REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL UNEFA
NÚCLEO CARACAS
CARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
“DISEÑO DE UNA APLICACIÓN PARA EL CONTROL AUTOMÁTICO DE NIVEL DE MATERIALES EN TANQUES DE DOSIFICACIÓN, EN LA EMPRESA ROCKWELL AUTOMATION DE VENEZUELA C.A. CARACAS,
DISTRITO CAPITAL.”
(ROCKWELL AUTOMATION DE VENEZUELA, C.A.)
TUTOR INDUSTRIAL: PASANTE:
Ing. Yennilú D. Rodríguez R. Br. Franky J. Rivero R.
TUTOR ACADÉMICO: Ing. Alfe L. Martínez R.
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL UNEFA
NÚCLEO CARACAS
CARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
“DISEÑO DE UNA APLICACIÓN PARA EL CONTROL AUTOMÁTICO DE NIVEL DE MATERIALES EN TANQUES DE DOSIFICACIÓN, EN LA EMPRESA ROCKWELL AUTOMATION DE VENEZUELA C.A. CARACAS,
DISTRITO CAPITAL.”
(ROCKWELL AUTOMATION DE VENEZUELA, C.A.)
TUTOR INDUSTRIAL: PASANTE:
Ing. Yennilú D. Rodríguez R. Br. Franky J. Rivero R. C.I. V-16133612 C.I. V-19194321
TUTOR ACADÉMICO: Ing. Alfe L. Martínez R. C.I. V-11638061
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL UNEFA
NÚCLEO CARACAS
CARRERA INGENIERÍA ELECTRÓNICA
CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR INDUSTRIAL
Yo, Yennilú Delmar Rodríguez Rodríguez, titular de la cédula de identidad Nº V-16133612, como Tutor Industrial del presente Informe de Pasantías donde se desarrolló una propuesta titulada: Diseño de una aplicación para el control automático de nivel de materiales en tanques de dosificación, en la empresa Rockwell Automation de Venezuela C.A. Caracas, Distrito Capital, por el Bachiller Franky José Rivero Rivero. Cédula de Identidad V-19194321 de la Carrera Ingeniería Electrónica, considero que el desarrollo del presente informe se encuentra aprobado para realizar su evaluación y calificación final de acuerdo al Reglamento Vigente de Pasantías Largas.
TUTOR INDUSTRIAL
Yennilú Delmar Rodríguez Rodriguez C.I. V-16133612
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DEDICATORIA
A Dios y a mis Padres, quienes me dieron la vida, y me han dado las fuerzas necesarias para avanzar sin rendirme.
iii
ÍNDICE DE CONTENIDO
CONTENIDO p.
CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR INDUSTRIAL…….………i
DEDICATORIA………..…ii RESUMEN………....viii INTRODUCCIÓN………...1 CAPÍTULO I PRESENTACIÓN DE LA EMPRESA 1.1 Razón social………..………...2
1.2 Actividades a las que se dedica………...……….…2
1.3 Reseña histórica………..…….…2 1.4 Misión………..…....3 1.5 Visión………..……….…3 1.6 Valores………..…………...3 1.7 Objetivos de la empresa………..…….4 CAPÍTULO II SITUACIÓN ACTUAL 2.1 Necesidad detectada………..……...7 2.2 Objetivos de la investigación………...…....8 2.3 Justificación…...……….….9 2.4 Limitaciones………..10
iv
CAPÍTULO III
DESARROLLO DEL PROYECTO
3.1 Antecedentes………..…………11 3.2 Bases Teóricas………..…….12 3.3 Metodología………...36 3.4 Resultados………..………....44 3.5 Factibilidad técnica………70 3.6 Factibilidad Operativa………...………..…..72 3.7 Factibilidad Financiera………...…………..…….74 3.8 Factibilidad Legal………..76
3.9 Vinculación de los resultados con el perfil de egreso………....…77
CONCLUSIONES……….78
RECOMENDACIONES………...80
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……….81
ANEXOS……….87
A. Glosario de términos………...………..…....88
B. Descripción de comandos API………....…..91
C. Interpretación de la codificación de recetas bajo la norma S88.01…………...95
v
ÍNDICE DE TABLAS
N° CONTENIDO p.
1. Operacionalización de variables………...………...…38
2. Actor del sistema y sus funciones………44
3. Lista de componentes en la arquitectura de control………...….……….45
4. Requerimientos del interfaz del operador………...…...…..46
5. Descripción Caso de uso: Visualizar Proceso………...…..49
6. Descripción Caso de uso: Administrar Parámetros………...………..50
7. Descripción Caso de uso: Ejecutar Recetas………...…….….50
8. Descripción Caso de uso: Gestionar Errores………...………51
9. Terminologías utilizadas para el diseño del sistema………51
10. Listado de Básculas……….…58
11. Listado de materiales………...…58
12. Listado de rutas de origen………....59
13. Prueba de simulación 1……….……...67
14. Prueba de simulación 2………....…68
15. Prueba de simulación 3………..…….….68
16. Prueba de simulación 4………..……..69
17. Prueba de simulación 5………...…69
18. Cuadrícula de impacto de factibilidad técnica……….……71
19. Cuadrícula de impacto de factibilidad operativa………...73
20. Cuadrícula de impacto de factibilidad financiera………...….75
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
N° CONTENIDO p.
1.- Organigrama General de la empresa……….………….5
2.- Organigrama General del departamento……….……...…6
3.- Estructura de los Procesos………...13
4.- Causalidad del proceso………14
5.- Estructura del control automático……….………...15
6.- Aspecto Físico de un HMI……….………..16
7.- Componentes del sistema FactoryTalk View SE……….………18
8.- Modelo de procesos por medio de lotes………....………..21
9.- Codificación gráfica de la norma ISA S88.01……….………....23
10.- Niveles de la norma S95………...………...25
11.- Modelo de procesos por lotes FactoryTalk Batch………...………27
12.- Interfaz FactoryTalk Batch Equipment Editor………...….28
13.- Interfaz FactoryTalk Batch Material Editor………...….29
14.- Interfaz FactoryTalk Batch Recipe Editor………...……30
15.- Relación del FactoryTalk Batch Server API………...…....31
16.- Software Visual Basic 6.0………...….33
17.- Entorno de desarrollo Visual Basic 6.0………...34
18.- Ciclos de programación Extrema………...43
19.- Estrategia general de llenado de tanques dosificadores………...……47
20.- Diagrama de Casos de uso………...……49
21.- Rutina de monitoreo de los tanques de dosificación………..….52
22.- Rutina de introducción de parámetros del operador………...…….53
23.- Pantalla Principal: Interfaz del operador………...54
24.- Características del botón mostrado en un tanque………....55
25.- Interfaz de operador en condiciones iniciales………...55
26.- Interfaz de operador en condición operacional………...….56
vii
28.- Interfaz de introducción de parámetros………...……57
29.- Selección de básculas………...…...59
30.- Selección de Material………...…...60
31.- Selección de Ruta de Origen………...…….60
32.- Introducción de setpoint………...61
33.- Mensajes de error para el setpoint………...61
34.- Mensajes de error por falta de selección de báscula, material y ruta………...62
35.- Mensajes de error por falta de configuración de tanque dosificador……...…62
36.- Interfaz del equipment editor………...….63
37.- Codificación de la receta para llenado de la báscula 1………....64
38.- Codificación de la receta para llenado de la báscula 2………....65
viii
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL UNEFA
NÚCLEO CARACAS
CARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
Autor: Franky J. Rivero R. Fecha: Septiembre de 2012. RESUMEN
“DISEÑO DE UNA APLICACIÓN PARA EL CONTROL AUTOMÁTICO DE NIVEL DE MATERIALES EN TANQUES DE DOSIFICACIÓN, EN LA EMPRESA ROCKWELL AUTOMATION DE VENEZUELA C.A. CARACAS,
DISTRITO CAPITAL.”
