PROYECTO FIN DE CARRERA
Presentado a
LA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIER´
IA
DEPARTAMENTO DE INGENIER´
IA EL´
ECTRICA Y ELECTR ´
ONICA
Para obtener el t´ıtulo de
INGENIERO ELECTR ´
ONICO
por
Camilo Andres Saavedra Vasquez
DISE ˜
NO E IMPLEMENTACI ´
ON DE UN SISTEMA SCADA EN UNA
PLANTA PERTENECIENTE A LAS ARTES GRAFICAS
Sustentado el 9 de Diciembre de 2015 frente al jurado:
Composici´
on del jurado
- Asesor: Fredy Enrique Segura Quijano PhD, Profesor Asciado, Universidad de Los Andes - Invitados: Antonio Felipe Saavedra Vasquez, Director de logistica Colprinter LTDA
´
Indice general
1. Introducci´on 1
1.1. Descripci´on de la problem´atica y justificaci´on del trabajo . . . 1
1.2. Alcance y productos finales . . . 1
1.3. Objetivos . . . 2
1.3.1. Objetivo General . . . 2
1.3.2. Objetivos Espec´ıficos . . . 2
2. Marco te´orico, conceptual e hist´orico 3 2.1. Marco Te´orico . . . 3
2.2. Marco Conceptual . . . 3
2.3. Marco Hist´orico . . . 4
3. Definici´on y especificaci´on del trabajo 6 3.1. Definici´on . . . 6
3.2. Especificaciones . . . 7
4. Metodolog´ıa del trabajo 9 4.0.1. Busqueda de informacion . . . 9
4.1. Plan de trabajo . . . 10
4.2. Alternativas de desarrollo . . . 10
5. Trabajo realizado 12 5.1. Descripci´on del Resultado Final . . . 13
5.1.1. ADQ . . . 13
5.1.2. Visualizacion de estado de planta . . . 15
5.1.3. Base de datos MySql . . . 15
5.1.4. Modulo File Maker . . . 15
5.1.5. Conexion Harware . . . 16
5.2. Trabajo computacional . . . 17
6. Validaci´on del trabajo 25 6.1. Metodolog´ıa de prueba . . . 25
6.1.1. Verificacion ADQ . . . 25
6.1.2. Inserccion de datos en BD local . . . 25
6.1.3. Inserccion de datos en BD Remoto . . . 25
6.1.4. Revision de los datos almacenados en BD remota . . . 25
6.1.5. Recepcion de datos probenientes de BD Remota . . . 25
6.1.6. Recepcion de datos por parte de File Maker probenientes de BD Remota por medio de una conexion OBDC . . . 25
6.2. Evaluaci´on del plan de trabajo . . . 26
´INDICE GENERAL iii
7. Discusi´on 27
8. Conclusiones y trabajos futuros 30
8.1. Conclusiones . . . 30 8.2. Trabajo Futuros . . . 32
9. Referencias 33
10.Resumen Ejecutivo 34
10.1. Requerimientos . . . 34 10.2. Hitos base del proyecto . . . 35 10.3. Resultados . . . 35
11.Propuesta inicial 36
´
Indice de figuras
3.1. Distribuccion tiempo de planta OEE [3] . . . 6
3.2. Distribuccion tiempo de planta OEE1 [4] . . . 7
4.1. Planeacion de trabajo . . . 11
5.1. Flujo de proceso de insrccion de datos . . . 13
5.2. Red Base de datos - Tarjetas ADQ . . . 14
5.3. Interfaz principal . . . 18
5.4. Interfaz Programaci´on . . . 18
5.5. Traer informacion de DB MySql . . . 19
5.6. Registrar bobina . . . 19
5.7. Cargar OP . . . 20
5.8. OP cargada . . . 20
5.9. Interfaz estado de planta . . . 21
5.10. Tabla de programacion de planta . . . 21
5.11. Tabla de datos de conversion . . . 22
5.12. Conexion BD File Maker con MySql . . . 22
5.13. Conexion BD File Maker con MySql 2 . . . 23
5.14. UI modulo programacion de maquina . . . 23
5.15. Conexion modulo RC522 [5] . . . 23
5.16. Conversion de OP de Japan 15/11/15 . . . 24
5.17. Conversion Medio dia de trabajo 23/11/15 . . . 24
´
Indice de cuadros
1.1. alcance del proyecto . . . 2
4.1. Hitos base del proyecto . . . 10
4.2. alcance del proyecto . . . 10
5.1. Algoritmo de Interrupciones . . . 14
10.1. Hitos base del proyecto . . . 35
Cap´ıtulo 1
Introducci´
on
1.1.
Descripci´
on de la problem´
atica y justificaci´
on del trabajo
En la industria es muy importante conocer los costos y las ganancias referentes a un modelo de negocio, y depende de la empresa se tienen diferentes formas para llegar a estos resultados, para este proyecto se vio una necesidad de especializar un sistema de adquisici´on de datos, manejo de bases de datos y compiladores para obtener datos reales sobre los niveles de productividad, eficiencia y calidad. Actualmente Colprinter LTDA se encuentra en un proceso de optimizaci´on de procesos en su progra-macion, ya que se ha dado cuenta que los costos operativos se han incrementado, lo dif´ıcil en este tema es que aunque se sepa que se tiene un problema, no se sabe en donde atacarlo ni como atacarlo
Por eso con ayuda de sistemas de gesti´on en calidad y eficiencia y basados en el fin de este proyecto, se quiere mejorar nos solo los beneficios de la compa˜n´ıa si no tener una clara idea de las cifras reales costos y dem´as atacando problemas posibles como tiempos muertos innecesarios, tiempos de alistamiento incorrectos, materia prima desperdiciada y mala administraci´on de los recursos.
1.2.
Alcance y productos finales
Como objetivo m´aximo de este proyecto se tiene implementar un sistema completo de monitoreo para toda la planta (la planta consiste en 12 maquinas) y que este a su vez este enviando de forma inalambrica datos a un servidor, manteniendo el historia del personal y de la maquina, ya con estos datos almacenados, poder hacer un tratamiento a los datos con el fin de obtener indices de calidad y eficiencia en la planta general.
Por otro lado se tiene como una propuesta aceptable la implementaci´on completa de un dispositivo de monitoreo en el cual se debe ver reflejado la conexi´on con la base de datos de la compa˜n´ıa de forma alambrica o inalambrica y la presentaci´on de datos de la misma, todo esto con el fin de demostrar que el resultado es en si escalable para la planta general necesitando los cambio m´ınimos para su implementaci´on completa.
Estos objetivos se establecieron teniendo en cuenta la disponibilidad de la planta para la realizacion de pruebas e implementaci´on, ademas de la compra de los materiales necesarios, y la posibilidad de obtener la colaboraci´on de los t´ecnicos para no causar da˜no alguno.
CAP´ITULO 1. INTRODUCCI ´ON 2
Cuadro 1.1: alcance del proyecto
Item Avance Argumento
visualizaci´on del proyecto 100 % ya se tiene el algoritmo de los sistemas de sensado, las tablas necesarias en la base de datos y las tecnolog´ıas posibles a utilizar.
Aprendizaje de las herra-mientas de software a utilizar QT, Phyton, Mysql y FileMa-ker
100 % se tiene como objetivo realizar el aprendizaje necesario en lenguajes de programacion.
Desarrollo primer prototipo sin transmisi´on de datos
100 % con la tecnolog´ıa ya seleccionada se ha empezado con prue-bas en la principal variable a medir
Implementaci´on de la base de datos Mysql
100 % se implement´o una red industrial aparte de la red inter-na de la compa˜n´ıa, esto con el fin de evitar retrasos en la transmisi´on de informaci´on y posibles demorar en procesos de mantenimiento de red.
Implementaci´on de la base de datos de FileMaker para el modulo de programacion y la secci´on de indices de eficien-cia y calidad.
70 % se tiene implementado un modulo de programacion en plan-ta donde se ultiman deplan-talles de conexi´on de datos con cos-tos, procesos, base de datos de empleados, entre otros.
1.3.
Objetivos
1.3.1.
Objetivo General
Debido a la diversificaci´on que ha tenido la industria de las artes gr´aficas durante estos a˜nos, se ve como un objetivo proyectar la eficiencia en planta por medio de la lectura de cifras reales, donde se evidencie las perdidas de rentabilidad en los procesos, por ende gracias a la implementaci´on de un sistema SCADA donde se facilite la adquisici´on de datos importantes en el recorrido de las tareas por las diferentes estaciones, se espera tener los argumentos suficientes para la implementaci´on de un sistema de gesti´on de eficiencia y calidad, optimizando as´ı los recursos e incrementando la rentabilidad.
