lenguaje de programación Python, se requiere la librería de conexión “MySQL Connector/Python” para Python 2.7. En el software raspbian se puede instalar directamente (solo si existe conexión a internet) con el comando: “sudo apt-get -y install python-mysql.connector”.6 Para el desarrollo e implementación de la interface gráfica se utilizará la librería para Python PYQT4, existe una versión PYQT5 mas avanzada, pero se utilizará la versión 4 por que existe más experiencia y practica por parte del desarrollador. En el software raspbian se puede instalar directamente (solo si existe conexión a internet) con el comando: “sudo apt-get install python-qt4”.7

Tabla 5. Elementos software necesarios para desarrollar el dispositivo planteado.

Descripción Observación Cant. Precio x Und.

Total

2017-04-10-raspbian-jessie

sistema operativo Raspberry PI3 1 $0 $0

Phyton 2.7 Lenguaje de programación Incluido en el sistema operativo raspbian-jessie

1 $0 $0

gpiozero Librería para uso de puertos incluida en el sistema operativo raspbian-jessie

1 $0 $0

mysql connector Python 2.7

Librería para interactuar con bases de datos mysql

1 $0 $0

PYQT4 Librerías Python para implementación de interfaces graficas

1 $0 $0

Diseño DAS (Data Acquisition System) o sistema de adquisición de datos

6 MySLQ. Download connector phyton. [En línea]. En: MySLQ [Consultado 20 de abril de 2016.]. Disponible en internet: https://dev.mysql.com/downloads/connector/python/. 7 RIVERBANK. Software PyQt4 Download. [En línea]. En: RIVERBANK [Consultado 20 de abril de 2016]. Disponible en internet: https://www.riverbankcomputing.com/software/pyqt/download.

https://dev.mysql.com/downloads/connector/python/

https://www.riverbankcomputing.com/software/pyqt/download

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Interfaz gráfica para ingreso de datos. Se construyó una aplicación en Python 2.7 que controla todas las funciones del sistema, dicha aplicación cuenta con interfaz gráfica desarrollada en PYQT4 con 3 botones principales para que el operador indique en qué estado se encuentra la máquina (modo producción, modo alistamiento y modo paro) y así contabilizar los tiempos de producción, estos botones serán las entradas conocidas como estado de máquina. El diseño de la interface gráfica de usuario o GUI (graphical user interface) se realizó en la aplicación “QT Designer” que viene incluida cuando se realiza la instalación del paquete PYQT4, a continuación, algunas capturas de la interface gráfica de 480x320 para ingreso de estado e ingreso de datos de la orden de trabajo. Para información detallada de cada campo en la GUI e instrucciones de uso. (Ver Anexo D.- Manual del usuario software) Figura 8. GUI corriendo en Linux (Raspbian JESSIE 4.2).

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Figura 9. Captura GUI corriendo en Windows 10

.

La interfaz gráfica puede variar en apariencia de los botones y tamaño de la fuente según el sistema operativo donde esta se ejecute, por ejemplo, en las fotografías anteriores se puede evidenciar esta diferencia, la primera es ejecutada Linux (Rasbian JESSIE) y la segunda en Windows 10, sin embargo, la funcionalidad es la misma en cualquier sistema operativo que sea compatible con Python y PYQT4.

Diagrama flujo inicio aplicación software: En el siguiente diagrama se plasma la lógica que sigue la aplicación para desplegar la interfaz gráfica. Debido a que los datos de la aplicación se almacenaran en una base de datos Mysql, es de vital importancia validar si esta conexión está disponible antes de iniciar la aplicación, por motivo de que si esta validación llegara a fallar la aplicación no podría almacenar ningún dato, los detalles de las rutinas de conexión, direcciones del servidor, configuraciones, usuarios y accesos a la base de datos se detallaran en el punto Implementación software y bases de datos. En el siguiente diagrama se pretende explicar los pasos que ejecuta la aplicación para poder mostrar al usuario la interfaz gráfica desde la cual se ingresaran los datos, ya que el funcionamiento total del software es muy complejo será abordado por etapas, se empezara por los pasos iniciales que son requeridos hasta que el sistema esté listo para recibir datos, otros detalles como el procesamiento de los datos y entradas se explicaran más al detalle en el punto Diseño detallado procesamiento de datos.

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Figura 10. Diagrama de flujo que describe el inicio de la aplicación software para mostrar la GUI.

Como primer paso, deben cargarse las respectivas librerías para poder utilizar las funciones de conexión con la base de datos, uso de puertos GPIO y uso de los elementos propios de la interfaz graficas basada en PYQT, la información detallada de la instalación de estos elementos esta descrita en el punto Elementos software necesarios para implementación del dispositivo. Una vez se haya validado la conexión con la base de datos, es necesario que según el último registro se consulte

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cual será el identificador de sesión, este concepto nos sirve para registrar el tiempo que transcurre desde el encendido de la máquina hasta que esta se apaga por cualquier motivo. Este dato es de extremadamente importante ya que la sumatoria de los 3 tiempos registrados debe ser igual al total de la sesión, de lo contrario tendríamos tiempos no registrados, adicional cada sesión tendrá un numero de consecutivo único e incremental asociado a esta para conocer cuántas veces se enciende y se apaga la máquina en un periodo de tiempo determinado. El identificador de sesión será suministrado por la base de datos usando la función “get_sesion_id()”. (Ver Anexo E.- Código de subrutinas propias functions_03.py). Este identificador único de sesión será impreso en la GUI junto con la marca de tiempo que indica el momento en el que dicha sesión inicio, a partir de este momento se actualizará cada segundo cuánto tiempo lleva en total dicha sesión; esta información podrá ser visualizada en la pestaña tiempos de la GUI. Por defecto una vez la interface gráfica este desplegada automáticamente al sistema se le asignara modo paro, esto por motivo que al encender la máquina no implica realmente que el operador este realizando ninguna actividad en particular, por lo tanto, es necesario que este ingrese de forma manual en que momento ingresa a modo alistamiento. Una vez el modo paro este activo, el sistema estará listo para recibir información vía teclado tanto del estado de la máquina como datos de alistamiento y producción.

Conteo de tiempos de producción. Según el diseño preliminar el sistema tendrá la función principal de contabilizar el tiempo que la máquina permanece en 3 modos: operación, alistamiento y paro. Para cumplir con este requerimiento el sistema debe reconocer mediante alguna señal que la máquina ha cambiado de estado además que se requieren ciertas condiciones para pasar de un estado a otro, por lo tanto, la opción más viable para implementar este diseño será usar el modelo de máquina de estado de Moore la cual para calcular un nuevo estado depende de la entrada. Esta técnica es la que se utilizaba durante la formación profesional en cursos de electrónica digital y diseño lógico para implementar prácticas como controles de ascensores o alarmas.

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Figura 11. Diagrama de estados de la aplicación desarrollada

Según el diseño tenemos una máquina en la que salida es igual a la entrada, excepto en el caso de tratar de pasar de modo paro al modo producción, esta transición está restringida debido que para colocar la máquina en modo de producción deben ingresarse los datos de la orden de trabajo previamente lo cual solo será posible si se activa el modo alistamiento. Lo que hace el software es contar cuanto tiempo se permanece en cada estado y almacenarlo en variables de tipo tiempo. Según el diagrama es posible pasar de un estado dado a cualquier otro excepto de modo paro a producción, sin embargo, habrá unas limitaciones programadas en el software y actividades propias de cada estado (Ver Anexo F.-MainV3.py) puntualmente en la función “state_calc()”, algunas de las consideraciones más importantes son: -El estado inicial de la máquina de estado es el modo paro. -No es posible pasar de modo paro directamente a modo de producción, es necesario ingresar los datos de la orden de trabajo en modo alistamiento para que el sistema permita pasar a modo de producción.