La automatización es un aspecto importante en el funcionamiento de una planta procesadora de alimentos, el cual requiere de la utilización de nuevas tecnologías para realizar la gestión de múltiples procesos complejos, mantener la integridad física de sus operadores y mejorar el uso de los recursos humanos involucrados. La presente investigación bajo el tipo de investigación descriptiva empleando un diseño mixto entre el diseño documental y de campo, siendo un proyecto factible, describe los objetivos necesarios para llevar a cabo de manera satisfactoria el proyecto y muestra los resultados obtenidos en los aspectos teóricos y técnicos, considerados para el desarrollo de una aplicación que gestione el mantenimiento del inventario de materia prima en forma automatizada. Con la utilización de software especializado de programación, se género una interfaz gráfica que permite al operador gestionar de forma simple los procedimientos necesarios para mantener en niveles óptimos el inventario de los tanques dosificadores, esta gestión se ejerce entorno a la visualización del proceso y configuración de rangos de operación con el objetivo de reducir el tiempo para llegar a niveles plenos de producción, suministrar herramientas adecuadas para el control de grandes lotes de materia prima y permitir al operador identificar mejor sus necesidades.
INTRODUCCIÓN
En pleno siglo XXI las disciplinas de la electrónica y la computación se encuentran muy relacionadas, y entre sus muchas aplicaciones se destaca su uso para los procesos industriales. Cada vez es mayor el uso de aplicaciones computarizadas para manejar información más detallada en cuanto a las variables que son manipuladas para obtener una acción de control requerida entre los límites de operación necesitados y estableciendo márgenes de seguridad para las personas que laboran en las fábricas.
La automatización de procesos engloba una serie de áreas que son necesarias para hacer una mejor planificación, esas áreas van desde equipos electrónicos utilizados en campo hasta la infraestructura computarizada capaz de elaborar planes estratégicos de funcionamiento según los productos que se elaboran. Como parte del sistema de la automatización se encuentran distintos equipos manejados por software que están en contacto directo con las personas encargadas de supervisar y ajustar el funcionamiento de todos los procesos, y esa interacción entre la máquina y el humano debe ser lo más intuitiva posible, visualizar los procesos fácilmente sin que ello produzca algún tipo de riesgo laboral y optimizar la calidad del producto final que se está elaborando, especialmente cuando se trata de procesamiento de alimentos y bebidas.
El Presente informe está compuesto por tres capítulos, en el primer capítulo se abordará sobre la empresa donde se desarrolla el proyecto, se detalla una breve reseña histórica y el ámbito de los trabajos que se realizan. En el segundo capítulo se representará la situación inicial para establecer los objetivos que son necesarios para llevar a cabo el proyecto, y por último, en el tercer capítulo se describirá las acciones que fueron necesarias para llevar a cabo el desarrollo de la aplicación que gestionará automáticamente los niveles de inventario en tanques dosificación que contienen materia prima.
CAPÍTULO I
PRESENTACIÓN DE LA EMPRESA
1.1 Razón Social
Rockwell Automation de Venezuela, C.A.
1.2 Actividades a la que se dedica
Embalaje, manufactura, venta y exportación de equipos de automatización y de control industrial, incluyendo sin limitación alguna, controles eléctricos programables, contactores, arrancadores, relés y pulsadores y equipos, componentes, instrumentos y productos semejantes o relacionados generalmente destinados para la industria, así mismo, la compañía podrá desarrollar y proporcionar programas de computación (software) y tecnología en relación con el uso de sus productos. La compañía también podrá desempeñarse en cualesquiera otras actividades relacionadas con o necesarias o convenientes para el logro de los objetos principales, y en general, dedicarse a cualquier otra actividad de lícito comercio e industria.
1.3 Reseña Histórica
Rockwell Automation, representa una profunda historia de innovación de productos y servicio al cliente. Éstos son los hitos en la evolución de la organización: En 1903 Lynde Bradley y el Dr. Stanton Allen forman la Compañía: Reóstatos de Compresión, con una inversión inicial de $1.000.
3
Luego de su primera exhibición de sus desarrollos en la feria de San Luis en 1904 la compañía pasa a llamarse Allen-Bradley y se establece en Milwaukee, Estados Unidos. Diez años después se abre la primera oficina de ventas en la ciudad de Nueva York, alcanzando ventas de $86.000. Durante la época de la segunda guerra mundial en 1944, el 80% de las ordenes de la empresa son relacionadas con la guerra y se centran en dos grandes líneas de productos, controles industriales y componentes eléctricos.
Para 1980, Allen-Bradley entra a la nueva década como una compañía global con operaciones internacionales en expansión. A partir de 1994 se combina con diversas empresas de software, y componentes electrónicos para formar Rockwell Automation Inc., líder mundial en el desarrollo y soporte para el mercado de la automatización.
1.4 Misión
Mejorar el nivel de vida de todos haciendo el mundo más productivo y sostenible.
1.5 Visión
Ser el proveedor global más valorado de productos innovadores de la automatización industrial y de productos de información, servicios y soluciones.
1.6 Valores - Enfoque al cliente. - Innovación. - Búsqueda de excelencia. - Velocidad. - Integridad. - Gente.
4 1.7 Objetivos de la Empresa
- Crecer más rápidamente que los mercados subyacentes y profundizar las relaciones del cliente.
- Crecer hacia nuevas aplicaciones, industrias y geografías. - Acelerar el crecimiento orgánico con adquisiciones. - Ganar a los fabricantes de maquinaria.
- Llevar calidad en todo lo que hacemos. - Mejorar la experiencia y lealtad del cliente.
- Optimizar los procesos de negocio de punta a punta.
- Enfocar a la gente y el capital intelectual como la fundación del éxito. - Ampliar el pensamiento y dirección de tecnología.
5 1.8 Organigrama General de la Empresa
Figura n° 1. Organigrama General de la Empresa.
6
1.8.1 Organigrama del Departamento donde se realizó la Pasantía
Figura n° 2. Organigrama General del departamento.
CAPÍTULO II
SITUACIÓN ACTUAL
2.1 Necesidad detectada
La empresa Rockwell Automation de Venezuela C.A, como proveedora de equipos y sistemas de información para el área de automatización debe proveer a sus clientes de las soluciones de ingeniería necesarias para llevar a cabo los procesos con la utilización de nuevas tecnologías desarrolladas por la propia empresa, para mejorar los rendimientos de producción especialmente en el área de alimentos y bebidas de consumo masivo.
Tradicionalmente la empresa se adapta a los equipos utilizados por sus clientes lo que causa la implementación de diferentes plataformas o sistemas de control manual para las distintas aplicaciones que se requieren en una planta, eso incluye la utilización de diferentes software de programación y base de datos, utilización de diversos protocolos de comunicación inter-sistemas y por lo tanto complejidad en los costos para diseñar y hacer funcionar o mantener una planta procesadora de alimentos con los niveles óptimos de inventario en forma continua.