1.3.2.
Objetivos Espec´ıficos
Como objetivos espec´ıficos se tiene la implementaci´on de Hardware dispuesto a monitorear cada proceso productivo de la compa˜n´ıa, la base de datos donde la informaci´on sera almacenada, la interfaz para la inserci´on de los datos en cada uno de los m´odulos de acceso de un proceso productivo, y por ultimo la integraci´on completa entre la base de datos, los m´odulos de medici´on y la base de datos de la compa˜n´ıa (File Maker), Las tareas para llegar estos objetivos espec´ıficos se encuentran detalladas en la Tabla 1.1 .
Cap´ıtulo 2
Marco te´
orico, conceptual e
hist´
orico
2.1.
Marco Te´
orico
En los procesos actuales de la industria, la adquisici´on de datos de trabajo en todas las ´areas de una compa˜n´ıa es fundamental, por este motivo nace la idea de la creaci´on de sistemas de control SCADA, estos se encargan de estar monitoreando constantemente los procesos participantes en la planta en cuesti´on por lo que la adquisici´on, transmisi´on, organizaci´on de estos datos, el filtro y el procesamiento es fundamental, para esto estos sistemas juegan de la mano con tarjetas especificas para adquisici´on, y con el sistema administrador de bases de datos, donde la informaci´on no solo aparezca de forma natural sino que tambi´en aparece de forma actualizada y oportuna.
Pero en si la informaci´on no vale nada si no hay una manera de organizarla y de expresarla para beneficio de la compa˜n´ıa, es por eso que de por si no solo el sistema SCADA es ´util ya que debe ir acompa˜nado de procesos en gesti´on de calidad y de eficiencia como sistemas OEE(Efectividad global de los equipos) los cuales en base a indices de calidad y de eficiencia se realiza busquedas de fallos o faltas en la cadena productiva buscando no solo una mayo productividad si no una reducci´on de costos. (principio OEE no se puede hacer gesti´on donde no se mide).
2.2.
Marco Conceptual
Sisema SCADA.
SCADA es el acr´onimo de Supervisory Control And Data Acquisition. Este esta compuesto por dispositivos que adquieren datos controlan y vigilan una planta de producci´on, este posee dife-rentes caracter´ısticas y aunque en principio es similar a un sistema de control, estos se diferencian en que no posee un lazo cerrado con el operario, la funci´on principal de estos sistemas no es el control y la automatizaci´on si no la vigilancia y la supervisiones de los procesos para posterior-mente implementar procesos de gesti´on de mejoras .
Estos sistemas toman mediciones de variables f´ısicas que describan un proceso como tal, estas pueden ser presi´on, temperatura, flujo de potencia, numero de productos realizados, entre otros ya tomadas, estas son transformadas en un dato inteligible por el sistema por eso la importancia de describir con exactitud la variable a medir y el instrumento a implementar ya que esta debe ser bien traducida para luego ser procesada por el sistema.
CAP´ITULO 2. MARCO TE ´ORICO, CONCEPTUAL E HIST ´ORICO 4 Estos sistemas se caracterizan por ilustrar en tiempo real los acontecimientos que se estan midien-do, trayendo la posibilidad de atacar problemas que de otra forma llevar´ıa tiempo descifrarlos .[1]
Bases de datos.
En la actualidad, el uso de base de datos se ha vuelto una necesidad para las compa˜n´ıas de cualquier tama˜no ya que gracias a estas, se puede tener acceso a informaci´on generada por el mismo movimiento de la compa˜n´ıa , el ejemplo mas claro seria una base de datos de los clientes de una empresa, que se relacione con una base de datos de las facturas, y que a su vez se relacione con una base de datos de productos
A continuaci´on se relacionan algunas de las ventajas del manejo de bases de datos[2].
• Globalizaci´on de la informaci´on: permite a los diferentes usuarios considerar la informaci´on como un recurso corporativo que carece de due˜nos espec´ıficos.
• Eliminaci´on de informaci´on inconsistente: si existen dos o m´as archivos con la misma infor-maci´on, los cambios que se hagan a ´estos deber´an hacerse a todas las copias del archivo de facturas.
• Permite compartir informaci´on.
• Permite mantener la integridad en la informaci´on: la integridad de la informaci´on es una de sus cualidades altamente deseable y tiene por objetivo que s´olo se almacena la informaci´on correcta.
• Independencia de datos: el concepto de independencia de datos es quiz´as el que m´as ha ayudado a la r´apida proliferaci´on del desarrollo de Sistemas de Bases de Datos.
• Ambiente moderno de base de datos:La tecnolog´ıa de las bases de datos pueden eliminar de un tajo muchos problemas creados por la organizaci´on tradicional de archivos.
Al recurrir al uso de bases de datos es importante tener en cuanta la implementaci´on de un soft-ware manejador de bases de datos, este es necesario ya que administra la creaci´on manipulaci´on y destrucci´on de las bases y por ende de los datos, en el caso de la manipulaci´on se resalta el contacto y por lo tanto la protecci´on de estos programas ofrecen ante la interacci´on de un usuario normal.
En la creaci´on de estas bases de datos se debe tener consideraci´on y experiencia para no caer en la falla de generar datos redundantes que ampl´ıe de forma innecesaria su extensi´on, la imple-mentaci´on correcta de estas base abre la posibilidad de generalizar los datos que se guarden para diferentes tipos de uso, como ejemplo se da el caso de almacenar los empleados de una compa˜n´ıa, donde no es necesario tener un archivo para contabilidad y realizar el pago de nomina, otro para recursos humanos si no que ellos pueden acceder a los mismos datos y emplearlos para distintos usos.
2.3.
Marco Hist´
orico
Actualmente en la industria la informaci´on se ha convertido en un valor intangible y muy bien valorado por lo que para diferentes ´areas de negocio se han dise˜nado numerosas plataformas para la adquisici´on el manejo y la presentaci´on de datos,esto con el fin de tomar decisiones gerenciales mas acertadas en pro de la calidad y la eficiencia de la producci´on. Empresas como Oracle, SYSPRO SCADAsoftware, Inedito entre otras tienen como objetivo el desarrollo implementaci´on y sostenimiento de estas plata-formas lo que las lleva a ser de alto costo y al ser un valor intangible se hace de dif´ıcil acceso para
CAP´ITULO 2. MARCO TE ´ORICO, CONCEPTUAL E HIST ´ORICO 5 empresas que no tiene como objetivo dirigir sus recursos en ello.
Como parte investigativa se han solicitado cotizaci´on a diferentes empresas que realizan la implemen-taci´on de estos sistemas, encontrando diferentes modos de costos para adquirirlas, unas estaban en modalidad de arriendo por lo que a la larga se convert´ıa en un bien que no hacia parte de la compa˜n´ıa, otros requer´ıa de la inversi´on desmesurada de recursos para la implementaci´on, mas cuotas de man-tenimiento anuales por cada adquisidor de datos instalado, a continuaci´on se presenta la cotizaci´on formal entregada.
Cap´ıtulo 3
Definici´
on y especificaci´
on del
trabajo
3.1.
Definici´
on
Al momento de manejar una empresa de producci´on, esta requiere de una revisi´on constante en los procesos, y aunque la naturaleza entre cada uno sea distinta, por separado pueden perjudicar enorme-mente una cadena de producci´on. Con base en lo anteriormente dicho se han implementado sistemas de gesti´on en donde es posible con el monitoreo de las varias estaciones de trabajo, conseguir indices de calidad y eficiencia en una planta de producci´on, un claro ejemplo de esto es la herramienta OEE (Efectividad Global de los equipos) donde gracias a las mediciones constantes en los procesos se llega a encontrar tropiezos en la cadena productiva que de otra manera serian invisibles, su visi´on se expresa en las siguientes im´agenes.
Figura 3.1: Distribuccion tiempo de planta OEE [3]
Para ello en este sistema y para el caso de Colprinter LTDA se desea tener un mejor manejo en la
CAP´ITULO 3. DEFINICI ´ON Y ESPECIFICACI ´ON DEL TRABAJO 7
Figura 3.2: Distribuccion tiempo de planta OEE1 [4]
distribuci´on de tiempo en planta donde se maximice el ´ıtem de tiempos productivos netos, reduciendo los tiempos perdidos por operaci´on, estos deben ser detectados por medio de mediciones continuas donde se necesita analizar los comportamientos de cada procesos, velocidad, tiempos de paradas, tiempos de preparaci´on de equipos y tiempos de productividad, por ultimo como compromiso de implementaci´on de una herramienta OEE se espera obtener un aumento en la eficiencia de un 15 % de la planta como m´ınimo.
