ISSN: 2027-5846

Vol. 4, No. 2

Julio-Diciembre 2013

Ing. USBMed, Vol. 4, No. 2, Julio-Diciembre 2013

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INGENIERÍAS USBMed ISSN: 2027-5846

Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

DIRECCIÓN Marta Cecilia Meza P.

EDICIÓN Wilder Perdomo Ch.

TRADUCCIÓN Gustavo A. Meneses B.

COMITÉ EDITORIAL Y CIENTÍFICO Alher M. Hernández V. Universidad de Antioquia

Bibiana Arango A. Universidad Pontificia Bolivariana

Carlos E. Murillo S. Cornell University

Conrado A. Serna U. Universidad de San Buenaventura

Carolina Arias M. Politécnico di Milano

Clara M. Mosquera L. University Of Texas San Antonio

Diego A. Gutiérrez I. Instituto Tecnológico Metropolitano

Ever A. Velásquez S. Universidad de San Buenaventura

Fabio A. Vargas A. Tecnológico de Antioquia

Franca Esther Gambino C. Universidad Central de Venezuela

Gustavo A. Acosta A. Politécnico Jaime Isaza Cadavid

Gustavo A. Meneses B. Universidad de San Buenaventura

Helena Pérez G. Universidad de San Buenaventura

Javier Bustamante D. Universidad Complutense de Madrid

Jesús A. Anaya A. Universidad de Medellín

Jesús E. Londoño S. Universidad Católica del Norte

José Eucario Parra C. Universidad de San Buenaventura

Jovani A. Jiménez B. Universidad Nacional de Colombia

Juan C. Michalus Universidad Nacional de Misiones Argentina

Juan R. Aguilar A. Universidad Austral de Chile

Juan D. Lemos D. Universidad de Antioquia

Jhon J. Agudelo O. Universidad Eafit

Luis A. Muñoz Instituto Tecnológico Metropolitano

Luis A. Tafur J. University of Southampton

Nidia Sanchez Puigvert Instituto Superior de Tecnología y Ciencias Aplicadas

Ofelia Márquez Molina Universidad Autónoma del Estado de México

Oscar D. Quintero Zapata Universidad de Antioquia

Ricardo Fabelo Universidad Privada Dr. Rafael Belloso Chacin

Rob Dekkers UWS Business School

Rudy Cepeda G. Universidad de Rostock

Sergio E. Arango O. Instituto Tecnológico Metropolitano

Sergio H. Lopera C. Universidad Nacional de Colombia

Silvio A. Mosquera S. Universidad del Cauca

Silvio R. Timaran P. Universidad de Nariño

Trino Romero Universidad Central de Venezuela

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA MEDELLÍN

FACULTAD DE INGENIERÍAS Campus Universitario: Cll. 45 61-40. Barrio Salento, Bello.

Sede Centro: Cra. 56C 51-90. San Benito, Medellín.

Teléfono: +574 514 56 00 Ext. 4164 A.A.: 5222 / 7370

revista.ingenieria@usbmed.edu.co

ingenieriasusbmed@gmail.com

DERECHOS Creative Commons – Oppen Journal

Los autores son responsables de los contenidos y opiniones

La Revista se reserva el derecho de edición, publicación, distribución y divulgación.

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CONTENIDO

Pág.

Título

Tipo

4 Editorial Editorial

5-12 Sistema de control óptimo para la regulación de presión

del cabezal de cloro de las cámaras de celdas Ruth Cañizales, Sergio Pool, Ricardo Fabelo

Investigación

13-25 ¿Colombia debe apostarle al software libre, al de

Fuente abierta o al propietario? Luis A. Girón Murillo, Jorge A. Parra Valencia

Investigación

26-34 Seguimiento de trayectorias con un robot móvil de

configuración diferencial Leonardo E. Solaque, Manuel A. Molina, Edgar L. Rodríguez

Investigación

35-52 Propuesta de sistema de logística inversa para el sector hospitalario: un enfoque teórico y práctico en Colombia

Rodrigo A. Gómez, Abdul Zuluaga M., Alexander A. Correa Investigación

53-60 Análisis de viabilidad de implementación de la tecnología

WiBACK en zonas rurales colombianas Juan Garzón Álvarez

Revisión

61-66 Rutina AUTOLISP para el despiece de columnas

Lorena Coconubo Carreño, Jarrizon Murcia Peralta Reflexión

67-76 Desarrollo de un modelo de distribución urbana de mercancías

con plataformas logísticas aplicado a la ciudad Melissa Rivera Arroyave, Verónica Velasco Naranjo

Reflexión

Ing. USBMed, Vol. 4, No. 2, Julio-Diciembre 2013

4

EDITORIAL

LA INVESTIGACIÓN, FUENTE GENERADORA DE CONOCIMIENTO El descubrimiento gradual de la realidad investigativa nos conduce a nuevas perspectivas representadas a través

del conocimiento, del lenguaje y las palabras, basados en las nuevas vivencias que al mismo tiempo nos remiten a

un cambio permanente del marco investigativo, interpretativo y actitudinal con el que miramos la realidad. Las

nuevas experiencias ponen en movimiento el propio pensamiento, el cual a su vez hace posible la comprensión de

las nuevas vivencias.

La educación superior es esencial para crear la capacidad intelectual de producir y utilizar conocimientos, y para el aprendizaje permanente que requieren las personas para actualizar sus conocimientos y habilidades. Esto es sumamente relevante ahora que vivimos en una sociedad en la que el conocimiento es el principal motor de desarrollo y crecimiento económico. Pero, para que una persona posea capacidad de producir conocimientos, y de aprendizaje permanente se requiere tener capacidades para la investigación.

La investigación es una función fundamental de la universidad; constituye un elemento importantísimo en el proceso educativo porque a través de ella se genera conocimiento y se propicia el aprendizaje para la generación de nuevo conocimiento; además, la investigación vincula la universidad con la sociedad. Al ser una función fundamental, sustantiva, la investigación es un deber ser. Por esta razón, las universidades deben desarrollar capacidades para la investigación en los estudiantes e incorporar la investigación como estrategia de enseñanza aprendizaje en el currículo.

Las instituciones de educación superior deben ser conscientes que la mayoría de sus egresados no harán

investigación como su actividad principal, sin embargo, deben tener la capacidad de hacer investigación y realizarla

cuando sea necesaria en su actividad laboral.

Los docentes tienen la delicada y ardua labor de adrentar constantemente en la comprensión de todos aquellos

fenómenos educativos que van apareciendo en el trasegar pedagógico al interior y exterior de las aulas, en la vida

institucional, investigativa y comunitaria, trayendo consigo problemáticas y situaciones que pueden opacarse por la

utilización de métodos e hipótesis que se enredan en innumerables preguntas sin sentido, en estadísticas huecas,

discusiones sin fondo, y conclusiones ciegas fuera de los legítimos parámetros del verdadero proceso de

investigación aplicada o desarrollo tecnológico e innovación.

Uno de los grandes factores que han venido afectando el quehacer educativo que constituye la formación auténtica

dentro del obrar pedagógico, es la falta de articulación de los procesos investigativos hacia la búsqueda de lo

“nuevo, lo estratégico, lo inusual, lo brillante, lo que no está escrito, lo aún no resuelto, lo que compromete, lo que

se busca lograr”, y es claro que en muchas de las instituciones de educación superior, aún existe la apatía por el

“sacrificio investigador”. Se dejan a un lado las largas jornadas de trabajo de campo, de experimentación, de

análisis, de errores, de algunos dolores de espalda, dejando a “Medias” grandes posibilidades de acción-

transformación en un entorno que reclama la mano amiga del educador que se propone actuar como “ser” en el

“Mundo”.

En conclusión, podemos decir que la investigación formativa es fundamental para la formación de profesionales

con pensamiento crítico, con capacidad para el aprendizaje permanente, de búsqueda de problemas no resueltos y

de plantear soluciones en su labor cotidiana, características del tipo de profesionales que requiere el país.

Wilder Perdomo Charry

Editor

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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SISTEMA DE CONTROL ÓPTIMO PARA LA REGULACION DE PRESION DEL

CABEZAL DE CLORO DE LAS CAMARAS DE CELDAS

Ruth Cañizalez Universidad Privada Dr. Rafael

Belloso Chacin

ruthcanizalez@gmail.com

Sergio De Pool Universidad Privada Dr. Rafael

Belloso Chacin

sergiodepool@gmail.com

Ricardo Fabelo Universidad Privada Dr. Rafael

Belloso Chacin

rfabelo@urbe.edu.ve

(Tipo de Artículo: Investigación. Recibido el 16/01/2014. Aprobado el 10/05/2014)

RESUMEN El control es esencial en los procesos industriales, donde variables físicas como presión, temperatura, humedad y flujo entre otras, deben ser parametrizadas de acuerdo a las condiciones del proceso con la finalidad de mejorarlos y optimizarlos. La mayoría de los procesos industriales son multivariables y se requiere del análisis del sistema dinámico, manipulando sus entradas de manera que se comporte de acuerdo a las necesidades que el ambiente y el sistema experimenten en cada intervalo de tiempo. Luego el propósito de esta investigación estuvo dirigido al diseño de un sistema que regulara la presión del cabezal de cloro en las cámaras de celdas (Planta de Cloro Soda en Pequiven) utilizando como técnica el control óptimo. La metodología utilizada según la investigación fue de tipo descriptivo y aplicada, De diseño no experimental, de Campo y Transaccional descriptiva. La unidad de análisis se enfocó en la generación de cloro por medio de la regulación de presión del cabezal de cloro de 30 “de FRP de la cámara de celdas, basada en la recolección de datos finitos en tiempo real directos del proceso. Las técnicas de recolección de datos fueron cualitativas y cuantitativas en función de los diferentes programas utilizados para el desarrollo de los modelos matemáticos y los parámetros para el control óptimo. El resultado final es la demostración de la efectiva del control óptimo dentro de la investigación propuesta.

Palabras clave Automatización, control óptimo, control no lineal.

OPTIMAL CONTROL SYSTEM FOR REGULATING THE HEAD PRESSURE OF CHLORINE IN THE CHAMBERS OF CELLS

ABSTRACT Control is crucial in industrial processes where physical variables such as pressure, temperature, humidity and flow, among others, must be parameterized according to process conditions in order to improve and optimize them. Most industrial processes are multivariable processes and they require the analysis of the dynamic system by manipulating its inputs in order to meet temperature and system requirements at each time interval. The purpose of this research is focused on the design of a system for regulating the head pressure of chlorine in the chambers of cells (Chlorine-Alkali Plant in Pequiven) using as technique the optimal control. The methodology used for this research was descriptive-applied, non-experimental, cross-sectional, on-field and descriptive design. The analysis unit is focused on producing chlorine by regulating the pressure of chlorine head 30" FRP chamber of cells, based on collecting finite data in real time directly from the process. Quantitative and qualitative data collection techniques were based on the different programs used for developing mathematical models and parameters for optimal control. The result is the effective demonstration of optimal control within the proposed research

Keywords Automation, Optimal control, Nonlinear control.

SYSTÈME DE CONTRÔLE OPTIMAL POUR LE RÉGLAGE DE LA PRESSION

EN TÊTE DU CHLORE DES CHAMBRES DE CELLULES

Résumé. Le contrôle est essentiel dans les processus industriels où des variables physiques comme pression, température, humidité et flux, entre autres, doivent être paramétrés d’après les conditions du processus pour les améliorer et les optimiser. La majorité des processus industriels sont multivariable et il est nécessaire de l’analyse du système dynamique, en manipulant ses entrées d’une certaine manière pour qu’il se comporte d’après las nécessités que l’environnement et le système affrontent pendant chaque intervalle de temps. Le but de cette recherche est de concevoir un système capable de régler la pression en tête du chlore des chambres de cellules (Usine de chlore soda dans Pequiven) en utilisant comme technique le contrôle optimal. La méthodologie utilise a été de type descriptive et appliqué, avec des conceptions non-expérimentaux, du champ et transversale descriptive. L’unité d’analyse est focalisée sur la production du chlore au moyen du réglage de la pression en tête du chlore de 30’’ de FRP de la chambre de cellules, d’après la collecte des données finies directs du processus. Les techniques de collecte ont été de type qualitative et quantitative d’après le différents logiciels utilises pour les développements des modèles mathématiques et les paramètres pour le contrôle optimal. Le résultat final est la démonstration effective du contrôle optimale dans la recherche proposé.

Mots-clés. Automatisation, Contrôle optimal, Contrôle non-linéale.

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1. INTRODUCCIÓN

En la necesidad de optimizar los procesos industriales

en todas las áreas del conocimiento, las matemáticas

aplicadas han sido factor determinante en su

rendimiento y efectividad, partiendo del desarrollo de

modelos matemáticos y variables. Algunos de tales

problemas de optimización son tan complejos que no

se ha podido dar respuesta desde las matemáticas

exactas y por esto se han desarrollado técnicas

alternativas de estudio como el control automático,

clásico, moderno, discreto e inteligente que a pesar de

no encontrar las soluciones globales, algunas veces

superan lo logrado matemáticamente.

La Ingeniería de Control parte de la definición de la

palabra “control” que implica “actuación” y refleja el

esfuerzo humano para intervenir en el medio que le

rodea para garantizar su supervivencia y una

permanente mejora en la calidad de vida. Muchos de

los problemas de control se analizan a través de un

modelo matemático que describe el sistema físico .Una

de las primeras teorías de control desarrollada fue el

concepto de Feedback (o retroalimentación), estrategia

relacionada con la noción de control en tiempo real,

muy importante en los procesos industriales.

Hoy en día, los procesos en Feedback según S. Bennet

(1979) son ubicuos, en los análisis industriales el

clásico principio de causa-efecto ya no se aplica como

una ley estática, sino que se observa desde una

perspectiva dinámica. Así, que se debe hablar más

bien del principio causa-efecto-causa que busca

minimizar la diferencia entre el comportamiento

deseado para el sistema y el comportamiento

presentado por el mismo según Seong (2001). En este

sentido, el problema del control puede ser analizado

como un problema de optimizar un criterio de

desempeño o función objetivo que describe el

comportamiento global de un sistema. A partir de este

concepto se derivan propuestas como la realimentación

de variables de estado y controladores PID aplicados

en sistemas físicos lineales dado que en ellos es

posible realizar un análisis en el dominio de la

frecuencia. Estos controladores generalmente

requieren que los modelos matemáticos sean

linealizados y funcionan solamente en puntos de

operación particulares de acuerdo a lo expuesto por

Giraldo (1997), Astromg, K(1997), Kailath, T(1980).Sin

embargo, aunque es posible controlar en varios puntos

de operación, la anterior dificultad obliga la necesidad

de controles no-lineales. La teoría de control óptimo

ofrece solución a las dificultades descritas

anteriormente, integrando la teoría de cálculo de

variación y el principio de optimalidad asociado a la

ecuación de Bellman, convirtiéndose así en una

herramienta útil para optimizar índices de desempeño

cuando las restricciones del modelo involucran

ecuaciones diferenciales lineales y/o no lineales o

ecuaciones de diferencia para sistemas discretos

según expresa Sage, A (1977), Molina, A. (2004).

En el presente artículo se analiza algunos aspectos de la teórica de control que incluyen consideraciones sobre tipos, técnicas y evolución y la eficiencia y diversidad de la teoría del control optimo en los procesos industriales en especial sistema de control óptimo para la regulación de presión del cabezal de cloro de las cámaras de celdas.

2. DESARROLLO DEL ARTÍCULO

2.1. Fundamentos teóricos

2.1.1. Teoría de control, técnicas y evoluciones La Teoría de control desde sus orígenes, se fundamenta en las investigaciones realizadas por Ch. Huygens y R. Hooke sobre la oscilación del péndulo a finales del siglo XVII, siendo el propósito determinar la estabilidad y precisión del tiempo y de las variables que garantizaban el movimiento continuo del péndulo .Estos trabajos fueron después adaptados a la regulación de la velocidad de los molinos de viento. Es entonces, James Watt quien adapta este principio a la máquina de vapor, dando así un enorme impulso a la revolución industrial. Ya en 1868 el físico escoces J.C. Maxwell realiza el primer análisis teórico convincente sobre la estabilidad de este regulador, explicando algunos de los comportamiento un tanto erráticos que se observaban en las máquinas de entonces y propuso diversos mecanismos de control. Para la década de los 30’, la Ingeniería de Control comienza a formar parte importante de la Ingeniería de Sistemas Complejos. Paralelamente, se produce un importante avance en todo lo relacionado con el control automático y las técnicas de diseño y análisis. Las aplicaciones eran numerosas: amplificadores en sistemas telefónicos, telefónicos, el sistema de distribución de plantas eléctricas, la estabilización de aviones, los mecanismos eléctricos para la industria papelera, procesamiento de material sintético de las industrias químicas, del petróleo y del acero, etc. De este modo fueron surgiendo gradualmente nuevos y solidos conceptos y para finales de esa década, se contaba ya con dos métodos emergentes, pero diferenciados: un primer método basado en la utilización de ecuaciones diferenciales y otro de carácter probabilístico, basado en el análisis de la relación entre la amplitud y fase de las señales de entrada con respecto a la señal de salida. Luego a partir de 1960, comienza una concepción: los modelos utilizados hasta ese momento eran inadecuados para representar la complejidad del mundo real, ya que los mismos con frecuencia presentaban un comportamiento no lineal y no determinista, nace entonces la Teoría de Control Clásico. Investigaciones importantes como las contribuciones de R. Bellman (programación dinámica), R. Kalman (1974) con las teorías de filtrado y análisis algebraico de problemas de control y L. Pontryagin (principio del máximo para

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problemas de control óptimo no-lineal), establecieron los pilares fundamentales de la investigación en Teoría de Control de las últimas décadas. La teoría de control óptimo constituye una herramienta complementaria para resolver los problemas de optimización dinámica, integrando la teoría de cálculo de variación y el principio de optimalidad asociado a la ecuación de Bellman. Históricamente los desarrollos de Bellman y del equipo de Pontryagin, se han llevado a cabo de manera paralela.

2.2. Desarrollo del sistema de control óptimo Este diseño se propuso en las siguientes fases:

A. FASE Nº 1: Describir el proceso en las cámaras de celdas para la regulación de presión del cabezal de cloro.

La sala de celdas de la Planta Cloro Soda está conformada por dos circuitos independientes de 36 electrolizadores MGC-30 cada uno, Cada circuito tiene un rango de corriente eléctrico de operación de 90 a 180 KA con un rango de voltaje D.C. correspondiente de alrededor de 115-136 v la máxima densidad de corriente soportable por las membranas es de 4 KA/m2, por razones de alta temperatura. El electrolizador MGC-30 (Membrane Gap Cell) está compuesto por 30 compartimientos anódicos, 30 membranas y 30 compartimientos catódicos. Los componentes de una celda electrolítica se muestran esquemáticamente en la figura 1.

Fig. 1. Esquema interno del Electrolizador

La función de la cámara de celdas en la planta de Cloro, es la de convertir el cloruro de sodio tratado en cloro. Esta conversión ocurre dentro de los electrolizadores MGC-30, cuando la electricidad de corriente directa y de alto amperaje de los rectificadores se pasa a través de ellos. El electrolizador de igual manera, funciona para separar físicamente el producto cloro de los productos cáustica e hidrogeno para que sean de resultado extra puro (esta operación es realizada en forma simultanea). Los electrolizadores están diseñados para efectuar la reacción con el voltaje mínimo, lo cual resulta en un menor consumo de energía por unidad de productos.

B. FASE Nº 2: Identificar las variables del proceso de regulación de presión del cabezal de cloro de las cámaras de celdas.

En este proceso intervienen ciertas variables, las cuales se pueden clasificar como entrada, perturbación y salida.

Analizando el comportamiento del sistema del colector del cabezal de cloro (Presión de Cloro y Carga), mediante la observación directa en la planta, bajo operaciones normales, se determinó que la variable que afecta en mayor grado la presión del colector de cloro producido, es aquella que no es considerada en el diseño de la actual estrategia de control, la cual no es manipulada para lograr la estabilidad en el sistema. A continuación se hace mención de las variables físicas que intervienen en este proceso: El flujo de cloro a la salida de los electrolizadores es la entrada principal al cabezal de cloro, la cual es manipulada por el controlador de presión, a través de una válvula automática de control; la perturbación principal es la alimentación de la carga al circuito que corresponda y la apertura de la válvula será la salida del colector. En la figura 2, se pueden observar las variables del proceso, donde: PC: Control de Presión del cabezal de cloro, I: Carga de la Planta, OP: Apertura de la válvula del control de presión del cabezal de cloro.

Fig. 2. Variables del control de regulación de presión del

cabezal de cloro de las cámaras de celdas.

En esta sección se analiza el comportamiento de la presión de salida del cloro ante la entrada de carga, siendo esta la de mayor influencia sobre este control, tal como se observa en la figura 3.

Fig. 3. Presión de cloro vs Carga.

C. FASE Nº 3: Obtener modelos matemáticos experimentales del proceso de regulación de presión del cabezal de cloro de las cámaras de celdas.

Aquí se estudiaron la variedad de modelos paramétricos que existen y sus diferentes estructuras, ofrecidos por el System Identification del software Matlab. Estos fueron: ARX, ARMAX, BOX JENKINS y OE (OUTPUT ERROR). Inicialmente se recolecto data del proceso a identificar; 6000 puntos aproximadamente; con un muestreo a un (01) segundo. La variación de las entradas se realizó aplicando varios escalones de diferente magnitud, para de esta manera obtener la mayor movilidad de las salidas. La data obtenida fue seleccionada y tratada para su procesamiento. Se obtuvieron dos conjuntos de

Presión

Carga

Se observa una caída de presión,

debido a que se tuvo que abrir la

válvula para evitar sobrepresión

en el colector.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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datos, los cuales fueron utilizados uno para la estimación del modelo y el otro para la validación del mismo. La definición de la estructura del modelo, se realiza estableciendo los órdenes de los polinomios que lo componen. En este trabajo se tomó como punto de partida el conocimiento del proceso y el análisis del comportamiento de la salida ante cambios en las entradas para definir el orden del proceso, al tiempo que mediante el comando ident en el matlab se tiene la posibilidad de ir ensayando diferentes estructuras hasta encontrar la adecuada. Considerando la teoría sobre diseño de experimento, se realizaron diferentes pruebas controladas a lazo abierto del proceso. Se tomó en cuenta para este estudio dos (2) escenarios de operación del control de presión del colector del cabezal de cloro, los cuales consintieron en lo siguiente: 1. Se mantuvo la carga fija, donde vario la presión y la

apertura de la válvula, de manera tal, se logró observar como se ve afectada la presión del cloro en el cabezal, cuando la carga es estable.

2. Se mantuvo fija la apertura de la válvula, se realizó cambios en la carga y por ende vario la presión, logrando determinar cómo se ve afectada la presión del cloro en el cabezal, cuando la carga varia.

Estas pruebas se realizaron bajo supervisión directa del supervisor panelista del área de cloro; en relación a cuánto sería el escalón para aumentar o disminuir la carga. Adicionalmente se efectuaron dichas pruebas cuando se observó la mayor estabilidad del sistema, aguas arriba y aguas abajo. Esto para garantizar la menor influencia de otras posibles perturbaciones.

Para la simulación del modelo, la aplicación de esta metodología implica prueba y error, donde cada prueba está caracterizada por los criterios y reglas prácticas que forman parte de la teoría de identificación de modelos por regresión lineal. Dicha metodología es aplicada interactivamente, mediante comandos en Matlab, hasta conseguir el mejor resultado. En este trabajo se llama el mejor resultado; a aquel modelo que reproduce con buena exactitud las señales de salida usadas para propósitos de estimación y al mismo tiempo logra reproducir con buena exactitud las salidas de un grupo de datos diferentes a los utilizados para estimación, partiendo de las entradas.