Con las situaciones antes descritas, se demuestra que la empresa debe desarrollar una aplicación que unifique el manejo de información y la estructura de sus sistemas para automatizar los procesos que involucran la reposición de inventario de materia prima en forma continua en los tanques de dosificación, haciendo uso eficaz de las herramientas existentes y de las nuevas tecnologías diseñadas para tal fin.
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De acuerdo a lo antes descrito surgen las siguientes interrogantes:
¿La estructura de equipos industriales definidos será capaz de soportar la utilización de la nueva aplicación computarizada?
¿El diseño de la nueva aplicación se adaptará a los requerimientos del usuario para cumplir con el proceso deseado?
¿Las pruebas a la que será sometida la aplicación demostrarán que la nueva aplicación aportará beneficios significativos?
2.2 Objetivos de la Investigación
2.2.1 Objetivo General
Diseñar una aplicación para el control automático de nivel de materiales en tanques de dosificación, en la empresa Rockwell Automation de Venezuela CA, Caracas, Distrito Capital.
2.2.2 Objetivos Específicos
1. Diagnosticar la arquitectura de control que existe en el proceso.
2. Interpretar los requerimientos del usuario según sus necesidades.
3. Evaluar el uso de la librería propietaria que se adecue al diseño de la aplicación.
4. Determinar la acción de control más eficaz haciendo uso correcto de los equipos disponibles.
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6. Verificar por medio de pruebas simuladas que la aplicación diseñada se ajuste a la filosofía de control propuesta.
2.3 Justificación
Mediante el desarrollo de la aplicación se permitirá la total automatización del proceso de llenado de tanques de dosificación permitiendo que se gestione eficazmente los niveles de inventario para hacer una mayor planificación del uso de la materia prima, evitar perdida de material e implementar medidas de seguridad pertinentes a las labores de las personas que operan la planta. Como sistema de control de control automatizado se busca reducir el tiempo del usuario para llegar a los niveles plenos de producción, suministrar las herramientas adecuadas para la aplicación de control de los lotes, permitir al operador identificar mejor sus necesidades, configuración de los rangos de operación suficientemente sencillos como para llevar a cabo sin los servicios de un ingeniero de sistemas de control.
En la industria alimentaria, se tiende continuamente a perfeccionar la eficacia de los procesos. Ésta disposición proviene del apremio por reducir los precios, la competencia global, los criterios y costos de su cumplimiento. Las tareas repetitivas, las variaciones en la calidad y las desventajas provocadas por la utilización de las operaciones manuales, hacen que sea necesaria automatizar el proceso. La automatización no sólo incrementará el tiempo productivo y la productividad, sino que hará que los procesos sean más confiables al tiempo que mantienen la calidad de los productos y una alta velocidad de producción, contribuyendo a lograr un entorno de trabajo seguro y ergonómico.
El uso que se la dará a la aplicación beneficiará a los requerimientos de la empresa, ya que debido a su facilidad de uso podría asignarse a un solo operador que tendrá la responsabilidad de mantener en niveles óptimos el inventario en los tanques de dosificación y optimizar los recursos humanos que operan en los procesos
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subsiguientes relacionados al procesamiento, lo que mejorará la calidad del producto, y la entrega del mismo en los tiempo establecidos. La arquitectura integrada que propone este proyecto no sólo proporciona una plataforma de información habilitada para la automatización, sino también proporciona la conectividad y el control de todas las operaciones relacionadas al mantenimiento del inventario.
2.4 Limitaciones
Una serie de limitantes podrían condicionar el desarrollo del proyecto de investigación, las cuales se exponen a continuación:
La insuficiente pericia en el uso del lenguaje de programación para el diseño de la investigación, Por lo tanto, gran parte del tiempo de ejecución del proyecto estará enfocado en adaptarse y entender las sintaxis del lenguaje.
La recopilación de información específicamente de los manuales técnicos empleados en la presente investigación se podría dificultar ya que estos se encuentran en idioma ingles, el cual no se ampliamente dominado por el autor de la investigación.
La imprecisión de la información compilada en cuanto a los requerimientos esenciales podrían acarrear una filosofía de programación difusa, lo que causaría que la nueva aplicación tenga retrasos en el diseño final y no se ajuste a las expectativas planteadas.
La imposibilidad de tener a disposición la estructura física del proceso industrial a estudiar, se debió delimitar el proyecto hasta la fase de pruebas y simulaciones para certificar que el proyecto es factible especialmente desde el punto de vista técnico y operacional.
CAPÍTULO III
DESARROLLO DEL PROYECTO
3.1 Antecedentes
Luego de verificar la bibliografía relacionada al caso de estudio y constatando la insuficiencia de antecedentes vinculados, se muestra a continuación los estudios que se toman como base para la investigación:
García (2009) en su trabajo de grado, titulado “Diseño de un sistema de monitoreo y control para carga de buques y cisterna en la planta metanol de oriente metor, complejo petroquímico José Antonio Anzoátegui. Edo. Anzoátegui.”, la investigación desarrolla la aplicación necesaria para procesos de tipo industrial haciendo uso de librerías propietarias en el diseño de la interfaz gráfica. El estudio es concebido como una investigación de campo de tipo descriptivo y proyecto factible. La investigación aportó a la implementación de la interfaz gráfica permitiendo de esta manera la automatización del proceso.
Camacho (2009) en su trabajo, titulado “Ejemplo de Aplicación de la norma ISA S88.01 al proceso de fabricación de jugo de manzana con Vitamina C.” detalla mediante la recopilación bibliográfica los pasos que deben seguirse para llevar a cabo la interrelación del diseño de procesos automatizados bajo las normas establecidas en el ramo, el estudio es concebido como una investigación de tipo descriptiva y puede ser orientativa entorno a la interpretación de las formas eficaces para automatizar procesos complejos.
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De la Rosa (2008) en su trabajo de grado, titulado “Sistema de monitoreo distribuido de procesos.” Presenta la propuesta de un sistema de monitoreo de procesos que es capaz de operar tecnologías industriales mediante la interfaz de una estación de operación indicando las ventajas en el desarrollo de la aplicación computarizada para el monitoreo distribuido de las acciones automatizadas. La investigación es ideada desde el tipo descriptivo. Este estudio contribuirá con la interpretación general de los procesos de supervisión en procesos sistemáticos y su filosofía de control apropiada para generar una aplicación computarizada adecuada.
3.2 Bases Teóricas
3.2.1 La Automatización de Procesos Industriales en la Actualidad
La utilización de nuevas tecnologías en la Automatización Industrial se debe al control de la maquinaria industrial y sus diversos procesos reduciendo así la necesidad de intervención humana. Estas aplicaciones se utilizan generalmente en conjunto con los sistemas de tecnología de la información.