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-Los tiempos acumulados (producción, alistamiento y paro) se contarán en formato en horas minutos y segundos, estos se actualizarán cada segundo en la interface gráfica. -El conteo de piezas solo se habilitará en modo de producción. -Solo el modo de producción tendrá un temporizador programable el cual cuando se desborde automáticamente almacenará los datos registrados y pasará a modo paro, esto solo ocurrirá si no hay ninguna actividad, cada pieza fabricada o detectada por el sensor limpia la bandera del temporizador. -No es posible activar dos botones de estado simultáneamente, el sistema no reconocerá esta entrada. -Para ejecutar una transición desde el modo de producción al modo de alistamiento debe cumplirse dos condiciones, que la orden de trabajo haya sido terminada y que la información haya sido almacenada. (Ver Anexo D.-Manual del usuario software). En el Anexo F.- MainV3.py está el código de la aplicación principal “mainV3.py” donde se detalla las subrutinas de controlan y procesan los estados de la máquina, “state_calc()” y “update_state()”, estas rutinas dependiendo de la entrada y del estado actual, actualizan las variables donde se lleva el conteo de los tiempos de producción.

Captura de datos con sensor de proximidad. El sensor de proximidad inductivo es el encargado de realizar el conteo de las piezas producidas. Para capturar la señal del sensor de proximidad se utilizará la función “Button” de la librería GPIO usando código Python en la raspberry PI. 8 Esta función nos permitirá mediante una configuración pull-up reconocer la señal que nos envía el sensor de proximidad, sin embargo, para disminuir el efecto que pueda tener el ruido en la señal se trabaja el sensor de proximidad con nivel de tensión 24 Voltios DC, debido a que la Raspberry PI no tolera este nivel de tensión en las entradas se utilizó un relé de estado sólido como interface para no poner en riesgo el puerto GPIO.

8 GPIOZERO. Api Input Devices. [En línea]. En: GPIOZERO [Consultado 20 de abril de 2016]. Disponible en internet:https://gpiozero.readthedocs.io/en/stable/api_input.html#button.

https://gpiozero.readthedocs.io/en/stable/api_input.html#button

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Figura 12. Detalle de conexión del sensor al puerto GPIO a través de un relé de estado sólido

La función de este circuito consiste en que cuando el sensor está en reposo el pin número 2 del SENSOR_1 no tiene tensión y no conduce corriente por los terminales 1 y 2 del relé, en este estado de reposo el pin GPIO_04 (pin #7) presenta una tensión de 3.3V. Cuando el sensor detecta una pieza, el pin número 2 del SENSOR_1 adquiere una tensión de 24V y envía corriente por los terminales 1 y 2 del relé, como consecuencia el relé actúa y cierra el contacto NO, con esto el pin GPIO_04 se conecta al pin de tierra generando un cambio en el valor del puerto que será la señal para que el software ejecute una función programada, para nuestro caso la subrutina que incrementa del contador de piezas, la cual solo estará habilitada cuando la máquina se encuentre en modo de producción.

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En el Anexo F.- MainV3.py está el código de la aplicación principal “mainV3.py” donde se detalla la subrutina que controla y procesa el conteo según el estado de la máquina, la función que realiza esta operación se le dio el nombre de “function_02()”.

Diseño detallado procesamiento de datos En el siguiente diagrama se describirá la lógica que realiza el software para calcular y almacenar los tiempos en cada estado. Figura 13. Diagrama Flujo lógica para calcular y almacenar los tiempos de producción.

La interface PYQT funciona como un esqueleto grafico que procesa eventos los cuales son básicamente las entradas del sistema. Los botones pueden programarse para llamar funciones en cuanto estos sean presionados o la información que se

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diligencia en los campos puede ser almacenada en variables para ser procesada posteriormente, sin embargo, una de las funciones más útiles que presenta trabajar con las librerías PYQT es el uso de temporizadores programables para invocar funciones automáticamente. Aprovechando esta funcionalidad nuestro software actualiza la interface cada cierto tiempo con los nuevos valores calculados, tanto de tiempos de producción como de piezas detectadas por el sensor. Se programó un temporizador a 1000 mili segundos, el cual una vez desbordado llama una función que interpreta este desborde como un nuevo evento, con este evento se invoca la función que calcula la diferencia de tiempo entre un evento anterior y este nuevo evento, dependiendo del estado de la máquina suma esta diferencia de tiempo a la variable que le corresponde, la subrutina “timeout_01()” que se encarga de implementar esta lógica puede ser consultada al detalle en Anexo F.- MainV3.py que corresponde al código de la aplicación principal “mainV3.py”. Uno de los factores más determinantes para garantizar el éxito del procesamiento de datos y la toma de tiempos en este diseño, es que el dispositivo donde se ejecute la aplicación tenga conectividad a internet o a un servidor en la red local que le suministre hora y fecha actualizadas, en caso de que el dispositivo no tenga acceso a esta información registrara información errónea por motivo de que el dispositivo basa su registro de eventos en la librería “datetime” que viene incluida en las librerías por defecto en todas la versiones de Python.9 Para nuestro sistema basado en Raspberry PI 3 con conectividad a través de la red WIFI interna los dispositivos tienen acceso a la red local donde hay varios servidores locales que pueden proveer la fecha y hora del sistema para el software corporativo ya que poseen el servicio NTP (Network Time Protocol), esta operación de sincronización se realiza de forma automática y solo es necesario ajustar la zona horaria durante la instalación del sistema operativo Raspbian.

Envió a modo de paro por temporizador. Una de las características descritas en el funcionamiento del dispositivo es la capacidad que tiene de cambiar desde modo de producción a modo paro automáticamente ante un periodo de inactividad prolongado, esto con el fin de que si el operador abandona la máquina y olvida indicar que la producción termino por cualquier motivo, el sistema automáticamente termina la orden de trabajo, registra los datos en las tablas correspondientes y empieza a contar tiempo de paro. La función que se encarga de controlar este evento es “timeout_02()” y depende del valor de la variable global “timer_overflow_2” a la cual se le asigna un valor en milisegundos, por ejemplo 60000 milisegundos igual a 1 minuto, la operación de esta función consiste en que

9 PYTHON. Basic date and times types. [En línea]. En: https://docs.python.org [Consultado 20 de abril de 2016]. Disponible en internet: https://docs.python.org/2/library/datetime.html

https://docs.python.org/2/library/datetime.html

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si en este tiempo programado el contador no ha registrado ninguna pieza la función se ejecutara, pero si antes que el temporizador se desborde el sistema detecta una pieza nuevamente se reiniciara el temporizador, esta función y la variable global que la controla. (Ver Anexo F.-MainV3.py) que corresponde al código de la aplicación principal “mainV3.py”,