3.2.
Especificaciones
Para el desarrollo total del sistema SCADA se tubo como objetivo hacer:
el montaje de un dispositivo de interfaz amigable que sea capaz de tomar mediciones de rendi-miento por medio de la captura de minutas autom´aticas, donde no solo se desaparecer´a el tiempo improductivo de llenar minutas para cada operario si no que tambi´en se tendr´an datos reales de rendimientos por procesos
implementaci´on una base de datos capaz de conectarse a los m´odulos remotos de medici´on y registrar los datos de forma organizada para as´ı ser procesados por al gestor interno de base de datos FILEMAKER
Implementaci´on en FileMAker para la visualizaci´on y la adquisici´on de datos por parte del usuario.
Estas especificaciones fueron restringidas por el costo de implementaci´on e insumos ya que el factor monetario es el plus de este proyecto, esta restricci´on se basa solamente en la compra las tarjetas programables y los perif´ericos el cual puede llegar a un limite de $5’000.000 pesos colombianos o US$1700.
Como ultimo el alcance que se tubo como un m´ınimo requerido es tener controlados los procesos primordiales en la cadena de producci´on (conversi´on impresi´on y troquelado) esto debido a que seg´un
CAP´ITULO 3. DEFINICI ´ON Y ESPECIFICACI ´ON DEL TRABAJO 8 conversaciones con el cliente son procesos sensibles a contratiempos y retrasos significativos, despu´es de esto como alcance deseado se tiene la implementaci´on de todas las maquinas en planta (son 11) ya que el dise˜no debe ser totalmente escalable requiriendo las m´ınimas modificaciones por proceso.
Cap´ıtulo 4
Metodolog´ıa del trabajo
En la situaci´on de distribuir el proyecto de forma adecuada este se enumero de la siguiente forma.
Visualizaci´on del proyecto.
Aprendizaje de las diferentes plataformas a programar.
• Phyton.
• C++.
• QT.
• Mysql.
• FileMaker.
Implementaci´on de la tarjeta de adq + terminal.
Implementaci´on de la base de datos Mysql.
Implementaci´on de la plataforma de programacion (File maker).
Conexi´on del sistema adquisici´on-base de datos Mysql-filemaker.
4.0.1.
Busqueda de informacion
Para el proceso de b´usqueda de informaci´on se decidi´o en el caso de los lenguajes de programacion tomar cursos interactivos en la Web, aprovechado que se eligi´o un desarrollo parecido al que tiene las paginas Web, este tipo de implementaci´on tiene numerosas fuentes de informaci´on detallada gratuita en este caso se tomo como referencia los cursos de CODEACADEMY en donde se completaron los temas de C++, Phyton, Mysql y QT.
Para el caso de el manejo de la tarjeta Raspberry pi, se tomaron los tutoriales suministrados por el fabricante, ya que estos son los mas completos, se tomaron como referencia ejemplos presentados en la pagina para tomar decisiones sobre los lenguajes de programacion en los que se iba a desarrollar y con base a esto se busco informaci´on acerca de servidores Web, estos con el fin de tener el conocimiento necesario sobre almacenamiento de datos, interfaces y procesamiento.
Por ultimo se cont´o con la asesor´ıa en File Maker del Ing Nicolas Sanchez (desarrollador de la base de datos actual de la compa˜n´ıa) con el fin de realizar la conexi´on con la base de datos MySql y File Maker DB e implementar el sistema de Gesti´on de calidad y eficiencia .OEE”.
CAP´ITULO 4. METODOLOG´IA DEL TRABAJO 10
4.1.
Plan de trabajo
Con el fin de tener un desarrollo de proyecto mas fluido en la etapas finales se determino tener un tiempo mayor de investigaci´on de tecnolog´ıas, por ende se hace ´enfasis en su importancia mas aun que en resultado mismo, al mismo tiempo, se implemento una serie de tareas a cumplir fundamentales para este desarrollo, estas son la base y la esencia como tal del proyecto y describen la implementaci´on, conexi´on, reestructuraci´on y la posibilidad de escalamiento del producto final.
Cuadro 4.1: Hitos base del proyecto
Hito Descripci´on
B´usqueda de alternativa ADQ.
Describe el proceso que se llev´o para determinar la herramienta que mas se ajusta a este proyecto, se tubo en cuenta costos, licen-cias comerciales de desarrollo y facilidad de compra de repuestos. Medio de comunicaci´on entre
el sistema ADQ y la base de datos FM.
Este hito describe la b´usqueda de el m´etodo de comunicaci´on entre la captura de datos y la conexi´on con los datos ya existentes de la compa˜n´ıa, hito crucial en la viabilidad del proyecto ya que de aqui los resultados son mostrados y es donde la funcionalidad del proyecto se demuestra.
M´etodo de almacenamiento de datos
Bajo el esquema de conexi´on ya descrito anteriormente, este hito describe la forma mas eficiente de almacenar los datos adquiridos por este desarrollo, esto se llevo acabo teniendo en cuenta licencias comerciales para no incurrir en gastos innecesarios en el proyecto.
4.2.
Alternativas de desarrollo
En el momento de selecci´on de tecnolog´ıa y como clave principal para definir el camino del proyecto se tuvieron 3 alternativas tecnol´ogicas.
Adquisici´on de datos por medio de un microcontrolador Atmel conectado a una PC y controlado por el software comercial Labview.
Adquisici´on de datos por medio de una tarjeta arduino conectada a un PC y controlado por un software comercial Labview.
Adquisici´on de datos por medio de una tarjeta Raspberry pi donde no se necesita PC, controlado por un software libre.
Cuadro 4.2: alcance del proyecto
Alternativa Costo Dificultad en interface Dificultad de programacion
Microcontrolador atmel + PC Alto Media Media.
Microcontrolador arduino + PC Alto Media bajo.
Tarjeta Raspberry pi sin PC Bajo Alto Alto.
Se decidi´o que los costos eran un factor determinante en el desarrollo ya que para las dos primeras opciones se deb´ıa implementar computadores de mas de $1.000.000 incluyendo monitor teclado y rat´on mas el costo de la tarjeta adquisidora, mientras que en la alternativa Raspberry pi solo se necesita de un monitor sensible al tacto y la tarjeta en si.
CAP´ITULO 4. METODOLOG´IA DEL TRABAJO 11
29/11/15 12:14 p.m.
Página 1 de 1
Cap´ıtulo 5
Trabajo realizado
En este proyecto se tuvieron en cuenta 3 aspectos fundamentales para llegar a una viabilidad del com-pleta, el primero es la conexi´on que se debe tener con la base de datos ya establecida por la compa˜n´ıa, esto con el fin de no efectuar mas gastos generando una nueva plataforma y buscar una mayor eco-nom´ıa, el segundo aspecto son los recursos econ´omicos con los que se cuenta, ya que una plataforma como la desarrollada se encuentra en el mercado a altos costes, y sin la posibilidad de realizar modi-ficaci´on sin pasar por caja, y por ultimo se tuvieron en cuenta los datos que eran fundamentales para adquirir, esto con el fin de poder procesarlos de forma correcta y encontrar la satisfacci´on total del cliente.
Este proyecto se pens´o de forma que fuera escalable esto con el fin de que se acomodara conforme al crecimiento de la compa˜n´ıa y no solo se quedara en el pasado.
En la parte de selecci´on de tecnolog´ıas, se tubo como argumento de elecci´on el costo de los materiales y licencias que se deb´ıa incurrir ya que al tratarse de un proyecto totalmente industrial, las soluciones que se encuentran en el mercado son costosas y en muchos casos el costo no es comprado con el beneficio a corto plazo. Se tuvieron como opciones mas cercanas trabajar con productos de Texas Instruments donde no solo las tarjetas ADQ eran necesarias y costosas si no que tambi´en el software de desarrollo LabView tiene un precio alto para el proyecto. Como otra opci´on, se pens´o en implementar un PC en cada maquina y capturar datos por medio de una tarjeta de desarrollo libre ARDUINO, este conjunto trae consigo una reducci´on en el presupuesto del proyecto y lo hace viable, ademas abre la puerta a futuras implementaci´on de software en los PCs. Por ultimo se tubo en cuenta otra alternativa que implementaba tarjetas de desarrollo Raspberry Pi, esta reduc´ıa mas el presupuesto necesario aunque aumentaba la complejidad del mismo ya que no era necesario un PC para su implementaci´on, estas son de f´acil acceso y son conocidas por su bajos costes, tiene la posibilidad de adquirir datos l´ogicos, y por ultimo posee una gran informaci´on acerca de ellas en textos y redes.
