Juan David González González

Francisco Javier Burgos Flórez

Hugo Leonardo Alfonso Medina

Bogotá D.C., junio de 2010

Departamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaLínea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico

XXVI MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS

SISTEMA DE IDENTIFICACION INALÁMBRICA PARA AUTOMORES

ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN

•Sistema actual para el seguimiento de llantas presenta baja seguridad

y confiabilidad.

•Fallas de lectura y escritura de información en las llantas.

Se desea:

•Identificacion rapida y precisa de la llanta

•Digitalizacion inmediata de la informacion

•Garantizar seguimiento y confiabilidad en las llantas

MercadoEmpresa: Dirigido al grupo Guerreros González S.A

Servicios: Ofrece reparación, reencauche, ventas, asesoría y administraciónde llantas.

Sedes: Bogotá, Duitama, Zipaquirá, Villavicencio, Bucaramanga, Cali,Barranquilla, entre otras.

Localización de la Planta: Calle 13 # 87b – 95, Bogota D.C

Trayectoria:

•Mas de 50 años de labor.

•Es líder en el marcado nacional

•Entre sus logros: adquisición y modernización de la planta de reencauchede Goodyear, montaje de una moderna planta de reencauche enbarranquilla y certificación ISO 9001 versión 2000, otorgada por laempresa certificadora internacional SGS

PRESUPUESTOCategoría Concepto Cantidad Unidad Valor

Marketing

Revisión del Estado

del Arte* 9

Horas

Hombre

$

19.312,50

Diseño

Trabajo del equipo de

diseño* 168

Horas

Hombre

$

360.500,0

0

Manufactura

Dispositivo de

Almacenamiento

(Computador

Portatil)*** 1

$

1.200.000,

00

Validación del Prototipo

Sensores Pasivos** 5000

$

48.355.89

9,50

Lectores** 3

$

17.408.12

3,82

Materiales para

Pruebas* 2

Llantas en

desuso

$

700.000,0

0

Pruebas de

Laboratorio* 15*** Horas

$

1.200.000,

00

TOTAL $ 69.243.835,82

* Aportado por la Universidad Nacional de Colombia y el equipo de Diseño

** Bienes en el inventario de la compañía

*** Sujeto a modificaciones según avance la etapa de diseño

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO

•Dirigido única y exclusivamente al grupo Guerreros González

S.A

•La empresa desea adquirir un sistema semiautomático, capaz

de identificar de manera rápida y precisa el código de la llanta y

transferir dicha identificación a un computador o dispositivo móvil

para un posterior almacenamiento en una tabla Excel.

•El sistema ha diseñar debe ser capaz de eliminar la

problemática de control y perdida de llantas, además de ser a

prueba de errores humanos.

REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

Los requerimientos del cliente fueron establecidos a partir de una

entrevista personalizada con el personal administrativo y técnico

de la empresa.

Los representantes de la empresa fueron:

•Jhon David Palomino, Coordinador del Departamento Técnico

•Ernesto Lozano, gerente de flotas.

Necesidad Especificación Técnica Unidad de Media Valor Ideal Valor Marginal

Disminución del tiempo en la lectura de las llantas. Alta velocidad de transferencia de datos Bits por segundo 3Megabits/seg 9600 bits/seg

Realiza la captura de datos de manera confiable Uso de tecnología RFID Error porcentual 0% 2%

El sistema permita un orden en los datos

almacenados y permita ser utilizado en software

Microsoft Office. Base de datos compatible con software Excel Subjetiva

Capaz de generar

formato .xls (Excel)

Compatible solo con

editor de texto .txt

Utiliza el material disponible (chips y lectores)

Uso de chips logitag 160 y lectores korth

KT45AC ---

usar material

disponible

hacer uso de otro

material

Fácil operación Adquisición de información de manera digital Subjetiva Operacion sencilla operacion dificil

Seguridad ante robo de las llantas Seguimiento de las llantas Porcentual de lectura correcto 100% 98%