En relación al uso de tecnología en la automatización, Velásquez (2009), Señala:
“La automatización tiene como objetivo incrementar la competitividad en la industria por lo que requiere la utilización de tecnologías destinadas para tal fin. Es por ello que es necesario que toda persona relacionada con la producción industrial tenga conocimiento de ellas.” (p. 46)
El autor mencionado añade que la automatización alcanza todas aquellas soluciones de aplicación para llevar a cabo la captura de información de un proceso o planta. Esta información es aprovechada para efectuar un conjunto de pruebas o estudios con los que se pueden lograr valiosos indicadores que permitan una interpretación sobre del propio proceso que permitirán ejecutarla con mayor efectividad haciendo uso adecuado de todos los equipos involucrados.
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La automatización es un paso adelante respecto a la mecanización, ya que reduce en gran medida de las necesidades humanas mentales y sensoriales, mientras que la mecanización ayuda a los operadores humanos con los requisitos musculares para el trabajo. Estos procesos juegan un papel importante en la economía global, y los ingenieros trabajan duro para combinar las herramientas matemáticas con dispositivos automáticos para la producción de mejores y más complejos sistemas para las aplicaciones en expansión y alcance de las actividades humanas.
Para la utilización de nuevas tecnologías es imprescindible crear una serie de estrategias bien organizadas en forma sistemática para aprovechar al máximo nivel el desempeño de los distintos equipos y software aplicados a la industria todo esto relacionados con la conceptualización del producto que se desea procesar y el diseño de la aplicación computarizada adecuada y las características de las planta industrial.
Figura n° 3. Estructura de los Procesos.
Fuente: Pere, P. y Otros (s.f.)
La figura anterior plantea la necesidad de establecer parámetros a tomar en cuenta en un proceso industrial, es decir, conocer el producto que se quiere procesar, cómo y cuándo se desarrollarán, cantidad de materia prima y definir la estructura física con que cuenta la planta en cuanto a los equipos de procesamiento cumpliendo con los tiempos necesarios para llevar a cabo los actividades relacionadas de forma exitosa.
14 3.2.2 Sistemas de control Automático
La utilización de nuevas tecnologías ha llevado a que los procesos industriales supriman la intervención del hombre total o parcialmente haciendo que las máquinas realicen las tareas de forma automática, el cual contiene una codificación diseñada para cumplir rigurosamente con los requisitos.
Según Camacho (2006) las ventajas de implementar un sistema automático son las siguientes:
Mantener los niveles de producción de la planta en valores iguales o superiores a los establecidos.
Mantener la calidad del producto.
Evitar lesiones al personal de la planta o daño al equipo.
Para cumplir con estas ventajas se debe contar con una estructura sistemática que englobe diferentes entes relacionados entre sí con el fin de controlar las variables que se deseen regular entorno a una magnitud preestablecida para mantener el control. Ese control produce un fenómeno causa-efecto ya que las variaciones que se le pueda introducir a la entrada del sistema repercutirán en el producto final o salida como se presenta en la figura siguiente:
Figura n° 4. Causalidad del proceso.
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Luego de establecer la causa-efecto que produce las variables que inciden directamente sobre el proceso, puede abordarse la automatización del proceso, con la finalidad de que las variables manipuladas se mantengan en una magnitud constante, con el mínimo error posible y perdurable en el tiempo. El proceso de automatización se logrará con la comparación de la magnitud deseada insertada en la entrada del sistema con el margen de error producido a la salida, este balance es ejecutado por un controlador, que corregirá permanentemente la entrada del sistema para obtener la salida deseada como se muestra en la figura 5.
Figura n° 5. Estructura de control automático.
Fuente: Camacho (2006)
Es importante también establecer las posibles interferencias externas que puedan incidir sobre el proceso y que producen un funcionamiento deficiente del mismo, estas interferencias pueden tener como origen, los errores del software que se emplee para diseñar el sistema, errores humanos por los ajustes que requiere el proceso, máquinas o equipos en mal estado y condiciones externas o climáticas no favorables.
16 3.2.3 Interfaz Humano-Máquina
Una interfaz Humano-Máquina (HMI: Human-Machine Interface), es una interfaz que permite la interacción entre un ser humano y una máquina. El diseño de interfaces de este tipo es un reto, y requiere una gran cantidad de trabajo para hacer la interfaz funcional, accesible, agradable de usar, y lógica. Dos componentes son necesarios en una interfaz hombre-máquina. La primera es una entrada, un usuario humano necesita introducir los parámetros de operación a la máquina, para realizar peticiones o ajustes. Ejemplos de dispositivos de entrada son: teclados, palancas, interruptores, pantallas táctiles, joysticks y ratones. Todos estos dispositivos pueden ser utilizados para enviar órdenes a un sistema o incluso un conjunto interrelacionado de sistemas.
La interfaz también requiere una salida, que permite mantener al operador humano actualizado sobre el progreso de comandos, o para ejecutar comandos en el espacio físico. En un equipo, por ejemplo, los usuarios tienen una pantalla que puede mostrar información. Los resultados también pueden incluir cosas tan simples como las luces de estado que alertan al operador cuando cambia o interruptores han sido activados.
Figura n° 6. Aspecto físico de un HMI.
17 3.2.3.1 FactoryTalk View Site Edition
FactoryTalk View Site Edition es un paquete de software integrado para el desarrollo y funcionamiento de la interfaz humano-maquina (HMI) que pueden involucrar a varios usuarios y servidores, distribuidos en una red. Este Software ofrece todas las herramientas que se necesitan para establecer la monitorización de procesos confiables y crear aplicaciones de control de supervisión. Se puede crear una interfaz que funciona en red o local según los requerimientos del proceso que se desee controlar. Existe la posibilidad de utilizar los editores de para crear y probar los componentes de la aplicación que usted necesita y luego configurar los clientes, para que los operadores puedan interactuar con la aplicación después de que se implemente.
Rockwell Automation (2009) conceptualiza las versiones de FactoryTalk View SE de la siguiente forma:
Las letras SE de FactoryTalk SE hacen referencia a las dos versiones disponibles de FactoryTalk View SE. Se trata de Station Edition y Site Edition. La Station Edition es un sistema autónomo de interfaz de operador para la supervisión y control de procesos o líneas individuales, todos los componentes se ejecutan en un único PC. La Site Edition es una versión distribuida en la que los servidores de interfaz de operador, los servidores de datos, los clientes y los Studio Editors pueden distribuirse en PC independientes. (p. 7)
Esto quiere decir que las aplicaciones que se desarrollen bajo este software permite que funcione de manera sistematizada, de modo tal que las personas encargadas del desarrollo de las aplicaciones y los operadores de la interfaz trabajen bajo la misma plataforma del sistema sin requerir equipos adicionales que puedan aumentar la distribución física de la planta además de disminuir la factibilidad de desarrollo el proyecto.
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3.2.3.2 Características de FactoryTalk View Site Edition
Como se planteó en el apartado anterior una de las características principales del software FactoryTalk View SE están referenciados en la utilización de servidores de datos e interconexión con otros computadores dispuestas en forma sistemática, esto se debe a que el flujo de datos que se pueden registrar en un proceso industrial complejo tiene que ser distribuida entre todos los sistemas que los componen, desde los sistemas ejecutores de la acción de control hasta los sistemas de monitoreo, en la imagen que se muestra a continuación podemos identificar cuáles son esas características.
Figura n° 7. Componentes del sistema FactoryTalk View SE.
Fuente: Rockwell Automation (2007a)
Con esta disposición sistemática, FactoryTalk View SE puede abarcar cinco (5) características que son tomadas en cuenta para su aplicación en procesos industriales estas son:
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Flexibilidad de intercambio de datos entre un PLC (Controlador lógico programable) y la interfaz HMI, para agilizar el desarrollo de aplicaciones de control.