Implementación software y bases de datos. Análisis de la infraestructura de red: El departamento de sistemas asignó un servidor interno con un servicio de base de datos Maria DB totalmente operativo y gratuito pero sin uso actualmente, está asignado al departamento de diseño, el departamento de sistemas hizo entrega de las credenciales de acceso a este servidor para ingresar remotamente por la aplicación PuTTY. Esta aplicación es uno de los clientes Telnet y SSH más utilizados por los ingenieros de soporte y desarrollo software en servidores Linux, es una herramienta gratuita compatible con el sistema operativo Windows. Se utiliza dentro de la compañía para realizar configuraciones o tareas de soporte a nivel de sistemas en los servidores internos de la empresa, actualmente el servidor tiene como único uso almacenamiento de información para el departamento de diseño, por lo tanto esta sub utilizado ya que no está actualmente prestando ningún servicio adicional. Inicialmente se verifico que el servidor asignado fuera compatible con el proyecto, y según las especificaciones se determinaron que ejecutar en este servidor el servicio de base de datos mariaDB no representaría ninguna carga para este, tampoco está comprometido el servicio SAMBA que se encarga de la compartición de ficheros entre los usuarios del departamento de diseño. El servidor asignado conocido internamente como “DISEÑO” se encuentra físicamente ubicado en el rack de comunicaciones perteneciente a planta Acopi Yumbo, en este rack se encuentran ubicados otros servidores que permiten la conectividad con las otras sedes por medio de VPN con el fin de usar el software corporativo quien tiene sus servidores en la sede principal ubicada en Cali, sin embargo, el servidor asignado es totalmente independiente a los otros. Existe una red interna con direcciones clase B del orden de 10.1.xxx.xxx debido a que todos los equipos en todas las sedes de la empresa deben verse inmersos en una única red a través de los servicios de VPN instalados en las sedes de cada ciudad. A pesar de la gran cantidad de equipos conectados a esta red, la asignación de direcciones IP es estática para la mayoría de los equipos con el fin de facilitar el soporte remoto prestado por el departamento de sistemas, sin embargo, existe un

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rango de direcciones dinámicas para usuarios nuevos o equipos que solo acceden temporalmente a la Red. Según un escaneo propio realizado a la red, solo en la planta de Acopi hay aproximadamente 66 equipos conectados a la red entre siwtches, equipos de alarmas, cámaras IP, NVRs, servidores, computadores de escritorio, repetidores de WIFI y teléfonos móviles con acceso autorizado a la red, de los cuales 12 aproximadamente se conectan por medio de la red WIFI, por lo tanto es ideal realizar la conectividad de los dispositivos a través de esta red WIFI que está disponible como se planteó en los requerimientos del proyecto. Tabla 6. Datos técnicos sobre el servidor asignado al departamento de diseño

Datos del servidor asignado

Hardware: HP ProLiant ML310e Gen8 V2

RAM: 8 Gigas

Procesador: Intel® Xeon® E3-1200 v3

Static hostname: centos7.local

Machine ID: 7add8422adf34e76b20417b9c3a91fb0

Operating System: CentOS Linux 7 (Core)

Kernel: Kernel: Linux 3.10.0-514.10.2.el7.x86_64

Architecture: x86-64

centos-release: 7-3.1611.el7.centos.x86_64

IP interna: 10.1.1.99

Nota: las credenciales de acceso son confidenciales y son administradas por el departamento de sistemas.

Servicio de base de datos. Una vez verificado que el servidor cumpliera con las especificaciones hardware y software suficientes para garantizar un servicio ininterrumpido de base de datos confiable para la aplicación, se procede a verificar la versión y la funcionalidad del servicio de MariaDB, para realizar esto basta con ingresar al servidor con el respectivo usuario y contraseña y ejecutar el comando: “SHOW VARAIBLES LIKE "%version%".

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Figura 14. Captura de pantalla de la versión del servicio de base de datos MariaDB.

En la captura de pantalla anterior se puede evidenciar la versión actual 5.5.52, sin embargo, la interacción con la base de datos a través de consola es bastante engorrosa y existe una manera más sencilla de realizar operaciones como crear bases de datos y modificar tablas a través de un gestor de bases de datos, para nuestro proyecto utilizamos la edición gratuita de “SQLyog community edition” y “DBeaver community edition”.10 -11 Todos los detalles de cómo están construidas todas las tablas, tipo de datos, claves primarias, variables con auto incremento y estructura se pueden consultar en el Anexo G.- Diagramas bases de datos. A través de estos gestores gráficos se realizaron todas las operaciones de creación, modificación y pruebas en las tablas para almacenamiento de información del dispositivo, se requieren dos tablas para la operación normal de este, una donde se registren las sesiones de producción y otra donde se registren las ordenes de trabajo que pasaron por la máquina.

Tablas de datos. En la tabla llamada “registro sesiones producción” es donde se lleva el conteo de los tiempos según el estado de la máquina, esta posee las siguientes columnas: inicio sesión, total sesión, tiempo producción, tiempo alistamiento, tiempo de paro, identificador de máquina y un identificador único de sesión. Cuando el dispositivo se enciende y la aplicación se despliega se crea una

10 WEBYOG. The most complete and easy to use MySQL GUI. [En línea]. En: www.webyog.com [Consultado 20 de abril de 2016] Disponible en internet: https://www.webyog.com/product/sqlyog 11 DBEAVER. Universal SQL Client. [En línea]. En: https://dbeaver.jkiss.org/ [Consultado 20 de abril de 2016]. Disponible en internet: https://dbeaver.jkiss.org/

https://www.webyog.com/product/sqlyog

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nueva sesión en esta tabla en la base de datos donde la clave primaria es el identificador de sesión que además es de auto incremento, aquí se registran la hora y fecha de inicio de cada sesión, y cada cierto tiempo según se programe en el software se actualiza el conteo de los tiempos que haya registrado el dispositivo, las funciones que alimentan esta tabla son “sesion_register()” “sesion_update()”. (Ver Anexo E.- Código de subrutinas propias functions_03.py) La tabla llamada “registro ordenes producción” es donde se lleva el control y registro de los productos que se elaboran en la máquina, esta tabla posee las siguientes columnas: hora y fecha de inicio, hora y fecha de fin, numero de orden, referencia, pieza, cantidad contador, cantidad no conforme, operario y un identificador único de registro el cual es la clave primaria y con auto incremento, la función que alimenta esta tabla es “order_register()”.(Ver Anexo E.- Código de subrutinas propias functions_03.py) Con estas dos tablas el dispositivo podrá cumplir plenamente con los requerimientos iniciales, sin embargo se crearon otras tablas para cumplir otras funciones opcionales, se crearon dos tablas más donde se pretendía llevar un registro más detallado de las actividades de la máquina, los nombres de estas tablas son “registro eventos paro” y “registró eventos producción”, la función que alimenta esta tabla es “event_register()”. (Ver Anexo E.- Código de subrutinas propias functions_03.py) El objetivo de la tabla registro eventos de producción consiste en registrar al detalle la hora y la fecha exactas en las que la máquina cambiaba su estado o se presentaba cualquier entrada en el sistema, por ejemplo cada transición entre estados, cada inicio o fin de una orden, lectura de eventos internos, apagado de máquina o ingreso de un código de paro, sin embargo, durante las pruebas se detectó que registrar a un nivel tan detallado el volumen de información de salida era demasiado grande y por el momento esta información no era útil para cumplir los objetivos, sin embargo se dejó como alternativa para ser utilizada en un futuro en caso de ser requerido. La tabla de registro eventos paro tiene como objetivo registrar los motivos por los que se presenta un paro, este es un requerimiento opcional que cual fue implementado con éxito, unos de los lineamientos para ejecutar esta función consistía en utilizar los códigos de paros que actualmente existen en los manuales operativos de la compañía, con esta información además de conocer cuánto tiempo total estuvo la máquina en modo paro también será posible identificar las causas más frecuentes para así facilitar la toma de decisiones que mejoren la productividad de la máquina.