El chip soporte las condiciones de trabajo Altas temperatura de operación Grados centígrados 130 °C 100°C

Facilidad de instalación Fácil ensamble en la llanta Tiempo Requiere pruebas no más de 20 min

Baja relación entre el costo de la tecnología y el

costo de la llanta Baja relación costo beneficio Porcentual 1.5 % 2%

Aplicabilidad del sistema en las diferentes sedes de

la empresa

Facilidad de implementación en cualquiera de las

sedes de la empresa Subjetiva 5 4

Tenga un tiempo de uso prolongado (durabilidad) Vida útil Años 6 años (2 Llantas) 3 años (1 llanta)

Pueda ser utilizado para cualquier tipo de llanta

Adaptabilidad del chip para cualquier tipo de

llanta Subjetivo 5 4

Comunicación entre el lector y un dispositivo de

almacenamiento portable (computadores portátiles,

palm o celulares).

Utilizar protocolos de comunicación bluetooth o

RS232 Subjetivo 0 – 5 __

Identificar el funcionamiento y los módulos de

operación del lector korth Entrega de Manual de operaciones del sistema Subjetiva 0 – 5 5

Bajos costos de mantenimiento Bajos costos de mantenimiento

Porcentaje del total del

producto 5% 10%

ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA

(BENCHMARKING)

El sistema a implementar es nuevo en el país, por lo cual no posee

competencia más que la de los sistemas tradicionales de marcado de

llantas, claramente esto ofrece una oportunidad comercial para la

empresa ya que estarían ofreciendo un nuevo producto a nivel nacional.

Proceso actual de adquisición de información de llantas:

•Procedimiento actual a cargo de un técnico.

•Uso de una plantilla y posterior digitalización.

•Tráiler y cabezote leídos por separado

•Una vez registrada esta información en la plantilla, el técnico debe dirigirse a un

computador y digitalizar dicha información en una base de datos consolidada en

Microsoft Excel.

ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)

QFD – sistema RFID

FUNCIONES:

DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

GENERACIÓN DE CONCEPTOS:

VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE

SOLUCIÓN GENERADAS

GENERACIÓN DE CONCEPTOS:

VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE

SOLUCIÓN GENERADAS

GENERACIÓN DE CONCEPTOS:

VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE

SOLUCIÓN GENERADAS

PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO GLOBAL DOMINANTE

Y JUSTIFICACIÓN

GENERACION Y EVALUACION

DEL PRODUCTO

1. Restricción impuesta por la empresa privada Guerreros González para la realización del proyecto

fue la utilización de las tecnologías y los dispositivos RFID que ella había adquirido desde hace

un tiempo para el mismo objetivo

2. Por este motivo, esta etapa de generación de producto como fase primordial en la realización de

un diseño adecuado, no es aplicable al sistema de detección RFID que se está desarrollando.

3. No es necesaria la selección de materiales, técnicas de producción, identificación de

componentes físicos independientes (piezas), descomposición de piezas, creación y definición de

interfaces para funciones, ni conexiones de estas interfaces con materiales del producto, mejora

del material o procesos de producción, o mejoras de componentes.

4. El sistema no cuenta con un diseño mecánico ni con un diseño electrónico a realizar. El sistema

se basa en el almacenamiento de información de las llantas identificadas por cada código

(número de código, posición, profundidad, presión, etc...), la generación de un archivo en formato

.xls con la información obtenida de cada llanta

RESTRUCTURACION DEL

PROYECTO• La restructuración realizada al proyecto del sistema RFID para la empresa guerreros González

consistió principalmente en un cambio en la aplicación o fin del mismo. Por lo tanto, la nueva

dirección otorgada al proyecto es el desarrollo de un sistema portátil de envío de datos de forma

inalámbrica y mediante tecnología de comunicación Bluetooth o Zigbee, los cuales ofrecen una

forma confiable de envío de datos hacia un dispositivo portátil o computador de escritorio.