Distribución de la información de forma jerarquizada, es decir, que los desarrolladores y operadores de planta tienen acceso a la información pertinente a sus áreas de proceso.
Utilización de información en forma redundante para asegurar el respaldo de información en casos extremos.
Agilizar el desarrollo de interfaz HMI con un editor intuitivo y fácil de manipular y en conjunto con otras librerías propietarias para mejorar la calidad del software.
Maximizar la disponibilidad del sistema con la detección de fallas y recuperación del sistema en períodos cortos de tiempo.
3.2.3.3 Composición de FactoryTalk View Site Edition
El manual esquema general de FactoryTalk View Site Edition (Rockwell Automation, 2007a) señala los componentes del sistema:
El Servidor HMI, que es el proyecto HMI, el cual contiene todos los gráficos, recetas, etc. Para un área definida de manera lógica del sistema HMI.
El servidor de datos, que envía y recibe datos desde una fuente de datos, generalmente del controlador.
El o los clientes HMI, que muestran información para el usuario y pueden aceptar que la entrada de usuario se envíe al controlador.
El FactoryTalk Directory, que actúa como servicio de consulta para que una aplicación distribuida encuentre cual computadora es anfitriona de cual componente.
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FactoryTalk View Studio permite a los usuarios crear aplicaciones en un solo entorno de diseño.
Estos componentes son indispensables cuando se manejan grandes cantidades de información, las cuales son necesarias para tener el mayor control del proceso además minimizando los posibles errores humanos además de poder crear fuentes de información que sirvan como planificación para mejorar el rendimiento de operaciones en planta, y obtener productos de mayor calidad.
3.2.4 Normativas aplicadas para el Diseño de la aplicación
La automatización actualmente se desarrolla a través de diversos fabricantes, la estandarización de esas especificaciones técnicas surgió como respuesta a este tipo de desarrollo para unificar criterios, establecer normas mínimas y buscar compatibilización de los elementos. Una norma se define como “un documento que contiene una serie de reglas, especificaciones técnicas y características optimizadas, que se ha elaborado y aprobado por consenso a través de un organismo reconocido internacionalmente.” (Carrión y Loroima, 2009, p. 48)
La conducción de los procesos automatizados industriales que utilizan estándares establecidos es mucho más fácil y rápida que el de los productos procesados individualmente además de aumentar los niveles de calidad. La estandarización tiene sus ventajas: optimiza el trabajo de las personas, disminuye daños físicos, mejora la calidad del producto final y reduce de los tiempos en los procesos de fabricación y de mantenimiento que conlleva a su vez una disminución de los costes de producción.
Uno de los estándares como la Sociedad Internacional de Automatización (ISA: Internacional Society of Automation), Fundada en 1945 es una organización sin fines de lucro a nivel internacional cuya función primordial es desarrollar normas y estándares para la automatización con la finalidad aplicar metodologías en la implementación de distintos tipos de sistemas automatizados.
21 3.2.4.1 Normativa ANSI/ISA-S88.01
La normativa S88.01 establece el control por medio de lotes. Un proceso por lotes se define por una secuencia de pequeños módulos en lugar de ejecutar una única rutina monolítica de forma iterativa. El paso inicial en la aplicación de esta norma es separar el control por lotes en dos modelos: modelo de equipos y modelos de procesos, como podemos observar en la figura que se muestra a continuación.
Figura n° 8. Modelo de procesos por medio de lotes.
Fuente: Rockwell Automation (2010b)
22
A continuación se describen cada una de las capas según el manual del Instrument Society of America (ANSI/ISA-S88.01, 2010):
Modelo de equipo:
Célula de Proceso: Una agrupación lógica de equipos que incluye el equipo necesario para la producción de uno o más lotes.
Unidad: Una unidad se compone de módulos de equipos, y módulos de control. Los módulos que forman la unidad puede ser configurado como parte de la unidad o puede ser adquirida temporalmente para llevar a cabo tareas específicas.
Módulo de equipo: Un grupo funcional de equipos que pueden llevar a cabo un número finito de actividades específicas de procesamiento menor. Por ejemplo, (peso de un tanque, calentador de proceso, lavador de gases, etc.)
Módulo de Control: El menor nivel de agrupación de equipos en el modelo físico que puede llevar a cabo un control básico. Por ejemplo, un dispositivo de regulación que consta de un transmisor, un controlador, y una válvula de control que es operado a través del punto de ajuste del dispositivo.
Modelo de Proceso:
Procedimiento: El procedimiento es el más alto nivel en la jerarquía y define la estrategia para llevar a cabo una acción importante de procesamiento, tales como hacer un lote.
Unidad de proceso: Un procedimiento consiste en la unidad de un conjunto ordenado de las operaciones que causa una secuencia de producción contigua a tener lugar dentro de una unidad.
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Operación: Una operación es un conjunto ordenado de las fases que definen una secuencia de procesamiento mayor que lleva el material que se procesa a partir de un estado a otro, por lo general implica un cambio químico o físico.
Fase: El elemento más pequeño de los procedimientos de control que puede realizar una tarea orientada a los procesos es una fase. Una fase se puede subdividir en partes más pequeñas.
La norma cuenta con una codificación gráfica para denotar las secuencias que debe ejecutarse y que definen el modo de funcionamiento de cada equipo involucrado, la codificación se denota por la utilización de pequeños módulos que se disponen para cumplir las secuencias para la que fue diseñada.
Figura n° 9. Codificación gráfica de la Norma ISA S88.01.
Paso Inicial: lógica de inicialización.
Paso: elementos involucrados de la receta.
Paso Final: lógica de finalización.
Transición: define el control de secuencia entre pasos.
OR Divergencia: representa una decisión de ejecución de un paso.
AND Divergencia: representa la ejecución de pasos en paralelo.
OR Convergencia: indica la decisión de ejecución de un paso.
AND Convergencia: indica el resultado de dos pasos ejecutados en paralelo.
24 3.2.4.2 Normativa ANSI/ISA-S95.00
La normativa S95.00 proporciona un estándar para el desarrollo de la interfaz donde interviene el operador del proceso a nivel de planta y como esta información sirve de fuente de información a nivel de empresa, en otras palabras, se establece como debe establecerse el flujo de datos entre los entes relacionados para definir criterios del funcionamiento de cada uno de los procesos automatizados, tomando en cuenta los módulos propuestos por la normativa S88.01 presentados en el apartado anterior. La normativa S95.00 “Se entiende como el sistema que permite conectar la automatización inducida en los sistemas regulados a través de S88 con las unidades de negocio globales” (Manzano, 2010, p. 34)
El autor antes mencionado también asevera que la cantidad de información que se
maneja en los procesos industriales aumenta junto con el uso de sistemas automatizados. El uso de estos datos es parte principal de los objetivos que busca la automatización donde se necesitan tomar decisiones generales en el manejo de la planta para reducción de costas de producción y disminución de los tiempos de procesamiento.
El manual del Instrument Society of America (ANSI/ISA-S95.00, 2010) establece lo siguiente:
El modelo define niveles jerárquicos en la que se toman las decisiones. Esto es generalmente la interfaz entre la producción de plantas, programación, operación de gestión y coordinación de la planta. (p. 18)
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Para entender los planteamientos anteriores, se representa esquemáticamente los
alcances de esta norma (Ver figura 10).