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Cuadro 6. Códigos de paros internos según manuales operativos de producción en Metálicas JEP S.A.

Para efectos de facilidad en el procesamiento de los datos se optó por ingresar solamente los dos dígitos del código de paro sin el punto intermedio en el sistema, de acuerdo a esto para registrar una falla eléctrica por ejemplo se ingresa el código 41 en vez de 4.1, en caso de ingresar un código de paro invalido el sistema responderá con un cuadro de dialogo notificado este error, en caso de ingresar con código valido el sistema bloqueara el botón de paro para evitar así el registro accidental del mismo código para restablecer el campo solo será necesario cambiar de estado y volver a modo paro, la función que alimenta esta tabla es “stop_register()”. (Ver Anexo E.- Código de subrutinas propias functions_03.py).

Operaciones de consulta y registro en base de datos mariaDB. Uno de los temas que consumió más tiempo y recursos durante el desarrollo del dispositivo fue el diseño de las rutinas que interactúan con las tablas de la base de datos, se requirió casi 1 mes de investigación y pruebas para tener funciones confiables que cumplieran las tareas requeridas, todas las funciones se realizaron con el mismo esqueleto base, solo cambian entre si la construcción de los Query.

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Figura 15. Diagrama de flujo base para rutinas de consulta e ingreso de información en la base de datos

.

Se obtuvo algo de instrucción y formación sobre desarrollo de aplicaciones con bases de datos MySql en cursos como desarrollo de aplicaciones telemáticas y telecomunicaciones 3, siempre se realizaron proyectos pequeños y pruebas en ambientes controlados o virtualizados que no obedecían a condiciones de operación

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reales, para este proyecto se requirió configurar e interactuar con un servidor real y realizar muchas pruebas para determinar la confiabilidad de las funciones creadas. Inicialmente se requiere cargar o invocar las librerías de conexión para bases de datos tipo MySql mencionadas en el punto Elementos software necesarios para implementación del dispositivo, adicional a esto deben estar configuradas las credenciales de acceso que tengan privilegios suficientes para almacenar y extraer datos de las tablas, no es recomendable utilizar el usuario administrador (root) para estas tareas por cuestiones de seguridad, por lo tanto para que la aplicación realice sus consultas se creó un usuario propio, este usuario puede consultarse en el archivo “config.ini” que se describirá al detalle a continuación. Siempre al inicio de todas las funciones que ejecutan interacción con la base de datos debe importarse las credenciales de acceso para poder ejecutar la conexión, para esto se crearon variables con los datos del usuario, contraseña, base de datos y dirección del servidor que son importadas desde un archivo externo, este archivo tiene el nombre de “config.ini” y debe estar ubicado en la misma carpeta donde se ejecuta la aplicación principal. Gracias a este archivo en caso de presentarse un cambio en las credenciales de acceso o en la dirección del servidor, no será necesario volver a editar todas las funciones, basta con actualizar los datos solamente en el archivo de configuración, este archivo solo consta de 5 líneas como se muestra en la siguiente figura.

Figura 16. Captura de pantalla archivo externo de configuración y credenciales de acceso a la base de datos del dispositivo

Una vez las credenciales hayan sido importadas es absolutamente necesario validar la conexión con la base de datos, si esta conexión es exitosa habrá un identificador de conexión llamado cursor, con el cual será posible ejecutar las consultas, en caso de que la conexión falle habrá un mensaje informativo sobre el error y posteriormente saldrá de la función.

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Si la conexión fue exitosa y la función devuelve un identificador de conexión, se procede a construir el Query que no es más que el código o instrucciones de consulta para obtener o grabar información en las tablas de la base de datos seleccionada, el hecho de haber tenido una conexión exitosa no garantiza que el Query este correcto, cada función dependiendo de su objetivo tiene su propio código interno según el resultado deseado, para información más detallada es necesario revisar el anexo correspondiente a cada función deseada, estas se encuentran en el anexo E-.código de subrutinas propias functions_03.py. Una vez el Query haya sido elaborado se procede a ejecutarse acorde con el número de identificador de conexión activa, si la consulta es exitosa se muestra un mensaje de confirmación y debe realizarse el cierre de la conexión activa, en caso de que la consulta tenga un error habrá un mensaje informativo sobre este error, posteriormente tiene que realizarse el cierre de la conexión activa, en ambos caso es extremadamente importante cerrar las conexiones activas ya que podría generar saturación en las conexiones activas del servicio MySql y dejar de responder las peticiones, por defecto son 100 conexiones simultaneas.

Actualización automática de la sesión por temporizador. Según el análisis de condiciones de operación es posible que se presenten largos periodos de tiempo (de 2 a 8 horas para una producción de un lote importante) en los que el sistema no cambie de estado, por lo tanto, fue necesario implementar un temporizador para realizar actualización automática de los tiempos de sesión en la tabla “registro sesiones producción”, la función que realiza esta tarea es “timeout_03()”. (Ver Anexo F.-MainV3.py) que corresponde al código de la aplicación principal “mainV3.py”, sin embargo la frecuencia de actualización está determinada por la variable global “timer_overflow_3” , a la cual se le asigna un valor en milisegundos, según pruebas se determinó un tiempo de actualización de 5 minutos o 300000 mili segundos.

Pruebas aisladas sistema completo. Una vez todos los elementos software fueron probados individualmente, desde interface gráfica hasta funciones que alimentan la base de datos, se procedió a realizar pruebas del prototipo completo simulando funciones de producción, esto con el fin de simular condiciones más reales de operación donde interactúan varios sistemas simultáneamente como por ejemplo interfaz gráfica con rutinas de conexión a la base de datos junto con interrupciones generadas por el sensor de proximidad para conteo de las piezas. Para iniciar las pruebas fue necesario dar acceso a la red WIFI al dispositivo Raspberry PI 3, esta operación es necesaria debido a que existen controles de