3. RESULTADOS OBTENIDOS

Dado que este proceso iterativo es muy extenso, solo se mostrará el desarrollo de las siguientes actividades para el mejor resultado obtenido: Para obtener el modelo matemático del primer escenario a estudiar, se tomó 150 puntos desde el 3050 hasta 3200, donde se observa la manipulación de la apertura de la válvula (Variable de entrada) con un cambio tipo

rampa en forma de cierre, ocasionando que la presión (Variable de salida) aumente; procurando que la carga se mantuviese estable, de forma tal que no se presentase otras perturbaciones en el sistema. En la figura 4 se puede observar dicho comportamiento.

Fig. 4. Apertura de la Válvula (u1) y Presión (y1)

Demostrando entonces que la variable de entrada es persistentemente excitante, puesto que los cambios en la variable de salida son notables ante los cambios entrantes, cumpliendo de esta manera con lo expuesto en la teoría de diseño de experimento.

Luego de seleccionar la data más representativa del proceso, se procedió a modelar, mediante las estructuras de modelos definidas en el marco teórico. Se obtuvieron diferentes modelos matemáticos, de forma paramétrica.

De los modelos a identificar, se probaron el ARX, ARMAX, OE y BJ. En la figura 5, se presenta el porcentaje de ajuste de los distintos modelos probados. En él se observa que para el modelo ARX el porcentaje fue de 79,63, para el ARMAX fue de 78,73, para el OE y el BJ fue de 91,84, según los porcentajes de ajuste dados, el modelo OE se ajustó mejor y el ARMAX fue el de más bajo ajuste, sin embargo su porcentaje de ajuste está por encima de 70%. Se procede a comparar los cálculos residuales, para así descartar modelos paramétricos.

Fig. 5. Comparación del ajuste de los modelos (1

escenario)

Respecto al análisis de los residuales; se observa que los modelos ARMAX, ARX y BJ están cercanos a 0, estando así dentro de los límites de confianza establecidos para el cálculo (99% por defecto), indicando que estadísticamente el proceso de estimación de los modelos está bien logrado y puede ser tomado como una buena aproximación del sistema que se está analizando, sin embargo se descarta el modelo OE, por estar fuera de los rangos de confianza. En la figura 6 se muestra el resultado obtenido.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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Fig. 6. Análisis residual de los modelos.

Ahora se evaluará la estabilidad de cada uno de los modelos obtenidos, para lo cual se analiza la ubicación de los polos y ceros de las funciones de transferencia de los mismos. Se observa la ubicación de los polos y ceros de todos los modelos obtenidos. El modelo OE tiene polos fuera del círculo unitario, haciendo de este un modelo inestable, como se muestra en la figura 7A. El modelo BJ tiene los polos ubicados cerca del contorno del círculo unitario, entonces, para el efecto de estudio y estrategia de control no es recomendable. En la figura 7B se muestra que el modelo ARX tiene mayor número de polos y ceros, teniendo un cero fuera del circulo unitario, el cual implica que el modelo tiene repuesta inversa, lo cual no se refleja en la data real. El modelo ARMAX tiene polos y ceros en el límite del círculo unitario, resultando ser el modelo más estable de todos. De esta manera se cumple con la premisa establecida para la obtención de un buen modelo, ya que al estar los polos dentro del círculo unitario se asegura la estabilidad del sistema ante posibles perturbaciones

Fig. 7A. Ubicación de polos y ceros.

Fig. 7B. Ubicación de Polos y Ceros en el círculo

unitario.

En la Tabla 1, se hace un análisis comparativo de los modelos obtenidos, donde se puede observar los modelos que presentan mayor porcentaje de ajuste y si son o no críticamente estables.

Tabla 1.

Análisis comparativo de modelos obtenidos

MÉTODO PARAMETROS

UTILIZADOS AJUSTE ESTABILIDAD RESIDUOS

ARX

(na; nb; nk) 4;4;1 79,63 SI SI

ARMAX

(na; nb; nc;

nk)

2;2;2;1

78,73 SI SI

OE

(nb; nf; nk)

2;2;1

91,84 NO NO

BJ

(nb; nc; nd;

nf; nk)

2;2;2;2;1 91,84 NO SI

Por lo anteriormente expuesto, el modelo a utilizar para este estudio será el tipo ARMAX, el cual se presenta a continuación su función de transferencia en el plano discreto.

1958.0957.12

097.1099.1

zz

zzGp

Para obtener el modelo matemático del segundo escenario a estudiar, se toma 391 puntos, los cuales van del 820 hasta 1210. Se manipulo la carga (Entrada), en este caso incrementando, por ende varia la presión (Salida) aumentando; mientras la válvula se mantuvo estable. En la figura 8 se puede observar dicho comportamiento.

Fig. 8. Carga (u1) y Presión (y1)

Luego de seleccionar la data más representativa del proceso, se procedió a modelar dicho valores mediante las estructuras de modelos definidas en el marco teórico. Se obtuvieron diferentes modelos matemáticos presentando en la Fig. 9 el porcentaje de ajuste de los distintos modelos probados. Se observa que para el modelo ARX el porcentaje fue de 71,63, para el ARMAX fue de 67,43, para el OE y BJ fue de 57,19, según los porcentajes de ajuste dados, el modelo ARX se ajustó mejor y el OE fue el de más bajo ajuste. Se procede a comparar los cálculos residuales, para así descartar modelos paramétricos.

Fig. 9. Comparación del ajuste de los modelos

(2 Escenario)

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10

Respecto al análisis de los residuales; se observa que los modelos ARMAX, ARX y BJ están cercanos a 0, estando así dentro de los límites de confianza establecidos para el cálculo (99% por defecto), indicando que estadísticamente el proceso de estimación de los modelos está bien logrado y puede ser tomado como una buena aproximación del sistema que se está analizando, sin embargo se descarta el modelo OE, por estar fuera de los rangos de confianza. En la Fig. 10, se muestra el resultado obtenido.

Fig. 10. Análisis residual de los modelos.

Ahora se evaluará la estabilidad de cada uno de los modelos obtenidos, para lo cual se analiza la ubicación de los polos y ceros de las funciones de transferencia de los mismos.

Se observa la ubicación de los polos y ceros de los todos los modelos obtenidos, como se observa en la figura 11A. Los modelos OE, BJ tienen los polos ubicados dentro del círculo unitario y los 0 fuera de este, lo cual garantiza la estabilidad del sistema. El modelo ARX presenta los polos dentro del círculo unitario, pero muy lejano del contorno y los ceros fuera de este. En la figura 11B se muestra que el modelo ARMAX tiene mayor número de polos fuera del círculo unitario y los ceros dentro del círculo.

Fig. 11A. Ubicación de Polos y Ceros en el círculo

unitario

Fig. 11B. Ubicación de Polos y Ceros en el círculo

unitario

En el Tabla 2, se hace un análisis comparativo de los modelos obtenidos, donde se puede observar los modelos que presentan mayor porcentaje de ajuste y si son o no críticamente estables.

Tabla 2.

Análisis comparativo de los modelos obtenidos.

MÉTODO PARAMETROS

UTILIZADOS AJUSTE ESTABILIDAD RESIDUOS

ARX

(na; nb; nk) 4;4;1 71,63 SI SI

ARMAX

(na; nb; nc; nk)

2;2;2;1

67,43 NO SI

OE

(nb; nf; nk)

2;2;1

57,19 NO NO

BJ

(nb; nc; nd; nf;

nk)

2;2;2;2;1 57,19 SI SI

Por lo anteriormente expuesto, el modelo a utilizar para este estudio será el tipo BJ ya que a pesar de tener el menor porcentaje de ajuste; tiene los polos más cerca del contorno del circulo unitario, se presenta a continuación su función de transferencia en el plano discreto.

2

9876.0988.12

07443.007309.0

zz

zzGd

De esta manera se tiene que los modelos estimados, son buenas aproximaciones del sistema real, puesto que cumplen con las premisas establecidas en la teoría de estimación de modelos matemáticos. Solo resta validarlos con los otros conjuntos de datos, seleccionados para ello. Para la evaluación del modelo con una entrada distinta a la utilizada para obtener el mismo, se procede con la herramienta SIMULINK para realizar dichas pruebas. Modelo simulado para el escenario # 1

Fig. 12. Modelo obtenido evaluado con la data de real.

Fig. 13. Resultado de la salida real vs salida del modelo.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

11

Modelo simulado para el escenario # 2

Fig. 14. Modelo obtenido evaluado con la data de real.

Fig. 15. Resultado de salida real vs salida del modelo.

(Segundo escenario).

Se puede observar que los modelos al someterse a una entrada real, generan una salida muy similar a la real, tal como se esperaba ya que se evalúo con la misma data utilizada para la obtención del modelo, por tal motivo se procede a realizar una segunda evaluación con una entrada distinta pero seleccionada en condiciones similares a la utilizada para la obtención del modelo.

Transport

Delay

Scope2

Scope17

Gain1

0.5

Gain

aperturamodelado2SIM

From

Workspace5

presionaperturamodelado2SIM

From

Workspace4

cargamodelado2SIM

From

Workspace3

presionaperturamodelado2SIM

From

Workspace2

-0.1379z+0.1512

z -0.6426z-0.35742

Discrete

Transfer Fcn3

-1.099z+1.097

z -1.957z+0.9582

Discrete

Transfer Fcn2

30

Constant2

18

Constant1

Fig. 16. Modelo obtenido evaluado con la data de real.

Fig. 17. Salida real vs salida del modelo. (Ambos

escenarios).

Para corroborar la eficiencia de los modelos obtenidos, se procedió a simular con toda la data real, la suma de las dos presiones obtenidas en los modelos paramétricos, dando como resultado lo siguiente:

Fig. 18 Modelo para la suma de presión como resultado

de los dos escenarios.

Fig. 19. Resultado del modelo sumando las presiones.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

12

4. CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos en la investigación realizada, dirigida a desarrollar un sistema de control óptimo para la regulación de presión del cabezal de cloro de las cámaras de celdas.

Dicho trabajo, se ha llegado hasta la identificación de los modelos paramétricos, para posteriormente aplicarlos en el desarrollo del esquema del PI Optimo. Lo cual permite concluir lo siguiente: Se presentó la identificación de un modelo linealizado de un sistema de presión de gas en celda de generación de cloro, en este modelo se representa la dinámica de la presión sobre cambios en la válvula de control (variable manipulada) y con respecto al cambio de carga en el sistema (variable de perturbación). El modelo identificado para el primer escenario estudio fue el de tipo ARMAX siendo estable y su mejor ajuste se obtuvo con un % de 78,73, para el segundo escenario estudio fue mediante el modelo paramétrico del tipo Box Jenkins con un % de 57,19.

El modelo matemático seleccionado fue simulado y evaluado con data real del proceso, mediante la herramienta SIMULINK, en esta prueba se obtuvo que el modelo se respondía a distintas entradas del proceso de forma similar a los datos reales de la salida.

RECOMENDACIONES El modelo identificado, puede ser usado para realizar pruebas de cualquier tipo de estrategia de control, por lo tanto, se recomienda utilizar el modelo para probar estrategias de control clásico como moderno.

AGRADECIMIENTOS Los autores reconocen y agradecen las contribuciones de E. Salas (Venezuela), M. Omaña (Venezuela) y A. Otálora (Venezuela) en las ayudas en la fijación de los criterios lingüísticos y en la elaboración de ejemplos de referencias.

REFERENCIAS [1] H. Aboukheir, “Sistemas de Control II”, Revista de

Estudios Interdisciplinarios en Ciencias Sociales Universidad Rafael Belloso Chacín, vol. 8, pp. 548-549, Marzo 2006.

[2] F. Arias, “El Proyecto de Investigación: introducción a la metodología científica”. 4a. ed. Caracas: Editorial Epísteme, 2004.

[3] B. R. Bannister, D. G. Whitehead, “Instrumentación: Transductores e interfaz”. Editorial Addison-Wesley Iberoamericana, 1994.

[4] R. Boylestad, “Electrónica: Teoría de Circuitos”, sexta edición. México: Prentice Hall, 1997.

[5] R. Dorf, “Sistemas de control modernos”. México: Pearson Educación, 2010.

[6] N. Chávez, “Introducción a la investigación educativa”, Maracaibo, Ars Grafica, S.A., 1996, pp. 193-214.

[7] A. B. Corripio, C. A. Smith, “Control automático de procesos”. 1ra. Ed. México: Limusa Noriega Editores, 2004.

[8] A. Creus, Instrumentación Industrial. Sexta Edición. España: Editorial Marcombo, 2011.

[9] D. M. Etter, Solución de problemas de Ingeniería con Matlab. México: Prentice-Hall, 1996.

[10] B. Kuo, “Sistemas Automáticos de Control”. México: Compañía editorial continental, S.A., 1996.

[11] K. Ogata, “Ingeniería de control moderna”. España: Prentice-Hall, Hispanoamericana S.A., 2003.

[12] K. Ogata, “Sistema de control en tiempo discreto”. México: Pearson Educación, 1996.

[13] C. Sabino, “El Proceso de Investigación”, Ed. Panapo, Caracas, 2002.

[14] W. H. Fleming, “Deterministic and Stochastic Optimal Control”. Springer-Verlag, New York, 1975.

[15] G. A. Bliss, “Calculus of Variations, Mathematical Association of America”. Carus Mathematics Monographs, 1925.

[16] J. R. Dorroh, y G. Ferreyra, “Optimal Advertising in Growing-Stabilizing Markets Optimal Control Applications and Methods”, 1993.

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¿COLOMBIA DEBE APOSTARLE AL SOFTWARE LIBRE, AL DE FUENTE

ABIERTA O AL PROPIETARIO?

Luis Alberto Girón Murillo Universidad Autónoma de Bucaramanga

Director Ejecutivo Corporación Educativa Ser y

Hacer Medellín

montaneros@gmail.com

Jorge Andrick Parra Valencia Universidad Autónoma de Bucaramanga

Presidente Comunidad Colombiana de

Dinámica de Sistemas

andrick.parra@gmail.com

(Tipo de Artículo: Investigación. Recibido el 20/01/2014. Aprobado el 10/05/2014)

RESUMEN Es complejo para gestores y administradores conocer las implicaciones que la adopción de modelos de desarrollo de software tendría para una región. Este artículo ofrece una evaluación de las implicaciones dinámicas que para el desarrollo de software de una región tendría el apostar de forma excluyente al software libre, al software de fuente abierta y al software propietario. Se desarrolló un modelo de simulación en Vensim de la dinámica de sistemas en donde se evaluaron 3 escenarios: uno en donde se adopta de forma excluyente el software libre, uno en donde se adopta el software propietario y uno en donde se adopta el software de fuente abierta. Se ofrecen descripciones y explicaciones de los resultados que sugieren las potencialidades de cada uno de los modelos de desarrollo evaluados.

Palabras clave Pertinencia del software, dinámica de sistemas, software libre, software propietario, software de fuente abierta, modelos de simulación.

Must Colombia Opt for Free, Open or Proprietary Software?

ABSTRACT This paper is intended for evaluating, by means of simulation models, the dynamic implications that would have for the development of Medellin software industry opting exclusively for free software, opting for open source software and opting for proprietary software in order to improve the planning and design of policies for this sector. This article also presents the design of a simulation model in Vensim about the dynamic of systems which evaluates and compares through simulations the increase in implications such as: software developer training, initiation and development of software applications, production of developed applications and the influence of these applications in the productivity of individuals and companies, and the emergence and stabilization of productive companies in the region, which will provide elements of judgment when opting for any of these types of software

Keywords Pertinence of the software, System Dynamics, Free Software, Proprietary Software, Simulation models.

¿LA COLOMBIE DOIT-ELLE SE DÉCIDER POUR LOGICIELS LIBRES,

LOGICIELS DE SOURCE OUVERTE OU POUR LOGICIELS PROPRIÉTAIRES?

Résumé. Cet article a comme objectif d’évaluer, en utilisant de modèles de simulation, les implications dynamiques qui résultent pour l’industrie des logiciels de la ville de Medellín, Colombie, le choix d’une manière exclusive des logiciels libres, des logiciels ouvertes et des logiciels propriétaires pour l’amélioration du planning et conceptions de politiques pour le secteur. On présente la conception d’un modèle de simulation sur le logiciel Vensim de la dynamique des systèmes où sont évalués et comparés l’accroissement dans implications comme: formation de développeurs de logiciels, initiation et développement d’applications pour logiciels, production des applications développés et l’influence de ces applications sur la productivité des personnes et des entreprises, et sur la naissance et la stabilisation des entreprises productives de la région, qui vont apporter des éléments de connaissance pour se décider pour une des types de logiciels déjà mentionnés.

Mots-clés. Pertinence des logiciels, Dynamique de systèmes, Logiciels libres, Logiciels propriétaires, Modèles de simulation.

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1. INTRODUCCIÓN

Con el pasar del tiempo se ha evidenciado un

vertiginoso avance de las ciencias y las Tecnologías de

la Información y la Comunicación (TIC), la cual ha

permitido los múltiples escenarios y formas de abordar

los distintos procesos en el manejo de los datos

(información). En Colombia, al igual que en la mayoría

de los países del mundo, se ha venido utilizando

distintas clases de software (propietario, libre y de

código abierto), que se emplea en el manejo de la

información que generan sus distintos procesos.

Colombia presenta una industria de software con serios

problemas de articulación, es decir desarticulada, con

muchísimo camino por recorrer aunque se viene

trabajando fuertemente por tratar de agremiar las

empresas de software y su articulación con el estado,

aun no existen cifras confiables de importaciones ni

exportaciones de software porque el país no ha

avanzado en la clasificación de intangibles para la

contabilidad del comercio exterior. No es posible

obtener acceso a cifras reales del comercio exterior ni

mucho menos a tendencias históricas del software en

Colombia y tampoco hay información sobre la

distribución del mercado, es decir una cifra real para

decir que porcentaje de cada uno de los modelos de

software es el que se está usando en Colombia [1].

Según una encuesta realizada a las empresas

colombianas, el 75% de las empresas encuestadas

dijeron que si estaban utilizando software libre [2]. Lo

que confirma que se está usando, pero no es publicado

lo que hacen, es decir, no se comparte información.

Son pequeñas islas donde cada quien tira para su lado.

Colombia en materia de gobierno ha venido fijando sus

ojos con timidez en el software Libre, que según la

Tendencias relevantes en informática es: servicios

Web, negocios electrónicos, computación en malla,

computación autonómica, aplicaciones móviles,

software libre y de código abierto, seguridad

informática. Lo que deja ver que se pretende invertir en

esta materia [3].

Pero al revisar “Plan Vive Digital”, que establece

diversas iniciativas para masificar el uso de Internet en

Colombia, se observa que el programa Compartel

pretende implementar una serie de nuevos proyectos

que buscan la masificación del uso de Internet con el

fin de contribuir a generar empleo, reducir la pobreza y

hacer a Colombia más competitiva, con programas

como: Proyecto Nacional de Fibra Óptica, Proyecto

Puntos Vive Digital, Proyecto Hogares Digitales,

Proyecto de Acceso a las TIC en Zonas Rurales y/o

Apartadas [4], los cuales le apuestan a que sean

implementados a través de operadores privados, y sin

hacer referencias a tecnologías libres en el caso del

uso de software libre ni código abierto. Por lo anterior

se puede decir que Colombia no es un país que saca

ventaja en materia de aprovechamiento respecto al uso

del software Libre y código abierto, lo cual se refleja al

ocupar el puesto 45 de 75 en el índice de código

abierto [5].

Colombia todavía cuenta con problemas en las

transferencias tecnológicas especialmente en el ámbito

del software libre y código abierto, que se explica con la

ausencia de decisiones gubernamentales en un modelo

que necesita de ellas para poder impactar el mercado

masivo [6].

En cuanto a los modelos de producción de software, se

puede decir que existen variedades que se diferencian

en las formas de concebir el software, ya que el

resultado de aplicarlo, siempre conduce a lo mismo,

que es producir software de buena calidad; está el

modelo de producción de software de código abierto,

que tiene como una de las razones por las cuales este

modelo descentralizado funciona tan bien es que el

software es modular. Es decir, se puede construir por

partes, con pequeños grupos dedicados a distintas

pequeñas partes del mismo [2].

Aplicar modelos de producción de software en

Colombia es algo que no está a la luz, ya que las

producciones son casi ocultas y quienes las están

haciendo las mantienen en este estado, “solo para el

que paga”, es otra de las desventajas de Colombia en

la producción de software, ya que no cuenta con un

departamento de publicidad [7], poco se comparte lo

que se hace, sin aplicar el concepto de libere rápido y a

menudo y delegue lo que pueda, llevado al nivel de la

promiscuidad al ser abierto, que es lo primordial en los

modelos de producción del software libre y de código

abierto [8].

El termino software libre se refiere a las 4 libertades

que deben tener los usuarios para ejecutar, copiar,

distribuir, estudiar, cambiar y mejorar dicho software,

es decir [9]. Libertades que se encuentran en el

documento que garantiza que un software es y seguirá

siendo libre, como es la Licencia Publica General,

conocida como la GPL [10]. El concepto de software

libre como tal no aparece hasta principios de la década

de 1980, que es donde se comienza hablar del

software Libre, término que no era usado porque no

existía [11].

El Software propietario, que es uno de los términos

utilizados para denominar a cualquier programa o

software informático que no es libre, o que su código

fuente no está disponible o el acceso a este se

encuentra restringido [12]. La expresión software

propietario proviene del término en inglés “proprietary

software”, que reserva los derechos sobre el uso,

modificación o redistribución del software [13]. El

software propietario es aquel que a su creador, es

decir, a su desarrollador, el sistema de derechos de

autor le reconoce y le garantiza un monopolio de

explotación de sus obras [14].

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

15

La industria del software. Es la industria que involucra

la investigación, desarrollo, distribución y

comercialización de software, sin tener en cuenta el

tipo al cual pertenece, ya sea libre, abierto o privativo.

En Colombia las empresas de software están

distribuidas. Empresas de Instalación y

Comercialización, empresas de Consultoría de TI,

empresas dedicadas al desarrollo de software a la

medida, empresas de implementación de software y

empresas dedicadas a prestar servicios de soporte

[15].

Dinámica de Sistemas es la designación de un método

que se utiliza para construir modelos de sistemas

sociales susceptibles de que sean simulados a través

de un computador. Esta técnica que se inicia en los

años cincuenta y su desarrollo se da en la década de

los sesenta, gracias a los trabajos de J. W. Forrester

del Instituto Tecnológico de Massachussets [16]. Los

Modelos de Dinámica de Sistemas representan la

estructura de realimentación del sistema, y la

simulación del modelo muestra el efecto de la

intervención política en la estructura del sistema [17].

En este artículo se evalúa mediante un modelo de

simulación con tres escenarios de software las

implicaciones dinámicas que tendría para el desarrollo

de la industria de software de Medellín el apostarle de

forma excluyente al software libre, al software de fuente

abierta y al software propietario para el mejoramiento

de la planeación y diseño de políticas para el sector, en

el cual se diseña y se describe un modelo de

simulación de la dinámica de sistemas con tres

escenarios de software en los cuales se comparan y se

describen a través de simulaciones las implicaciones o

variables tales como: “Desarrolladores de software,

Aplicaciones en desarrollo, Aplicaciones desarrolladas

y Empresas productivas de la región”, mostrando en

cuál de los tres escenarios de software del modelo se

maximiza mejor de estas variables.

El modelo se describe a través de 3 bloques, así: Un

primer bloque conformado por la variable de nivel

Desarrolladores de software. Un segundo bloque

conformado por las variables de nivel Aplicaciones en

desarrollo y Aplicaciones de software desarrolladas.

Finalmente se tiene el tercer bloque, la cual está

formado por la variable de nivel Empresas productivas

de la región.

El artículo se organiza de la siguiente manera: en la sección 2 se presenta el modelo y su descripción, en la sección 3, se describen los resultados obtenidos en las simulaciones del modelo, en la sección 4 aparecen las discusiones con otro trabajos, en la sección 5 aparecen los aportes novedosos, en la sección 6 aparecen las conclusiones, en la sección 7 aparen los trabajos futuros y en la sección 8 las referencias.

2. EL MODELO

Para el desarrollo de este trabajo se ha utilizado una

metodología dividida en dos procesos: la revisión

bibliográfica y el modelado del prototipo, objeto de esta

investigación junto con su posterior análisis.