• Desarrollar un sistema de seguridad y de identificación de vehículos que deban ser registrados a

la hora de entrar a un establecimiento de alta seguridad, ya sea guarniciones militares, empresas

públicas o privadas, bancos, centros comerciales, etc.

• El sistema contará con una base de datos que almacene la información concerniente a cada

vehículo (placa, propietario, modelo, entre otras) que delimiten la entrada de un vehículo al

establecimiento o su estancia en el perímetro del mismo. El nombre otorgado al nuevo sistema

es “Sistema de Identificación de automotores por medio de tecnologías de comunicación

inalámbricas Zigbee y Bluetooth”.

• La modificación a realizar está involucrada directamente con la etapa de envío de información por

medios inalámbricos con las diferentes pruebas realizadas de su funcionamiento.

GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL

PRODUCTO

•ARQUITECTURA DEL PRODUCTO: El sistema es netamente modular caracterizado principalmentepor un circuito electrónico encargado del almacenamiento y transmisión del código de identificaciónjunto con un software informático para el almacenamiento y control de los codigos.

•COMPONENTES ESTANDARIZADOS:

1. 2 Módulos Zigbee (XB24-AWI-001) y módulos Bluetooth (Parani-ESD110):

2. PIC 16F877A:

3. Componentes electrónicos varios.

•HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA: El subsistema de diseño mas complejo a realizar fue el circuitoelectrónico programado para el almacenamiento y envío del condigo de identificación.

1. Documentación

2. Asesorías

3. Software Java, Proteus, Solid edge y Mplab.

Procesos de Fabricacion FABRICACION Y ENSAMBLE DE LA

CAJA PROTECTORA: El diseno de

la caja es realizado en Solid Egde y

su realizacion fisica se genera

mediante procesos de manufactura

(sierra circular, taladrado).

FABRICACION DE LA BAQUELA: El

diseno es elaborado con el software

Proteus y su baquelado es realizado

por medio de una solucion de cloruro

ferrico con agua caliente. El

ensamblaje de los componente se

hace mediante procesos de

soldadura de estano.

ANALISIS ECONOMICO

Categoria Material Medida Costo por Unidad Cantidad Total

Mecanicos

Acrilico m2 $ 160,000.00 0.04 $ 6,400.00Manufactura h $ 20,000.00 1 $ 20,000.00Bisagra $ 5,000.00 2 $ 10,000.00

Tornillos $ 300.00 4 $ 1,200.00Soportes $ 600.00 4 $ 2,400.00

Velcro $ 8,000.00 1 $ 8,000.00

Electronicos

Comonentes Discretos

$ 18,000.00 1 $ 18,000.00

Baquela $ 20,000.00 1 $ 20,000.00

Adaptador Para Carro

$ 15,000.00 1 $ 15,000.00

Inalambrico

Modulos Zigbee

$ 86,000.00 2 $ 172,000.00

Modulo Bluetooth

$ 150,000.00 1 $ 150,000.00

TOTAL $ 423,000.00

Costo sistema de identificacion de automotores

Categoria Material MedidaCosto porUnidad

Cantidad Total

Mecanicos

Acrilico m2 $ 160,000.00 0.037 $ 5,920.00Manufactura h $ 20,000.00 1 $ 20,000.00

Bisagra $ 5,000.00 2 $ 10,000.00Tornillos $ 300.00 4 $ 1,200.00Soportes $ 600.00 4 $ 2,400.00

Velcro $ 8,000.00 1 $ 8,000.00

Electronicos

Comonentes Discretos

$ 18,000.00 1 $ 18,000.00

Baquela $ 20,000.00 1 $ 20,000.00Adaptador Para Carro

$ 15,000.00 1 $ 15,000.00

InalambricoModulos Zigbee

$ 86,000.00 1 $ 86,000.00

TOTAL $ 186,520.00

Costo para clientes (prototipo)

DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINAMODO DE FUNCIONAMIENTO

Sistema RFID para la identificacion y seguimiento de llantas:El sistema permite unmecanismo de adquisición de códigos provenientes de chips insertos en una de las paredes decada una de las llantas, cuya codificación es única, lo que permite un control adecuado deestas durante los diferentes procesos de transporte que se realizan entre las diferentesciudades del país por parte de los camiones. El sistema realiza la adquisición de los códigosmediante tecnología RFID utilizando el lector Korth RFID, el cual, mediante una señalelectromagnética, carga eléctricamente al circuito del chip, el cual emite automáticamente unaseñal electromagnética de respuesta que lleva codificado su código. Esta señal es capturadapor el lector y enviada por este mediante transmisión por protocolo bluetooth y es comunicadahacia el computador portátil, el cual almacena dicha información y genera una lista deparámetros modificables por el usuario. Estos parámetros son guardados posteriormente en unarchivo de Microsoft Excel, para su posterior uso por la empresa en su base de datos delcamión y de las llantas.

Identificación de automotores: El dispositivo de almacenamiento y envío del código de ID.Estará incorporado en el automotor al cual se le desea tener control. El conductor del vehículodeberá ingresar la orden del envío del dato por medio de un pulsador. Una ves enviado elcódigo el modulo de recepción (computador con el programa de identificación), este captura eldato y compara el código con la información almacenada en la base de datos; esto permite queel automotor sea identificado como un vehículo de confianza y le sea permitido el ingreso aledificio.

DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO

El sistema realizado para la empresa Guerreros (Sistema RFID).

•Ha permitido una disminución en errores de lectura y registro de información.

•Adicionalmente se ha logrado un seguimiento de las llantas, permitiendo conello la identificación de llantas robadas.

•Como logro adicional, la empresa ha obtenido una mayor credibilidad en cuantoa la administración y control de las llantas de sus clientes.

Para el segundo sistema del proyecto (Identificación de automotores)

•se logra una nueva aplicación de seguridad en cuanto al control de automotoresen la entrada de establecimientos de alto nivel de seguridad.

Solución en términos económicos:

•Para el primer sistema, en términos de dinero la empresa Guerreros Gonzalezreduce costos en perdidas y mantenimiento de llantas

•el valor del producto ofrecido por la empresa adquiere una mayor valorizacióndebido al control y seguridad que se ofrece con el nuevo sistema

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Tanto la comunicación inalámbrica como la RFID plantean una alternativa para laidentificación y control de gran variedad de productos, en tal medida, su uso en laindustria se extiende a todo tipo de aplicaciones y servicios.

Las tecnologías de comunicación inalámbrica permite un control de equipos yproductos a grandes distancias de comunicación (50 m), sin embrago, si la variabledistancia no es relevante para el diseño del sistema, la mejor alternativa es el uso detecnología RFID con tags pasivos.

Si se decide por la implementación de tecnología RFID, existe una mejor alternativa ala utilizada por la empresa Guerreros (tags pasivos), la cual consiste en elestablecimiento de dispositivos tipo activos los cuales poseen la capacidad de capturartanto el código de Identificación como otras variables (Temperatura, tiempos) adistancias medias de 5 m.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y

HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA

EMPLEADAS

[1] ULRICH KARL, EPPINGER STEVEN; Diseño y desarrollo de productos, Enfoque

Multidisciplinario. Editorial McGraw-HILL. 2004. 11-70p.

[2] Documentos del curso, presentaciones y diapositivas de clase.

[3] Fichas técnicas de módulos Bluetooth y Zigbee

[4] hoja de datos de PIC16F877A

[5] database for objects: recurso informativo de Java para base de datos.

SOFTWARES EMPLEADOS PARA EL DESARROLLO DE LA MÁQUINA

1. Solid egde Version 20

2. Proteus Version 7.6

3. Eclipse 3.4.1

MUCHAS GRACIAS

Juan David González González –judav-gon@hotmail.com

Francisco Javier Burgos Flórez – fcojbf@hotmail.com

Hugo Leonardo Alfonso Medina – leoco33@hotmail.com