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filtrado de MAC en la red interna para evitar conexiones no autorizadas, para hacer esto el departamento de sistemas le asigno el alias de “Raspberry_L23” con la MAC B8:27:EB:F5:1A:A8 y la dirección IP fija 10.1.1.173, con estos datos ingresados en el repetidor de WIFI el dispositivo quedo con pleno acceso a la red interna llamada “ACOPY_JEP”, todas las pruebas de aquí en adelante fueron ejecutadas desde el dispositivo Raspberry PI 3 directamente. La primera etapa de las pruebas consistió en la verificación de la conexión entre el dispositivo y el servidor, para realizar esta operación basto con hacer uso de la herramienta ping desde el dispositivo hacia el servidor, esta prueba resulto totalmente satisfactoria , una vez verificada la conectividad se procedió a ejecutar la aplicación desde el entorno de desarrollo Python, ya que el primer paso de la aplicación consiste en establecer la conexión con la base de datos antes de desplegar la interface gráfica, si la conexiones es exitosa se imprime en la consola Python mensajes de notificación. Durante el desarrollo de la aplicación se tuvo en cuenta la impresión de mensajes en consola tanto para notificar eventos exitosos como errores, esto debido a que hace más sencillo la depuración de estos errores en caso de presentarse mal funcionamiento del sistema en algún punto, sin embargo el software no se ejecutara en modo consola cuando se implemente totalmente con los operarios, los mensajes de consola solo están hechos para depuración del desarrollador o usuarios con experiencia en programación en Python. Con ayuda de la misma consola Python y los mensajes de confirmación se validó el ingreso de información a las tablas de la base de datos MariaDB, inicialmente se verifico que las sesiones de producción fueran registradas en la tabla “registro_sesiones_produccion” y que estos datos se actualicen según lo programado en el software, posteriormente se validó el registro de órdenes de trabajo ficticias en la tabla “registro_ordenes_produccion” durante esta etapa se validó que el sistema no permitiera colocar el dispositivo en modo de producción hasta no diligenciar los datos de la orden de trabajo, hasta este punto el desempeño del sistema es el esperado, sin embargo depende del operario diligenciar correctamente estos campos, adicional se realizaron pruebas para verificar si el temporizador de tiempo de inactividad en modo de producción ejecutaba las funciones esperadas, las cuales son: guardar automáticamente la información correspondiente a la orden de trabajo actual, actualizar los tiempos de la sesión y finalmente pasar el sistema a modo paro para no contar más tiempo de producción, también se validó que la función salir actualizara toda la información de la sesión antes de cerrar la aplicación totalmente.

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Figura 17. Captura pantalla mensajes de confirmación de conexión con base de datos en la consola Python

. Figura 18. Captura pantalla tabla “registro_sesiones_produccion” para validar el registro en la base de datos.

De acuerdo con el manual del usuario se verificaron una por una, cada función del dispositivo.

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6.1.5 Analisis de viabilidad financiera. Para este proyecto a la medida no se requerirá estudios económicos muy profundos, debido a que la razón principal que motivo el desarrollo del mismo es el alto costo inicial de las ofertas presentadas por los proveedores externos para cumplir con los mismos objetivos, presenta un riesgo técnico muy bajo debido a que no se realizarán intervenciones que amenacen el normal funcionamiento de los equipos de la empresa , no se plantean objetivos inalcanzables y están dentro de las competencias técnicas que ha adquirido el desarrollador durante la formación profesional, tampoco existen riesgos legales ya que se está haciendo un desarrollo totalmente nuevo a la medida de las necesidades internas de la compañía con herramientas gratuitas. El objetivo de este punto es definir claramente el costo y compararlo con el beneficio que se espera obtener.

Mercado y demanda: Este proyecto está limitado solamente para satisfacer la demanda interna de la empresa Metálicas JEP S.A, internamente existen aproximadamente 100 máquinas en las que sería posible implementar el dispositivo en caso de que el prototipo inicial cumpla con los objetivos estipulados, no está contemplado ninguna aplicación externa a la compañía en el alcance de este proyecto, por estos motivos se clasifica como un proyecto a la medida para satisfacer una demanda muy específica, la cantidad de dispositivos encargado es uno solo para poder evaluar el impacto y la utilidad que tiene esta información en la toma de decisiones y en la eficiencia de los procesos productivos dentro de la compañía.

Recursos para financiar el proyecto: Todo el desarrollo se realizará con recursos internos y propios de la compañía, no se requiere ningún tipo de alternativa de recursos externa, según la propuesta inicial presentada existe un presupuesto estimado entre COP$ 2,000,000. y COP$ 2,500,000. Este presupuesto estimado para desarrollar el proyecto se pactó con el director financiero en el momento que este encargó el proyecto, este presupuesto compete a temas de compras, adquisición de materiales y equipos necesarios para la implementación del proyecto, no está incluido en este presupuesto las horas hombre requeridas para la implementación del mismo debido a que el desarrollador es actualmente empleado de la compañía y se ha autorizado el uso de tiempo y recursos internos para diseñar, construir y probar el dispositivo dentro del tiempo laboral siempre y cuando no se descuiden las funciones propias del cargo, sin embargo se estima que los costos que corresponden a horas de desarrollo, programación y puesta en marcha suma el valor de COP$ 2,500,000. Así tendremos como máximo un total de costos para la implementación de este proyecto de COP$ 5,000,000.

Competencia: En el Anexo H.- “propuesta confidenciales proveedores” se evidencian las ofertas confidenciales que suministraron los dos proveedores que se

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presentaron para atender el requerimiento en primera instancia, ambos proveedores con amplia experiencia en el campo de implementación de este tipo de dispositivos y con garantía en todos los equipos y software suministrados. Ambas ofertas son algo complejas y no es fácil evidenciar claramente por cuanta cantidad de dinero se puede implementar un solo dispositivo, ya que ambos proyectos ofertados comprenden varios elementos que componen un sistema mayor, como por ejemplo licencias de software para recolección de datos de varias terminales, dispositivos de interconexión para varios módulos, entre otros, sin embargo para efectos de hacer una comparación objetiva, se establecerá un parámetro de comparación equitativo dividiendo el costo total del proyecto en ambos casos por el número de máquinas que entrarían en la implementación, así será posible comparar el costo del dispositivo a desarrollar en este proyecto con las otras ofertas de los proveedores. Tabla 7. Comparación de precios de implementación de dispositivos de mediciones de tiempos de producción

Descripción dispositivo 1

(Propio) dispositivo 2

(Proalnet) dispositivo 3 (Sincron)

Precio de hardware para 1 dispositivo $961,400 $4,940,000 $4,350,000

Precio de Software para 1 dispositivo $2,500,000 $3,026,250 $3,387,200

% hardware del valor total 27.8% 62.0% 56.2%

% Software del valor total 72.2% 38.0% 43.8%

Precio total para 1 dispositivo en una máquina

$3,461,400 $7,966,250 $7,737,200

Proyección costo 10 dispositivos. $12,114,000 $79,662,500 $77,372,000

.

Análisis costo beneficio. Es muy notable la diferencia en precio que tienen los dispositivos que ofrecen los proveedores externos en comparación al que se propone desarrollar en este proyecto, sin embargo, los dispositivos que ofrecen los proveedores ya han sido probados exitosamente en el campo y el riesgo de perder la inversión es muy bajo en comparación al desarrollo propio. En general es muy similar el precio de implementación del dispositivo en una máquina si se comparan ambos proveedores externos, sin embargo, no poseen las