Para la revisión y análisis de la bibliografía, se ha

llevado a cabo una búsqueda de artículos y

documentos sobre los diferentes paradigmas

implicados en la investigación y que se han

especificado en los objetivos de este trabajo. De una

parte se han estudiado referencias de trabajos relativos

a la gestión e inversión en materia de software libre,

propietario, fuente abierta y la industria del software en

Colombia

Se ha realizado una concienzuda revisión bibliográfica

de publicaciones científicas y tecnológicas referidas a

los avances de los sistemas de información, haciendo

especial énfasis en el estudio de los modelos de

software. Finalmente se han examinado las principales

publicaciones referidas al área de la dinámica de

sistemas.

En cuanto al proceso de modelado y análisis se ha

seguido la metodología propia de la Dinámica de

Sistemas, para lo cual tenemos los siguientes pasos:

Identificación del problema y análisis del

comportamiento. Se determinan las variables clave, se

definen los límites del modelo y se describen los modos

de referencia que son los comportamientos que

caracterizan al sistema.

Modelado causal del sistema. Se elaboran las

hipótesis dinámicas, o causal, las cuales incluyen las

influencias detectadas entre los elementos del sistema,

y así obtener el Diagrama de flujo o, de Forrester.

Modelado de Forrester. Se realiza la transformación o

paso al Diagrama de flujos y niveles, el cual es

simulado en un computador, obteniendo así, las

ecuaciones matemáticas que definen el

comportamiento del sistema y especificando las

diferentes variables, las magnitudes o unidades, el

alcance, la frecuencia de simulación y el horizonte

temporal

Validación del modelo. Se verifica la sintaxis y

coherencias dimensionales de las ecuaciones que

constituyen el diagrama de flujo y niveles, se valida que

el modelo “diagrama de Forrester” responda al

comportamiento especificado y se analiza la

sensibilidad del modelo en las distintas simulaciones

realizadas.

La Herramienta de Simulación Utilizada. Para la construcción del diagrama de Forrester y posteriores simulaciones, se ha utilizado uno de los muchos entornos de simulación existentes de la Dinámica de Sistemas, como es Vensim® que es un software integrado que proporciona un entorno gráfico que

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permite conceptualizar, documentar, simular, analizar y optimizar modelos de Dinámica de Sistemas. Se utilizó Vensim®PLE en la versión para estudiantes que se descarga de (http://vensim.com/) concretamente la configuración utilizada es Vensim® PLE Plus for Windows Versión 5.11A.

2.1. Resultados alcanzados La realización de esta investigación, permite obtener resultados en dos aspectos muy importantes, tales como: Una revisión de la literatura sobre el impacto en el desarrollo de la industria de software de los modelos de desarrollo enfocados al software libre, al software de fuente abierta y al software propietario. Un modelo de simulación con tres escenarios de software que permiten evaluar mediante simulación las implicaciones dinámicas que para la industria del software en Colombia tendría la adopción excluyente de modelos de desarrollo enfocados al software libre, al software de fuente abierta y al software propietario, que contribuyan al mejoramiento de la planeación y diseño de políticas para el sector.

2.2. Aportaciones Esta investigación aporta a la ciencia una revisión y análisis de la literatura existente sobre el impacto en el desarrollo de la industria de software de los modelos de desarrollo enfocados al software libre, al software propietario y de la dinámica de sistemas. También aporta un modelo de simulación con tres escenarios de software (Libre, propietario y fuente abierta), realizado en Vensim de la dinámica de sistemas, en el cual se evalúan y se comparan unas implicaciones o variables (Desarrolladores de software, Aplicaciones en desarrollo, Aplicaciones desarrolladas y Empresas productivas de la región) en los tres escenarios mediante simulaciones y la descripción de los resultados de estas simulaciones.

2.3. Bloques básicos del modelo

Fig. 1. Bloques básicos del modelo.

Fuente: Elaboración propia.

2.4. Descripción del modelo

El siguiente modelo es la combinación de una serie de ecuaciones, variables y otros elementos que se han integrado para su elaboración, el cual se describe a continuación a través de tres bloques; y que se observa en la figura 2.

2.4.1. Bloque uno. Desarrolladores de software

El primer bloque identificado en el modelo propuesto se refiere a la cantidad tomada como muestra de los desarrolladores de software existentes en la región, los cuales se forman durante un tiempo determinado. Algunas de las variables que intervienen para su cálculo en el modelo son: formación desarrolladores, Retiro de desarrolladores y Desarrolladores de software. El cálculo de los desarrolladores en formación se obtiene mediante la ecuación número 1. La unidad de medida está dada en persona/mes.

Para el cálculo de los desarrolladores de software se

obtiene restando de la variable formación

desarrolladores que se refiere a las personas que por

vocación inician la formación como desarrolladores de

software o porque simplemente la profesión de

desarrollador se muestra en el mercado laboral como

una opción atractiva y rentable a la hora de elegir una

profesión.

Y se le resta la variable Retiro de desarrolladores, que se

refiere a la cantidad de estos desarrolladores que por

algún motivo abandonan la profesión, ya sea por retiro

forzoso o por desinterés en el tema.

Y así resulta la cantidad de personas formadas como

desarrolladores de software de la región por mes en el

modelo.

Para calcular los Desarrolladores de software, se utiliza

la ecuación número 2. La unidad de medida está dada

en personas:

El bloque uno se refleja en la Fig. 3.

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desarrolladores de

softwareformacióndesarrolladores retiro

desarrolladores

vida promediodesarrolladores

aplicaciones

software

desarrolladas

aplicaciones en

desarrollo finalizacionaplicaciones

aplicaciones eniniciacion

vida promedioaplicacionestiempo promedio

finalización aplicaciones

productividad pordesarrollador

obsolecencia deaplicaciones

empresas

productivas de

la regiónnacimientoempresas

cierre empresas por cumplimiento ciclo

normal

cierre empresas bajaproductividad

vida promedioempresas ciclo

normal

minimo aplicacionespertinentes para mejorarproductividad empresarial

aplicaciones relativaspara mejora deproductividad

multiplicadoraplicaciones

productividad

pertinencia delsoftware

poblacióneconómicamente

activa

productividadpersonas

productividadempresas

<pertinencia delsoftware>

productividadempresas dereferencia

multiplicadorproductividad empresas

nacimiento

productividadempresarial relativa

<productividadempresarial relativa>

<productividadempresarial relativa>

multiplicadorprodrel vocaciones

Fig. 2. El Modelo de escenarios de software completo

Fig. 3. Bloque uno. Desarrolladores de software

Fig.4. Bloque dos. Aplicaciones de software

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18

2.4.2. Bloque dos. Aplicaciones de software.

El segundo bloque del modelo está formado por las variables de nivel aplicaciones en desarrollo y aplicaciones de software desarrolladas, por las variables de transportes Aplicaciones en iniciación, Finalización de aplicaciones, Obsolescencia de aplicaciones, y por las variables auxiliares Productividad por desarrollador, Tiempo promedio finalización de aplicaciones y vida promedio de aplicaciones. Este bloque que se inicia con el cálculo de las aplicaciones en iniciación, que resulta de multiplicar Productividad por desarrollador por el número de Desarrolladores de software. Luego estas aplicaciones pasan a la etapa de aplicaciones en desarrollo, que resulta de restar las aplicaciones en iniciación menos las aplicaciones finalizadas y así resulta la cantidad de aplicaciones que en el momento se están desarrollando. La ecuación para el cálculo de las aplicaciones en desarrollo es la número 3 y la unidad de medida está dada en aplicaciones.

Luego esta las aplicaciones de software desarrolladas, que son las aplicaciones que están listas y disponibles para ser utilizadas por los usuarios, las cuales resultan del cálculo de las aplicaciones que salen de la etapa de finalización menos las aplicaciones que han cumplido el ciclo útil, es decir que han pasado a la etapa de obsolescencia. Dando como resultado un listado de aplicaciones útiles y disponibles en el mercado que contribuyen al rendimiento y mejoramiento de la productividad de las personas y las empresas como tal. Para el cálculo de las aplicaciones de software desarrolladas, se utiliza la ecuación número 4 Y la unidad de medida esta expresada en aplicaciones.

El bloque dos se refleja en la Fig. 4.

2.4.3. Bloque tres. Empresas productivas de la

región

El tercer bloque del modelo, consta de la variable de nivel Empresas productivas de la región y la influencia de las aplicaciones desarrolladas en la productividad. Donde se observa que las empresas productivas de la región son afectadas doblemente por las aplicaciones desarrolladas, dependiendo de su productividad y pertinencia. Luego se tiene que las aplicaciones de software desarrolladas, una vez están listas y siendo utilizadas, se entra a medir su grado de pertinencia, para lo cual se le da un valor en una escala de cero a uno, siendo cero la menor pertinencia y uno la máxima. Esta pertinencia de

las aplicaciones ayuda a mejorar la productividad tanto de las personas como de las empresas. Para medir la productividad de las personas, se toma la población económicamente activa y se multiplica por la pertinencia de las aplicaciones, es decir por el software que comúnmente usa en sus actividades cotidianas multiplicado por las aplicaciones relativas para mejora de productividad, expresado en la unidad de medida persona. La ecuación es:

Para medir la productividad de las empresas, se toma las empresas productivas de la región y se multiplica por la pertinencia del software que es usado en la empresa multiplicado por las aplicaciones relativas para mejora de productividad, generando así el cálculo de la productividad de las empresas, expresado en la unidad de medida empresas y calculado mediante la ecuación:

Luego tenemos en el modelo la variable de flujo de material nacimiento de empresas, la cual está calculada por la productividad empresarial relativa (que es una viable que resulta de multiplicar la productividad de las empresas de referencias, que en este caso se toma una cantidad constante multiplicado por la productividad de las misma empresas), multiplicado por las empresas productivas de la región por el multiplicador productividad empresas nacimiento, generando el cálculo de las nuevas empresas que pueden nacer durante un mes, expresado en la unidad de medida empresa/mes, y la ecuación es:

Luego está la variable de nivel empresas productivas de la región, que representa las empresas activas que efectivamente están atendiendo y produciendo en la región. Este dato de las empresas activas en la región se obtiene del cálculo de las empresas que mensualmente nacen en la región impulsadas por la pertinencia de las aplicaciones de software, la cual se convierte en un factor determinante en la productividad de estas empresas y de las personas. Luego a estas empresas que nacen se les resta o descuentan las empresas que cierran o terminan sus operaciones, ya sea porque cumplieron su ciclo normal de actividad o porque su baja productividad no les permite seguir operando en el mercado, en donde también tiene influencia las aplicaciones de software, ya que si las aplicaciones de software utilizadas en la región tienen un alto grado de pertinencia, esta pertinencia va a incidir positivamente en la productividad de las empresas lo que le va ayudar a

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aumentar sus operaciones y permanecer en el mercado, pero si su pertinencia es baja, su incidencia en la productividad en las empresas es baja o negativa por ende sus operaciones son mínimas de forma que difícilmente permanecerán en el mercado, es decir, el cierre por baja productividad es inminente. La ecuación del cálculo de las empresas productivas de la región en el modelo es:

La cual está expresada en la unidad de medidas empresas y se refleja en la Fig. 4.

3. RESULTADOS OBTENIDOS

Dado que este proceso iterativo es muy extenso, solo se mostrará el desarrollo de las siguientes actividades para el mejor resultado obtenido:

3.1. Análisis de los resultados del modelo En el modelo se presentan los tres escenarios, el del software Libre, el del software Propietario y el del software de fuente abierta, realizado mediante el sistema de simulación Vensim Software, versión 5.11A; en los cuales se mide el grado de pertinencia, para demostrar cuál de los tres maximiza más las variables del modelo donde se le compare, en un periodo de tiempo de cero a cien (0 – 100) meses, y así tener elementos de juicio para decidirse por alguno de los tres.

3.2. Simulación En la simulación, se le ha asignado en la escala de valoración de la pertinencia al escenario del software libre una pertinencia de 0,9 grados, al escenario de software propietario una pertinencia de 0,4 grados y al escenario de software de fuente abierta una pertinencia de 0,3; donde ya se indicó que la escala de valores de pertinencia es de cero a uno (0 – 1), siendo cero la mínima pertinencia y uno la máxima.

3.2.1. Formación Desarrolladores En la figura 6, formación de desarrolladores, se observa que las primeras personas que inician a formarse como desarrolladores en la simulación, sólo aparecen a partir del mes 28 en el escenario de software Libre, mientras que en el escenario de software propietario solo se observa el inicio a partir del mes 52 y en el escenario del software de fuente abierta solo aparecen a partir del mes 66. Luego se ve que en los meses siguientes hay una separación amplia en la cantidad de personas en formación, a tal punto que en el mes setenta (70) mientras que las personas en formación como desarrolladores en software libre ya va en aproximadamente veinte (20) por mes, los de software propietario lo hacen un poco más lento, es decir, solo va en aproximadamente seis (6) y los de software de fuente abierta solo aparecen en una aproximación de dos (2)

desarrolladores por mes. Y al llegar al final del tiempo previsto para la simulación que es 100 meses, se observa que el aumento en formación como desarrolladores en software libre sigue siendo mayor, es decir ha alcanzado 80 desarrolladores por mes, mientras que los de software propietario solo alcanzó aproximadamente 21 desarrollador, y los desarrolladores de software de fuente abierta solo llegaron aproximadamente a 9 por mes. En resumen, lo anterior indica que la base de desarrolladores de software de la región, estará conformada por un número mayor de desarrolladores en software Libre, lo cual se refleja en la figura 6, en donde se presentan los tres escenarios y su producción en formación de desarrolladores, concluyendo que el software libre por tener la mayor pertinencia atrae el mayor número de personas que empiezan a formarse como desarrolladores potencializando así la variable Formación Desarrolladores la cual indica que como respuesta parcial a la pregunta de investigación Colombia debe apostarle al software Libre en materia de formación.

3.2.2. Desarrolladores de software En los inicios de la simulación del modelo con la pertinencia del software libre en 0,9, el software propietario en 0,4 y el software de fuente abierta en 0,3, se observa en la figura 7, Desarrolladores de software, que las líneas de ambos escenarios es muy pareja, a tal punto que nada más se ve una línea porque no hay diferencias en ambas, solo hasta aproximadamente el mes 37, empiezan a separarse, es decir, hasta el mes 37 la formación de desarrolladores es pareja en ambos escenarios, aproximadamente 125 desarrolladores de software se han formado en cada uno de los escenarios. Luego a partir de este momento (mes 37), la línea del escenario de software libre se separa y toma una gran ventaja a sus competidores con respecto al incremento en desarrolladores formados, como se observa en la figura 7. Esto ratifica y es coherente con lo sucedido en la etapa de formación de desarrolladores de software de la región, que según la Fig. 6, formación de desarrolladores, que la mayoría lo están haciendo en software Libre, como se observa al final de la simulación en la figura. 7, en el mes 100, que la diferencia entre ambos es muy amplia, mientras que la línea de software Libre alcanza aproximadamente las 1600 personas formadas como desarrolladores, la de software propietario solo alcanza aproximadamente 400 desarrolladores y en el escenario de software de fuente abierta, solo se alcanzaron a formar 200 personas aproximadamente como desarrolladores de software. En resumen, al observar lo sucedido en la figura 6, en donde se muestra que el mayor número de personas en formación corresponde al escenario de software libre, lo cual es coherente con los resultados obtenidos de la variable Desarrolladores de Software, como se ve en la figura 7, que la mayoría son personas formadas como desarrolladores en software Libre.

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aplicaciones

software

desarrolladasobsolescencia de

aplicaciones

empresas

productivas de

la regiónnacimientoempresas

cierre empresas por cumplimiento ciclo

normal

cierre empresas bajaproductividad

vida promedioempresas ciclo

normal

minimo aplicacionespertinentes para mejorarproductividad empresarial

aplicaciones relativaspara mejora deproductividad multiplicador

aplicacionesproductividad

pertinencia delsoftware

poblacióneconómicamente

activa

productividadpersonas

productividadempresas

<pertinencia delsoftware>

productividadempresas dereferencia

multiplicadorproductividad empresas

nacimiento

productividadempresarial relativa

Fig. 5. Bloque tres empresas productivas de la región

formación desarrolladores

80

60

40

20

03 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

3 33

2 2 2 2 2 2 2 2 22

22

22

2

1 1 1 1 1 11

11

11

1

1

1

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Time (mes)

per

son

a/m

es

formación desarrolladores : escenario software libre9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1formación desarrolladores : escenario software propietario4 2 2 2 2 2 2 2 2 2formación desarrolladores : escenario software fuente abierta3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

Fig. 6. Formación de desarrolladores

Desarrolladores de software

2,000

1,500

1,000

500

0 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

22

2

1 1 1 1 1 1 11

11

1

1

1

1

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Time (mes)

per

son

a

Desarrolladores de software : escenario software libre9 1 1 1 1 1 1 1 1 1Desarrolladores de software : escenario software propietario4 2 2 2 2 2 2 2 2 2Desarrolladores de software : escenario software fuente abierta3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

Fig. 7. Desarrolladores de software

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

21

3.2.3. Aplicaciones en Desarrollo La figura 8, de la variable Aplicaciones en desarrollo, deja ver el aumento en formación de desarrolladores en software libre, comparados con los desarrolladores en software propietario y en software de fuente abierta, ya que a mayor desarrolladores en software Libre, habrá mayor número de aplicaciones de software libre iniciadas y por ende en desarrollo. En los primeros meses de simulación no se observan diferencias entre los tres escenarios en cuanto a aplicaciones en desarrollo, a tal punto que hasta el mes 45 ambos escenarios llegan con 4000 aplicaciones aproximadamente en desarrollo. A partir de los meses siguientes, se observan diferencias en los escenarios, diferencia que se mantiene hasta el final de la simulación, es decir hasta el mes 100. Mostrando en los escenarios que mientras la línea de software libre alcanzó las 38.000 aplicaciones en desarrollo aproximadamente, la línea de software propietario solo alcanzó a llegar a las 10.000 aplicaciones aproximadamente y la de software de fuente abierta solo 5.000 aproximadamente. Lo anterior permite observar un hecho ventajoso y es que teniendo en cuenta la Figura. 6, formación de desarrolladores y la figura 7 desarrolladores de software, que apenas empiezan aparecer estos desarrolladores por allá en el mes 30 y en el 38 respectivamente, en la figura. 8, aplicaciones en desarrollo es diferente, es decir, ya se ven aplicaciones en la etapa de desarrollo desde el primer mes de simulación, lo que indica que los desarrolladores al empezar la etapa de su formación como desarrolladores, empiezan desarrollando aplicaciones de software, lo que hace que aumente el número de aplicaciones iniciadas en ambos escenarios. En resumen, según la figura 8, resultados de la simulación en la variable Aplicaciones en Desarrollo, se observa la coherencia que se ha venido presentando durante la simulación con el escenario de software Libre presentando los mejores resultados.

3.2.4. Aplicaciones software desarrolladas En la figura. 9, se observa la cantidad de aplicaciones desarrolladas de ambos modelos y la diferencia que hay entre un escenario y el otro durante la simulación en el tiempo previsto que fue de 100 meses. Se ve que las primeras aplicaciones de ambos escenarios son desarrolladas a partir del mes 7 aproximadamente, no hay diferencia, solo a partir de del mes 50 se empieza a notar la diferencia en las líneas de crecimiento de los escenarios de software. El Software Libre le tomó una ventaja considerable al Software Propietario y al software de fuente abierta en el incremento de aplicaciones desarrolladas, a tal punto que al final de la simulación, es decir, en el mes 100, la línea de software Libre alcanza las 28.000 aplicaciones desarrolladas aproximadamente, mientras que la línea de software propietario solo llega a 11.000 y la de software de fuente abierta llega a 9.500 aplicaciones desarrolladas aproximadamente. Lo anterior es producto de lo que se ha venido presentando en cada

uno de los puntos de análisis en los escenarios del modelo, donde la línea de software Libre le ha tomado ventaja a la del software propietario y a la del software de fuente abierta. Se han desarrollado aplicaciones que según el modelo propuesto son fundamentales en el rendimiento y productividad de las personas, incluso para los mismos desarrolladores y para las empresas productivas de la región. También se observa que ya hay aplicaciones desarrolladas en los primeros siete (7) meses de la simulación, es decir, que una persona antes de culminar su etapa como desarrollador, ya está produciendo aplicaciones de software, principalmente en el escenario de software libre. En resumen, de lo anterior se observa que Colombia para tener buenas aplicaciones desarrolladas, le debe apostar a la formación de personas como desarrolladores de software en el escenario del modelo que presenta el mayor rendimiento en materia de producción de aplicaciones, que es el escenario del software libre, lo que enriquecerá la industria de software en Colombia y así generar la cantidad de aplicaciones necearías que indica el modelo para contribuir con la mejora de la productividad empresarial.

3.2.5. Empresas productivas de la región En la figura 10, se observa el comportamiento de las empresas productivas de la región durante la simulación, en ella se presenta la forma como se incrementa la creación de las empresas, influenciada por las aplicaciones desarrolladas en ambos modelos, las cuales dependiendo de su pertinencia inciden en la productividad y en el rendimiento operacional de estas empresas, ocasionando que se mantengan activamente en el mercado o el cierre definitivo de sus operaciones por baja productividad. En la figura se presentan los tres escenarios de software, Libre, propietario y fuente abierta, en los cuales se ve una diferencia muy marcada en cuanto a la creación de empresas influenciada por las aplicaciones desarrolladas de acuerdo a su grado de pertinencia. Al final de la simulación, en el escenario de software libre se observa un mayor número de empresas productivas y activas que en el escenario de software Propietario y que en el escenario de software de fuente abierta, es decir, mientras que en la línea de software libre se ven aproximadamente 5.700 empresas productivas y activas en el mercado de la región, en la línea del software propietario sólo se llegó a 1.600 y en la línea de software de fuente abierta se llegó a 750 empresas productivas y activas en el mercado aproximadamente. Demostrando la tendencia que se ha venido presentando durante la simulación, que en cada uno de los puntos donde se comparan los tres escenarios, siempre el escenario de software libre le ha sacado gran ventaja al propietario y al de fuente abierta, tales ventajas como, mayor desarrolladores formados, mayor número de aplicaciones iniciadas, mayor número de aplicaciones en desarrollo, mayor número de aplicaciones desarrolladas y mayor número de empresas activas y productivas en la región.

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formación desarrolladores

80

60

40

20

03 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

3 33

2 2 2 2 2 2 2 2 22

22

22

2

1 1 1 1 1 11

11

11

1

1

1

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Time (mes)

per

son

a/m

es

formación desarrolladores : escenario software libre9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1formación desarrolladores : escenario software propietario4 2 2 2 2 2 2 2 2 2formación desarrolladores : escenario software fuente abierta3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

Fig. 8. Aplicaciones en Desarrollo

Aplicaciones software desarrolladas

40,000

30,000

20,000

10,000

03 3 3 3 3 3

3 3 3 3 3 3 3 3

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22

22

1 1 1 1 1 11

11

1

1

1

1

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Time (mes)

apli

caci

on

es

Aplicaciones software desarrolladas : escenario software libre9 1 1 1 1 1 1 1 1Aplicaciones software desarrolladas : escenario software propietario4 2 2 2 2 2 2 2 2Aplicaciones software desarrolladas : escenario software fuente abierta3 3 3 3 3 3 3 3 3

Fig. 9. Aplicaciones Software Desarrolladas

Empresas productivas de la región

6,000

4,500

3,000

1,500

0 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 33

22 2 2 2 2 2 2 2 2

22

2

2

1

1 1 1 1 1 11

11

1

1

1

1

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Time (mes)

empre

sas

Empresas productivas de la región : escenario software libre9 1 1 1 1 1 1 1 1Empresas productivas de la región : escenario software propietario4 2 2 2 2 2 2 2 2Empresas productivas de la región : escenario software fuente abierta3 3 3 3 3 3 3 3 3

Fig. 10. Empresas productivas de la región

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4. DISCUSIÓN

Si bien es cierto que hasta la fecha no se han encontrado dentro de la literatura consultada trabajos de este tipo, si hay algunos puntos de partida en algunos trabajos consultados, que se pueden prestar para armar un debate o discusión con los resultados de este trabajo. Si partimos del hecho que existen cualquier cantidad de investigaciones donde comparan los modelos de software libre, fuente abierta y propietario [12], [15], [18] en donde solo llegan hasta la enumeración de las ventajas y desventajas de ambos modelos y se dan unas conclusiones de acuerdo a los resultados de esas comparaciones, este trabajo ha pretendido ir un poco más allá, donde la idea no es quedarse solo con las conclusiones de los resultados de las comparaciones, sino trascender, tratar de avanzar un poco más a través de los modelos de simulación de la dinámica de sistemas y simular esos resultados de las comparaciones de ambos modelos de software y mostrar a través del tiempo algunas de las implicaciones que se presentan al tratar de separarlos y seleccionar solo uno. Este trabajo difiere de los trabajos presentados [12], [15], [18], en que mientras que aquí se ha tratado de mostrar las diferencias entre ambos modelo de software haciendo uso de la dinámica de sistemas a través de sus herramientas de modelado con Vensim, lo cual se evalúan unas variables en las que se puede mostrar en cual escenario se maximizan más. En los otros trabajos revisados solo se quedan en las comparaciones y conclusiones de los resultados de esas comparaciones. En la tabla 1, se presenta una discusión con otros trabajos.