Despu´es de seleccionar la Tecnolog´ıa en Hardware a usar, se llego a un consenso de la idea a la que se quer´ıa llegar con esto, por ende se estableci´o un algoritmo de usuario para as´ı determinar el dise˜no Software. despu´es de 2 semanas, se tubo como objetivo hacer una implementaci´on donde el operario ingresara la orden de producci´on a realizar, y en el caso de conversi´on, el numero de rollo que se va a convertir, agregando a esto, se incluyo como par´ametro agregar un m´etodo para aprobar ordenes de producci´on por parte del jefe de planta, esto con el objetivo de disminuir el error humano al establecer las caracter´ısticas del producto en la ficha t´ecnica.
Dada las condiciones anteriores, se realizo una interfaz de usuario donde el m´etodo de interacci´on es por medio de una pantalla sensible al tacto, esto para agilizar el m´etodo de inserci´on de datos, el ingreso de rollo se realiza por medio de un lector de codigo de barras, y la aprobaci´on del jefe de plante
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 13
Figura 5.1: Flujo de proceso de insrccion de datos
por medio de la lectura de una llave RFID.
A continuaci´on en la Figura 5.1 se da a presentar el algoritmo de usuario final.
Realizada la interfaz con el usuario en maquina, la tarjeta ADQ esta enviando informaci´on a una base de datos de MySql instalada en el servidor de la compa˜n´ıa por medio de una red inalambrica, para la selecci´on de este m´etodo se tubo en cuenta la dificultad de extender un cableado eh implementar puntos de red, por lo que en vez de realizar esta engorrosa tarea, se implemento un esquema de interrupciones en la tarjeta ADQ con el fin de no perder los datos que se transmiten por culpa de congesti´on en la red, en la base de datos de MySql se almacenan tanto los datos obtenidos por cada tarjeta como la programacion de cada maquina diaria, esta programaci´on es suministrada por el modulo de File Maker el cual reposa tambi´en en el servidor de la compa˜n´ıa, la conexi´on entre estas dos bases de datos se realiza por medio de un controlador OBDC el cual hace la debida actualizaci´on en ambos procesos y es una v´ıa de doble sentido para la informaci´on.
Ya en el modulo de File Maker, se implemento una base de datos donde se administra la programacion diaria en cada maquina, esta toma las caracter´ısticas ya almacenadas de este medio y las transfiere a la tabla de MySql de cada maquina, por ultimo se implemento la modificaci´on de la interfaz actual de File Maker para poder visualizar los resultados obtenidos de las tarjetas ADQ y calcular los costos de operaci´on de cada orden de producci´on.
5.1.
Descripci´
on del Resultado Final
5.1.1.
ADQ
. Para la plataforma de adquisici´on de datos se empleo una tarjeta Raspberry pi 2 basada en un sis-tema embebido Linux Jessie, una distribuci´on que nace de Debian 8, esta tarjeta de bajo coste posee salidas y entradas digitales GPIO capaces de accionarse con 3.3V, su principal lenguaje de desarrollo
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 14
Figura 5.2: Red Base de datos - Tarjetas ADQ
es Phython aunque este presenta una dificulta al realizar aplicaciones donde sea necesaria una interfaz de f´acil manejo por eso se tom´o la iniciativa de interactuar con un lenguaje de programacion universal multiplataforma y con un desarrollo de interfaz mas fluido llamado QT.
Primero se estructuro un algoritmo por medio de interrupciones en las cuales cada cierto tiempo son activadas y realizan una acci´on en especifico.
Cuadro 5.1: Algoritmo de Interrupciones
Interrupci´on Descripci´on
Actualizaci´on entorno gr´afico Este algoritmo alctualiza cada 500uS el entorno gr´afico de la UI datos como la Barra de estado, LED que muestra nu-mero de tiros, LED que muestra la Velocidad y el bombillo de aprobaci´on de maquina
Lector de Autorizacion RFID Esta interrupci´on es activada cuando el codigo Python que verifica la autorizaci´on del jefe de planta por medio de un tag NFC termina su ejecuci´on, este codigo en Python es activado por otra funci´on accionada por el boton .aprobar
orden 2 solo se termina de ejecutar cuando se cierra el pro-grama QT o cuando es ingresado satisfactoriamente el de-bido tag NFC
Actualizador de velocidad Esta interrupci´on se activa 5000 uS y toma las ultimas cua-tro tomas de velocidad y las promedia, este resultado es transferido al modulo que actualiza la UI
Env´ıo de estado de la maqui-na a la BD MySql
Esta interrupci´on se activa cada 2 minutos y env´ıa la infor-maci´on actual del ADQ a la BD MySql
En la figura 5.3 se puede detalla la interfaz principal del dispositivo, en esta se observa los capos correspondientes a la informaci´on de la OP como son Cliente, Producto y Numero de tiros a realizar, tambi´en se encuentra un indicador que nos ilustra si la OP ya fue aprobada por el jefe de planta o no, el bot´on para realizar la aprobaci´on de la OP y por ultimo la opci´on de cargar la OP cuando ya se encuentra realizada, Como referentes de respuesta del dispositivo encontramos la velocidad en la que se esta trabajando, el numero de tiros que se ha realizado y por ultimo una barra que muestra el porcentaje de la OP realizado.
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 15 En la figura 5.4 se detalla la interfaz de programacion, donde se encuentra las OP ya programados por el personal de planeaci´on, al hacer click sobre la fecha, se obtiene como resultado la programacion del d´ıa seleccionado, aunque autom´aticamente al iniciar, el sistema siempre coloca la fecha actual. Despu´es de seleccionar la fecha deseada, se debe seleccionar la OP a realizar, al hacer doble click, el sistema cargar los datos de la DB MySql y llevara al usuario directamente al modulo de inserci´on de referencia de bobina.
En la figura 5.6 se muestra el modulo de inserci´on de bobina, aqu´ı el operario por medio de un lector de c´odigo de barras lee la informaci´on del rollo que se va a utilizar para cargarlo al sistema, se tiene la opci´on de borra si se comete alguna equivocaci´on y la opci´on de cargar la informaci´on. Al seleccionar la opci´on de cargar la informaci´on, el sistema cargara la informaci´on del rollo a la BD MySql y llevara al usuario a la pantalla principal.
En la figura 5.7 se detalle un mensaje despu´es de haber presionado el bot´on de cargar informaci´on a la base de datos, esta le pregunta el usuario si realmente termino la OP para cargarla, o desea cancelar este proceso.
Al cargar la OP el sistema vuelve al estado inicial de reposo, si este permanece as´ı, cada 2 minutos cargar en la BD de MySql que se encuentra en reposo y a la espera de instrucciones, con este modo de puede enviar alarmas al jefe de planta para evaluar por que esta parada la maquina y tambi´en se puede tomar tiempos de detenci´on para hallar la eficiencia de la maquina.
5.1.2.
Visualizacion de estado de planta
. Para el caso de la visualizaci´on actual de la planta, en la figura 5.9 se detalla el dise˜no de una sencilla interfaz donde se muestra todos los procesos y su actual estado, en el caso de que el icono se encuentre en verde, la maquina esta trabajando normal con una OP ya cargada y a una velocidad diferente de 0, si el icono se encuentra en amarillo, la maquina se encuentra con una OP ya cargada pero no registra avance y por ultimo se el icono se encuentra en rojo significa que la maquina esta detenida sin cargar ninguna OP y requiere del jefe de planta para ponerla en funcionamiento.
5.1.3.
Base de datos MySql
. En el caso de la base de datos creada en MySql, se creo dos tablas por cada maquina en la compa˜nia, una para guardar la programacion de la maquina, y otra para guardar los datos enviados por su correspondiente ADQ. en la figura 5.10 se detalla la tabla donde se almacena los datos de programacion. Para la creaci´on de esta tabla se tubo en cuenta la fecha del d´ıa programar, el cliente, el producto y los tiros a realizar.
Para la creaci´on de la tabla de datos de cada maquina vista en la figura 5.11 se tubo en cuenta el ID ´
unico de la tabla, OP, Cliente, Producto, Tiros realizados, Velocidad, Indicador de estado(0 para inicio de OP, 1 Para indicar que esta en proceso y 2 para indicar que ya acabo esta orden) y por ultimo la fecha con hora en que se tomaron los datos, esto con el fin de calcular tiempos de trabajo.
5.1.4.
Modulo File Maker
.
En este modulo se desarroll´o una plataforma inicial para realizar la programacion de cada maquina en planta, esta se conect´o gracias al controlador de MySql OBDC donde se crearon unas tablas de conexi´on las cuales se detallan en la figura 5.12 y 5.13.