Figura n° 10. Niveles de la norma S95.00.
Fuente: Manzano, T. (2010)
Para conceptualizar cada uno de los niveles el manual ANSI/ISA-95.00 define los siguientes puntos:
Nivel 0, 1 y 2: Definir la celda o las funciones de supervisión de línea, las funciones de operaciones y control de procesos.
Nivel 3: Modificación de los planes de producción para compensar interrupciones en la producción de plantas que puedan ocurrir.
Nivel 4: La determinación de los niveles de inventario óptimos de las materias primas, fuentes de energía, piezas de repuesto y los bienes en proceso en cada punto de almacenamiento. Estas funciones también incluyen planificación de prioridades de materiales.
26 3.2.5 FactoryTalk Batch Suite
FactoryTalk Batch Suite es un paquete de software desarrollado bajo el estándar S88.01 de la Sociedad Internacional de automatización (ISA), que gestiona de manera flexible las acciones de control tomando en cuenta los módulos de proceso y los equipos de manera secuencial según los requerimientos para la ejecución de recetas, definiéndose este como el conjunto de información necesaria que define únicamente los requisitos de producción para un producto específico. Este paquete de software puede ejecutar múltiples funciones como: diseño y ejecución de recetas de forma automatizada, configurar los modelos de procesos y de equipos relacionados al proceso que se requiera llevar a cabo, recolectar datos provenientes de la interfaz gráfica HMI, gestionar los datos originados luego de haber ejecutados los procesos para realizar planificaciones.
Según el artículo de descripción del producto (Rockwell Automation, Junio 2007b) incluye una serie de ventajas con la utilización de este software:
Recursos compartidos, uso maximizado de equipos costosos o conmutación rápida de equipos en caso de fallo.
Visualización y desarrollo de estructuras de recetas complejas en formato de diagrama gráfico de función secuencial mediante el editor de recetas.
Registro automático de todas las acciones que se monitorean y controlan, lo que hace una recuperación completa y la redundancia del sistema.
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3.2.5.1 Características de FactoryTalk Batch Suite
Como se aclaró en el apartado anterior el software FactoryTalk Batch utiliza la norma ISA S88.01 para la aplicación de automatización de procesos por lotes. La siguiente figura relaciona el modelo propuesto por la norma S88.01 y el modelo aplicado por el software.
Figura n° 11. Modelo proceso por lotes FactoryTalk Batch.
Fuente: Rockwell Automation (2010b)
Este esquema permite la utilización más eficaz de los recursos en cuanto a equipos y maximizar las acciones de control, esto puede hacer que los procesos puedan ser dedicados o compartidos por un modelo de área requerido. FactoryTalk Batch tiene la capacidad para estipular e intermediar de modo automático el uso de cada proceso según el requerimiento de la operación a través de una interfaz HMI, entre otros.
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3.2.5.2 Composición de FactoryTalk Batch Suite
El Software FactoryTalk Batch está diseñado para ser utilizado en forma sistemática con otros software derivados y que juntos son una herramienta poderosa para controlar procesos industriales abarcando todas las áreas necesarias para maximizar la automatización de plantas con grandes cantidades de datos y manejo de variables físicas, estos software derivados se detallan a continuación:
FactoryTalk Batch Equipment Editor (Editor de Equipos)
Es una interfaz gráfica en la que se crea y mantiene una base de datos de los equipos relacionados al proceso. Esta base de datos de equipos se llama modelo de área. El modelo de área se almacena en un archivo y está disponible para todos los demás componentes de FactoryTalk Batch, entre ellos el editor de recetas. Durante la configuración de la receta, el modelo de área proporciona una lista de unidades disponibles y fases. Luego, durante la verificación de recetas, se asegura que el equipo designado es capaz de ejecutar los procedimientos. A continuación se muestra la interfaz gráfica del equipment editor:
Figura n° 12. Interfaz FactoryTalk Batch Equipmet Editor.
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FactoryTalk Batch Material Editor (Editor de Material)
El editor de materiales proporciona una interfaz que gestiona la base de datos de los materiales que se emplean en el procesamiento de los productos, esta base de datos consta de varias tablas con información específica de cada material que se almacenan en un software de apoyo especializado en el desarrollo y mantenimiento de bases de datos. El editor de material presenta los materiales en la base de datos de dos formas, los datos de configuración de material que define los materiales y sus características como el nombre, la descripción, propiedades, cantidad mínima y máxima. Y los datos de configuración de almacenamiento: que define los recipientes que contengan el material y sus características como el nombre del contenedor, la descripción, propiedades, tipos y la capacidad.
También el editor de material se emplea en la creación de relaciones entre los datos de los materiales y contenedores mediante la distribución de lotes de material a cada contenedor. (Ver figura 13).
Figura n° 13. Interfaz FactoryTalk Batch Material Editor.
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FactoryTalk Batch Recipe Editor (Editor de Recetas)
El editor de recetas proporciona una interfaz que se emplea en la creación y configuración de recetas de producción. El término receta está referida al conjunto de equipos y procesos relacionados a la ejecución de un proceso automatizado. Este permite la utilización de tablas, gráficas de funciones secuenciales o ambos para organizar gráficamente la información que se desarrolla dentro de las unidades de procesos, operaciones y fases, siguiendo una secuencia de pasos junto con los parámetros y variables de control. Todas las recetas son mostradas en la interfaz bajo la norma ISA S88.01 reseñada anteriormente. (Ver figura 14).
Figura n° 14. Interfaz FactoryTalk Batch Recipe Editor.
31 FactoryTalk Batch Server API
Es la interfaz que gestiona de manera global todos los componentes de FactoryTalk Batch Suite, ya que controla todo el sistema de información en cuanto a bases de datos de material y la ejecución de recetas por medio de una herramienta llamada: Interfaz de Programación de Aplicaciones (API: Application Programming Interface). La interfaz de Programación de Aplicaciones “es un conjunto de funciones y protocolos que permiten programar aplicaciones. Una buena API facilita la tarea de desarrollar aplicaciones, ya que facilita todas las piezas y el programador solo tiene que unirlas para lograr el fin que desea” (Lujan, 2012, p. 21).
Los dos básicos componentes que requiere la interfaz API son:
Ítems: es el nombre de la estructura de dato que puede ser usado para obtener información específica de la base de datos, usando el método GetItem. Ejecuciones: es un comando utilizado para llevar a cabo una acción.
El siguiente diagrama muestra la relación entre varios componentes del sistema FactoryTalk Batch donde se muestra el servidor que contiene la fase de datos y la API seria el interventor entre la interfaz del operador y el software que gestiona las recetas:
Figura n° 15. Relación del FactoryTalk Batch Server API.