5. APORTES NOVEDOSOS Este trabajo hace un aporte novedoso a las áreas de investigación como son la dinámica de sistemas, al área de la industria del software y a la ciencia como tal, que es la obtención de nuevo conocimiento a través de la generación de un modelo de simulación de la dinámica de sistemas con tres escenarios de software (libre, fuente abierta y propietario), se evalúan unas variables en cada uno de estos escenarios a través de simulaciones, se comparan los resultados de estas simulaciones y se observa en cuál de estos escenarios se producen mejores resultados, los cuales permiten

seleccionar uno de los escenarios de software del modelo. Planteándose como una ayuda al aprendizaje desde las diferentes áreas del conocimiento

6. CONCLUSIONES Se obtienen las siguientes conclusiones de este trabajo: Generación de un modelo de simulación de la dinámica de sistemas con tres escenarios de software (libre, fuente abierta y propietario), se evalúan unas variables en cada uno de estos escenarios mediante simulaciones, se comparan los resultados de estas simulaciones y se observa en cuál de estos escenarios se producen mejores resultados, los cuales permiten seleccionar uno de los escenarios de software del modelo. Planteándose como una ayuda al aprendizaje desde las diferentes áreas del conocimiento También establece que en el escenario de software libre del modelo planteado, se presentan los mejores resultados de las simulaciones, tales como: Mayor desarrolladores formados, mayor número de aplicaciones iniciadas, mayor número de aplicaciones en desarrollo, mayor número de aplicaciones desarrolladas y mayor número de empresas activas y productivas en la región. Por lo anterior y teniendo en cuenta los resultados de las simulaciones del modelo en las figuras 6, 7, 8, 9 y 10, donde se observa que los mejores resultados de las variables simuladas o evaluadas fueron obtenidos en el escenario del Software Libre, se puede decir que Colombia le puede apostar al escenario del Software Libre. Este modelo no está diseñado como una herramienta de estimación sino como una herramienta de ayuda al aprendizaje.

7. TRABAJO FUTURO Se propone como trabajo futuro el estudio en campo de la aplicabilidad del modelo con los tres escenarios de software libre, software propietario y software de código abierto, incluyendo otros elementos como: costos, productividad, curvas de aprendizaje, tamaño de la comunidad que usa el software, entre otros.

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Tabla 1. Discusión trabajos de investigación

DISCUSIÓN Con relación a otros trabajos de investigación que también han abordado los tipos de software libre, propietario o fuente abierta.

TITULO AUTORES APORTES

Software libre vs software propietario Ventajas y desventajas

Culebro Juárez Montserrat.

Gómez Herrera Wendy Guadalupe.

Torres Sánchez Susana. (Tesis de Maestría)

Establecen comparaciones entre estos modelos, donde se muestra un listado de las ventajas, desventajas y se dan unas conclusiones. Se plasman ideas sencillas del concepto del software Se da una lista de beneficios que podrían producirse en el sector social y se analiza el marco jurídico del software

Estudio del comportamiento de la industria del software en Colombia ante escenarios de capacidades de innovación y ventajas comparativas por medio de Dinámica de Sistemas

Karla Cristina Palomino Zuluaga (Tesis de Maestría)

características y limitaciones de la industria de software en Colombia una revisión del estado del arte en el estudio de las capacidades de innovación y ventajas comparativas desde la perspectiva de la dinámica de sistemas El modelo propuesto consiste en una adaptación al caso colombiano del modelo general para el crecimiento y surgimiento de las empresas de software en países de ingreso tardío

Software propietario vs software libre: una evaluación de sistemas integrales para la automatización de bibliotecas

Oscar Arriola Navarrete

Graciela Tecuatl Quechol

Guadalupe González Herrera (Articulo)

Se evalúan dos Sistemas Integrales de Automatización de Bibliotecas (SIAB) con el fin de identificar ventajas y desventajas de los sistemas propietarios y los sistemas libres, con el objetivo de proporcionar información al bibliotecario para que conozca mayores alternativas que le permitan elegir

¿Colombia debe apostarle al software Libre, al de Fuente Abierta o al Propietario?

Luis Alberto Girón Murillo (Artículo)

Se genera una revisión documental del tema Se diseña y se presenta un modelo de simulación de la dinámica de sistemas con tres escenarios de software (Libre, Propietario y Fuente Abierta). Se evalúan y se comparan unas variables (desarrolladores de software, aplicaciones de software, empresas productivas) a través de simulaciones en el modelo mediante los tres escenarios de software, buscando su optimización Se realiza la simulación para encontrar la maximización de las variables en cada uno de los escenarios del modelo Se describen los resultados obtenidos de las simulaciones y se concluye que: Al igual que los anteriores trabajos aquí mencionados, este también plantea comparaciones y conclusiones, pero se diferencia, en que las comparaciones se establecen desde la productividad de las personas (desarrolladores), productividad de las empresas y la pertinencia de las aplicaciones de software desarrolladas. (Ver figuras 7, 9 y 10). También establece que en el escenario de software libre se presentan los mejores resultados de las simulaciones, tales como: Mayor desarrolladores formados, mayor número de aplicaciones iniciadas, mayor número de aplicaciones en desarrollo, mayor número de aplicaciones desarrolladas y mayor número de empresas activas y productivas en la región.

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REFERENCIAS

[17] P. Bastos, F. Silveira y K. Heshusius, “Desafíos y oportunidades de la Industria del Software en América Latina, capítulo Colombia: Desafíos de una industria en formación”, Primera edición: mar 2009, pp. 139 - 170

[18] S. Monge. ” ¿Es aplicable el modelo de producción del software libre a contenidos educativos?”. RED. Revista de Educación a Distancia. Online [febrero, 2005].

[19] República de Colombia Ministerio de Comunicaciones. Plan nacional de tecnologías de la información y las comunicaciones. Technical report, Ministerio de Comunicaciones, Republica de Colombia, 2008.

[20] Ministerio de Tecnología de la información y las comunicaciones. “Compartel”, Online [octubre, 2013].

[21] Red Hat Corporation. “Open source activity map”, Online [Mayo, 2010].

[22] L. F. Medina, R. A. Pava. “Propuesta de un marco de trabajo para la investigación formal en Software libre y/o de código abierto”, Corporación Universitaria Minuto de Dios, 2010.

[23] J. M. Calvo. “El Software Libre en Colombia, ¿El Software Libre está listo para ser utilizado en la empresa? ¿Las empresas en Colombia están utilizando Software Libre? ¿Para qué lo están utilizando?”, Revista ACIS. Online [noviembre, 2004].

[24] E. S. Raymond. “La catedral y el bazar”. 1998. Online [octubre, 2012].

[25] R. M. Stallman. “Software libre para una sociedad libre”. Madrid: Edición Traficantes de Sueños versión 10, 2004.

[26] R. M. Stallman. “General Public License. GNU. Free Software Foundation, Inc. February 1989, version 1.0”. Online [septiembre, 2013]

[27] J. González, J. S. Pascual, G. Robles. “Introducción al software libre”. UOC. Madrid: Primera edición. Online [febrero, 2008].

[28] M. Culebro, W. G. Gómez, S. Torres. “Software libre vs software propietario: ventajas y desventajas”, México: Creative Commons, 2006. Online [junio, 2010].

[29] A. M. Delgado, R. O. Cuello. “La promoción del uso del software libre por parte de las universidades”. RED. Revista de Educación a Distancia, número 17. Online [agosto, 2013].

[30] M. Carranza. “Problemática jurídica del software libre”, Buenos Aires: LexisNexis, 2004, p. 42.

[31] K. C. Palomino. “Estudio del Comportamiento de la Industria del Software en Colombia ante Escenarios de Capacidades de Innovación y Ventajas Comparativas Por Medio de Dinámica de Sistemas”, UNAL Facultad de Minas, 2011. Online [abril, 2013].

[32] J. Torrealdea. “Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial”. Online [diciembre, 2013].

[33] I. M. Santa Catalina. Tesis Doctoral: “Modelo de Dinámica de Sistemas para la Implantación de Tecnologías de la Información en la Gestión Estratégica Universitaria”. Universidad del País Vasco: Euskal Herriko Unibertsitatea. Donostia - San Sebastián, 2010.

[34] O. Arriola, G. Tecuatl y G. González. “Software Propietario vs Software libre: Una evaluación de sistemas integrales para la automatización de bibliotecas” Online [octubre, 2013].

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SEGUIMIENTO DE TRAYECTORIAS CON UN ROBOT MÓVIL DE

CONFIGURACIÓN DIFERENCIAL

Leonardo Enrique

Solaque Guzmán

Universidad Militar Nueva

Granada

leonardo.solaque@unimilitar.edu.co

Manuel Alejandro

Molina Villa Universidad Militar Nueva

Granada

u1801496@unimilitar.edu.co

Edgar Leonardo

Rodríguez Vásquez Universidad Militar Nueva

Granada

u1801522@unimilitar.edu.co

(Tipo de Artículo: Investigación. Recibido el 10/04/2014. Aprobado el 18/05/2014)

RESUMEN En este trabajo se desarrolla un sistema de control, aplicado en un robot móvil de configuración diferencial, para seguir una trayectoria determinada. Para dar solución al problema, primero se implementa la cinemática directa del robot para simular el comportamiento del mismo. Luego para cumplir el objetivo, dos sistemas de control (holonómico y no-holonómico), fueron desarrollados e implementados a partir de la cinemática inversa. Posteriormente, se desarrollan pruebas que permiten comparar el rendimiento de los dos controladores, determinando cuál proporciona la mejor solución.

Palabras clave Configuración diferencial, modelado cinemático, Robótica móvil, trayectorias.

PATH-FOLLOWING WITH DIFERENTIAL MOBILE ROBOT

ABSTRACT This paper presents a study of path following methods, especially for mobile robots with differential configuration. This paper searches for a simple control system exhibiting good performance, allowing robots to follow a certain path. Different numerical methods are to be implemented for achieving this goal.

Keywords Mobile robotics, Differential configuration, Kinematic modeling, Path-following.

SUIVI DE TRAJECTOIRES EN UTILISANT UN ROBOT MOBILE À

CONFIGURATION DIFFÉRENTIEL

Résumé Cet article présente une étude des méthodes, en particulier, pour des robots mobiles avec configuration différentiel. Pour réussir cet objectif on cherche d’utiliser un système de contrôle simple mais et avec bon performance, qui permet aux robots de suivre une trajectoire spécifique. On va implémenter des différentes méthodes numériques pour réussir cet objectif.

Mots-clés Configuration différentiel, Modélisation cinématique, Robotique mobile, Trajectoires

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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1. INTRODUCCIÓN

La robótica móvil es una herramienta que permite

extender las aplicaciones, en comparación a los robots

fijos, puesto que se pueden desarrollar nuevas

tecnologías con la implementación de robots no

sedentarios, que puedan realizar navegación autónoma

[1], [2]. En la actualidad se aplican una gran variedad

de métodos para la planeación y seguimiento de

trayectorias que permitan a los robots cumplir con su

objetivo, mientras evitan los obstáculos que se

presentan en su camino, desde algoritmos simples

hasta lógicas de programación que tengan en cuenta

una gran cantidad de factores y por ende sean más

complejos [1].

Con el estudio de la robótica móvil y sus diferentes

configuraciones es posible desarrollar aplicaciones en

el campo del entretenimiento, la salud, táctica militar,

entre otras [3]. Con el desarrollo de nuevas

aplicaciones, y nuevos frentes de acción, la

investigación en la robótica móvil juega un papel

importante en el área académica. Con el objetivo de

profundizar en esta temática, se busca desarrollar

diferentes robots móviles que permitan la

implementación de distintas leyes de control para que

estos desarrollen movimientos autónomos [3], [4].

A diferencia de los robots fijos, los móviles se

encuentran en constante cambio de su posición y la

orientación de acuerdo de su eje de coordenadas base

(sistema global) [3], por lo tanto deben estar en

constante reconocimiento del entorno que lo rodea,

para adaptarse y realizar un movimiento natural

evadiendo los obstáculos que se le presenten. Para

que un sistema de robótica móvil pueda trasladarse en

un entorno debe contar con sensores que le permitan

monitorear el ambiente constantemente [5].

La navegación más básica de los robots móviles se

basa en el modelo cinemático del sistema de

propulsión, es decir, determinar el modelo de la

configuración de actuadores que permiten al robot

moverse dentro del entorno [4], [5]. De las

configuraciones de robots móviles, la más utilizada, es

la de tracción diferencial, debido a que es un sistema

simple y adecuado para la navegación en entornos

cotidianos no muy exigentes. Este tipo de

direccionamiento viene dado por la diferencia de

velocidades de las ruedas laterales. Dos ruedas

montadas en un único eje son propulsadas y

controladas independientemente, proporcionando

tracción y direccionamiento. Además, permite cambiar

la orientación del robot sin movimientos de traslación

[4], [6]. Un problema importante es cómo resolver el

equilibrio del robot, puesto que es necesario buscar un

apoyo adicional a las dos ruedas ya existentes, esto se

consigue mediante una o dos ruedas de apoyo

añadidas en un diseño triangular o romboidal. Otro

problema que presenta la configuración de tracción

diferencial, es desplazarse en línea recta, ya que para

que robot pueda lograr esto, sus dos ruedas deben

girar a la misma velocidad [7], pero si cada rueda

experimenta una fricción diferente sus velocidades van

a variar, este problema debe ser solucionado con un

sistema de control dinámico que vaya variando las

velocidades a medida que el robot lo necesite [4], [7].

Para dar solución al problema, se realiza el modelo del

robot diferencial, con el objetivo de tener una

representación matemática que describa la cinemática

del sistema [4], [8]. Posteriormente se realizará una

aproximación de las variables de estado. Con esto se

va a implementar el sistema de control que permita

disminuir la diferencia entre los estados deseados y los

del sistema [3], [4].

En la mayoría de aplicaciones en las cuales se implementan robots móviles se enfrenta un problema similar, lograr que el robot se ubique en una posición específica o lograr que el robot se traslade de un punto específico a otro, logrando evadir los obstáculos o buscando la trayectoria más óptima. Poder controlar el desplazamiento del robot permite utilizarlo como una herramienta que facilite diversas aplicaciones útiles para la sociedad. Una solución para lograr que los robots sigan una ruta

determinada, son los seguidores de línea. Estos son

robots móviles equipados de sensores ópticos que les

permiten seguir una línea que se encuentra impresa en

el piso y la cual guía el camino del robot. Aunque esta

solución es sencilla, limita el robot a una única

trayectoria.

En este trabajo se desarrolla una solución que permite

a los robots diferenciales seguir cualquier trayectoria

que se le envíe. Con esto, se busca desarrollar

aplicaciones donde se necesite controlar el

desplazamiento de los robots, ya sean aplicaciones de

robótica cooperativa o desplazamiento de robots en

recintos cerrados y con lugares de difícil acceso.

En esta aplicación se va a utilizar ArduinoRobot de la compañía Arduino (figura 1), el cual posee la configuración deseada, su programación es sencilla y es de fácil adquisición.

Fig. 1. Simulación CAD de ArduinoRobot. Autores.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

28

2. MODELADO DE CINEMÁTICA DIRECTA DEL

ROBOT DIFERENCIAL

Para realizar el modelado del robot se deben tener en cuenta ciertas hipótesis que generalizan el comportamiento del robot, por ejemplo, se asume que el robot se desplaza en una superficie plana idealmente sin rozamiento, también se toman los ejes de las ruedas como perpendiculares al suelo por donde se desplaza. Por último el robot se debe mover únicamente por las fuerzas ejercidas por el movimiento rotacional de las ruedas [9]. El robot es considerado como un mecanismo sólido, rígido y sin partes flexibles, pero se deben tener en cuentas las restricciones no holonómicas del sistema [10], [11]. Es decir, el robot puede desplazarse hacia atrás o adelante, pero no puede trasladarse a los lados sin que exista una fuerza externa que obligue el movimiento (figura 2). Para realizar un desplazamiento netamente lateral se deben realizar un movimiento en partes.

Fig. 2. Restricciones holonómicas del robot diferencial.

Fuente: Autores.

Para realizar el modelado del robot de manera correcta, es necesario conocer las condiciones físicas del sistema, en especial las dimensiones del robot. Las medidas que interesan en el proceso de modelado son: la distancia entre las ruedas y el radio de las mismas. Como se denota en la figura 3. La distancia entre las ruedas se va a denominar “L” y el radio de las ruedas será “R”.

Fig. 3. Variables físicas del Robot diferencial.

Fuente. Autores.

Saber con exactitud la posición y orientación del robot con respecto al sistema global, son las incógnitas que se tienen en un robot móvil. Para poder lograr un movimiento controlado, se deben tener dominio sobre “Vr” la velocidad de la rueda derecha y “Vl” la velocidad de la rueda izquierda, ver figura 4. El objetivo de modelar el robot es buscar una relación directa de cómo afectan las entradas “Vr y Vi”, a los estados del sistema “X, Y, ϕ”.

Fig. 4. Variables del movimiento de un Robot diferencial.

Fuente: Autores.

Luego de definir las entradas y las salidas que nos interesan del sistema, se determinan los movimientos que presenta el robot. El robot puede trasladarse con una velocidad lineal “v” y rotar con una velocidad angular “ ”, como se puede observar en la figura 4. Para que el robot se desplace en línea recta la velocidad de sus ruedas debe ser igual, por lo tanto, se puede definir la velocidad lineal del robot, como el promedio de las velocidades de las ruedas, siendo proporcional al radio de estas.

12

lV

rV

Rv

Para que el robot tenga un movimiento de rotación en sobre su mismo centro de masa, las velocidades de sus ruedas deben tener la misma magnitud pero signo diferente, por ende se puede definir la velocidad angular como la diferencia de la velocidad de sus ruedas sobre la longitud que hay entre ellas. Este movimiento al igual que la velocidad lineal es proporcional al radio de las ruedas.

2L

lV

rV

Rw

Luego de tener las velocidades que se presentan en el desplazamiento del robot se procede a integrarlas en un primer concepto del movimiento del robot. Se desarrollan unas ecuaciones que definan la dinámica del movimiento de un robot en cada eje.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

29

3cos* vx

4* senvy

5w

Para definir el modelo del robot que interesa para la aplicación, se reemplazan las velocidades lineales y angulares que se obtuvieron anteriormente. Con esto obtenemos el modelo del robot con configuración diferencial con el cual se va a trabajar. Adicionalmente de las condiciones de velocidad, se plantea una matriz de rotación, ya que no en todo momento el robot se encuentra alineado con el eje global.

6

1

0

0

0

cos

w

vseny

x

72

1

0

0

0

cos

L

lV

rV

R

lV

rV

R

seny

x

Luego de tener el modelo de la cinemática directa del robot podemos obtener las ecuaciones que determinen el movimiento del robot. Para esto se multiplican las matrices, de rotación y la matriz de velocidades del robot, obteniendo de esta manera una ecuación matricial que representa las velocidades en X, Y y angular del robot en el sistema global. Esta ecuación matricial, es también representada por las siguientes tres ecuaciones. Dando como resultado el modelo cinemático directo del robot diferencial con el cual se desarrolla el sistema de control, para seguir la trayectoria.

82

2

cos

2

2

cos

lw

rw

L

R

senR

R

L

R

senR

R

y

x

Se desarrolla un modelo en Simulink de Matlab, para realizar una simulación que permite comprobar el comportamiento del modelo (figura 5). Se hicieron pruebas donde la velocidad de cada rueda sea la misma, esperando obtener como resultado un movimiento a lo largo del eje “x”. Las respuestas obtenidas se pueden observar en la figura 6.

Fig. 5. Modelo Cinemático Robot diferencial en Simulink

de MatLab. Fuente: Autores.

Fig. 6. Respuesta del modelo del robot ante velocidades

iguales en mismo sentido. Fuente: Autores.

Posteriormente se realiza la prueba con velocidades de igual magnitud pero en sentido contrario, esperando obtener un movimiento rotacional, pero sin translación alguna. Las respuestas se muestran en figura 7.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

30

Fig. 7. Respuesta modelo del robot ante velocidades

iguales en sentido contrario. Fuente: Autores. Por último se realiza una prueba con una velocidad mayor que la otra, esto nos permite tener un movimiento rotacional con desplazamiento circular. La Fig.8 muestra las respuestas obtenidas.

Fig. 8. Respuesta modelo del robot ante velocidades

Desiguales en mismo sentido. Fuente: Autores.

3. CINEMATICA INVERSA DEL ROBOT

DIFERENCIAL Para lograr un desplazamiento controlado del robot, se deben alterar las señales de entrada de la planta. Como se determinó anteriormente las variables de entrada de nuestro robot son las velocidades angular de las ruedas, por lo tanto debemos buscar una representación matemática en la que se puedan determinar las velocidades de las ruedas, partiendo de las velocidades, lineal y angular deseadas. Para esto se obtiene la cinemática inversa del robot, la cual entrega una expresión matricial que nos permite determinar las velocidades que se deben aplicar en cada rueda para lograr el comportamiento deseado. Para determinar la expresión matricial se debe partir de la Ecuación 11, y despejar las variables de interés.

9

1

2

2

cos

2

2

cos

y

x

L

R

senR

R

L

R

senR

R

lw

rw

Al realizar este paso se encuentra el primer inconveniente, puesto que es necesario determinar la inversa de una matriz no cuadrada. La solución a este problema es encontrar la pseudoinversa de dicha matriz. Esta matriz se define como:

10*1

)*(T

AAT

AA

112

2

cos

2

2

cos

L

R

senR

R

L

R

senR

R

A

La matriz de los coeficientes es llamada “A” a partir de la cual se determina su pseudoinversa “A+”.

12cos

cos

R

LR

L

R

senR

sen

R

RA

A continuación se puede determinar la cinemática inversa del robot como:

13cos

cos

y

x

R

LR

L

R

senR

sen

R

R

lw

rw

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

31

Como resultado final obtenemos una expresión matricial, que nos permite calcular la velocidad que debe tener cada rueda, para cumplir el objetivo de tener las velocidades lineal y angular deseadas.

Fig. 9. Cinemática inversa simulación en Simulink de

MatLab. Fuente: Autores.

4. RESULTADOS

Luego de obtener el modelo que describe el comportamiento del desplazamiento del robot, se encuentra que hay varias soluciones para dar respuesta al objetivo planteado. La primera solución que se presenta es un movimiento holónomico. Esta opción es bastante sencilla, pues consiste en dividir la trayectoria en diferentes puntos por los cuales el robot debe desplazarse. Al obtener las coordenadas, se tiene conocimiento de la posición actual y la posición del punto al cual se debe trasladar. Para que el robot se desplace entre dichas posiciones se debe desarrollar dos movimientos, primero uno de orientación y luego uno de traslación. Para realizar el control de orientación, se define la velocidad angular del robot como la diferencia de la orientación del robot y el ángulo existente entre el punto siguiente con el eje de coordenadas. Como se muestra en la figura 10.