La conexi´on se basa en los ID ´unicos en cada tabla, por lo que en el caso del modulo de programaci´on su conexi´on se realiza por medio de la fecha, se crea un registro ´unico, y se crea otra tabla que contenga
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 16 todos los registros de programacion, esta tabla se le conoce como un portal y se ilustra en la imagen 5.14 done se ve la fecha, el cliente, el producto, los tiros a realizar, y la maquina a programar.
5.1.5.
Conexion Harware
.
Para la constituci´on del dispositivo como ya se mencion´o se utilizo una tarjeta de desarrollo Raspberry pi 2 la cual cuenta con un puerto GPIO con mas de 40 pines, ademas posee un protocolo de conexion IC2 el cual se utiliza para la conexion del lector RFID RC522, ademas cuenta con acceso a un panel tactil original de la casa con 7 pulgadas de area de visi´on por ultimo cuenta con acceso a puertos USB donde se puede conectar una pistola lectora de c´odigo de barras y un adaptador WIFI para la comunicaci´on con el servidor.
A continuaci´on se desarrolla el proceso de configuraci´on del dispositivo y de los controladores necesarios.
Se debe descargar el ISO Linux Jessie Raspbian de la pagina del fabricante con el cual se debe montar en una SD con ayuda del terminal en caso de tener un computador MAC ”sudo dd if= /Desktop/raspberrypi.dmg of=/dev/disk2”.
Se debe actualizar el software de la plataforma ”sudo apt-get update”, ”sudo apt-get upgrade 2 ”sudo rpi-update”.
Se debe hacer la instalaci´on de QT ”sudo apt-get install qt4-dev-tools 2 ”sudo apt-get install qtcreator”
se debe instalar la libreria de MySql ”sudo apt-get install libqt4-sql-mysql”
Para acceder al modulo GPIO en QT se debe instalar la libreria Wiring pi ”git clone git://git.drogon.net/wiringPi”, ¸
cd wiringPi git pull origin”
Se debe instalar la libreria para el modulo RFID las intrucciones se encuentren en el link: http://helloraspberrypi.blogspot.com.co/2015/10/raspberry -pi-2-mfrc522-python-to-read.html.
Aqu´ı se debe seguir todos los pasos excepto en el paso donde se habilita el device tree ya que al hacerlo, la pantalla sensible al tacto deja de funcionar, en vez de este paso se debe escribir en el archivo /boot/config.txt
Al editar config.txt se debe escribir ”dtoverlay=spi-bcm2708 2 ”dtoverlay=spi-bcm2835”, esto
dejar´a intacto el funcionamiento de la pantalla t´actil y habilitara el uso de el dispositivo RFID RC522.
Despu´es de realizados estos pasos por ultimo se debe a siempre iniciar el sistema como Root para no tener problemas con el acceso al puerto GPIO por eso se debe modificar el archivo .bashrc ubicado en la carpeta /home/pi y colocar al final de las lineas ”sudo startx”
Terminados estos pasos, el dispositivo quedaria completamente configurado y listo para correr el pro-grama dise˜nado en QT.
La conexi´on del conector se expresa en la figura 5.15 y por ultimo la conexi´on de la pantalla t´actil se puede encontrar en la pagina del fabricante, se debe tener especial cuidado con la alimentaci´on del dispositivo ya que al conectar la pantalla se debe tener un adaptados que administre mayor amperaje en este caso es de 2A.
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 17
5.2.
Trabajo computacional
Despu´es de hecha la instalaci´on, se hicieron las respectivas pruebas y se tomaron datos de una OP completa y despu´es de corregir algunos errores se tomo el trabajo de medio d´ıa para la maquina de conversi´on. estos datos son suministrados en las figuras 5.16 y 5.17.
Al observar estas im´agenes, ya podemos detallar que la velocidad promedio de esta maquina es menos de 2000 tiros por hora que en t´erminos de las artes gr´aficas es muy deficiente y tiene tiempos muertos muy extensos en los cuales se detalla la demora que toma el cambiar de rollo, entrega de carpetas OP entre otros.
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 18
Figura 5.3: Interfaz principal
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 19
Figura 5.5: Traer informacion de DB MySql
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 20
Figura 5.7: Cargar OP
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 21
Figura 5.9: Interfaz estado de planta
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 22
Figura 5.11: Tabla de datos de conversion
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 23
Figura 5.13: Conexion BD File Maker con MySql 2
Figura 5.14: UI modulo programacion de maquina
CAP´ITULO 5. TRABAJO REALIZADO 24
Figura 5.16: Conversion de OP de Japan 15/11/15
Cap´ıtulo 6
Validaci´
on del trabajo
6.1.
Metodolog´ıa de prueba
6.1.1.
Verificacion ADQ
Para el primer protocolo de prueba se tenia como objetivo revisar el funcionamiento de los Pines GPIO de la raspberry pi par esto se program´o el contador a implementar en el Software y se mostr´o por medio de Terminal el conteo.
6.1.2.
Inserccion de datos en BD local
El segundo protocolo consiste en la escritura de los datos en la base de datos instalada en el mismo dis-positivo, para este ya se tiene programada parte de la interfaz gr´afica, la base de datos PHPadminmysql y el servidor Web APACHE + PHP.
6.1.3.
Inserccion de datos en BD Remoto
El tercer protocolo de pruebas consiste en hacer la transmisor de datos al la base de datos Remota instalada en el servidor.
6.1.4.
Revision de los datos almacenados en BD remota
La cuarta Prueba consiste en revisar que el sistema suba los datos a el servidor remoto de forma autom´atica y peri´odica, que estos no sean corruptos y que sean correctos.
6.1.5.
Recepcion de datos probenientes de BD Remota
Este quito protocolo consiste en la verificaci´on de la recepci´on de los datos para mostrarlos en pantalla al operario.
6.1.6.
Recepcion de datos por parte de File Maker probenientes de BD
Remota por medio de una conexion OBDC
por ultimo este protocolo consiste en la verificaci´on de los datos en el entorno File Maker para su procesamiento.
CAP´ITULO 6. VALIDACI ´ON DEL TRABAJO 26
6.2.
Evaluaci´
on del plan de trabajo
Teniendo en cuenta los 4 meses ya transcurridas, se puede detallar que se llev´o un retraso en la imple-mentaci´on del sistema esto debido al tiempo que se tomo el aprender los 5 lenguajes de programacion, para la semana 9 se empez´o la implementaci´on de la tarjeta y con ello los protocolos de pruebas, para la semana 10 ya se tienen datos adquiridos y almacenados en una base de datos interna, ademas se creo un servidor Web en la tarjeta para poder realizar el entorno gr´afico.
Para la semana 11 se tenia como objetivo terminar la interfaz gr´afica en HTML y poder simular un entorno usuario-sistema, pero se present´o un inconveniente con el acceso al puerto GPIO sin tener privilegio de Root por lo que se debi´o cambiar por completo el esquema y trabajar con otra alterna-tiva, para esta fecha se comenz´o la elaboraci´on del entorno de programacion de planta en file Maker, esto con el fin de poder hacer la transmisi´on de tablas a la BD Remota y despu´es ser adquirida por la tarjeta Raspberry Pi.
En la semana 12 se empez´o a trabajar en el lenguaje de programacion QT donde se solucion´o el proble-ma presentado con los privilegios de Root y el modulo GPIO se dise˜no la interfaz gr´afica y se empez´o a hacer la conexi´on con la base de datos de la compa˜n´ıa,ya realizado esto se empez´o las pruebas en maquinas las cuales llevaron varios contratiempos debido a que el conteo de tiros no funcionaba de manera correcta, ademas se tubo el problema de perdida de datos debido a la lentitud con la que el dispositivo hacia la transmisi´on de los datos al servidor de la empresa, Esto trajo mas retrasos en la meta de tener una implementaci´on completa en planta.
Por ultimo ya encontrada una soluci´on para la perdida de datos en la transmisi´on y el conteo deficiente de tiros en maquina, se procedi´o a realizar la interfaz de visualizaci´on de planta y con esto demostrar que el sistema es totalmente escalable y dispuesto al crecimiento continuo.
Cap´ıtulo 7
Discusi´
on
Desde que inicio de este proyecto se tiene la idea de poder adquirir la mayor´ıa de datos posibles de la planta de producci´on para poder optimizar de forma adecuada los procesos productivos, esto teniendo en cuenta que las artes gr´aficas es una industria donde por errores peque˜nos y f´aciles de cometer se puede llegar a tener perdidas millonarias y donde los clientes toman decisiones de compra por diferen-cias m´ınimas en los precios, es una industria de mucha competencia y una de las pocas maneras de diferenciarse es teniendo un indice de productividad, calidad y eficiencia altos, dado estos argumentos, la necesidad de controlar la mayor´ıa de variables que suceden en planta y que generan costos es alta por ende esta herramienta es fundamental para ejercer una disciplina no solo de los empleados si no tambi´en de los directivos reduciendo posibles constantes generadoras de costos, optimizando los recur-sos al m´aximo y gestionando de manera adecuada los tiempos improductivos.