32 3.2.6 Programación orientada a objeto
La programación orientada a objetos es una filosofía destinada al desarrollo de aplicaciones computarizadas, donde la programación se adapta a la forma de pensar del ser humano. El elemento principal de este tipo de programación es un ente denominado objeto. Donde el objeto es definido como “una entidad caracterizada por sus atributos propios y cuyo comportamiento está determinado por las acciones o funciones que pueden modificarlo, así como también las acciones que requiere de otros objetos.” (Carballo, 2007, p. 01)
La programación orientada objeto según la autora antes mencionada, ofrecen medios y herramientas para describir los objetos manipulados por un programa. Más que describir cada objeto individualmente, estos lenguajes proveen una construcción que describe a un conjunto de objetos que poseen las mismas propiedades. Los lenguajes orientados a objetos definen los medios y herramientas para describir los objetos manipulados por un software, sin embargo, para mayor facilidad de uso de este tipo de filosofía de basan en la utilización de una gran cantidad de objetos que interrelacionados crean otra instancia llamadas clase y que agrupan las mismas propiedades de cada objeto individual.
La programación orientada a objetos plantea cuatro características necesarias para utilizar los objetos como parte de una metodología de programación. En primer lugar, un objeto tiene un conjunto de métodos con la finalidad de modificar las características de los mismos y utilizarlas para definir relaciones entre otros conjuntos de objetos. En segundo lugar, los objetos presentan un conjunto de atributos que contienen los valores que definen el estado del objeto. Como tercera característica se describe el objeto como elemento encapsulado, lo cual se refiere a las características intrínsecas y se muestran ocultos al operador. Por último, el objeto se compone de un período de tiempo limitado donde se emplea en partes del código específico que luego de ejecutarse es destruido de manera automática.
33 3.2.7 Visual Basic 6.0
Visual Basic en palabras de Bucarelly (2008) “es un lenguaje de programación orientado a objetos creado por la Microsoft. Este lenguaje incorpora las herramientas necesarias para la creación de cualquier aplicación. Se basa en un ambiente de desarrollo totalmente gráfico, que facilita la creación de interfaces gráficas.” (p. 19)
Este lenguaje de programación es un dialecto de BASIC, con importantes agregados. La palabra Visual se refiere a la metodología de programación, es decir, en vez de la utilización de líneas de código de texto se apela a la modificación de objetos previamente creados por el software que ahorran tiempo de codificación y facilidad de uso. En una aplicación desarrollada bajo este software puede ser controlada a través de eventos, las rutinas de programación no siguen una secuencia determinada, sino, ejecuta las secciones del código como respuesta a los eventos exigidos por el operador que manipule la aplicación.
Figura n° 16. Software Visual Basic 6.0.
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Figura n° 17. Entorno de desarrollo Visual Basic 6.0.
Fuente: Bucarelly (2008)
La utilización del software Visual Basic ofrece un grupo de ventajas:
Posee una curva de aprendizaje muy rápida.
Es uno de los lenguajes de uso más extendido, por lo que resulta fácil encontrar información, documentación y fuentes para los proyectos.
Si bien permite desarrollar grandes y complejas aplicaciones, también provee un entorno adecuado para realizar pequeños prototipos rápidos.
35 3.2.8 Base de datos
Una aplicación que maneja grandes procesos industriales debe enfrentar un flujo grande de datos que deben tenerse a disposición para ejecutar en forma automática un proceso en específico. Esos datos deben mantenerse de forma más completa y actualizada posible para minimizar los errores de ejecución de procesos e inclusive la paralización total o parcial de una planta. Se define una base de datos como “un conjunto de datos relacionados y organizados lógicamente en un dispositivo de almacenamiento (archivero, disco duro, cintas magnéticas, etc.). En nuestro caso estamos hablando de bases de datos computarizadas donde el principal dispositivo de almacenamiento será el disco duro.” (Bucarelly, 2008, p. 403)
Para que el flujo de información sea accesible al usuario, la base de datos debe ser capaz de gestionar la información, procesarla y almacenarla para lograr mostrar los resultados de manera más eficaz y eficiente, y especialmente sea de fácil consulta para el usuario en cualquier momento. Las ventajas de la base de datos residen en el detalle de la información dependiendo su diseño, para el caso del área de la automatización, es empleada para tener información de materias primas, los equipos, los tanques y recipientes de almacenamiento de materia, tener un historial de la gestión en la información, entre otros.
El uso de un software apoyado en una base datos es una herramienta poderosa para los procesos automatizados ya que el propio sistema accede a la información y puede procesarla de tal manera que el usuario pueda planificar a corto, mediano y largo plazo la gestión de la información y tomar decisiones a partir del mismo para las operaciones llevadas a cabo en una planta automatizada.
36 3.3 Metodología
3.3.1 Tipo y Diseño de la Investigación
El tipo de investigación como Hernández y otros (2010) señalan “se clasifican los tipos de investigación en tres: estudios exploratorios, descriptivos, y explicativos.” Los autores argumentan que esta clasificación es muy importante, debido a que según el tipo de estudio de que se trate varía la estrategia de investigación. Este proyecto es de tipo descriptivo, ya que se definen detalladamente en forma clara y precisa todos los elementos que intervienen en el problema. Sobre el tipo de investigación descriptiva Díaz (2009) plantea que “buscan especificar propiedades importantes de personas, grupos, comunidades o cualquier otro fenómeno que sea sometido a análisis.” (p. 180)
Sobre el diseño de la investigación Arias (2006) plantea que “el diseño de la investigación es la estrategia que adopta el investigador para responder al problema planteado.” Con respecto a la clasificación el autor señala que existen tres tipos: Investigación Documental, de campo, experimental. Sin embargo, Hernández (2006) añade que “el enfoque mixto es un proceso que recolecta, analiza y vincula dados cuantitativos o cualitativos en un mismo estudio o una serie de investigaciones para responder a un planteamiento del problema.” Es decir, que los diseños de la investigación están sujetos a utilizar cualquier tipo de indagación, combinándolas y tratando de sobrellevar sus debilidades y aprovechar sus potencialidades.
Este proyecto es de tipo mixto, combinando el diseño documental y de campo. Según Arias (2006) La investigación documental argumenta que “es aquella que se basa en la obtención y análisis de datos provenientes de materiales impresos u otros tipos de documentos.”(p. 21) La definición aplica al presente proyecto debido a que se fundamenta en la revisión de trabajos previos, manuales técnicos, entre otros los
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cuales son pertinentes a la base teórica necesarios para llevar a cabo los objetivos planteados.
Con respecto a la investigación de campo el autor mencionado anteriormente señala que la misma consiste en la recaudación de datos concisamente de la realidad donde acontecen los hechos, sin operar o intervenir variable alguna. Esta es una investigación de campo, debido a que los datos fueron recopilados directamente de la realidad según las especificaciones requeridas tomando en cuenta las variables físicas que se deben manipular. Podemos concluir que la presente investigación es un proyecto factible. Según el manual de trabajo de grado de especialización y maestría y tesis doctorales de la Universidad Pedagógica Experimental Libertador (UPEL, 2006) el proyecto factible se cimenta en un modelo operativo factible para corregir problemas por medio del desarrollo de nuevas tecnologías, estribado por el diseño de la
investigación planteada anteriormente.
3.3.2 Sistema de Variables
El autor Arias (2006) puntualiza las variables como cualidades capaces de sufrir cambios. Concretamente, una sucesión de tipologías por estudiar, definidas de forma operacional, es decir, en función de sus indicadores o unidades de medida, y sobre la base de este plan en un trabajo de investigación, es necesario formular las particularidades y elementos que se estudian en función de las variables que delimitan los mismos.