14

Fig. 10. Ángulos presentes en cálculo de velocidad

angular en método no holonómico. Fuente: Autores.

Luego de que el error de orientación sea igual a cero, se procede a realizar el movimiento de traslación, el cual debe ser en línea recta, la velocidad a la cual se mueve, se define como la distancia que se desea recorrer sobre el tiempo en que se debe ejecutar la acción. Este cálculo se explica en la Fig.11.

1522 dYdXd

Fig. 11. Distancia entre puntos método no holonómico.

Fuente: Autores.

Se implementaron estos conceptos en MatLab y se obtuvo la respuesta que se muestra en la figura 12, con este comportamiento se cumple con el objetivo, pero se prosigue a realizar un control que genere una respuesta más rápida, energéticamente más eficiente y con variaciones de velocidad más suaves. Para esto se procede a realizar un movimiento no holónomico.

Fig. 12. Desplazamiento del robot con método no

holónomico. Autores. Para cumplir el objetivo de este trabajo se implementó como sistema de control, con el modelo de la cinemática inversa. Se observó el comportamiento del robot y el desplazamiento del mismo, de manera que cumpliera su misión de seguir una trayectoria determinada.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

32

Se ingresa la trayectoria como la referencia del sistema, en esta se ingresan las posiciones en los ejes “X, Y”, al derivar esta información se logran calcular las velocidades lineales en cada eje. Al obtener las velocidades de los ejes, podemos obtener la velocidad angular y a su vez podemos conocer la orientación del móvil.

Fig. 13. Estructura del controlador. Autores.

Las velocidades en X, Y y angular son las entradas de nuestro sistema de control que con ayuda del modelo de cinemática inversa, genera las velocidades angulares de cada rueda del robot en cada instante de tiempo, necesarias para cumplir el movimiento esperado. Se busca que el desplazamiento del robot sea un movimiento suave, es decir, la rotación del robot se logra al tener un diferencial de velocidades entre las dos ruedas aunque manteniendo el mismo sentido de giro, para que el robot ahorre tiempo y energía al orientarse mientras se desplaza. Las velocidades de las ruedas son enviadas al robot, buscando tener el comportamiento en el cual el robot siga la trayectoria deseada, se hace una realimentación de posiciones y de orientación del robot puesto se tiene un sistema de control en lazo cerrado que permite al robot corregir perturbaciones y tener un error cercano al cero.

Fig. 14. Desplazamiento siguiendo trayectoria con

método holonómico. Autores.

En un robot de configuración diferencial es crítico controlar la velocidad de cada rueda, pues se presentan variaciones de las velocidades debido a fricciones, deslizamientos o las perturbaciones de los motores. Se logra observar que el robot sigue la trayectoria logrando tener un error cercano a cero, eliminando las perturbaciones normales que se

presentan en un robot diferencial. Con el sistema de control que se implementó se puede observar que el robot controla las velocidades de las ruedas de manera que sigue la trayectoria satisfactoriamente omitiendo estas pequeñas perturbaciones logrando un error igual a cero. Ver figura 15.

Fig. 15. Error de desplazamiento del robot diferencia y

trayectoria deseada. Autores.

Fig. 16. Desplazamiento del robot siguiendo una

referencia variante en el tiempo. Autores.

Con el sistema de control funcionando se realizan pruebas con una referencia variante en el tiempo para ver si el robot logra seguir esta trayectoria correctamente, figura 16. También se realiza una prueba en la cual se altera la posición del robot de manera fuerte para agregarle grandes perturbaciones al sistema y ver cómo es su comportamiento. Ver figura 17.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

33

Fig. 17. Desplazamiento del robot siguiendo una

referencia y con perturbaciones en el tiempo.

Fuente: Autores.

Se obtiene como respuesta un comportamiento en el cual el robot cumple su misión de seguir la trayectoria planteada, realizando un movimiento suave y efectivo pues logra sobrepasar las perturbaciones en un tiempo reducido. Se ve que el robot logra un error cercano a cero y sigue la referencia de manera correcta dando como resultado un sistema de control que cumple su misión de manera satisfactoria.

Fig. 18. Robot siguiendo una trayectoria con sistema de

control. Fuente: Autores.

5. COMPARACIÓN SISTEMA HOLÓMICO

Luego de implementar los dos sistemas de control, se realizan pruebas comparativas del rendimiento de los controladores para determinar cuál es el mejor para esta aplicación. Los criterios que se compararon fueron tiempo de respuesta y distancia recorrida. Los resultados se muestran en la Tabla 1 y Tabla 2.

Tabla 1. Datos tomados Control Holonómico.

Prueba Distancia (m) Tiempo (s)

1 1,58 8,45

2 1,48 6,35

3 1,5 7,12

4 1,52 7,89

5 1,53 7,95

Promedio 1,522 7,552

Tabla 2. Datos tomados Control no- Holonómico.

Prueba Distancia (m) Tiempo (s)

1 1,61 9,02

2 1,54 6,45

3 1,68 7,15

4 1,54 8,55

5 1,52 8,25

Promedio 1,578 7,884

Se puede observar que el control holonómico presenta mejores resultados, porque en las pruebas el tiempo empleado y la distancia recorrida son menores. Esto se debe a que el movimiento del robot presenta menos oscilaciones y su error es más cercano a cero. Esto permite concluir que el control holonómico tiene mejor rendimiento y es más útil en la aplicación.

TRABAJOS FUTUROS

Existen estudios en leyes de control más complejas que pueden generar respuestas más optimas del sistema, también se pueden implementar controles más robustos en los que se tienen en cuenta más variables que se pueden presentar en el entorno, como cambios de fricción en las ruedas, estos controles pueden adaptarse a estos cambios en el ambiente y seguir funcionando de manera correcta. Con los controles que se desarrollan en este trabajo se abre la puerta a múltiples aplicaciones donde se necesite mantener una posición específica mientras un robot móvil se traslada por un espacio.

Una de las temáticas en las que se puede aplicar este

trabajo es, la robótica cooperativa, donde se busca que

los robots móviles a medida que se trasladen

mantengan una formación determinada. Esto se puede

aplicar en trabajos donde se deban mover cargas

pesadas o reconocer espacios determinados.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

34

6. CONCLUSIONES

El control propuesto y el logro del objetivo, puede ser desarrollado de formas distintas, dependiendo de las exigencias de la aplicación. La óptima realización de la tarea debe buscar la mayor eficiencia posible en términos de distancia recorrida, tiempo de ejecución y movimientos suaves. Deben buscarse movimientos suaves, ya que los cambios bruscos de dirección, o las inversiones de giro repentinas, pueden causar sobre picos de corriente y desgaste en los motores. Este trabajo abre las puertas a aplicaciones en las cuales no sea posible la presencia humana o esta pueda correr algún tipo de riesgo. Ya que estos trabajos pueden ser ejecutados por robots móviles acondicionados para realizar trabajos en zonas de riesgo. De igual manera las tareas complejas pueden ser llevadas a cabo en conjunto por una flotilla diseñada para moverse en formación. A dicha flotilla puede asignársele la tarea de cargar un objeto pesado o cuya geometría dificulte su transporte.

REFERENCIAS [1] A. Yandún, N. Sotomayor. “Planeación Y

Seguimiento De Trayectorias Para Un Robot Móvil”. Revista politécnica, Quito, 2011.

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[3] L. I. Garcia. “Modelado Cinemático y Control de Robots Móviles con Ruedas”. Ph.D. disertación, Departamento de Ingeniería de Sistemas y

Automática, Universidad Politécnica de Valencia, 2010.

[4] J. A. Valencia; A. Montoya, L. H. Ríos. “Modelo Cinemático De Un Robot Móvil Tipo Diferencial Y Navegación A Partir De La Estimación Odométrica”. Scientia et Technica Año XV, No 41, pp. 191-196, Mayo de 2009.

[5] J. M. Medel. “Desarrollo De Una Plataforma De Monitorización Y Control De Un Minirobot Móvil Basada En Redes De Sensores Inalámbricos”. Universidad de Sevilla, Escuela Técnica Superior de Ingeniería.

[6] J. I. Perez; S. Tovar; V. C. Ubaldo; G. H. Efren; J. C. Pedraza; J. E. Vasgas. J. M. Arreguin, O. A. Sotomayor. “Robot Móvil de Tracción Diferencial con Plataforma de Control Modular para Investigación y Desarrollo Ágil de Proyectos”. 10th National Congress of mechatronics. Puerto Vallarta, Jalisco, 2011, pp. 78-83.

[7] J. Collazo; E. Gorrostieta; J. Pedraza; U. Villaseñor; R. Romero and M. Gonzalez. “Modelación de un Robot de dos Ruedas con Tracción Diferencial”. 8th National Congress of mechatronics. Veracruz, 2009, pp. 306-309.

[8] L. Rios; M. Bueno; “Modelo Matemático Para Un Robot Móvil” Scientia Et Technica Año XIV, No 38, pp. 13-18, junio de 2008.

[9] E. Ramos; R. Morales and R. Silva. “Modelado, simulación y construcción de un robot móvil de ruedas tipo diferencial”. LAJPE Volume 4. No. 3. Diciembre de 2010.

[10] Walsh, G., Tibury, D., Sastry, S., Murray, R., Laumond, J. P., “Stabilization of trayectory for system with nonholonomic constraints”, IEEE Trans. Automation and Control, vol. 39, pp. 216-222, enero 1994.

[11] Wang, D. and Xu, G., “Full-State Tracking and Internal Dynamics of Nonholonomic Wheeled Mobile Robots”, IEEE ASMAE Trans. on Mechatronics vol. 8, pp. 203-214, junio 2013.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

35

PROPUESTA DE SISTEMA DE LOGÍSTICA INVERSA PARA EL SECTOR

HOSPITALARIO: UN ENFOQUE TEÓRICO Y PRÁCTICO EN COLOMBIA

Rodrigo A. Gómez

Montoya Politécnico Colombiano Jaime

Isaza Cadavid

ragomez@elpoli.edu.co

Abdul Zuluaga Mazo Politécnico Colombiano Jaime

Isaza Cadavid

azuluaga@elpoli.edu.co

Alexander A. Correa

Espinal Escuela de Ingeniería de la

Organización, Universidad

Nacional de Colombia

alcorrea@elpoli.edu.co

(Tipo de Artículo: Investigación. Recibido el 26/03/2014. Aprobado el 25/05/2014)

RESUMEN Presentación de propuesta para la construcción de un sistema de logística inversa basado en el ciclo PHVA (Planear, Hacer, Verificar y Actuar) para la gestión de residuos hospitalarios de las Instituciones Prestadoras de Salud (IPS) de Colombia. Se estudió el caso en una IPS de una universidad en la ciudad de Medellín. La Metodología utilizada fue una investigación descriptiva y estudio de casos basada en la revisión y análisis de los siguientes aspectos: conceptos de logística inversa, el decreto 2676 del 2000 y el Manual de Procedimientos para la Gestión Integral de Residuos Hospitalarios del Ministerio de Protección Social. Como resultado de la investigación, se obtiene una metodología innovadora que permite diseñar sistemas de logística inversa basado en la normativa existente aplicable a cualquier IPS, ofreciendo un enfoque para su planeación, ejecución, control y actuación buscando su eficiencia, productividad y cuidado del ambiente.

Palabras clave Logística Inversa, Normatividad, PHVA, Planificación en salud, residuos hospitalarios.

DESIGN OF A REVERSE LOGISTICS SYSTEM FOR HOSPITALS: A

THEORETICAL AND PRACTICAL APPROACH.

ABSTRACT This article deals with the presentation of a theoretical and a practical proposal of a reverse logistics system based in Plan-Do-Check-Act (PDCA) cycle for the management of hospital waste with Colombian Health Care Providers Institutions. The used methodology is based on a descriptive research and case studies focused on the review and analysis of concepts of reverse logistics, the act 2676 of year 2000 and the Manual of Procedures for Hospital Waste Management from the Ministry of Social Protection. An assessment of their impact on University Health Care Providers Institutions is also made. From this research results an innovative methodology for designing reverse logistics systems based on existing standards that could be applicable to any Colombian Health Care Providers Institutions, offering an approach for its planning, execution, control and performance searching its efficiency, productivity and environmental care.

Keywords Reverse Logistics, Hospital Waste, PDCA cycle, Reference Standards, Health and Welfare Planning.

PROPOSITION D’UN SYSTÈME DE LOGISTIQUE INVERSE POUR LE

SECTEUR HOSPITALIER: UNE APPROCHE THÉORIQUE ET PRATIQUE

Résumé. Cet article présente une proposition pour la construction d’un système de logistique inverse en se basant sur le cycle Planifier-Faire-Vérifier-Agir pour la gestion de déchets hospitaliers des institutions qui rendent des services de santé dans la Colombie. La méthodologie utilisée a été une recherche de type descriptive et les études de cas en se basant sur la révision et analyse de: concepts de logistique inverse, décret 2676 de l’année 2000 et du manuel de procédés pour la gestion intégrale des déchets hospitaliers du ministère de Protection Sociale de la Colombie. Le cas a été réalisé dans une institution hospitalière de la ville de Medellín, en obtenant comme résultat une méthodologie qui permet de concevoir systèmes de logistique inverse, d’après les normes colombiennes actuels, pour ce type d’institutions avec une approche pour planifier, faire, vérifier et agir pour obtenir de la efficacité, productivité et préservation de l’environnement.

Mots-clés. Logistique inverse, Normes, Planifier-Faire-Vérifier-Agir, Planification en santé, Déchets hospitaliers.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

36

1. INTRODUCCIÓN

Recientemente, los conceptos de Cadena de

Suministro y Logística han adquirido importancia en el

ámbito empresarial, debido a que contribuyen

generalmente al mejoramiento de la productividad,

eficiencia operacional, colaboración con otros actores

de la cadena y la reducción de costos. Pero

últimamente, se ha venido generando una nueva

tendencia denominada logística inversa, la cual tiene

entre sus orientaciones la protección del medio

ambiente a través de la gestión adecuada de residuos

o excedentes de productos generados en los procesos

productivos o prestación de servicios, en las cadenas

de suministro de los diferentes sectores empresariales,

dentro de los cuales, se encuentra el sector salud. Se

debe indicar, que este sector es generador de residuos,

que mal gestionados pueden causar daños que no solo

afectan el ambiente, sino que también la integridad y

salud de las personas.

Por las razones expuestas con anterioridad, el presente

artículo tiene como objetivo desarrollar una propuesta

para la implementación de un sistema de logística

inversa en el sector hospitalario colombiano, que

contribuya al cumplimiento del decreto 2676 del 2000 y

el manual de procedimientos para la Gestión Integral

de Residuos Hospitalarios y normativas similares que

en Colombia reglamentan su manejo. Adicionalmente,

con el artículo, se busca que empresarios, académicos

e investigadores, observen las ventajas y potenciales

de la logística inversa como medio para aumentar la

productividad, cumplimiento de normas y eficiencia en

el sector salud.

El valor agregado del artículo es que ofrece una

metodología de diseño de logística inversa de residuos

hospitalarios basado en el ciclo PHVA que permite no

solo cumplir la normativa antes descrita, sino gestionar

los flujos de información, productos y dinero de los

procesos logísticos. Esto se identificó de una revisión

exploratoria de bases de datos científicos nacionales e

internacionales como: Science Direct, Taylor and

Francis, Emerald, Scielo, entre otros. Además, como

se indicó en el resumen la propuesta puede ser

replicada a otra IPS del país.

En cuanto a la metodología utilizada en la construcción

de artículo, se emplean fuentes de información

secundaría y primaria, debido a que la propuesta

presenta un enfoque teórico-práctico. La información

secundaría, es utilizada en la construcción de la

primera parte del documento, debido a que se realiza

una revisión bibliográfica de conceptos teóricos y

normativos, tales como cadena de suministro, logística,

logística inversa, normatividad existente en residuos

hospitalarios en Colombia, entre otros temas, los

cuales se convierten en la sustentación teórica de la

propuesta. En cuanto a la segunda parte, se emplea

información primaria, debido a que se ejecuta un

diagnóstico y análisis de los beneficios potenciales y

mejoramiento que puede obtener la IPS al implementar

la propuesta de sistema de logística inversa basado en

el ciclo PHVA que es complementario al sistema de

gestión de residuos de la normativa existente.

2. CONTEXTUALIZACIÓN TEÓRICA

Logística inversa empresarial como base para el

sector hospitalario Este numeral tiene objetivo realizar una revisión de la logística inversa realizando énfasis en el sector hospitalario, lo cual, permite contextualizar teóricamente los resultados de la investigación realizada. Para esto, inicialmente realiza una revisión de la relación de los conceptos de cadena de suministro, logística y logística inversa. Posteriormente, se realiza una descripción de las definiciones, objetivos, importancia, beneficios y procesos de la logística inversa realizando énfasis en el sector salud.

2.1. Cadena de Suministro En la última década, el concepto de cadena de suministro ha adquirido importancia en diferentes sectores empresariales, debido a que se compone de un conjunto de funciones, recursos, productos e información, que permiten la transformación de insumos o materias primas en productos/servicios que permiten satisfacer las necesidades de los clientes. Para comprender su concepto e importancia, a continuación, se presentan algunas de sus definiciones (ver Tabla 1), que incluyen autores tales como, Ballou [1], Mentzer [2] y Correa y Gómez [3].

Tabla 1. Definiciones de cadena de suministro

Fuente: Elaboración propia.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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De la tabla 1, se puede inferir que la cadena de suministros es un conjunto de actividades, instalaciones y redes de distribución, que comprenden tres o más empresas, que generan flujos de información, productos y finanzas, con el objetivo de transformar materias primas en productos/servicios que permitan satisfacer las necesidades de los clientes y añadirle valor. Además, debe considerarse que una cadena de suministro adecuadamente diseñada y gestionada permite el desarrollo de procesos eficientes y eficaces para las empresas [4]. Cabe aclarar, que la cadena de suministro es aplicable a múltiples sectores dentro de los cuales se encuentra el sector salud y uno de sus principales elementos es la logística.

2.2. Logística tradicional e inversa La logística tradicional es un componente de la cadena de suministro, que tiene como objetivo planificar y controlar sus flujos de información, productos y dinero. De autores como Ballou [1] y Waters [5], se identifica que la logística, es una parte de la cadena de suministro que se encarga de planificar, implementar, controlar el almacenaje y flujo directo de productos, servicios, información, dentro de la organización, pasando por sus socios comerciales hasta el consumidor. Adicionalmente, de manera introductoria, se puede indicar que la logística inversa es una parte de la logística que cubre los flujos inversos o contrarios de productos, servicios e información desde el punto de consumo al de origen. En el ámbito del sector hospitalario, la logística se desarrolla entre proveedores de servicios, medicamentos e insumos, entidades prestadores de salud y clientes buscando satisfacer las necesidades de estos últimos.

2.3. Logística inversa

Una vez descritos, los conceptos generales de

logística, en este numeral se presentan algunas de sus

definiciones, objetivos, importancia y procesos de la

logística inversa, con el fin de contextualizar e introducir

los conceptos de logística inversa de residuos

hospitalarios.

2.3.1. Conceptos generales de logística inversa La logística inversa, es una extensión de la logística

tradicional, que desarrolla procesos y principios

similares, pero en sentido inverso.

Según la descripción y conceptualización de esta

logística, dada por autores como, Gattorna, Ogulin y

Reynolds [6], Chan, Yin y Chan [7], Cheng Chung, y

Chia [8] y Rogers y Tibben Lembke [9]. Se puede

inferir que la logística inversa, es una extensión de la

logística tradicional, que se encarga de planear,

implementar y controlar eficientemente el costo de los

flujos de materias primas, inventario en proceso, bienes

terminados e información desde el punto de consumo,

pasando por miembros de la cadena de suministro

hasta el punto de consumo, con el fin de retirar o

disponer adecuadamente de los productos utilizados,

sin afectar el medio ambiente.

2.3.2. Objetivos de la logística inversa

La logística inversa como sistema, posee un conjunto

de objetivos, los cuales pueden variar según las

necesidades de las empresas, el sector, la

normatividad y recursos disponibles.

Por estos motivos, a continuación, se describen

algunos de sus objetivos generales, los cuales se

enfocan en una gestión adecuada de recursos,

productividad, eficiencia y protección del medio

ambiente.

Planear, desarrollar y controlar eficientemente el

flujo de materiales, productos e información desde

el lugar de origen hasta el consumo, con el fin de

maximizar la recuperación del producto y minimizar

los impactos en el medio ambiente [10].

Recuperar y gestionar adecuadamente los

residuos, de modo que se facilite su posible

reintroducción en la cadena de suministro,

obteniendo un valor agregado y/o consiguiendo una

adecuada eliminación del mismo [10].

Reducir el impacto ambiental y mejorar el

aprovechamiento de los recursos utilizado en los

productos gestionados en los sistemas logísticos

dentro de la cadena de suministro [11].

Mejorar la productividad y eficiencia en la empresa

y la cadena de suministro, a través de un sistema

de logística inversa, que permita una adecuada

gestión de productos en estado defectuoso, retorno

de exceso de inventario, devoluciones de los

clientes, productos obsoletos e inventarios [10].

2.3.3. Importancia en la logística inversa

En la última década, la logística inversa ha

incrementado su importancia, debido a que contribuye

al cumplimiento y satisfacción de requerimientos

normativos, ambientales y económicos. Por esta razón,

y Logozar, Radonjic y Bastic [12] y Garcia [13]

describen que la logística inversa basa su importancia

en cuatro categorías generales:

a. razones económicas (directa e indirecta),

b. ambientales

c. legislativos y

d. responsabilidad extendida.

En cuanto a las razones económicas, estas se

justifican en el hecho que empresas de diversos

sectores pueden utilizar productos reciclados como

materia prima, lo cual permite reducir costos de

operación y generar una ventaja competitiva, en el caso

que dichos insumos sea escasos. Respecto al impacto

ambiental la empresa busca reducir los efectos

adversos al medio ambiente garantizando costos

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

38

mínimos de operaciones logísticas y maximización de

la satisfacción de las necesidades de los clientes. En

cuanto, a las razones legislativas, se basan en el

hecho, que las empresas deben recuperar y gestionar

adecuadamente los residuos en la cadena de

suministro, para evitar sanciones económicas o

inclusive, cancelaciones de licencias de operación.

Por último, la responsabilidad extendida se relaciona

cuando una compañía tienen una buena imagen

ambiental es preferida en muchos mercados, como en

el caso de los mercados europeos; además permite

estrechar vínculos con el cliente por la misma

conciencia ambiental que maneja.

Por otra parte, la logística inversa ha adquirido

importancia, recientemente, como consecuencia del

desarrollo sostenible, en donde se ha dado la aparición

de nuevas directivas, con el fin de extender la

responsabilidad del productor, internacionalizar los

costos medioambientales, crear objetivos de reciclaje y

prohibir sustancias peligrosas, debido a que los retos

medioambientales (Crisis de los vertederos, escasez

de los recursos naturales, Carácter lineal del sistema

industrial) se están haciendo cada vez mayores.

La importancia de la logística inversa presentada es

aplicable en el sector hospitalario, debido a que este

tiene un impacto en el medio ambiente y la salud de las

personas principalmente en aspectos económicos,

ambientales, legislativos y responsabilidad extendida

antes descrito. Por estos motivos, cobra importancia el

diseño de una propuesta que permita la

implementación de sistemas de logística inversa en

diferentes sectores, incluyendo el hospitalario como

describen autores como: Chan, Yin y Chan [6], Cheng,

Chung, y Chian [8], Banomyong, Veerakachen y Supatn

[10]. Adicionalmente, puede considerarse la logística

inversa en el sector hospitalario como un medio que

permite a las empresas y la cadena de suministro,

aprovechar aspectos económicos, mejorar la utilización

de los recursos, satisfacción de requerimientos

legislativos y fuente de generación de imagen

medioambiental en el medio empresarial, que cada vez

exige a las empresas ser responsables en un

desarrollo sostenible y protector del medio ambiente.