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mismas capacidades según las ofertas enviadas, por ejemplo en la oferta enviada por Proalnet, el ingreso de las cantidades de piezas de producción será de forma manual, para que sea automática se debe adicionarle algunos costos que no están tenidos en cuenta en la oferta adjunta. Una parte importante que incrementa el precio de la implementación de estos dispositivos está directamente relacionada con el valor de las licencias de software requeridas para que estos sistemas operen, para los dispositivos suministrados por proveedores externos habrá un costo por cada licencia de software en cada dispositivo instalado en el futuro. En el caso de nuestro desarrollo propio, se desarrollara un software propio a la medida de las necesidades de la compañía el cual requerirá un mínimo de ajustes (por ejemplo cambio de identificador de máquina o tiempo de envió a modo paro) para operar en otra máquina, por lo tanto para el dispositivo desarrollado internamente no tendrá costo de licencia software por cada dispositivo instalado, no habrá más costos relacionados a temas de licencias para futuras implementaciones lo cual genera una ventaja competitiva en comparación a las otras dos alternativas que ofrecen los proveedores externos. Es posible que durante implementaciones futuras se requiera cambios o mejoras en el software pero estas estarán bajo control interno de la compañía y no será necesario negociar nuevos términos con ningún ente externo siempre y cuando se desarrolle con licencias de software libre. A pesar de la alta confiabilidad de las alternativas que ofrecen los proveedores externos, la compañía Metálicas JEP aún no tiene experiencia en el impacto que tendrá este tipo de mediciones, por este motivo es válido realizar pruebas piloto con tecnología y recursos internos a baja escala para determinar el impacto que tendrá en la producción y los procesos productivos antes de realizar altas inversiones con entidades externas. Ambos proveedores externos ofrecen software muy robusto y llamativo para realizar consultas e informes de los datos recolectados, sin embargo, como uno de los objetivos es recolectar los datos para ser procesados en el software corporativo esta característica pierde peso. Dado que existe capacidad de cumplir los objetivos y requerimientos, respetando las restricciones, siendo técnicamente viable la implementación del sistema planteado con las capacidades o conocimientos del desarrollador y con mucho menos presupuesto en comparación a las alternativas de los proveedores externos, se considera viable el desarrollo de un primer prototipo con recursos internos, en caso de que el desarrollo sea un éxito la diferencia será mucho mayor si se proyecta a 10 dispositivos implementados.

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6.1.6 Etapa 4: Implementación en planta.

Instalación y puesta a punto del prototipo Durante el diseño del dispositivo una de las restricciones principales consistió en que la instalación del dispositivo no comprometiera el normal funcionamiento de la máquina, por lo tanto, sería un accesorio adicional totalmente opcional. Inicialmente se tenía la idea de instalar el dispositivo en una caja plástica donde se incluyera todos sus componentes incluido pantalla, sin embargo, por motivos de espacio limitado en la unidad de control de la máquina no fue posible implementar esta opción y fue necesario instalar aparte la pantalla del dispositivo. Se aprovechó un espacio que quedo disponible al retirar una lámina removible en el control de la máquina y se instaló ahí la pantalla de 7” junto con el teclado, durante la instalación del dispositivo los operadores de la máquina hicieron varias sugerencias para comodidad en el ingreso de los datos. Para la instalación del dispositivo se emplearon dos operarios de mantenimiento para hacer las conexiones tanto de energía como del sensor, instalación de la caja plástica e instalación del sensor de proximidad en la mesa de la máquina, el costo de la platina tornillos e instalación fueron tenidos en cuenta en el punto 6.1.4 “Componentes Hardware para construcción del dispositivo”

Figura 19. Platina sujeción sensor inductivo de proximidad

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Figura 20. Dispositivo instalado en caja plástica.

Figura 21. Dispositivo instalado en control FANUC 04P-C

El tiempo de instalación del dispositivo fue de aproximadamente 3 horas, se considera un tiempo bastante alto, pero se espera que se reduzca al menos a la mitad para instalación de futuros dispositivos después de adquirir experiencia. Durante la instalación se identificaron 2 problemas importantes, el primero consiste en la ubicación de la Raspberry PI ya que obstáculos como puertas metálicas o cajas eléctricas disminuyeron notablemente la intensidad de la señal de WIFI que llegaba al dispositivo, para obtener la mejor recepción posible fue necesario ubicar el dispositivo en la parte de arriba de la unidad de control, no se ubicó a los lados debido a que estaría expuesto a tránsito de personas y materiales pudiendo sufrir

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daños, en casos futuros si llegara a presentarse problemas con la intensidad o cobertura de la señal WIFI es posible conectar el dispositivo a la red a través de Ethernet. El segundo y más importante de los problemas fue detectado durante las etapas de diseño detallado, consiste en la interferencia de las señales de los sensores cuando se trabaja a tensiones DC muy bajas como 5 VDC, por este motivo se optó por trabajar el sensor a una tensión de 24 VDC que fueron extraídos desde la misma máquina ya que esta es la tensión de operación de todos los sensores y pulsadores que tiene actualmente.

Capacitación y puesta en marcha En el Anexo D.- “manual del usuario software” está detallado el funcionamiento e instrucciones de uso del dispositivo, sin embargo, la capacitación inicial del dispositivo fue de manera verbal con demostración en persona directamente en la máquina. Se realizó capacitación a dos operarios de la máquina, también al jefe del área para que pudiera transmitir capacitación a nuevos operarios, sin embargo para la puesta en marcha del dispositivo se dio instrucciones de registrar ordenes de producción y bajo qué criterios modificar el estado del dispositivo entre los modos producción, alistamiento y paro, se omitió las funciones del dispositivo relacionadas con códigos de paro por motivo que estos actualmente están siendo revisados debido a su antigüedad, se espera realizar futuras modificaciones a las tablas de códigos de paros una vez se definan los nuevos. La explicación y demostración del funcionamiento del dispositivo solo tomo un máximo de 30 minutos, sin embargo, se detectó que es necesario que los operadores practiquen por un par de horas para adquirir agilidad y fluidez en el ingreso de la información, una semana después del inicio de toma de datos del dispositivo fue suficiente para que los operadores se acostumbraran totalmente al teclado del dispositivo.

Entrega de datos El módulo donde se procesarán los datos y los informes en el software corporativo aún está en desarrollo interno por parte del departamento de sistemas, por lo tanto, inicialmente se espera levantar los datos solicitados en tablas para ser usados posteriormente, sin embargo para verificar la capacidades del dispositivo se harán

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informes mensuales sobre los tiempos tomados y ordenes de producción que fueron procesadas. Durante la primera semana de operación se realizó una primera auditoria para verificar principalmente que los operarios si estuvieran utilizando adecuadamente el dispositivo.

Gráfica 1. Tiempos registrados primera semana de operación del dispositivo

Tabla 8. Datos totalizados primera semana de operación del dispositivo

Fecha total

_sesión tiempo_prod tiempo_alist tiempo_paro Total

15/05/2017 07:44:47 03:12:01 03:42:25 00:50:19 07:44:45

16/05/2017 15:14:46 05:36:01 08:06:54 01:31:46 15:14:41

17/05/2017 15:43:23 03:22:22 10:35:16 01:45:42 15:43:20

18/05/2017 13:00:51 02:31:24 09:19:35 01:09:50 13:00:49

19/05/2017 15:41:46 04:35:44 06:50:52 04:15:09 15:41:45

20/05/2017 11:57:39 03:54:06 04:07:52 03:55:39 11:57:37

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Tabla 9. Detalle registros primer día operación dispositivo

Inicio_sesión total

sesión tiempo prod

tiempo alistamiento

tiempo paro

id máquina

event key

15/05/2017 06:08 01:43:20 00:29:19 00:51:35 00:22:25 L-23 6

15/05/2017 07:55 06:01:27 02:42:42 02:50:50 00:27:54 L-23 7

07:44:47 03:12:01 03:42:25 00:50:19

En un solo día el dispositivo puede registrar varios tiempos ya que este registra cuando ocurren ciertos eventos los cuales ya fueron descritos en detalle en el diseño detallado, para facilitar este primer análisis se realizó la sumatoria de todos los eventos por cada día, estos primeros informes fueron elaborados en Excel, los datos con los que se realizó fueron exportados en formato csv desde el gestor de bases de datos SQLyog, no se he desarrollado en este proyecto una herramienta informática para autogeneración de informes ya que esta función será ejecutada por el software corporativo cuando consulte los datos directamente desde la base de datos, sin embargo se elaboraron estas tablas y gráficos para poder apreciar más fácilmente un consolidado de datos del dispositivo y que tipo de información podría extraerse de estos. En el Anexo I.- Grafico Jul 2017 (semana 1 y 2).xlsx, se puede consultar al detalle todos los datos de las dos primeras semanas de operación del dispositivo incluyendo todas las ordenes de producción procesadas, esta información es muy valiosa ya que refleja en condiciones reales de operación, cantidades y tiempos de producción de todos los productos que pasaron por esta máquina. Una vez se adquirió la dinámica de utilizar el dispositivo para registrar todos los eventos y ordenes de producción en la máquina se empezaron a generar informes mensuales. Figura 22. Consolidado tiempos registrados mes de Julio de 2017

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6.1.7 Etapa 5: Evaluación del desempeño.