En el cerco de la investigación descriptiva es significativo el uso de variables como foco de cuidado el cual cederá a la investigación trasladar al diagnóstico que surgen desde los objetivos específicos y del marco teórico esgrimido. Para efectos de presente proyecto la variable radica en el diseño de la aplicación para automatizar los niveles de inventario en los tanques de dosificación (Ver tabla 1).
38 Tabla n° 1.- Operacionalización de Variables
Objetivo Variable Dimensiones Indicadores Instrumentos
1. Diagnosticar la arquitectura de control que existe en el proceso. D ise ño de un a a p li ca ci ón par a el cont ro l au to m át ico de ni v el -Diagnóstico. -Arquitectura de control. Capacidad. Equipos. Entrevista Simple Observación indirecta 2. Interpretar los requerimientos del usuario según sus necesidades. -Requerimientos Secuencias. Materiales. Entrevista Simple 3. Evaluar el uso de la librería propietaria que se adecue al diseño de la aplicación. -Librería propietaria adecuada. Software. Rendimiento. Manuales de Usuario. Publicaciones en internet. 4. Determinar la acción de control más eficaz haciendo uso correcto de los equipos disponibles. -Acción de control. -Uso correcto de equipos disponibles. Técnicas. Procesos. Diagramas. Publicaciones. 5. Desarrollar la aplicación que ejecutará las acciones de control. Rutinas y códigos de control. Programación. Normas. Ejecuciones Pruebas de campo. 6. Verificar por medio de pruebas simuladas que la aplicación diseñada se ajuste a la filosofía de control propuesta. -Pruebas simuladas. -Filosofía de control. Errores. Eficiencia. Calidad. Simulaciones. Demostraciones. Fuente: Rivero, F. (2012)
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3.3.3 Técnicas e Instrumentos de recolección de Datos
Según Tamayo (2006) a partir de los datos “se realiza un procesamiento y se obtiene una información, la cual no es otra cosa que datos (hechos) derivadamente organizados (sistematizados) que interpretan o explican la realidad y permiten el progreso del conocimiento. Los datos son objetivos cuando han sido confrontados por la realidad”. Las técnicas de recolección de datos, son las distintas formas o maneras con las que se puede obtener la información necesaria y en forma ordenada para procesar la información necesaria para abarcar todos los aspectos según los objetivos planteados.
La técnica recurrida para la recolección de datos será la observación, El cual es definido por Sabino (2007) como el uso sistemático de nuestros sentidos orientados a la captación de la realidad que queremos estudiar. Para el autor, la observación puede adquirir también un carácter indirecto donde apelamos al auxilio de diversos instrumentos capaces de registrar los datos sobre el problema en estudio, el cual se llega a la información comparándolos con manuales técnicos, libros, normas y estándares, tesis de grado, internet entre otros.
Con respecto al instrumento utilizado se empleó la entrevista informal. Para el autor antes mencionado señala que la entrevista informal es la manera menos constituida posible de entrevista ya que la misma se somete a una simple conversación sobre el tema en estudio. Lo significativo de este tipo de entrevista no es definir los límites de lo tratado ni ceñirse a algún esquema previo, sino “hacer hablar" al entrevistado, de modo de adquirir una perspectiva de los problemas más visibles y de los temas que resultan de importancia. Es recomendable cuando se trata de afrontar realidades poco conocidas por el investigador.
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3.3.4 Procesamiento y Análisis de la información
El procesamiento de la información según Sabino (2007) “Finalizadas las tareas de recolección el investigador quedará en posesión de un cierto número de datos, a partir de los cuales será posible sacar las conclusiones generales que apunten a esclarecer el problema formulado en los inicios del trabajo. ’’ (p. 136). La concentración de datos netos, no expondrá nada con el solo hecho de recolectar la información y tampoco no nos permitirá alcanzar ninguna conclusión preliminarmente cuando no ejercemos sobre ella una sucesión de acciones tendientes a organizarla.
Para el presente proyecto se maneja información del tipo cualitativa en donde en imposible cuantificar los datos captados. Para ello, La primera tarea que se deberá efectuar es ordenar los datos de tal forma que se genere sobre el mismo un registro metódico y profundo. El ordenamiento sólo puede hacerse en torno al esquema general de la investigación, al listado ordenado de capítulos y de puntos que ya se han expuesto.
El análisis de la información debe hacerse desde el método cualitativo ya que esto significará que el estudio se formaliza contrastando los datos que se refieren a un mismo aspecto y tratando de evaluar la fiabilidad de cada información. Para el caso de los datos obtenidos en forma verbal y de tipo bibliográfico se deberá concertar o acoplar la investigación a partir de la información recopilada que se dispone. Esta etapa será preferentemente constructiva, estructurada según cada capítulo, destacando en cada caso de los elementos de apoyo el cual se sitúan y cuáles son las ejecuciones que se harán según el caso.
41 3.3.5 Fases de la Investigación
Para el desarrollo de una nueva aplicación es indispensable realizarla de la manera más ordenada posible, tomando en cuenta una serie de pasos secuenciales los cuales abarca todos los tópicos inherentes al nuevo software, es por ello que estudios sobre las metodologías de programación. Según un estudio de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL, 2012) una metodología de programación se define como “un conjunto o sistema de métodos, principios y reglas que permiten enfrentar de manera sistemática el desarrollo de un programa que resuelve un problema algorítmico. Estas metodologías generalmente se estructuran como una secuencia de pasos que parten de la definición del problema y culminan con un programa que lo resuelve.”
Actualmente existen diversas metodologías de programación, sin embargo, este proyecto se centrará en la metodología: Programación Extrema (XP), el cual Joskowicz (2008) define una serie de fases que deben cumplirse para aplicar el método de la manera más eficaz posible:
Fase 1: Planificación del proyecto
Historia del proyecto: Define los requerimientos exigidos por el usuario, para poder estimar tiempos de desarrollo de la parte de la aplicación que describen. Estos requerimientos no debe poseer tecnicismos ni algoritmos para su implementación y debe establecerse los requerimientos generales.
Iteraciones: Se refiere a la continua revisión del software para realizar pequeñas mejoras, tomando en cuenta los requerimientos propuestos en el apartado anterior.
42 Fase 2: Diseño
Diseños Simples: Esta etapa sugiere el diseño del software de manera simple y sencilla apegándose estrictamente a la fase anterior, esto se debe a que la programación debe ser entendible y fácilmente modificable en casos de realizar algunas mejoras.
Glosario de Términos: Usar un glosario de términos es un aspecto simple pero muy importante, sobre todo en casos donde la programación es extensa debe especificarse los nombres de las variables, métodos y clases para mejorar la comprensión del diseño y su reutilización.
Refactorizar: Luego de haber establecido el modo de programación es necesaria la revisión del mismo para mejorar su estructura y simplificar el código sin llegar a alterar la funcionalidad de la aplicación, este tipo de prácticas se realiza especialmente cuando se hace reutilización de un código creado con anterioridad.
Fase 3: Codificación y Desarrollo
Se refiere a la realización de todo el código de programación, tomando en cuenta las fases anteriores y donde se plantean pruebas específicas a cada parte del código para determinar su fiabilidad y comprobar la evolución del mismo cumpliendo con los requerimientos primarios del usuario, además de realizar mejoras o simplificaciones del código estrictamente necesarias para que sea lo más fácil posible de manipular en otro momento.