2.3.4. Procesos de la logística inversa

Para alcanzar los objetivos, principios y beneficios de la

logística inversa, esta se basa en un conjunto de

procesos generales, los cuales son aplicables y

adaptables al tipo de productos, normatividad y

necesidades de las empresas o cadena de suministro.

A continuación, se describen los procesos que

componen la logística inversa:

1. Recolección

Consiste en la recogida de los productos o

residuos desde los lugares de uso (cliente) al

punto de origen o recuperación [15].

En este proceso se debe establecer el origen-

destino de los productos, el tipo de material a

recolectar y los medios para realizarlo, con el fin

de planear, ejecutar y controlar adecuadamente

este proceso, debido que es considerado como

crítico para lograr un sistema de logística inversa

eficiente y eficaz [9].

2. Inspección, selección y clasificación de

productos recuperados

Una vez los productos son recuperados por el

proceso de recolección se suele realizar una

inspección de los productos o materiales

(empaques) con el fin de determinar la

cantidad, procedencia, razones de devolución y

tipo de productos [9].

En la selección se determina la calidad del

producto o material recolectado, con el fin de

determinar su estado y posibles usos.

En la clasificación se dividen los productos por

características comunes tales como: tipo de

material, destino y uso o disposición tentativa

(reutilización, remanufactura, reciclaje,

eliminación en botadero) [15].

3. Recuperación directa del producto

Se realiza cuando el producto recuperado

puede ser fácilmente devuelto al mercado o

proceso productivo.

Dichos productos pueden ser reusados,

revendidos o retribuidos porque su calidad o

causa de inconformidad del cliente, son

fácilmente solucionables, tales como, pedidos

entregados incompletos o con empaques

dañados [15].

4. Transformación o tratamiento

Este proceso se encarga de transformar o

tratar los bienes o residuos recuperados en

productos reusables o remanufacturados para

el uso industrial o convertido a un estado

amigable con el medio ambiente [16].

Esta transformación puede comprender

diferentes niveles tales como: reparación total,

remanufactura, recuperación de una parte o

pieza del producto, etc.) e incineración y/o

envió a botadero de productos [15].

Para desarrollar este proceso generalmente se

realizan procesos de reciclaje [17].

5. Transporte

Se encarga de mover los productos o residuos

entre los puntos de uso y origen o

transformación [16].

Se sugiere la planeación de rutas con el fin de

optimizar los costos y aprovechar

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

39

adecuadamente los medios de transporte [14].

6. Almacenamiento

Es utilizado para almacenar los productos,

materiales o residuos de forma temporal o por

periodos de tiempo programados y controlados

[16].

Es utilizado después o antes de los procesos

de recolección, transporte entre puntos de

origen-destino o antes de la transformación o

disposición final del producto [16].

Suele ser considerado como un proceso

transversal a la logística inversa.

Según la descripción anterior, se observa que la

logística inversa, se suele componer de seis (6)

procesos generales, tales como, 1) Recolección, 2)

Inspección, selección y clasificación de productos

recuperados,3) Recuperación directa del producto, 4)

Transformación o tratamiento, 5) Transporte y 6)

Almacenamiento. Dichos procesos, son seleccionados

y configurados según las necesidades productivas o

estratégicas, expectativas económicas y requisitos

normativos a los cuales, se encuentren sometidas las

empresas o cadenas de suministro de diversos

sectores empresariales.

2.3.5. Aplicaciones empresariales y en el sector

hospitalario de la logística inversa

A través este artículo, se han venido revisando los

fundamentos conceptuales de la logística inversa, tales

como, sus definiciones, objetivos, importancia y

procesos. Por estas razones, en este subnumeral, se

busca presentar algunas aplicaciones en diferentes

sectores empresariales, dentro de los cuales se

incluyen, el sector industrial y el sector salud.

En el ámbito industrial, la logística inversa es utilizada

como un medio para la gestión y recuperación de

diferentes productos de sectores empresariales, tales

como: el plástico (PET), vidrio (vidrio blanco, vidrio

ámbar y vidrio verde), papeles/cartón, aluminio y

metales no ferrosos (latas de conservas, bebidas,

desodorantes, entre otros) productos que puede ser

objeto de reciclaje o reutilización en procesos de

producción [12]. Inclusive, García [13], indica que

alrededor del PET y el vidrio, se han creado mercados

alrededor de 700 millones de dólares a 2006, que se

soportan en procesos de logística inversa, que incluye

recolección, almacenamiento, selección/clasificación y

transporte, que permiten que este tipo de productos,

sean nuevamente reincorporados a sistemas

productivos, tales como empresas productoras de

gaseosas, alimentos, medicamentos, entre otros, lo

cual impacta en la reducción de costos operacionales y

protección del medio ambiente.

En cuanto al sector salud, la logística inversa, puede

ser utilizada para contribuir al cumplimiento del

programa Nacional para la Gestión Integral de

Residuos Hospitalarios, reglamentado por el Decreto

2676 de 2000 [18], el cual establece las

responsabilidades para su gestión integral por parte

instituciones prestadoras de salud, incluyendo sus

relaciones con entidades ambientales, sanitarias y

otras empresas del orden público y privado. En cuanto

al aporte concreto de la logística inversa, se relaciona

con la recolección, almacenamiento, transporte y

disposición de dichos residuos, con el fin de garantizar

que se protege el medio ambiente y la salud pública de

los ciudadanos.

A partir de las aplicaciones revisadas, se infiere que la

logística inversa, puede ser utilizada a nivel industrial,

en sectores tales como, plástico, vidrio, papel y metales

no ferrosos para reducir costos de materias primas,

mientras por otra parte, se identifican usos en sectores

como el hospitalario, para proteger el medio ambiente y

la salud pública, debido a la peligrosidad de los

residuos generados.

Finalmente, se puede concluir del numeral 2, que la

logística inversa es una extensión del concepto de

logística tradicional, que busca planear, ejecutar y

controlar adecuadamente los flujos de información y

productos desde el punto de uso hasta su punto de

origen o deposición final, garantizando una protección

al medio ambiente y salud pública, a través de

procesos ,tales como: 1) Recolección, 2) Inspección,

selección y clasificación de productos recuperados,3)

Recuperación directa del producto, 4) Transformación

o tratamiento, 5) Transporte y 6) Almacenamiento; los

cuales son configurables según las necesidades y

normatividad de la empresa y su cadena de suministro.

Por último, se identificó que la logística inversa, es un

medio para que empresas de los sectores industriales y

salud, cumplan con las normatividades establecidas

para proteger el medio ambiente y la salud, e inclusive

reduzcan costos de operación.

3. METODOLOGÍA Para desarrollar la propuesta de un sistema logística inversa para el sector hospitalario en Colombia se utilizan los tipos de investigación descriptiva y estudios de casos. La descriptiva se emplea para identificar y presentar las características de la logística inversa en el sector hospitalario en Colombia considerando algunos aspectos relacionados con las entidades prestadores de servicio de salud, residuos generados, la legislación y procesos. Posteriormente, se realiza la propuesta de diseño de sistema de logística inversa hospitalario basado en el uso de la herramienta de gestión de procesos PHVA(Planear, Hacer, Verificar y Actuar), los principios de la logística inversa, la normativa colombiana establecida en el decreto 2676 del 2000 y la norma de gestión de residuos hospitalarios MPGIRH [21]. Para desarrollar el sistema de logística inversa, se utiliza el

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modelo de gestión de procesos partiendo de un mapa de procesos, caracterización y adaptación de cada una de las etapas del ciclo PVHA considerando los aspectos de la normativa colombiana respecto al tema descritos con anterior. Cabe resaltar que este enfoque metodológico puede considerarse como una innovación y un aporte a la logística inversa, y transferible al sector hospitalario colombiano, desde el punto de vista del desarrollo de un proceso de mejoramiento continuo. Esto se justifica a partir de la revisión de artículos relacionados con el tema de bases de datos como: Science Direct, Taylor and Francys, Emerald, Scielo, entre otros. De otro modo, el enfoque metodológico utilizado en el estudio de caso en una IPS (Institución Prestadora de Salud) de una universidad de la ciudad de Medellín, consistió en realizar un diagnóstico y analizar el impacto de implementación del sistema de logística inverso propuesto. El diagnóstico se ejecuta en seis etapas, tales, como planeación, ejecución, procesamiento, análisis, conclusiones y presentación de resultados. En la etapa de planeación se definieron y validaron sus objetivos, herramientas de recolección y metodología para llevar a cabo las otras etapas. Por su parte, en la ejecución, se recolecta información primaria, tales como: entrevistas a personal médico y administrativo de la IPS, y revisión de información secundaria como: procedimientos y normas relacionados con gestión de residuos hospitalarios.

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

A continuación, se presentan los resultados de la descripción del sistema de logística inversa en el sector hospitalario en Colombia, el desarrollo de la propuesta de diseño del sistema logístico basado en PHVA y el estudio de aplicación de este último en una IPS de una universidad ubicada en la ciudad de Medellín buscando de esta manera evaluar de manera exploratoria como transferir la propuesta científica al sector real buscando impactar en la productividad, reducir los impactos en el medio ambiente y garantizar el cumplimiento de la normativa para las IPS respecto a logística inversa.

4.1. Logística inversa en el sector hospitalario

colombiano.

Este numeral, tiene como objetivo presentar una

propuesta de sistema de logística inversa que permita

contribuir a una adecuada gestión de los residuos

hospitalarios, reglamentado en el Manual de

Procedimientos para la Gestión Integral de Residuos

Hospitalarios y Similares en Colombia” [21] y el

decreto 2676 de 2000 [18]. Para alcanzar, dicho

objetivo, a continuación, se revisa y describen las

características del sector hospitalario en Colombia, se

identifican los principales aspectos del decreto 2676 de

2000 y se documenta y desarrolla la propuesta de un

sistema de logística inversa en la gestión de residuos

hospitalarios, que incluye el análisis de su impacto

potencial para una IPS de una universidad de la ciudad

de Medellín.

4.1.1. Características del sector hospitalario en

Colombia.

En Colombia, el sector salud suele estar compuesto

por 5 actores, dentro de los cuales se consideran las

IPS-Instituciones Prestadoras de Salud (nivel I, II y III,

siendo la tercera las clínicas y hospitales), cadena de

suministro de industrias y servicios, sistema de

educación y formación profesional, sistema de

investigación científica y sistemas de financiación [19].

Adicionalmente, se deben considerar las instituciones

del gobierno, tales como, el Ministerio de Protección

Social, que se encarga del establecimiento y control de

normas relacionadas con el sector a nivel nacional.

Por otra parte, el Ministerio de Protección Social [18],

indica que en el país existen 1.253 Instituciones

Prestadoras de Servicios de Salud de nivel de atención

I, II o III, de las cuales más de la mitad (697) prestan

servicios solo de primer nivel, 378 prestan servicios de

segundo nivel y 178 están calificadas como de tercer

nivel (Hospitales o Clínicas) [19], [20].

Finalmente, de la información revisada, se puede inferir

que el Sector Salud en Colombia, se suele componer

de cinco actores, de los cuales, las IPS, suelen ser

consideradas las más importantes, ya que activan los

otros cuatro actores, en especial a las cadenas de

suministro. Adicionalmente, se puede indicar que la

propuesta de sistema logístico a desarrollar tiene como

alcance potencial todas las IPS a nivel nacional, ya que

la gestión de residuos hospitalarios se basa en una

normatividad de legal cumplimiento.

4.1.2. Importancia del manejo de los residuos

hospitalarios, el Decreto 2676 de diciembre

del 2000 y su relación con la logística

inversa.

Los residuos hospitalarios, mal gestionados pueden

provocar daños físicos serios e infecciones graves al

personal que labora en los hospitales y a la comunidad

en general, además pueden causar infecciones

intrahospitalarias, aumentando el número de días de

hospitalización, costos de tratamiento e incremento de

niveles de mortalidad.

En el caso de Colombia, los hospitales de primer,

segundo y tercer nivel, sin contar las instituciones

privadas, generan aproximadamente 8.500 toneladas

por año de residuos hospitalarios y similares, los

cuales, cuando se manejan inadecuadamente, se

convierten en agentes causantes de enfermedades

vírales como hepatitis B o C, entre otras, generan

riesgo para los trabajadores de la salud y para quienes

manejan los residuos dentro y fuera del establecimiento

del generador. Por estos motivos, su adecuada gestión

se ha convertido en un tema crítico para la protección

del ambiente y la salud humana [21].

Debido a la importancia de la gestión de residuos

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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hospitalarios, el Ministerio del Ambiente y Ministerio de

Salud hoy Ministerio de Protección Social [21],

diseñaron el “Programa Nacional para la Gestión

Integral de Residuos Hospitalarios”, el cual se

fundamenta en tres componentes esenciales:

Decreto 2676 de 2000, el cual es un instrumento

reglamentario para la gestión integral de los

residuos hospitalarios, que establece

responsabilidades claras para la gestión integral de

los residuos hospitalarios al sector de la salud y

generador de residuos similares.

Desarrollo de un permanente proceso de

divulgación y capacitación de un plan dirigido al

sector salud y a las autoridades ambientales y

sanitarias competentes de todas las regiones del

país.

Manual de Procedimientos para la Gestión Integral

de Residuos Hospitalarios y Similares en Colombia

– MPGIRH, el cual tiene como por objeto facilitar la

aplicación del reglamento (Decreto 2676 de 2000) y

la ejecución de las actividades relacionadas con

todas las fases del manejo de residuos.

De la información presentada, se observa que el

Ministerio de Protección Social y el de Ambiente, tienen

regulada y documenta la gestión de los residuos

hospitalarios y similares, lo cual, se convierte en una

base importante para garantizar que dichos residuos no

afectan la salud pública y el ambiente. Por otra parte,

los artículos y lineamientos del Manual Procedimientos

para la Gestión Integral de Residuos Hospitalarios y

Similares en Colombia – MPGIRH, facilitan el análisis y

elaboración de la propuesta de logística inversa para el

sector hospitalario.

Por los motivos expuestos, a continuación, se revisan

los conceptos y artículos del “Manual de

Procedimientos para la Gestión Integral de Residuos

Hospitalarios y Similares en Colombia” [21], que se

relacionen o que puedan ser impactados con un

sistema logística inversa.

Se debe aclarar que en ningún momento, la

información presentada reemplaza o modifica el

contenido del Manual-MPGIRH [21]. Es decir, en caso

de requerirse información de la normativa, se debe

revisar el documento original, debido a que la

información a presentar es una revisión interpretativa,

lo cual excluye de cualquier responsabilidad a los

presentes autores.

De la figura 1, se observa que los procesos que comprenden MPGIRH, parten de la descripción de los componentes internos/externos de la gestión de residuos hospitalarios, identificación de tipos de desechos, generación y separación de residuos, almacenamiento y movimiento interno, tratamiento, disposición final y transporte, los cuales son la base de un sistema de logística inversa, tal y como se describió en los numerales 2 y 3 del presente artículo.

Fig. 1. Instituciones prestadoras de Salud en

Antioquia. Fuente: Ministerio de Protección Social y

Ambiente [21]

Por otra parte, para identificar el objetivo de cada uno

de dichos procesos, a continuación, se describen de

forma general.

a) Plan de Gestión Interno y Externo de residuos

Hospitalarios:

Este componente del manual, se enfoca en el

establecimiento de los planes que permiten integrar y

coordinar los procesos de gestión de residuos a nivel

interno y externo de las instituciones prestadoras de

salud. En cuanto al componente interno, este consiste

en la planeación e implementación articulada de todos

y cada uno de los procesos (identificación de residuos,

separación, almacenamiento, movimiento interno,

tratamiento, disposición) realizados al interior de la

entidad de salud generadora de los residuos. Por su

parte, el externo, se enfoca generalmente, a empresas

públicas especiales de aseo o generadores que

gestionen residuos, por fuera de la entidad generadora

para garantizar su adecuada disposición.

Adicionalmente, se debe indicar, que la estructura de

este componente, es similar al interno, sino que incluye

aspectos adicionales, tales como, conformación de

grupo administrativo y compromiso institucional.

b) Clasificación de tipo de residuos:

En este proceso, los residuos producidos en los

establecimientos de salud son clasificados de acuerdo

a su riesgo en:

Residuos generales o comunes, que representan el

80% del total de residuos hospitalarios y se

caracterizan por no representar un riesgo adicional

para la salud humana, el ambiente y no requieren

de un manejo especial. Dentro de esta categoría,

se consideran cajas de cartón, botellas y residuos

de procedimientos médicos no contaminantes

como yesos, vendas, etc.

Residuos peligrosos, que pueden representar

riesgos para la salud y el ambiente, siendo

clasificados en infecciosos y especiales.

Residuos infecciosos: son aquellos que contienen

gérmenes patógenos y, por tanto son peligrosos

para la salud humana. Representan del 10 al 15%

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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de los residuos, incluyendo algunos tales como,

residuos de laboratorio, residuos anátomo-

patológicos (órganos, tejidos, partes corporales que

han sido extraídas mediante cirugía u otro

procedimiento médico), residuos de sangre, etc.

Residuos especiales: Generados en los servicios

de diagnóstico y tratamiento, que por sus

características físico-químicas son peligrosos.

Constituyen el 4% de todos los residuos,

incluyendo a los residuos químicos.

c) Generación y segregación de residuos:

Los establecimientos de salud producen residuos

sólidos en volúmenes variables. La cantidad depende

de varios factores, tales como capacidad y nivel de

complejidad de la unidad, especialidades existentes,

tecnología empleada, número de pacientes atendidos

con consulta externa y uso de material desechable. Los

servicios de laboratorio, cirugía y cuidados intensivos

son los que más residuos peligrosos producen, por las

características de sus procedimientos.

Por otra parte, dentro del manual MPGIRH, indica que

en la generación y separación de residuos, se

presentan tres acciones básicas que se describen a

continuación.

1. Reducción y Reciclaje

Se debe intentar la reducir la generación de

residuos a través de reutilización y reciclaje.

Algunos objetos como tubos, guantes y sondas

pueden ser reutilizados, siempre y cuando se

garantice su esterilización.

El reciclaje permite recuperar algunos insumos

para la industria como el papel, vidrio y plástico.

Otros residuos orgánicos generados en

hospitales como residuo de alimentos, pueden

usarse en abonos para mejora de jardines.

2. Indicadores

Se establecen indicadores de generación de

residuos sólidos por Kg en Hospitales, con el fin

de medir volúmenes y facilitar actividades de

monitoreo y control posterior.

3. Separación

Los residuos deben ser clasificados y separados

inmediatamente después de su generación, es

decir, en el mismo lugar en el que se originan.

En cada uno de los servicios, son responsables

de la clasificación y separación, los médicos,

enfermeras, odontólogos, tecnólogos, auxiliares

de enfermería, de farmacia y de dietética, los

cuales los deben depositar en recipientes de

almacenamiento, tales como, bolsas, canecas,

etc.

La separación tiene la siguiente ventaja de aislar

los residuos peligrosos tanto infecciosos como

especiales, que constituyen apenas entre el 10%

y 20% de toda la basura.

Esta actividad de separación permite reducir los

riesgos de contagio de enfermedades y

generación de contaminación.

De lo anterior, se observa que las acciones básicas de

la generación de residuos, son la reducción/reciclaje,

los indicadores y la separación, los cuales son la base

de una adecuada gestión de residuos hospitalarios.

d) Almacenamiento y movimiento interno de

residuos:

Una vez los residuos son separados y depositados en

recipientes específicos, estos deben estar localizados

en los sitios de generación para evitar su movilización

excesiva y la consecuente dispersión de los gérmenes

contaminantes. Adicionalmente, debe existir por lo

menos tres recipientes en cada área, claramente

identificados: para los residuos generales, para los

infecciosos y para los elementos cortos punzantes. Por

ningún motivo, los residuos deben ser arrojados al piso.

Durante las actividades de almacenamiento, se

generan movimientos internos de residuos, los cuales

deben realizarse de forma planeada y controlada para

evitar contaminaciones [21].

Cómo se observa de las características de los residuos generados y separados, estos presentan diferentes tipos de almacenamiento intrahospitalarios, los cuales se describen a continuación (ver Tabla 2).

Tabla 2. Tipos de almacenamiento

intrahospitalarios

Fuente: Elaboración propia De la Tabla 2, se puede inferir que el almacenamiento

de residuos en las instituciones de salud, pueden variar

según, las características de dichos residuos y los

recursos de las empresa para gestionarlos. Por

ejemplo, en la tabla, se observa que existen

almacenamientos que varían desde primarios, pasando

por secundario hasta terciarios, que implican

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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operaciones de almacenamiento de mayor escala y

complejidad.

e) Tratamiento:

El tratamiento de los residuos infecciosos y especiales

deberá ejecutarse en cada establecimiento de salud,

con el objetivo de disminuir el riesgo de exposición

tanto a gérmenes patógenos como a productos

químicos tóxicos y cancerígenos. Por estos motivos, el

tratamiento suele consistir en la desinfección o

inactivación de los residuos infecciosos y en la

neutralización del riesgo químico de los residuos

especiales. Adicionalmente, existe la posibilidad de

reducir el volumen, hacer que su aspecto sea menos

desagradable e impedir la reutilización de agujas,

jeringas y medicamentos.

Por otra parte, el tratamiento suele clasificarse en: Tratamiento inmediato/primario Tratamiento centralizado/secundario

A continuación, se describen las generalidades de cada uno (ver Tabla 3).

Tabla 3. Tipos de tratamiento de residuos

hospitalarios

Tratamiento inmediato o primario

Este tratamiento se lo realiza inmediatamente luego de la generación de residuos, es decir en la misma área en que han sido producidos.

Un ejemplo de este tratamiento puede presentarse en los laboratorios ya que cuentan con equipos de autoclave para la esterilización.

En algunos casos puede usarse la desinfección química, por ejemplo en las salas de aislamiento con los residuos líquidos, secreciones, heces de pacientes y material desechable

Tratamiento

centralizado o

secundario

Interno

Es aquel que se ejecuta dentro de la

institución de salud, cuando ésta

posee un sistema de tratamiento que

cumple con las especificaciones

técnicas adecuadas.

Externo

Se realiza fuera de la institución de

salud.

Fuente: Elaboración propia

De la Tabla 3, se observa que los tipos de tratamiento

existentes, intentan minimizar los impactos de los

residuos en la salud y el medio ambiente. Por ejemplo,

el tratamiento inmediato se enfoca en tratar los

residuos de forma inmediata en el sitio de uso,

mientras que el secundario es más especializado,

pudiendo ser interno o externo.

f) Disposición final y transporte:

Este es el último proceso del programa de manejo de

residuos hospitalarios y tiene como objetivo definir la

disposición final de los residuos, de tal manera que se

cumplan los lineamientos de la norma que se enfocan

en maximizar la seguridad del personal, minimizar los

riesgos al medio ambiente y optimizar sus costos de

gestión.

A continuación, se presentan los diferentes

componentes del proceso de disposición final de

residuos hospitalarios, los cuales comprenden

actividades, tales como, rellenos sanitarios, rellenos

sanitarios manuales, cementerio, reciclaje y transporte.

1. Rellenos Sanitarios

Los residuos generales o comunes pueden ser

depositados sin ningún riesgo en los rellenos

sanitarios.

Los residuos infecciosos que ya han sido

tratados, también pueden ser llevados a este tipo

de rellenos, pero se debe tomar la precaución de

aislarlos en almacenamiento terciario para evitar

recontaminación.

Los residuos peligrosos: infecciosos y

especiales, no tratados, requieren de una celda

especial en los rellenos y deben controlarse,

debido a que puede causar contaminación a

través de microorganismos.

Los residuos generados en el proceso de

incineración contienen metales y sustancias que

se consideran como residuos peligrosos y, por

tanto, también deber ir a las celdas.

La recolección externa es realizada por el

personal municipal en caso de que los residuos

hayan sido tratados. Si no existe tratamiento

intrahospitalario, el personal de salud será el

responsable de depositar las fundas rojas en los

vehículos de recolección respectivos.

2. El relleno sanitario manual

En centros de salud que cuenten con un área

periférica suficientemente amplia, dentro de sus

límites se podrá construir rellenos sanitarios

manuales.