La toma de datos de maquina nos ayuda a tener un registro mas exacto de los sucesos que suceden al realizar una orden de producci´on, con estos datos se pueden generar indicadores de gesti´on para as´ı poder realizar calificaciones no solo de rendimiento si no que tambi´en de calidad, tomando decisiones sobre procesos implementados, personal necesario real y maquinaria sub-utilizada o sobre utilizada, por ultimo y no menos importante con los datos obtenidos se puede obtener el costo real de una orden de producci´on donde al correr el tiempo se puede implementar una cotizaci´on que cada vez se asemeje mas a la realidad identificando si se est´an generando ganancias netas o si por el contrario se est´an generando perdidas.
Teniendo en cuenta la importancia de lo descrito anteriormente, se discuti´o acerca de un sistema de adquisici´on de datos con el cual se pudiera obtener tiempos y producci´on de todas las maquinas en planta, esto significar´ıa que se deb´ıa crear una red de dispositivos que recopilara datos, supervisara operaciones y administrara tareas, una herramienta fundamental para un directivo en planta, y no solo eso si no que ademas ayudara en procesos que pudieran ser autom´aticos y transparentes para los encargados de materia prima como son la descargas de material (tintas, Brillos, papeles y cartulinas) entre otros.
Ya con estos par´ametros establecidos se empez´o por la investigaci´on de alternativas ya comerciales donde nos solo se compararon defectos si no que tambi´en se tuvieron en cuenta virtudes y aunque todas las alternativas investigadas eran buenas, todas fallaban en el tema de costos, esto debido a que no pose´ıan alternativas enfocadas en la econom´ıa y ya se ten´ıan por entendido que se deb´ıa tener una gran cartera para adquirirlas, aunque esto para una empresa que vive de este producto no es malo el problema radica que la industria de las artes gr´aficas es muy vol´atil por lo que el generar un gasto enorme en una herramienta como estas no es viable y se pierde mas la ilusi´on al caer en cuenta la cantidad de tiempo que puede llevar recuperar esta inversi´on por ende el primer requisito para este proyecto fue una limitaci´on de recursos. Esta limitaci´on se llevo acabo eligiendo los dispositivos mas
CAP´ITULO 7. DISCUSI ´ON 28 acordes a la situaci´on y seleccionando el software que que generara los menores costos, de hay que el todas las herramientas utilizadas son de licenciamiento GPL y GNU, esto significa que el software es libre de usarse y no es necesaria la publicaci´on a terceros para mantenerlos sin costo alguno, esto reduce incre´ıblemente el gasto en el proyecto y curiosamente aventaja a otras alternativas comerciales, como ejemplo de herramientas usadas con este licenciamiento se tiene Raspbian linux, QT y MySql, por parte de Hardware, se opt´o por herramientas de desarrollo enfocada a la educaci´on, esto teniendo en cuenta que esta ´area tiene los menores costos en el mercado y muchas de ellas aventajan en posibi-lidades a sus contra partes comerciales, este es el caso de Raspberry Pi, la pantalla oficial TouchScreen de 7 2 el sensor RFID RC522.
Al tener ya definida la tecnolog´ıa a usar se procedi´o a comenzar el proyecto desarrollando una aplica-ci´on sencilla de conteo en HTML, PHP y Python, tras pasar d´ıas intentado se lleg´o a un problema con el puerto GPIO y los derechos Root para usarlos, esto debido a que se tenia pensado hacer una interfaz gr´afica en HTML, llamar los datos y hacer el procesamiento en PHP y recolectar datos de la maquina por medio de un guion en Phyton, al separar estas opciones no se lograba obtener los privilegios Root para poder acceder al puerto GPIO, esto cambio por completo el esquema del proyecto olvidando la opci´on de realizar UI por medio de HTML como se planteo desde el comienzo, ya tomada la decisi´on de cambiar de lenguaje se procedi´o a usar solo Phyton para la realizaci´on del proyecto, la dificultad que tra´ıa esta decision radica en que Phyton no tiene una forma r´apida para la creaci´on de una interfaz de usuario, por lo que se investigo la forma de utilizar QT como un compilador de UI y conectarlo con un c´odigo Phyton, se encontr´o la herramienta PyQt la cual realizaba esta tarea, se inicio con el desarrollo de este nuevo esquema hasta que se llego a un punto donde el desarrollo se detuvo debido a las demoras que tra´ıa este doble trabajo, ademas el problema de privilegios de Root aun no era completamente solucionado, se intento solucionar este inconveniente usando otra librer´ıa que accede al modulo GPIO y posee mas opciones de desarrollo (WiringPi), al notar las contrariedades que esta opci´on tra´ıa y al conocer mas acerca de las posibilidades de QT se decidi´o de nuevo cambiar el esquema y empezar con el desarrollo de la aplicaci´on con la ayuda de QT.
Ya solventados los problemas con los derechos de Root y el desarrollo de la interfaz gr´afica, se empez´o a realizar pruebas de conexi´on con una base de datos creada, estas resultaron exitosas,por lo que ya se tenia un hito importante cumplido, como siguiente paso se procedi´o a probar el algoritmo de conteo de hojas pero se encontraron dificultades con este ya que al ir contando este dejaba algunos tiros sin contar, ademas cuando proced´ıa con la funci´on de carga de datos a la base de datos peri´odica este perd´ıa los tiros que transcurr´ıan en este proceso, como este algoritmo se programo para activarse cada 2 minutos, cada 2 minutos se perd´ıan 5 tiros por lo que resultaban en resultados totalmente falsos, teniendo este grabe inconveniente de igual manera se procedi´o con el desarrollo de autorizaci´on de orden de producci´on, lastimosamente no se encuentra mucha informaci´on en la red acerca de como hacer la conexi´on del modulo RFID RC522 y la tarjeta Raspberry pi, avanzado el tiempo se logro una conexi´on exitosa con el modulo RFID por medio de un guion en Python, por lo que el c´odigo QT deb´ıa llamar a este guion y activar una interrupci´on cuando este programa terminar, se optimiz´o el Guion y se tuvo como cumplido este Hito.
Aun con el grave fallo del mal conteo, se procedi´o a implementar la funci´on para poder ingresar el c´ odi-go de bobina al sistema, por lo cual ya se tendr´ıa otro hito cumplido, al terminar este paso se sigui´o con la instalaci´on de una pantalla t´actil nativa de los mismos creadores de la tarjeta RPi, esta instalaci´on trajo consigo un inconveniente con el controlador del t´actil ya que al realizar la conexi´on una y otra vez esta no servia, se busco informaci´on en la red y foros de los creadores sin ning´un resultado hasta hubo un momento donde se encontr´o una coincidencia entra un paso en la instalaci´on de el modulo RFID y los controladores de la pantalla t´actil, se empez´o a investigar en este frente y aunque no hab´ıa informaci´on que se relacionara directamente se encontr´o que al hacer la instalaci´on del modulo RFID se estaba bloqueando un controlador del panel, por ende solo se habilitaron los puertos para que el modulo RFID funcionara y se logro la activaci´on de la pantalla t´actil.
CAP´ITULO 7. DISCUSI ´ON 29
Ya con la mayor´ıa de hitos cumplidos, solo quedaba arreglar el inconveniente con la funci´on de conteo de tiros, se empez´o a investigar mas a fondo en las librer´ıas de WiringPi ya que el algoritmo que se estaba utilizando no iba funcionar, y se encontr´o una opci´on de detenci´on de flancos el cual se aplicaba en forma de interrupci´on, esta funci´on era vital ya que no depend´ıa de la culminaci´on de otras funciones para su activaci´on, por lo que no importaba cuanto se demorara el sistema cargando, esta funci´on no perder´ıa el conteo, se realizaron unos peque˜nos ajustes y se culmino con la implementaci´on satisfactoria en maquina del dispositivo.
Ya con el dispositivo en maquina totalmente desarrollado y en estado funcional, la visualizaci´on de planta en tiempo real y la transmisi´on de datos desde FM hasta el ADQ y viceversa se da como cumplido el objetivo de tener una opci´on totalmente escalable y funcional en un entorno real y aunque no se logr´o realizar la instalaci´on completa de los dispositivos por demora en la importaci´on, se demuestra en este punto claramente la continuaci´on del proyecto hasta una implementaci´on total donde se buscara la satisfacci´on total de la compa˜n´ıa que invirti´o en este proyecto.