Diseño e implementación de la evaluación de desempeño. Uno de los objetivos del proyecto consistió en diseñar y ejecutar una evaluación de desempeño una vez fuera puesto en funcionamiento el prototipo construido, dicha evaluación fue aplicada a 3 usuarios de primer nivel y a 1 usuario de segundo nivel debido a que no todos los involucrados interactúan directamente con el dispositivo, por ejemplo los encargados de sistemas solo interactúan con los datos que ha recolectado del dispositivo mientras que los operadores ingresan datos y manipulan directamente el dispositivo. La evaluación de desempeño fue diseñada para usuarios que tengan algún tipo de interacción directa con el dispositivo y uno de los objetivos de esta es obtener información para mejoras en futuras implementaciones. Por tanto, al personal de gerencia y directiva no se les aplicó esta evaluación debido a que los funcionarios de este nivel solo de se les presentan informes privados en las reuniones mensuales de seguimiento de proyectos. La evaluación diseñada se enfoca en dos partes, la primera sobre el uso del dispositivo y otra en el cumplimiento de los requerimientos, a pesar de que ambos conceptos son importantes, desde el punto de vista del desarrollador del proyecto no tienen el mismo peso, por lo tanto, se asignó un peso del 40% de la calificación total a la sección sobre el uso del dispositivo y un 60% al cumplimiento de los requerimientos. Se estimó una escala de calificación de 1 a 5, donde 1 es la puntuación más baja y 5 la más alta, en cada sección de evaluación se dio el mismo peso a todas las preguntas, para la etapa de evaluación del uso del dispositivo se formularon 8 preguntas donde cada pregunta tiene un peso máximo de 0.25 sobre la calificación total, en la etapa de cumplimiento de requerimientos se formularon 6 preguntas donde cada pregunta tiene un peso máximo de 0.5 sobre la calificación total, en caso de que todas las preguntas individuales obtuvieran 5 puntos el puntaje total máximo de la evaluación del dispositivo que sería posible obtener seria 5. Como se mencionó inicialmente no todos los usuarios interactúan de la misma manera con el dispositivo por lo tanto no se espera que un operador que tiene más experiencia solo ingresando datos suministre una opinión válida para los datos que entrega el dispositivo al sistema corporativo o que el jefe de sistemas pueda dar una apreciación objetiva sobre la facilidad de ingreso de datos vía teclado al dispositivo,

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por lo tanto el puntaje que corresponde a uso del dispositivo será extraído de los usuarios nivel 1 y el cumplimiento de requerimientos de los usuarios de nivel 2, para información más detallada sobre características de estos niveles ver el punto “6.1.2 ETAPA 2: LEVANTAMIENTO DE DATOS Y ESPECIFICACIONES, características de los usuarios”. (Ver Anexo J. Evaluación de desempeño)

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Figura 23. Formato evaluación de desempeño del dispositivo electrónico para medición de producción y tiempos de operación

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6.1.8 Resultados de la evaluación de desempeño.

Figura 24. Resultado evaluación de desempeño del dispositivo electrónico para medición de producción y tiempos de operación

Después de ejecutar las evaluaciones de desempeño con los operarios, jefes de área y personal de sistemas, se obtuvo un puntaje total final de 4.21, los resultados individuales fueron 1.84 de 2 posible en la sección sobre uso del dispositivo y 2.38 de 3 posible en cumplimiento de requerimientos, con esto concluimos que el dispositivo cumple con las expectativas, pero no ha destacado a tal punto de cumplirlas perfectamente sin ninguna posibilidad de mejora. Se destacan algunas observaciones de las evaluaciones realizadas para implementaciones futuras, las observaciones han sido reescritas en lenguaje más formal y no se utilizó las palabras textuales diligenciadas en el formato: Observaciones del departamento de sistemas:

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La aplicación podría en un futuro traer desde la base de datos del software corporativo información como referencia y pieza consultando el número de la orden de trabajo, para que el operador no tenga que escribirlo manualmente. Sería posible implementar código de barras para lectura de las órdenes de trabajo y automáticamente se carguen los datos de dicha orden.

Observaciones de los usuarios del dispositivo (técnicos de mantenimiento):

El dispositivo presento un par de fallas por golpes con una puerta cercana con algunos de los cables USB de alimentación eléctrica.

El dispositivo Raspberry PI y la pantalla de 7” se comportaron excelentamente a las condiciones de operación, sin embargo, los cables de alimentación eléctrica USB si sufrieron deterioro y fue necesario reemplazarlos en un par de oportunidades. Observaciones de los usuarios (operadores): Se presentó algo de dificultad en un inicio con el ingreso de datos vía teclado por falta de costumbre a los botones pequeños, pero después de unos días de practica se volvió una tarea rutinaria y normal.

Se presentó un rechazo inicial por parte de 2 operadores ya que pensaban que el dispositivo era para incrementar la presión sobre sus tiempos y cantidades de producción, adicional cuestionaron el por qué solo se instalaría el dispositivo en su máquina, se realizó varias charlas para informar que se pretende instalar a futuro más dispositivos en las otras máquinas y que todo el proyecto está enfocado en beneficio para colectivo. 6.1.9 Impacto sobre la empresa. Para estimar el impacto que tendrá la implementación de un dispositivo electrónico para realizar las mediciones de tiempos de producción en la empresa Metalicas JEP S.A., se realizará una comparación entre los métodos anteriores como se obtenía esta información y la forma como se manejaría con el nuevo dispositivo. La toma de datos que se efectuaba de manera totalmente manual, esta consistía en el diligenciamiento a mano de unos formatos impresos donde cada operario tenía la

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función de reportar las ordenes de trabajo ejecutadas durante el turno de trabajo, los operadores y supervisores de planta en varios oportunidades sugirieron que dichos formularios eran largos y engorrosos de diligenciar, este formato incluía entre sus campos nombre del operador, producto, pieza, hora de inicio, hora de final de jornada, tiempos de paros, piezas producidas, piezas no conformes. Normalmente se asignaba un espacio para el diligenciamiento de dichos formatos al final de la jornada, algunos operadores muy aplicados realizaban esta actividad en durante la jornada pero en ambos casos se presentaban muchos errores de escritura y alteración de los datos reales de producción, luego del diligenciamiento físico de los formatos estos debían ser digitalizados para su posterior análisis en bases de datos requiriendo así más tiempo y recursos para que los datos pudieran ser consolidados y analizados, adicional era evidente un gasto de papel de al menos dos hojas diarias por cada operador, debido a la complejidad del diligenciamiento y falta de recursos para sintetizar los datos, poco a poco fue disminuyendo el nivel de exigencia con los operarios de las máquina hasta el punto de que algunos ya ni siquiera realizan esta actividad sin ninguna consecuencia. Al implementar el dispositivo en la máquina seleccionada, Punzonadora pega 357, la cual es una de las más utilizadas e importantes de toda la planta, se espera evidenciar que esta máquina está siendo sub utilizada según la opinión de los propios supervisores del área, ya que los operadores no incluyen en los reportes de producción muchas actividades que realizan en el turno y todos estos tiempos quedan distribuidos o reportados como tiempo de producción, al consultar la opinión de del encargado del área Álvaro Arcila considera según sus registros antiguos de producción que esta máquina presenta al menos un 50% del tiempo realizando actividades distintas a producción de piezas. En el Anexo A.- Formato antiguo de producción, se adjuntan formatos de reporte de producción antiguos donde se evidencia la recolección manual de los datos. En el siguiente diagrama se hará la comparación en paralelo de como funcionaria la toma de datos electrónica por medio del dispositivo contra el método manual.