Esto se debe realizar, en casos en que la

recolección y la disposición final de residuos

domésticos de la ciudad no reúnan condiciones

de seguridad.

Este relleno se construirá cumpliendo las

condiciones dispuestas por ley por tanto, por lo

cual, requieren estudios previos de

caracterización del suelo, producción de

residuos infecciosos y especiales, levantamiento

topográfico y evaluación de impacto ambiental.

3. Cementerio

Los restos anátomo-patológicos, como partes del

cuerpo humano, pueden ser enterrados en el

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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cementerio local.

Dichos restos antes de ser llevados al

cementerio deben ser sometidos previamente a

un tratamiento de desinfección química,

utilizando formol. Se requiere coordinar con las

autoridades para obtener los permisos.

4. Reciclaje

Las instituciones de salud pueden establecer una

norma para recolectar materiales

potencialmente reciclables, siempre y cuando se

garantice que esta práctica no represente riesgo

alguno para las personas que los manipulen ni

para las que los convierten en productos útiles.

5. Transporte

Consiste en la recolección y el traslado de los

residuos desde los sitios de generación hasta el

almacenamiento temporal y final.

Cada establecimiento de salud debe elaborar un

horario de recolección y transporte, que incluya

rutas y frecuencias para evitar interferencias con

el resto de actividades de la unidad.

La recolección se efectuará de acuerdo al

volumen de generación de residuos y al nivel de

complejidad de la unidad de salud; y será

realizada 2 o 3 veces al día y con mayor

frecuencia en áreas críticas.

De lo mencionado anteriormente, se puede observar

que el proceso de disposición final de residuos

hospitalarios, dependen de su tipo y disponibilidad de

recursos y ubicación de las entidades prestadoras de

salud. Por otra parte, el tipo de residuos y condición

final después de su uso, determinan si debe ser llevado

a rellenos sanitarios tradicionales, locales, si puede ser

reciclado o ser llevado a un cementerio, por ser una

parte, del ser humano. Por último, se debe considerar

que el transporte desde la institución generadora de

residuos al sitio de disposición final, es crítica en el

programa debido a que su mala gestión puede

conllevar a contaminación del ambiente y afectación de

la salud pública.

Finalmente, de la revisión del Manual de Procedimientos para la Gestión Integral de Residuos Hospitalarios y Similares en Colombia – MPGIRH [21], se observa que este posee una estructura integral, que coordina los componentes internos y externos relacionados con los actores involucrados en la gestión de residuos hospitalarios, de tal manera que se minimice su impacto ambiental y protección de la salud pública, basándose en el desarrollo de un plan de gestión de residuos. Por otra parte, se identificó que algunos de sus directrices, se ajustan a los procesos de logística inversa, debido a que incluyen actividades de identificación y tipificación de residuos, segregación, almacenamiento, transporte interno, tratamiento, disposición final y transporte.

4.2. Propuesta de diseño de sistema de logística

inversa en el sector hospitalario.

Una vez revisado y analizado el plan del Manual de

Procedimientos para la Gestión de Residuos

Hospitalarios y Similares en Colombia – MPGIRH [21],

en el presente numeral, se desarrolla una propuesta de

diseño de sistema de logística inversa basado en la

metodología de PHVA (Planear, Hacer, Verificar y

Actuar), que contribuya y ofrezca una alternativa

complementaria para la implementación de un plan de

residuos hospitalarios, que cumplan con algunos de los

lineamientos del MPGIRH [21]. Además, se realiza un

diagnóstico y análisis de implementación de una IPS de

Universidad en la ciudad de Medellín.

Respecto a la selección del PHVA como herramienta

base para el sistema de logística inversa hospitalaria.

Se debe indicar que a partir de una revisión

exploratoria del estado del arte del tema en base de

datos como: Science Direct, Emerald, Taylor and

Francis, Scielo, entre otras, no se identificaron

propuestas de sistemas de logística inversa con este

enfoque, lo que se observó fueron aplicaciones del

PHVA como técnica de gestión, diseño y mejoramiento

de procesos empresariales en general y aplicaciones

en el sector hospitalario relacionado con: dietas de

personas, control de enfermedades y mantenimiento de

infraestructura en el ámbito de entidades prestadores

de salud [22], [23], [24].

4.2.1. Ciclo PHVA (Planear, Hacer, Verificar y

Actuar)

El ciclo PHVA o Ciclo de Deming, es una metodología

que permite el diseño o mejoramiento de procesos a

nivel empresarial a través de la organización de los

empleados y procesos para maximizar el valor y la

satisfacción de los clientes [17]. Adicionalmente, se

debe indicar que el PHVA, permite el fortalecimiento de

procesos a partir de tres principios, tales como, i)

Optimización de los recursos, ii) participación activa del

operario o encargado del proceso en cada una de sus

etapas y iii) orientación al diseño o mejoramiento de

procesos de producción, logística y servicios [24], [25].

Por otra parte, la norma ISO 9001:2009 [26], describe

que el ciclo PHVA, se compone de cuatro elementos,

que incluyen planear, hacer, verificar y actuar, los

cuales se describen a continuación:

Planear: Se traduce de la palabra inglesa Plan y se

trata de establecer los objetivos y procesos

necesarios para conseguir resultados de acuerdo

con los requisitos del cliente y las políticas de la

organización.

Hacer: Se traduce de la palabra inglesa DO y es la

etapa de la implementación de los procesos.

Verificar: Se traduce de la palabra inglesa (Check)

y se trata de realizar el seguimiento y medición de

los procesos y productos, respecto a las políticas y

objetivos del sistema.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

45

Actuar: Se traduce de la palabra inglesa (Action) y

es el paso en el cual se toman acciones para

mejorar y corregir continuamente el desempeño de

los procesos.

Finalmente, la metodología PHVA, es seleccionada

como herramienta para el diseño del sistema de

logística inversa, debido a que ofrece un enfoque

integral basado en procesos, que se fundamenta en la

planeación, ejecución, verificación y seguimiento, que

bien gestionado garantiza el cumplimiento de los

objetivos, requisitos y estrategias del sistema logístico

inverso en el tiempo, el aprovechamiento de sus

recursos, el mejoramiento continuo, el seguimiento y

control de las metas de dicho sistema.

4.2.2. Desarrollo de modelo de sistema de

logística inversa para residuos

hospitalarios.

A continuación, se desarrolla la propuesta teórica y

metodológica del sistema de logística inversa el sector

hospitalario, la cual, se compone, de la descripción de

los contenidos de cada uno de los sus elementos

(PHVA). Se debe indicar, que dichos contenidos, se

basan en el lineamiento de MPGIRH [21] los procesos

de la logística inversa descritos en el numeral 2.3.4 y

4.1.2 del presente artículo. Además, se consideran los

principios y característicos de sistemas logísticos

descritos por Chan et al. [6], Gattorna et al. [7], Rogers

y Tibben-lembke [9], Cheng et al. [8], Logozar et al.

[12].

Planear: Esta etapa tiene como objetivo establecer el direccionamiento, principios y estrategias que permiten al sistema de logística inversa de residuos hospitalarios generar ventaja competitiva, cumplir con los requisitos normativos, aprovechar sus recursos y alinear este sistema a la logística tradicional, a la cadena de suministro y a la operación general de la institución hospitalaria. En cuanto, a la configuración de esta etapa, se propone que se soporte en cuatro (4) elementos, tales como, i) diagnosticar el sistema de manejo de residuos hospitalario actual, ii) establecer los objetivos (generales y específicos), la estrategia y el alcance del sistema de logística inversa de residuos hospitalarios, iii) definición de los procesos de los procesos de logística inversa y iv) elaboración y aprobación del plan de logística inversa. A continuación, se presenta una breve descripción de cada uno de dichos elementos (ver Tabla 4).

Tabla 4. Etapas de planeación del sistema de

logística inversa de residuos hospitalarios

1 Diagnosticar el actual manejo de residuos

hospitalarios

En este diagnóstico se deben identificar y evaluar las brechas internas y las necesidades entre el sistema actual de manejo de residuos hospitalarios, respecto a un sistema de logística inversa.

La construcción de dicho diagnóstico debe basarse en los requisitos de la normativa tales como; el decreto 2676 del 2000 y la MPGIRH. [16].

El diagnóstico se basa en actividades de planeación, ejecución, análisis y presentación de resultados, los cuales deben evidenciar brechas y fortalezas.

2 Establecer los objetivos y el alcance del

sistema de logística inversa.

A partir de los resultados del diagnóstico se recomienda a la institución de salud fijar el objetivo general, específicos, estrategias y alcance del sistema de logística inversa de residuos hospitalarios.

Los objetivos (generales y específicos), se suelen enfocar en aspectos estratégicos, económicos, ambientales y normativos (Ver Fig.2).

La estrategia define la forma como deben gestionarse los residuos, de tal manera que se alinee a la estrategia de la organización y aporte a su productividad.

El alcance determina los procesos y límites del sistema de logística inversa hospitalaria.

3 Definición de los procesos de logística

inversa

Una vez establecidos los objetivos, estrategias y alcance del sistema de logística inversa hospitalaria, se deben identificar y definir las interacciones de los procesos necesarios para cumplir lo establecido en la etapa de planeación.

Los procesos del sistema de logística inversa pueden variar según la complejidad y características de los residuos gestionados y la normatividad que los cubren.

Se debe recordar, que dentro de los procesos de logística inversa, se considera la identificación de residuos, segregación, almacenamiento, tratamiento, entre otros (ver numeral 2.3.4).

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4 Elaboración y aprobación del plan de

logística inversa.

Con los objetivos, estrategias, alcances y procesos, se debe elaborar un plan de logística inversa hospitalaria el cual, integra los elementos descritos.

El plan de logística inversa hospitalaria, a parte de los elementos listados, debe contener sus responsables, recursos, cronogramas, riesgos e indicadores gerenciales para su control.

El plan diseñado debe ser considerado el principal medio para la adecuada puesta en marcha del sistema de logística inversa, considerando aspectos de implementación, control, mejoramiento y seguimiento en el tiempo.

Fuente: Elaboración propia

De la Tabla 4, se identifica que el proceso de

planeación dentro del ciclo PHVA, es el encargado del

diagnóstico del sistema actual de gestión de residuos

hospitalarios, el cual se convierte, en la base para

definir sus objetivos, estrategias, alcance y procesos,

los cuales deben enfocarse en la productividad,

cuidado del ambiente, cumplimiento de la normatividad,

satisfacción del cliente y generación del valor en la

entidad de salud [24], [25]. Por otra, se debe indicar

que un componente central del sistema, es el plan de

logística inversa de residuos, debido a que integra los

elementos descritos con anterioridad y se convierte en

la base de las fases de hacer, verificar y actuar [25].

Hacer: Esta etapa busca poner en acción lo

planeado, es decir ejecutar el plan de logística

inversa (objetivos, estrategias, procesos y

recursos), poner en marcha los cronogramas y

realizar la recolección de los datos necesarios del

sistema para llevar a cabo etapas posteriores de

verificar y actuar, las cuales son la base del

mejoramiento continuo del sistema de logística

inversa [26].

Dentro de esta etapa de hacer, los procesos del

sistema de logística inversa hospitalaria, que fueron

identificados e interrelacionados, deben ser

representados en un mapa de procesos y

caracterizados, con el fin de comprender su papel en la

cadena de suministro y definir sus objetivos,

actividades, alcances, recursos y normatividad a nivel

individual y dentro del sistema de logística inversa, con

el fin, que estos contribuyan al cumplimiento del plan lo

cual permite cumplir la normativa y ser eficiente [7]. Por

otra parte, estos procesos son críticos dentro del

sistema, debido a que permiten tomar decisiones

relacionadas con la identificación de las fuentes

externas e internas de residuos, su almacenamiento,

movimiento interno, tratamiento y disposición, con el fin

de cumplir la normativa, proteger el medio ambiente y

generar ventaja competitiva a la institución.

A continuación, se presenta un ejemplo del mapa de procesos (ver figura 2) y caracterización de procesos (ver figura 3) para un sistema de logística inversa de residuos hospitalarios, basado en los requisitos del MPGIRH [21].

Fig. 2. Mapa de procesos de sistema de logística

inversa hospitalario. Fuente: Elaboración propia De la figura 2, se hace referencia a procesos

estratégicos cuando son procesos relacionados con la

planeación, objetivos, estrategias y alcance dentro del

sistema de logística inversa hospitalaria, incluyendo

aspectos de mejoramiento continuo; procesos

misionales, a los procesos que ejecutan las actividades

que permiten cumplir los objetivos directos de la

logística inversa y los procesos de apoyo a los

procesos que apoyan y soportan los procesos

estratégicos y misionales.

Se puede inferir que el mapa de procesos, es una

herramienta que permite a las empresas prestadoras

de salud, identificar y definir las interacciones de los

procesos que componen su sistema de logística

inversa, estratégicos y soporte, que permitan cumplir

con la normatividad vigente, tales como, decreto 2676

del 2000 [18] y el MPGIRH [21].

Por su parte, de la figura 3, se observa, que el modelo

de caracterización, permite gestionar los procesos de la

logística inversa, basándose en la interacción del mapa

de procesos, debido a que, identifican y describen los

objetivos, alcance, proveedores y clientes del proceso,

actividades, responsables, indicadores, normativas y

recursos. Bajo esta orientación, se logra para el sector

hospitalario un enfoque de logística inversa basada en

procesos [24].

Finalmente, se puede concluir, que el hacer, es la

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

47

etapa del PHVA, que se encarga de implementar el

plan de logística inversa, basándose en la identificación

y descripción de procesos a través de mapas y

caracterización de cada uno de dichos procesos. Por

último, se debe considerar que el hacer, genera los

datos de los procesos, los cuales permiten las fases de

verificar y actuar sobre los resultados.

Verificar: Esta fase busca comprobar o examinar

que los resultados obtenidos por los procesos

correspondan con lo planeado buscando de esta

manera lograr los objetivos respecto a la logística

inversa [12], [26]. En cuanto a la verificación en un

sistema de logística inversa de residuos

hospitalarios, se puede realizar a través de

indicadores, los cuales se definen según los

objetivos generales del sistema y los procesos

específicos (identificación, segregación,

separación, almacenamiento, movimiento interno,

transporte, disposición, entre otros). Se debe decir,

que dichos indicadores no son más que índices de

monitoreo, que permiten mantener el rumbo de los

procesos empresariales, además deben servir para

plantear nuevas estrategias que mejoren el

funcionamiento de un proceso empresarial, de ahí

que sean útiles para medir el SLIH para lo cual, se

debe establecer un costeo basado en actividades

para medir el desempeño de la logística inversa.

A continuación, se describen algunos ejemplos de indicadores para realizar verificación en un sistema de logística de residuos hospitalarios (Ver Tabla 5).

Tabla 5. Indicadores para verificación en un

sistema de logística inversa de residuos

hospitalarios.

Fuente: Elaboración propia

Modelo de caracterización de procesos en la logística inversa

Objetivo del proceso: Identificar y gestionar adecuadamente los

residuos hospitalarios, con el fin de reducir su impacto ambiental,

generar ventaja competitiva, aumentar la productividad.

Alcance: Identificación, segregación, almacenamiento y movimiento

de residuos hospitalarios.

Proveedores Entradas Actividades Salidas Clien

tes

* Oficinas

Residuos

generales o

comunes,

desechos

generales e

infecciosos,

desechos

infecciosos y

desechos

especiales.

*Identificación y tipificación de residuos. *Separación y segregación en el sitio de generación de residuos *Almacenamiento y movimiento

de residuos.

Canecas

o bolsas

dispuesta

s en el

sitio de

generació

n en

donde se

almacena

n

desechos

según el

tipo de

riesgo.

*Tratamiento.

*Transport

e.

*Disposició

n final.

* Aulas de

esterilización

* Corredores

* Hospitalización

* Oncología

* Medicina

general

Responsable Indicadores Normativas Recursos

Se debe escribir

el responsable

del proceso

registrado en el

plan de logística

inversa.

Se deben

registrar los

indicadores

relacionados

con el

proceso de

logística

inversa, con

el fin de

controlarlo y

seguirlo.

Se listan las

normas y

decretos

relacionados

con el

proceso,

tales como, el

decreto 2676

del 2000 y el

MPGIRH

[21].

Se establecen

los recursos

físicos y

humanos que

soportan el

proceso.

Fig. 3. Caracterización de los procesos logísticos

inversos hospitalarios. Fuente: Elaboración propia

De la Tabla 5, se debe describir, que los indicadores presentados pueden variar de una institución a otra, dependiendo de su estrategia de control y verificación del sistema de logística inversa, tipo de residuos que se gestiona, normativa a cumplir y compromiso con el medio ambiente e impacto estratégico para la productividad. En cuanto, al uso de los indicadores consiste en diseñarlos, establecerlos, medirlos y seguirlos para garantizar niveles adecuados de operación. Por último, se debe considerar que a partir de los niveles de los indicadores, se pueden tomar acciones preventivas y correctivas, que se establecen en la etapa de actuar. Actuar: Esta etapa es la última del ciclo PHVA y

tiene como objetivo evaluar y analizar los resultados de verificación, con el fin de que se establezcan acciones preventivas y correctivas, que garanticen que el sistema de logística inversa de residuos hospitalarios cumpla con planeación del sistema. Por otra parte, se debe indicar que las

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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acciones preventivas/correctivas deben realizarse bajo procedimientos documentados y con responsables definidos, para garantizar su adecuada implementación y seguimiento en el tiempo [12], [26].

Finalmente, se puede concluir de este numeral, que el ciclo PHVA (Planear, hacer, verificar y actuar), es un enfoque que puede ser utilizado como metodología para contribuir a la implementación de un sistema de logística inversa de residuos hospitalarios, basados en el decreto 2676 del 2000 y el manual MPGIRH [21]. Por otra parte, el PHVA, se justifica como metodología, debido a que se fundamenta en un ciclo integral basado en la planeación y el enfoque de procesos, que permite identificar y establecer interacciones de los procesos de logística inversa, incluyendo fichas de caracterización, que constan de la definición de los objetivos, alcance, proveedor-cliente, actividades, recursos, responsable y normatividad para cada proceso del sistema.

4.3. Caso práctico: diagnóstico y análisis de

implementación de un sistema de logística

inversa en una IPS de una universidad de la

ciudad de Medellín

Este numeral tiene como objetivo presentar los

resultados de un diagnóstico para identificar las

características de una IPS de una universidad de la

ciudad de Medellín, respecto a los requisitos del

decreto 2676 del 2000 [18] y MPGIRH [21], y las

brechas o diferencias para implementar el sistema de

logística inversa de residuos hospitalarios (ver numeral

4.2). Adicionalmente, revisar de manera general el

impacto y oportunidades de mejora que puede generar

el uso de la propuesta.

4.4. Características de IPS de una Universidad en la

ciudad de Medellín y el análisis de su sistema

de gestión de residuos hospitalarios.

La IPS diagnosticada, tienen como objetivo brindar

servicios a la comunidad estudiantil, docente y

administrativa de la Universidad, enfocándose en un

sistema de salud integral que opera bajo los requisitos

de la Ley 100 de 1993 y demás reglamentaciones

legales establecidas para las IPS de su tipo. Por otra

parte, se debe indicar que esta entidad ofrece a sus

usuarios medicina general, odontología y una serie de

programas específicos para la infancia, la mujer, la

pareja, la familia, la tercera edad y el individuo.

Las características del sistema de residuos

hospitalarios y similares basado en el decreto 2676 del

2000 [18] y MPGIRH [21], se identificó a través de un

diagnóstico que incluyó información primaria y

secundaria, y que se ejecutó como se describió en la

metodología.

Una vez ejecutado el diagnóstico, se obtuvo que el sistema de residuos hospitalarios de la IPS Universitaria, se compone de diferentes procesos, que se describen a continuación: (ver Tabla 6).

Tabla 6. Análisis de los procesos de gestión de

residuos de una IPS de una Universidad.

(1) Segregación en la fuente

(2) Transporte interno

La segregación en la

fuente es la base

fundamental de la

adecuada gestión de

residuos. En la IPS

consiste en la

separación selectiva

inicial de los residuos

procedentes de cada

una de las fuentes

determinadas,

consultorios y

unidades

administrativas.

Ubicación de los

recipientes en cada

una de las áreas y

servicios de los

consultorios.

Una vez los residuos son segregados, la IPS realiza su movimiento interno, que incluye el manejo dado por la auxiliar ó el operario por procedimientos predeterminados.

En el caso de los residuos peligrosos, la IPS tiene como política que estos sean evacuados del consultorio una vez haya terminado la jornada de prestación de servicios (consultas odontológicas), por la auxiliar quien lleva los residuos al sitio de disposición-almacenamiento.

(3)Almacenamiento (4)Disposición final y/o

tratamiento de residuos

· La IPS cuenta con un

sitio de

almacenamiento de

residuos que se

encuentra localizado

en la parte posterior de

sus instalaciones y que

es compartido por las

demás dependencias

de la Universidad que

generan residuos

hospitalarios y/o

patológicos.

· Se debe indicar que la

IPS cuenta con un

responsable y

procedimientos

documentados para el

manejo de dicho sitio.

· En la IPS, se tienen

clasificados los residuos

en tres categorías, con

base en estos se

determina su tratamiento

y/o disposición final.

· Los residuos no

peligrosos

biodegradables son

llevados al relleno

sanitario.

· Los residuos no

peligrosos son

reciclados.

· Los residuos peligrosos,

guardianes y

biosanitarios, son

incinerados y llevados a

celdas de seguridad.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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(5) Transición a una gestión externa

Una vez desarrolladas las actividades al

interior de la IPS son ejecutadas, se realiza la

entrega de los residuos hospitalarios y

similares a los operarios, de transporte y

disposición final.

Fuente: Elaboración propia

De la Tabla 6, los resultados del diagnóstico realizado

muestran que el programa de residuos hospitalarios de

la IPS, tiene implementadas las actividades y requisitos

del decreto 2676 del 2000 [18] y el manual MPGIRH

[21]. Por otra parte, se debe indicar que esta IPS,

genera residuos peligrosos y no peligrosos de

actividades de los consultorios de medicina general,

odontológicos y áreas administrativas. Adicionalmente,

tiene definidos los procedimientos y responsables de

cada uno de sus procesos, tales como, segregación en

la fuente, transporte interno, almacenamiento,

tratamiento o disposición final de los residuos y entrega

a una entidad externa.

Aparte de la identificación de las características y

procesos del sistema de gestión de residuos

hospitalarios en la IPS universitaria, se conoció acerca

de debilidades, oportunidades, fortalezas y amenazas

(DOFA) de su operación. A continuación, se describen

los hallazgos identificadas durante la reunión con el

coordinador de residuos.

4.4.1. Debilidades

El planteamiento del plan se encuentra enfocado

más hacia la necesidad de cumplir una norma más

no de obtener un beneficio para la institución, como

venta de residuos no peligrosos.

Los objetivos del plan de gestión de residuos, se

enfocan en el cuidado de la salud y no considera

aspectos estratégicos, económicos y ambientales

que generen un beneficio extra a la institución.

En el plan se tienen definidos los procesos para el

manejo de gestión de residuos (ver Tabla 6), pero

su debilidad es que sus actividades y alcances, no

se encuentran bien establecidos, caracterizados y

documentados.

No se realizó el diagnostico ambiental y sanitario

adecuado al comenzar el plan.

4.4.2. Oportunidades

Se tiene clara la necesidad del manejo de

indicadores para la gestión de residuos, aunque no

se tenga un sistema de estos adecuadamente

implementado, que permita medir los costos y

tiempos de sus procesos.

Es un sistema que maneja tipos de residuos fáciles

de reciclar o reutilizar a pesar de ser un ente

hospitalario, y podría entonces llegar a recibir un

beneficio de alguno de estos residuos para el

sostenimiento del mismo sistema.

El equipo de gestión de recursos puede trabajar en

la búsqueda y el análisis de nuevas tecnologías

que permitan la mejor utilización de los recursos

físicos y humanos.