Como trabajo futuro despu´es de haber implementado los dispositivos en todas las maquinas y haber superado el periodo de pruebas, se tiene planteado hacer la instalaci´on de m´odulos para el ´area de empaque, esto con el fin de manejar los espacios o mesas de trabajo como maquinas y obtener datos reales de esta ´area de producci´on, esto con el fin de poder sacar un indicador general de eficiencia de toda la compa˜n´ıa y tener un control total sobre toda la cadena productiva.
Cap´ıtulo 8
Conclusiones y trabajos futuros
8.1.
Conclusiones
Teniendo en cuenta lo presentado anteriormente se desea resaltar la contribuci´on que se hace a una idea de tal envergadura como es el controlar el musculo productivo de una compa˜n´ıa mediana con tan escasos recursos ofreciendo una alternativa altamente escalable y moldeable a las necesidades futuras, donde esta abierta a actualizaciones internas sin necesidad de pasar por caja primero. Se hace ´enfasis en el trabajo de campo real y las dificultades que este tubo con respecto a un ´area de la academia controlada, ya que se enfrentaron retos reales de ingenier´ıa como poder reproducir una herramienta pensada por ingenieros en planta y ejecutivos, trabajar en conjunto con ellos, establecer una interfaz de usuario pensada en personas con poco o nulo acceso a las herramientas inform´aticas, y por ultimo manejar protocolos industriales desconocidos hasta entonces, se resalta que para este proyecto se tenia a favor la experiencia que se tenia como trabajador de la compa˜n´ıa y por lo tanto en todos los procesos y necesidades.
Por el lado de los costos del proyecto, se presentan la debida factura de compra de los componentes de mayor valor, en el caso del sensor RFID no se obtuvo factura ya que su valor no es considerable comparado con el resto de los componentes, tambi´en se publica una comparaci´on con una cotizaci´on de una propuesta comercial con el mismo ´enfasis con motivo de generar un punto de referencia. Se hace una aclaraci´on con respecto a la cotizaci´on presentada por la compa˜n´ıa upsoftware y es que los costos expresados por ellos no incluyen el valor de sensores ni de los Pcs necesarios y dem´as componentes que deben ser adquiridos aparte y que incrementan aun mas los costos, ademas no contempla una implementaci´on total de la planta, aunque a diferencia de la prepuesta presentada en este proyecto, la compa˜n´ıa de upsoftware cuenta con un modulo de programacion de planta aut´onomo con visualizaci´on de programaci´on en un diagrama de Gantt lo cual lo hace deseable para una compa˜n´ıa de artes gr´aficas donde la producci´on no se basa en unos pocos productos si no que por el contrario es excesivamente variable.
Presupuesto Nº 1244
15/01/2015 F-720-01 Rev. 0
Buenos Aires,
Camilo Saavedra
Señores:
Colprinter
De mi consideración:
Según lo solicitado, le hago llegar nuestra propuesta económica correspondiente a la adquisición de la solución SisPro, según se describe a continuación:
PROPUESTA ECONOMICA
UNITARIO IMPORTE
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
SisPro 1ra. Licencia 1,00
SFT001 2.499,00 2.499,00
SisPro Licencia Adicional 4,00
SFT002 1.499,00 5.996,00
-419,72
Descuento x Cantidad:7,00 % -104,93
SisPro Terminal 10,00
SFT003 1.999,00 19.990,00
-4.997,50
Descuento x Cantidad:25,00 % -499,75
Adquisidor de Datos ADQ-2 10,00
ADQ 499,00 4.990,00
Cable USB A Macho - USB B Macho 1,20m 10,00
ADQ5 4,09 40,90
Hora Consultor Abonados 40,00
SRV001 100,00 4.000,00
Subtotal U$S 32.098,68
Total U$S 32.098,68
Condiciones:
Los precios no incluyen IVA
Adjunto a la presente propuesta, Ud. recibirá documentos con la siguiente información:
- Condiciones de la Propuesta comercial: aquí se detalla el alcance de cada uno de los ítems cotizados, y servicios que UpSoftware brinda a cada uno de sus clientes.
- Información de producto: se trata de una breve descripción de las principales funcionalidades de cada uno de los módulos SisPro.
- Requerimientos mínimos del sistema: son aquellos requisitos que deberán cumplir para la correcta implementación y funcionamiento de SisPro.
Este presupuesto no incluye gastos de pasajes y estadía.
Quedo a su disposición por cualquier duda o consulta que pudiera surgir de la presente propuesta.
Atentamente,
Gonzalo Tagliabue
Up Sofware - 11 de Septembre 4847, piso 2ºC (1429) Capital Federal, Buenos Aires - Argentna Tel.: +54 11 4702-1561 - www.upsofware .com.ar - info@upsofware .com.ar
CAP´ITULO 8. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS 32
8.2.
Trabajo Futuros
Despu´es de realizada la implementaci´on completa en planta, se tiene como objetivo, hacer la imple-mentaci´on de dispositivos de monitoreo en el ´area de empaque donde cada espacio de trabajo sera tomado como un recurso, en este se deber´a ingresar como usuario por medio de un Tag NFC y se deber´a ingresar la OP que se desea realizar, internamente este realizar´a un monitoreo de el tiempo para poder as´ı llegar a un costo total real de la cadena productiva, por ultimo tambi´en se desea realizar un modulo para ingresar la materia prima que ingresa por medio de c´odigo de barras, y ya como la descarga se hace por este medio, ya no seria necesario hacer carga y descarga de materiales de forma manual el cual es un proceso de tramite engorroso para el departamento de log´ıstica.
Cap´ıtulo 9
Referencias
1. http://control-accesos.es/scada/¿que-es-un-sistema-scada Esta entrada fue publicado el 23 04 2008 a las9:39 am en la categor´ıa SCADA
2. http://www.monografias.com/trabajos7/bada/bada.shtml Autor: Charlis Raga, Viernes, 4 de Abril de 2008 a las 09:24
3. Presentaci´on Efectividad Global de los equipos OEE una poderosa Herramienta para incrementar la rentabilidad de mantenimiento ING: Jaime Collantes Boh´orquez, IV foro de mantinimiento Stream en la industria
4. Presentaci´on Efectividad Global de los equipos OEE una poderosa Herramienta para incrementar la rentabilidad de mantenimiento ING: Jaime Collantes Boh´orquez, IV foro de mantinimiento Stream en la industria
5. Tomado de http://helloraspberrypi.blogspot.com.co/2015/10/raspberry-pi-2-mfrc522-python-to-read.html
Cap´ıtulo 10
Resumen Ejecutivo
DISE ˜
NO E IMPLEMENTACI ´
ON DE UN SISTEMA SCADA
PARA LA INDUSTRIA DE LAS ARTES GRAFICAS
Estudiante: Camilo Andres Saavedra Vasquez
Asesor: Fredy Enrique Segura Quijano PhD, Profesor Asociado, Universidad de Los Andes
Debido a la diversificaci´on que ha tenido la industria de las artes gr´aficas durante estos a˜nos, se ve como un objetivo proyectar la eficiencia en planta por medio de la lectura de cifras reales, donde se evidencie las perdidas de rentabilidad en los procesos, por ende gracias a la implementaci´on de un sistema SCADA donde se facilite la adquisici´on de datos importantes en el recorrido de las tareas por las diferentes estaciones, se espera tener los argumentos suficientes para la implementaci´on de un sistema de gesti´on de eficiencia y calidad, optimizando as´ı los recursos e incrementando la rentabilidad.
En este proyecto se tuvieron en cuenta 3 aspectos fundamentales para llegar a una viabilidad del com-pleta, el primero es la conexi´on que se debe tener con la base de datos ya establecida por la compa˜n´ıa, esto con el fin de no efectuar mas gastos generando una nueva plataforma y buscar una mayor eco-nom´ıa, el segundo aspecto son los recursos econ´omicos con los que se cuenta, ya que una plataforma como la desarrollada se encuentra en el mercado a altos costes, y sin la posibilidad de realizar modi-ficaci´on sin pasar por caja, y por ultimo se tuvieron en cuenta los datos que eran fundamentales para adquirir, esto con el fin de poder procesarlos de forma correcta y encontrar la satisfacci´on total del cliente.
10.1.