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Cuadro 7. Recolección de datos manual y electrónica

Recolección de datos manual Recolección de datos Electrónica

Se requiere verificación por parte del operario la disponibilidad de reportes de producción para diligenciar.

Sistema listo para recolección de datos al encendido de máquina.

El operario debe diligenciar manualmente campos como fecha, nombre y código de máquina

El sistema automáticamente está configurado para obtener la fecha y código de máquina automáticamente.

El operario a su libre criterio diligencia las actividades a realizar en el espacio de tiempo que tenga disponible o al final del día

El dispositivo registra el inicio de una actividad automáticamente e inmediatamente esta se ejecute, ya sea paro, alistamiento o producción

El operario diligencia el formato según los datos de la orden de trabajo asignada (número de orden, referencia, pieza)

El operario alimenta el sistema según los datos de la orden de trabajo asignada (operario, número de orden, referencia y pieza.)

El operario de acuerdo a su contador de piezas mecánico o por medio de conteo físico de las piezas diligencia la cantidad de unidades producidas.

El dispositivo automáticamente por medio de un sensor lleva el conteo de las piezas producidas.

El operario según su reloj diligencia los campos de hora inicio y fin de cada actividad

el sistema automáticamente asigna marca de tiempo a los eventos que se registren y actualiza inmediatamente los tiempos de paro, alistamiento y producción

Para conocer cuánto tiempo del turno corresponde a producción, alistamiento y paro los operadores o supervisores deben realizar la sumatoria manual de los diferentes registros diligenciados en el formato.

El sistema automáticamente actualiza y muestra en la pantalla todo el consolidado de tiempos registrados.

Una vez los formatos estén totalmente diligenciados estos se archivan para posterior digitación en el software corporativo

Los datos obtenidos tanto de tiempos como de registros de órdenes de trabajo son almacenados en una base de datos y pueden ser consultadas en cualquier momento.

Según análisis basado en la tabla anterior se esperan los siguientes impactos en la planta y en la operatividad de la producción:

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-Se espera un incremento drástico precisión de los datos registrados ya que estos serán ingresados en la base de datos de manera inmediata a la ocurrencia de los eventos, esto debido a que el dispositivo contara tiempo de paro si la máquina suspende la producción de piezas por un límite de tiempo asignado. -Los supervisores esperan evidenciar tiempos de paro y alistamiento que comprendan al menos el 50% del turno completo. -Se evidencia notablemente la disminución de intervención directa de los operarios en el diligenciamiento de la información de producción, con lo cual se espera eliminar los errores en cantidades y tiempos reportados. -Se suprimirá la actividad de digitación de los reportes de producción en el software corporativo, debido a que los registros que sean recolectados por el dispositivo se almacenaran directamente en una base de datos. -La visualización en pantalla del acumulado de los tiempos registrados, permitirá incrementar el control tanto de los mismos operarios como de los supervisores de área con el fin de contribuir a incrementar la eficiencia de los equipos equipados con el dispositivo, aun no existen datos validos de eficiencia global de equipos para estimar una meta. -Se espera aligerar las labores operativas de los jefes de área que impliquen tabulación de información en el software corporativo para que puedan concentrar este tiempo en la supervisión directa de los operarios en la planta. Al hacer la comparación entre la forma de cómo se tomaban los datos y tiempos de producción en la empresa de forma manual, hay una considerable mejora si se opta por el uso de dispositivos electrónicos, ya que se incrementa la precisión y velocidad del levantamiento de la información, se consolida rápida y automáticamente los tiempos para mostrar y se eliminan actividades de digitación posterior al diligenciamiento, temas como el ahorro estimado de papel y tiempos de diligenciamiento por parte de los operarios ya fueron mencionados en el punto de justificación del problema. Al implementar el dispositivo, con la toma de tiempo y actualización de los registros se requieren muy pocos segundos para saber el rendimiento de la producción, así como también obtener registros detallados de la bitácora de la máquina a

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implementar, para ello es indispensable que los operadores alimenten el sistema con la información que corresponde ya que el diseño del sistema se basa en la restricción de que si los operadores no cumplen con esta función no les contara el tiempo productivo.

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7. CONCLUSIONES La construcción del dispositivo electrónico para realizar mediciones de producción y tiempos de operación es el resultado de una implementación y puesta en práctica de los conocimientos obtenidos durante la formación profesional en el campo de la ingeniería electrónica, gracias a las competencias en telecomunicaciones recibidas durante esta formación se adquirieron habilidades para desarrollar proyectos no solo hardware si no también software. El dispositivo desarrollado es una herramienta que permitirá a la empresa metálicas JEP S.A. adquirir automáticamente información sobre sus tiempos y cantidades de producción. Debido a que se cumplieron las expectativas en la recolección de datos inicial, el departamento de sistemas y la directiva considera viable seguir adelante desarrollando este tipo de dispositivos a un nivel superior de interacción con su software corporativo ya que se evidencio capacidad del desarrollador en el diseño y puesta en operación de este tipo de sistemas. El sistema diseñado no está limitado a los requerimientos de este proyecto y es totalmente escalable a nuevos requerimientos futuros. La metodología clásica secuencial o en cascada se cumplió permitiendo el desarrollador obtener unos claros lineamientos para el desarrollo. Se evidencio claramente que un adecuado levantamiento de especificaciones es vital para el éxito del proyecto.

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8. RECOMENDACIONES Debido a que el proyecto se basó en la construcción de un prototipo usando elementos disponibles en el mercado local, se recomienda construir un circuido dedicado o sistema embebido a la medida para futuras implementaciones en caso de aplicarse a varias máquinas. Para futuras implementaciones se recomienda adquirir cables de alimentación eléctrica de más alta calidad o reemplazar conexiones USB micro por conectores más apropiados a las condiciones de operación como por ejemplo M8. Se recomienda hacer compatible las subrutinas de conexiones a base de datos del software con SQLserver para futuras mejoras propuestas por el departamento de sistemas, inicialmente no se implementó esta opción debido a que no había autorización para hacer consultas directamente a las bases de datos del software corporativo Ofimática.

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WEBYOG. The most complete and easy to use MySQL GUI. [En línea] En: www.webyog.com [Consultado el: 23 de Julio de 2016.]. Disponible en internet: https://www.webyog.com/product/sqlyog

https://www.webyog.com/product/sqlyog

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ANEXOS Ver CD adjunto, carpeta anexos.

diseÑo e implementaciÓn de dispositivo electrÓnico …

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