Requerimientos
El montaje de un dispositivo de interfaz amigable que sea capaz de tomar mediciones de rendi-miento por medio de la captura de minutas autom´aticas, donde no solo se desaparecer´a el tiempo improductivo de llenar minutas para cada operario si no que tambi´en se tendr´an datos reales de rendimientos por procesos
Implementaci´on una base de datos capaz de conectarse a los m´odulos remotos de medici´on y registrar los datos de forma organizada para as´ı ser procesados por al gestor interno de base de datos FILEMAKER
Implementaci´on en FileMAker para la visualizaci´on y la adquisici´on de datos por parte del usuario.
CAP´ITULO 10. RESUMEN EJECUTIVO 35
10.2.
Hitos base del proyecto
Cuadro 10.1: Hitos base del proyecto
Hito Descripci´on
B´usqueda de alternativa ADQ.
Describe el proceso que se llev´o para determinar la herramienta que mas se ajusta a este proyecto, se tubo en cuenta costos, licen-cias comerciales de desarrollo y facilidad de compra de repuestos.
Medio de comunicaci´on entre el sistema ADQ y la base de datos FM.
Este hito describe la b´usqueda de el m´etodo de comunicaci´on entre la captura de datos y la conexi´on con los datos ya existentes de la compa˜n´ıa, hito crucial en la viabilidad del proyecto ya que de aqui los resultados son mostrados y es donde la funcionalidad del proyecto se demuestra.
M´etodo de almacenamiento de datos
Bajo el esquema de conexi´on ya descrito anteriormente, este hito describe la forma mas eficiente de almacenar los datos adquiridos por este desarrollo, esto se llevo acabo teniendo en cuenta licencias comerciales para no incurrir en gastos innecesarios en el proyecto.
10.3.
Resultados
Ya cumplida la fecha de entrega se puede decir que ya se tiene completamente implementado un dispositivo ADQ enviando datos en tiempo real los cuales son almacenados directamente en el servidor de la compa˜n´ıa de forma satisfactoria, ademas se tiene una base de datos MySql instalada en el servidor con las tablas correspondientes a cada maquina con su respectiva tabla de programacion, se tiene programada la instalaci´on de los dispositivos restantes al finalizar la etapa de evaluaci´on de este proyecto, agregando se implement´o una plataforma en FM con conexi´on por medio de un controlador OBDC en donde se puede visualizar los datos generados por las maquinas y se puede realizar la programacion de planta , por ultimo se implemento un sistema de visualizaci´on en planta en tiempo real donde se detalla el estado de cada maquina de forma gr´afica e informa al jefe encargado de tiempos muertos en planta, esto con el fin de atacarlos en el menor tiempo posible.
Cap´ıtulo 11
Propuesta inicial
Nombre
: Camilo Andrés Saavedra Vásquez
Código
: 200814631
Semestre
: 2015-2
Clase
: Proyecto de grado
Universidad De los Andes
Propuesta proyecto de grado
Introducción
Este proyecto se basa en el desarrollo eh implementación de un sistema capaz de adquirir
datos de distintas variables presentadas en los trabajos de impresión en el área de artes
grá-ficas, el planteamiento consiste en la instalación de sistemas adquisidores en varios recursos
de la empresa para asi tener una vista en tiempo real del manejo total de planta.
Planteamiento del problema
En el momento en que se tiene una planta en operación se requiere de todos los datos
posi-bles para poder llegar a ciertas decisiones, además en el paso de realizar cotizaciones, los
datos que pueden ser los mas difíciles de tomar pueden ser los que al final de cuentas
de-termine si se esta teniendo ganancia o no en el desarrollo normal de la empresa .
Guillotina Hua-Yue 115
Maquina de Screen Sakurai
Convertidora BECK
Roland Parva barnizadora con banda de curado UV
Impresora Roland Miehle
Impresora Roland Favorite
Impresora Roland 300
El sistema de adquisición de datos consta de un dispositivo concentrado (puede ser un PLC
o un módulo electrónico) y de una serie de sensores o transductores. La función principal
del sistema de adquisición de datos es obtener información del proceso y concentrarla en un
dispositivo para su posterior consulta a través del software de supervisión o de explotación
de datos. al dispositivo concentrador seleccionado será necesario conectar los sensores o
transductores que proveerán la información del proceso, para ello es posible replicar las
se-ñales provenientes de dispositivos existentes o bien instalar nuevos sensores y/o
transducto-res en posiciones estratégicas para obtener la información deseada. El concentrador
proce-derá a adquirir la información proveniente de los sensores o transductores dándole el
trata-miento adecuado a través de funciones tales como contadores, conversiones
analógica-digi-tales, temporizadores, etc.
El software de supervisión y monitoreo forma parte de un sistema software también
cono-cido como SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) cuya traducción
aproxi-mada es Sistema de Supervisión, Control y Adquisición de datos. Su función principal es la
de obtener la información desde el dispositivo concentrador (por ejemplo un PLC)
interpre-tarla y preseninterpre-tarla de una manera inteligible para los usuarios. Para ello el software de
su-pervisión y monitoreo se vale principalmente de rutinas o protocolos de comunicación y de
presentaciones en pantalla. El software de supervisión y monitoreo a través del protocolo de
comunicación dialoga con el equipo concentrador (PLC) inquiriéndole sobre el estado o
valores de los sensores o transductores; así por ejemplo, el PLC puede responder si un
sen-sor, transductor o actuador se encuentra encendido (On), apagado (Off), en alarma,
contan-do, etc.; o bien puede indicar la cantidad de piezas contadas, la cantidad en peso
transporta-da, la materia prima dosificatransporta-da, etc. Esta información es presentada a los usuarios a través
de visualizaciones que incluyen; un gráfico representativo del proceso, indicadores
numéri-cos, de volumen y peso, todos ordenados y ubicados de manera inteligente y estratégica
permitiendo una fácil consulta, supervisión o monitoreo. Eventualmente el software de
su-pervisión y monitoreo se encarga de registrar la información obtenida desde el concentrador
(PLC) en una base de datos para su posterior consulta y explotación a través del software de
explotación de datos implementado ya por la empresa.
Ya planteado el problema, se procedió a dar una estimación del trabajo a realizar siguiendo
parámetros del cliente para la implementación del diseño.
En primera instancia se tiene presupuestado realizar unas tarjetas electrónicas para cada una
de las maquinas en planta, con una tarjeta extra que se encargara de controlar a las demás.
Para la realización de las tarjetas que adquieren los datos de las variables a tratar se planea
utilizar tecnología basada en micro controladores, proponiendo inicialmente la utilización
de la familia Atmel, por el amplio conocimiento que se tiene actualmente por desarrollos
similares y por la confiabilidad que estos micros entregan frente a otros. Para el desarrollo
de la interfaz de usuario, se programará en un entorno de programación por objetos, en este
caso Labview dada su simplicidad y la experiencia ya adquirida.
Marco Teorico
Tecnología Atmel
La megaAVR de Atmel es precisa para aplicaciones que requieren grandes cantidades de
código por lo que ofrece una memoria sustancial para datos y programación con un
rendi-miento arriba de los 20 MIPS. Con la tecnología innovadora Pico Power se minimiza el
consumo de energía, además todos los mega AVR ofrecen la opción de auto programación
para mayor eficiencia, esto en caso de una actualización en el circuito, ofrece la posibilidad
de actualizar el flash en caliente.
Estos micro controladores ofrecen la facilidad de ser programados por puerto serial o por
USB y poseen puertos con un conversor análogo digital integrado lo que facilita la
adquisi-ción de datos análogos.
Cap´ıtulo 12
Materiales y proveedores
A continuaci´on se presenta la factura correspondiente a los elementos de mayor valor del proyecto y que suman mas del 80 % del costo total.
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Stock No: Manufacturer Part No:UOM: Quantity: Price: Extended Price:
51Y5087 RASPBERRY-MODB+-512M
Each 1 11 $25.00 $275.00
Customer Part Number:
Description: RASPBERRY PI MODEL B+ BOARD; Silicon Manufacturer:Broadcom; Core Architecture:ARM; Core Sub-Architecture:ARM11; Silicon Core Number:BCM2835; Silicon Family Name:BCM2xxx; No. of Bits:32bit; Kit Contents:Raspberry Pi Model B+
Line
No: 2
Stock No: Manufacturer Part No:UOM: Quantity: Price: Extended Price:
49Y1712 RASPBERRYPI-DISPLAY
Each 1 12 $60.00 $720.00
Customer Part Number:
Description: DISPLAY, 7"TOUCH SCREEN, RPI SBC; Silicon Manufacturer:-; Core Architecture:-; Core Sub-Architecture:-; Silicon Core Number:-; Silicon Family Name:-; For Use
With:Raspberry Pi Single Board Computers
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Your Freight Total $74.00
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