4.4.3. Fortalezas

Se cuenta con un grupo disciplinar encargado de

planear, coordinar y ejecutar actividades y medidas

preventivas y correctivas de acuerdo con políticas

instauradas y normatividad relacionada.

La identificación adecuada de los procesos

necesarios para la gestión de residuos, aunque se

debe indicar que su descripción y caracterización

no es la más adecuada.

Cada proceso tiene un responsable

4.4.4. Amenazas

La falta de concientización de las demás

dependencias de la universidad hace que el

sistema fallé a la hora de almacenar residuos.

Se ha identificado ineficiencia y ausencia de

seguridad en la empresa recolectora de residuos

para su manejo, debido a que se le entregan los

residuos separados y estos los ingresan al camión

transportador de cualquier forma, generando la

duda de su correcta disposición final.

Con los resultados, se observa que la IPS, presenta debilidades en su sistema de gestión de residuos hospitalarios, debido a que se limita al cumplimiento del decreto 2676 del 2000, y no considera otros beneficios que puede traer la gestión de residuos, tales como, su aprovechamiento económico a través del reciclaje y la reutilización de algunos residuos, y la posibilidad de aumentar su eficiencia operacional, a través de una adecuada caracterización de sus procesos asociados. Por otra parte, se observa que la IPS, tiene fortalezas relacionadas con la integración del grupo de gestión de residuos y asignación de responsables a las actividades del plan. Por último, se observan amenazas respecto a la gestión y eficiencia del operador de recogida de residuos.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

50

Tabla 7. Comparación de estado actual de gestión

de residuos hospitalarios vs sistema de logística

inversa de residuos hospitalarios basado en PHVA.

Sistema de

logística

inversa de

residuos

hospitalarios

Pasos seguidos

en la

implementación

de la propuesta

Oportunidades de

mejora a través de la

propuesta propia y el

estado actual de la IPS

PLANEAR:

1) Diagnosticar

el manejo de

residuos

hospitalarios

actual,

basándose en

aspectos

normativos,

económicos,

ambientales y

estratégicos.

Se realiza un

diagnóstico

considerando

aspectos

ambientales e

identificación de

fuentes

generadoras de

residuos.

Este diagnóstico se limita

a identificar aspectos

normativos del decreto

2676 del 2000 y MPGIRH

[16], lo cual no considera

aspectos económicos y

estratégicos.

2) Establecer

los objetivos

(generales y

específicos) y

el alcance del

sistema de

logística

inversa.

Tienen como

objetivo la

implementación de

procesos de

manejo de

residuos para el

cuidado de la

comunidad en

general y

cumplimiento de

normativa, sin

enfocarse en

objetivos que

generan beneficios

a la institución.

Se debe establecer un

objetivo general,

objetivos específicos y

alcance basándose en

los resultados del

diagnóstico, que permitan

a una IPS enfocarse en la

generación de beneficios

económicos, ambientales

y cumplimiento

normativo.

3) Identificación

y mapeo de los

procesos de la

logística

inversa de

gestión de

residuos

hospitalarios,

con el fin de

definir sus

interrelaciones.

Se tiene un grupo

coordinador de

residuos, el cual

define los

procesos para la

gestión de

residuos

basándose

estrictamente en la

normativa y no

considera sus

interrelaciones.

Se identifican los

procesos, pero no se

consideran sus

interrelaciones e

impactos en la

productividad y

aprovechamiento de la

IPS.

4) Plan de logística

inversa de residuos

hospitalarios, que

integra los

numerales 1),2) y

3). Además,

considera recursos,

cronogramas,

riesgos, plan de

implementación del

sistema de logística

inversa.

Plan de gestión

de residuos

hospitalarios

determinados en

el decreto 2676

del 2000 y

MPGIRH [21].

Se recomienda incorporar los elementos sugeridos en los ítems 1) ,2) y 3). Adicionalmente, considerar riesgos, cronogramas y planes de implementación basados en las características de la lPS.

HACER:

5) Realizar la

ejecución del

plan de logística

de inversa de

residuos,

basándose en

cronogramas

que buscan

desplegar los

objetivos,

estrategias y

procesos.

Se Planean

programas de

capacitación, se

realizan rutas de

transporte, se

tiene plan de

contingencia en

caso de alguna

emergencia con

los residuos.

El plan de contingencia no

está claramente definido

debido se basa en el de la

Universidad. Por otra parte,

estos deberían realizar el

despliegue del sistema

basándose en los objetivos,

procesos y recursos.

6) Realizar

mapa y

caracterización

de procesos de

logística inversa

de residuos

hospitalarios.

No se realiza.

Se deber realizar el mapa

y caracterización de

procesos, debido a que

este permite a la IPS

gestionar adecuadamente

sus procesos.

VERIFICAR:

7) Establecer

indicadores de

desempeño para

verificar el

desempeño de

logística inversa

respecto a sus

objetivos

Se establecen

algunos

indicadores que

solamente miden

la cantidad total

de residuos

generados y

características de

los mismos

La IPS debería establecer

un sistema de indicadores

de desempeño en la

gestión de residuos, que no

solo mida cantidades, sino

que también verifiquen

costos y tiempos de sus

procesos

ACTUAR:

8) Realizar

acciones

correctivas y

preventivas

como función de

actuar para

garantizar el

cumplimiento del

sistema de

logística inversa.

Se tienen

contempladas

dentro del plan.

La falencia que puede

presentar la IPS, viene

desde la fase de

verificación debido a que el

sistema de indicadores no

cubre todos los aspectos y

no se enfocan en sus

objetivos adecuadamente.

Por otra parte, falta mejorar

la descripción de los

procedimientos de gestión

acciones correctivas y

preventivas.

Fuente: Elaboración propia

De la Tabla 7, se puede concluir que el sistema de

logística inversa para residuos hospitalarios basado en

PHVA complementa y fortalece el sistema de gestión

de residuos actual de la IPS de una Universidad

analizada, debido a que aumenta el alcance que ofrece

la normativa basado en el decreto 2676 de 2000 [18] y

MPGIRH [21], tales como consideración de un

diagnóstico que considera aspectos estratégicos,

económicos, ambientales y sanitarios; la

implementación de un plan estratégico de logístico, el

diseño de mapa y caracterización de procesos; y un

sistema de verificación y control basado en indicadores

de desempeño y auditorias. Finalmente, se debe

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

51

indicar que la propuesta de sistema de logística inversa

hospitalaria, no busca reemplazar los decretos 2676 del

2000 [18] y el MPGIRH [21], que son de obligatorio

cumplimiento de la IPS en Colombia, sino que ofrecer

una alternativa para que esta aumente el

aprovechamiento de sus ventajas y los beneficios que

pueden ofrecer una adecuada gestión de residuos.

6. CONCLUSIONES

Del artículo, se puede inferir que la logística inversa es

una extensión del concepto de logística tradicional, que

busca planear, ejecutar y controlar adecuadamente los

flujos de información y productos desde el punto de uso

hasta su punto de origen o deposición final,

garantizando una protección al medio ambiente y salud

pública, a través de procesos tales como:

1) Recolección.

2) Inspección, selección y clasificación de

productos recuperados.

3) Recuperación directa del producto.

4) Transformación o tratamiento.

5) Transporte.

6) Almacenamiento. Los cuales son configurables

según las necesidades y normatividad de la

empresa y su cadena de suministro.

A nivel de Colombia se identificó, que la gestión de

residuos hospitalarios, se encuentra reglamentado

a través del Manual de Procedimientos para la

Gestión Integral de Residuos Hospitalarios y

Similares en Colombia – MPGIRH y el decreto

2676 de 2000, los cuales poseen una estructura

integral, son de obligatoria implementación en las

IPS y se encarga de coordinar los componentes

internos y externos relacionados con los actores

involucrados en la gestión de residuos

hospitalarios, de tal manera que se minimice su

impacto ambiental y protección de la salud pública,

basándose en el desarrollo de un plan de gestión

de residuos.

Del artículo, se observó que las directrices del

MPGIRH, se ajustan a los procesos de logística

inversa, debido a que incluyen actividades de

identificación y tipificación de residuos,

segregación, almacenamiento, transporte interno,

tratamiento de residuos, disposición final y

transporte. Por último, se puede indicar que la

selección y configuración de los procesos de la

logística inversa o contenidos en el MPGIRH, son

de obligatorio cumplimiento en las entidades

prestadores de salud a nivel nacional, lo que si

varia de una institución a otra es la complejidad,

planeación y su nivel de detalle de implementación.

Uno de los principales resultados del artículo, fue la

construcción de una propuesta de sistema de

logística inversa de residuos hospitalarios basado

en ciclo PHVA (Planear, hacer, verificar y actuar),

el cual es una metodología con enfoque integral

que se fundamenta en la planeación y enfoque en

la identificación, mapeo, mejoramiento continuo y

caracterización de procesos, lo cual, la convierten

en una herramienta para contribuir y complementar

los requisitos de las IPS a nivel nacional, que

basan su gestión en el decreto 2676 del 2000 [18] y

el manual MPGIRH [21].

Del análisis y diagnóstico al sistema de gestión de

residuos hospitalarios de una IPS universitario, se

observó que esta presenta debilidades en su

sistema debido a que se limita al cumplimiento del

decreto 2676 del 2000, y no considera otros

beneficios que puede traer la gestión de residuos,

tales como, su aprovechamiento económico a

través del reciclaje y la reutilización de algunos

residuos, y la posibilidad de aumentar su eficiencia

operacional, a través de una adecuada

caracterización de sus procesos asociados. Por

otra parte, se observa que la IPS, tiene fortalezas

relacionadas con la integración del grupo de

gestión de residuos y asignación de responsables a

las actividades del plan. Por último, se observan

amenazas respecto a la gestión y eficiencia del

operador de recogida de residuos.

De la comparación del sistemas de logística

inversa de residuos hospitalarios basado en PHVA

en la IPS analizada, se identificó que este

complementa y fortalece el sistema de gestión de

residuos actual, debido a que aumenta el alcance

que ofrece la normativa basado en el decreto 2676

de 2000 y MPGIRH [16], tales como:

Consideración de un diagnóstico, la implementación de

un plan estratégico, el diseño de mapa y

caracterización de procesos; y un sistema de

verificación y control basado en indicadores de

desempeño y auditorias para actuar sobre posibles

desviaciones al sistema de logística inversa

hospitalaria.

Se debe indicar que la propuesta de sistema de

logística inversa hospitalaria basado en PHVA, no

busca reemplazar los decretos 2676 del 2000 [18] y

el MPGIRH [21], que son de obligatorio

cumplimiento de la IPS en Colombia, sino que

ofrecer una alternativa para que esta aumente el

aprovechamiento de sus ventajas y los beneficios

que pueden ofrecer una adecuada gestión de

residuos.

El ciclo PHVA, permite desarrollar un mejoramiento

continuo, ya que permite identificar las

oportunidades de mejora, reducir costos, realizar

seguimiento al proceso, definir e implementar

acciones correctivas y preventivas, optimizar la

productividad e incrementar la rentabilidad de

cualquier organización.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

52

Finalmente, como trabajo futuro se busca mejorar

la propuesta de sistema de logística inversa

basado en PHVA con técnicas cuantitativas como

la simulación discreta, dinámica de sistemas, y

estadística que permita que las empresas

aumenten la productividad y disminuyan el impacto

en el medio ambiente de manera eficiente y eficaz

respecto al uso de recursos.

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Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

53

ANÁLISIS DE VIABILIDAD DE IMPLEMENTACIÓN DE LA TECNOLOGÍA

WIBACK EN ZONAS RURALES COLOMBIANAS

Juan Garzón Álvarez Universidad Católica de Oriente - GIMU

fgarzon@uco.edu.co

(Tipo de Artículo: Revisión. Recibido el 10/04/2014. Aprobado el 18/05/2014)

RESUMEN Resumen. En este artículo se presenta el análisis de la viabilidad de la implementación de la tecnología Wireless Backhaul (WiBack) como alternativa para la conexión a Internet en aquellos lugares que por su difícil acceso y/o ubicación, no es viable su interconexión a través de nodos de Fibra Óptica en Colombia. Se analizan aspectos técnicos y económicos teniendo en cuenta la situación colombiana; sin embargo, éste estudio puede ser aplicado igualmente a países con bajo índice de desarrollo o incluso en regiones rurales de difícil acceso en los países desarrollados.

Palabras clave Configuración diferencial, modelado cinemático, Robótica móvil, trayectorias.

ANALYSIS OF THE FEASIBILITY OF WIRELESS BACKHAUL TECHNOLOGY

IMPLEMENTATION IN COLOMBIAN RURAL AREAS

ABSTRACT This article presents the analysis of the feasibility of the implementation of the Wireless Backhaul (WiBack) technology as an alternative for Internet connection in Colombian places which, because of its location, it is not feasible a connection with optical fiber nodes. Technical and economic aspects are analyzed taking into account the situation in Colombia; however, this study can be applied in countries with low rates of development or even in difficult access rural areas in developed countries.

Keywords Backhaul, ICT, IEEE 802.21, Mesh Networks, WiBack.

ANALYSE DE VIABILITÉ DE I’IMPLÉMENTATION DE LA TECHNOLOGIE

WIBACK DANS ZONES RURALES DE LA COLOMBIE

Résumé. Cet article présente l’analyse de viabilité de l’implémentation de la technologie Wireless Backhaul (WiBack) comme une alternative pour se connecter sur Internet dans endroits qui présentent difficile accès ou emplacement, pour lesquels n’est pas viable une liaison en utilisant des nœuds de fibre optique dans la Colombie. On analyse les questions techniques et économiques en considérant la situation colombienne ; cependant, cet étude peut être appliqué aussi aux pays avec un bas niveau de développement ou pour régions de difficile accès dans pays développés.

Mots-clés. Backhaul, IEEE 802.21, Reseaux maillés, TIC, WiBack.

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1. INTRODUCCIÓN

Cada vez se hace más evidente la importancia del uso

de la red de Internet para aplicaciones que van desde

el hogar hasta las altas esferas gubernamentales. La

Internet se presenta ubicuamente en todos los

aspectos de nuestra vida diaria y es por esto que se ha

identificado como factor fundamental en el desarrollo

de los países. Existen diversos estudios [1], [2], [3], que

muestran como el aumento en la cobertura de Internet

en un país aumenta proporcionalmente el PIB y

disminuye la tasa de desempleo. Además, los empleos

generados en la industria TIC, en contraste con

empleos tradicionales en Colombia como los derivados

del agro y la construcción entre otros, tienden a ser

mejor remunerados y proporcionan mayor

competitividad al país.

En vista de esto, el gobierno colombiano a través del

ministerio de las Tecnologías de la Información y las

Comunicaciones (MinTic) viene desarrollando un plan

denominado “Vive Digital”, con el cual busca ampliar la

cobertura de Internet al 80% de los municipios del

territorio nacional con nodos de Fibra Óptica (FO) [4].

Mediante este plan, el gobierno busca trazar la ruta que

permita impulsar el salto tecnológico que potencie el

desarrollo del país.

La pregunta es ahora, ¿qué pasa con aquellos lugares

que debido a su difícil situación geográfica queden

marginados de la cobertura de dicho plan? Es aquí

donde a través de este análisis se busca revisar una

posible alternativa de conexión a Internet que permitan

ser integrada al plan Vive Digital y colaborar así con la

disminución de la llamada Brecha Digital (término

empleado para establecer la diferencia entre las

personas o comunidades que tienen acceso a las

diversas formas de TIC y aquellas que no) [5].

Después de un análisis previo que se ha realizado

acerca de diferentes tecnologías potencialmente útiles,

se ha decidido enfocar el estudio en la tecnología

WiBack (Wireless Backhaul) la cual viene siendo

desarrollada por el instituto alemán Fraunhaufer para

aplicaciones en área rurales [6], [7].

2. ANÁLISIS DEL ESCENARIO

El acceso a la red de Internet ha dejado de ser un lujo o una curiosidad tecnológica para convertirse en una herramienta de vital importancia para el desarrollo de una región. Diversos estudios demuestran que el desarrollo de las tecnologías de la información y las comunicaciones (ámbito al cual pertenece la Internet) representa desarrollo económico y social, especialmente en países en desarrollo. Un estudio realizado por Naciones Unidas concluye que la tasa de pobreza de los países disminuye a medida que aumenta el número de usuarios de Internet [8]. Otro caso demostrado por la Universidad de Columbia,

sustenta que en Chile, un aumento de 10 puntos porcentuales en la penetración de Internet redujo el desempleo en un 2% [9]. Debido a la globalización que experimenta el planeta, la masificación de internet repercute positivamente en la competitividad de una nación. Así pues, mediante el plan Vive Digital el ministerio TIC de Colombia pretende alcanzar una conexión a Internet del 50% de los hogares colombianos al finalizar el año 2014 .En el momento de lanzamiento del proyecto se tenía una participación del 27% y en el último reporte del DANE se presenta una conexión del 35,7% al finalizar el 2013 [10]; aunque la meta aún está lejos por cumplirse, se abona el gran progreso que se ha presentado. Estas conexiones se vienen realizando principalmente mediante enlaces de FO a través del “Proyecto Nacional de Fibra Óptica”. En este proyecto se estableció que al finalizar el cuatrienio presidencial, se debía tener cobertura con enlace de FO en las cabeceras municipales de 700 municipios colombianos. Al finalizar el año 2013, se contaba con la cobertura de 777 cabeceras municipales lo cual representa un avance del 115% frente a la meta propuesta y se espera que aumente aún más al finalizar el año 2014 [11]. Pero, ¿qué pasará con aquellos municipios a los cuales no llegará la FO? y ¿cómo ampliar la red más allá de las cabeceras municipales? Hasta el momento la mejor solución ha sido llevar Internet a estos lugares por medio de la tecnología satelital, prueba de ello está la firma del convenio en el año 2012 entre la multinacional O3b Networks y Skynet Colombia [12] mediante el cual se pretende llevar Internet de alta velocidad y a bajo costo a regiones como la Amazonía colombiana, sin embargo, existen otras alternativas entre las cuales se encuentra WIBACK tecnología que será evaluada en el este artículo. Por otro lado, paralelo al despliegue de las redes de datos se debe trabajar en la masificación del uso de las terminales que permitan la conectividad a la Internet tales como computadores, tabletas electrónicas, teléfonos inteligentes, entre otros, por parte de los ciudadanos y todo tipo de empresas. Mediante un estudio complementario a las actividades del Plan Vive Digital, se han identificado dos grandes barreras que dificultan la masificación del uso de Internet relacionadas con el usuario [13]: como primera barrera se encontró que algunas personas y/o empresas no ven la necesidad de su uso ya que le consideran poco útil. Como segunda barrera se encontraron aspectos económicos desfavorables de los ciudadanos y/o empresas ya que no solo se requiere del pago de servicio de la Internet sino que también como es lógico, se debe contar con una terminal que implica un costo adicional.

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Para tratar de subsanar esta última barrera, el gobierno nacional viene buscando la manera de proveer facilidades económicas para que las personas de más bajos recursos puedan adquirir terminales a precios más asequibles. Así pues, en el marco de las acciones del plan Vive Digital, el gobierno nacional eliminó los aranceles de importación para computadores, tabletas electrónicas, teléfonos inteligentes y repuestos relacionados a las terminales importación y el IVA para el servicio de internet de los estratos 1, 2 y 3 lo cual se traduce en que en Colombia se consigan los equipos de cómputo con los precios más bajos de la región tal como lo indica MinTIc en su portal web [14]. Con esto se ha logrado pasar de 38,5% de los hogares colombianos que cuentan con al menos un computador en el 2012 a 42,2% en el 2013 [10]. Gran parte del territorio nacional está atravesado por tres cordilleras: Cordillera Central, Cordillera Oriental y Cordillera Occidental y en medio de estas cordilleras se encuentra cerca del 60% del total de la población [15]. Esto ocasiona que en muchas situaciones resulte sumamente complicado la conexión de algunas poblaciones por medio de enlaces de fibra óptica lo cual es la idea principal del gobierno nacional, es por esto que se debe recurrir a otras tecnologías que permitan extender las redes más allá de las cabeceras urbanas de manera rápida, efectiva y económica y es en este punto donde a partir de este análisis se pretende dar a conocer las diversas ventajas que podría conllevar la implementación de la tecnología Wireless Backhaul – WiBack.

3. TECNOLOGÍA WIBACK

Wireless Backhaul –WiBack- es una red de acceso

inalámbrico a Internet que usa tecnologías existentes

para construir una red de conexión de radio de largo

alcance a través de enrutadores WiBack. Esta

tecnología viene siendo desarrollada por el Instituto

alemán Fraunhofer a través del proyecto denominado

Focus [16].

Entre las principales características de esta tecnología,

se encuentra su reducido costo tanto de adquisición

como de mantenimiento, su propiedad de

autoconfiguración y su gran resistencia [17].

Por medio de esta tecnología, una red de Internet puede ser expandida por cientos de Kilómetros, además, si uno de los enrutadores fallara, la red se restaura así misma de tal manera que el enlace no se cae [18]. Los enrutadores WiBack pueden ser instalados en construcciones existentes de gran altura, torres de agua o similares como se muestra en la Fig. 1. Cuentan además con interfaces GSM y UMTS por lo tanto, esta red tiene la capacidad de soportar telefonía móvil [19].

Fig. 1. Red WiBack

Otra gran ventaja es su bajo consumo de energía (unos 6 W) por lo que pueden ser alimentados por medio de paneles solares [20]. Otras aplicaciones de esta tecnología se encuentran en los eventos de participación masiva, permitiendo el aumento de la capacidad de la red existente y/o como soporte en telecomunicaciones de emergencia en lugares que hayan sufrido algún tipo de catástrofe. Es una tecnología Carrier Grade (extremadamente confiable), la cual garantiza una disponibilidad de por lo menos cinco nueves [21]. La arquitectura WiBack mostrada en la figura 2, surgió como inspiración de los resultados del proyecto de la Unión Europea “CARMEN” el cual lidera uno de los cambios fundamentales del futuro de la Internet: proveer soluciones de retorno para redes de acceso de radio [22], [23]. La principal novedad de este proyecto es la implementación de redes en Malla, lo que asegura una solución efectiva, flexible, de alta confiabilidad y principalmente, a muy bajo costo. Al igual que en el proyecto CARMEN, el plano de control en WiBack se lleva a cabo a partir del estándar IEEE 802.21 el cual permite el traspaso perfecto entre tecnologías heterogéneas [24]. El componente principal del plano de control es la IMF (Interface Management Function) [25] el cual extiende las funcionalidades del estándar 802.21 [26]. Para administrar una red WiBack la Función de Gestión de Topología (Topology Management Function, TMF) es ejecutada como un proceso continuo el cual sigue a un enfoque de gestión maestro/esclavo y está diseñado para permitir la preferencia de ciertas tecnologías en áreas geográficas específicas o bandas de frecuencias [27].

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Fig. 2. Plano de Control y Plano de Datos

4. CARACTERÍSTICAS DE LAS REDES EN MALLA

Es una topología de red en la cual todos los nodos

están conectados entre sí, por lo tanto, entre cada par

de nodos existen varios caminos, de tal manera que si

uno falla la comunicación se efectúa por uno de los

caminos alternativos [28], [29].

Como se puede apreciar en la Fig. 3, no se requiere de servidor ni de nodo central con lo que se reduce los costos por mantenimiento. Una de las principales ventajas de las redes en malla es que son autoconfigurables [30], así, si un nodo falla el mensaje toma una nueva ruta y el enlace no se interrumpe [31].

Fig. 3. Topología de red en Malla.

Una de las desventajas de esta topología de red es que

debido a la necesidad de conexión de cada nodo entre

sí, se requiere de una gran cantidad de cableado lo que

la convierte en una topología muy costosa para el caso

de redes cableadas. Así, su mayor implementación se

presenta en redes inalámbricas [32].

Teniendo en cuenta las principales características descritas para las redes en malla, se hace evidente la gran aplicabilidad que tienen en ambientes rurales o agrestes en los cuales se pueden presentar diversas dificultades en algún nodo en particular, como destrucción de alguna estación (nodo) por parte de manos criminales, o por situaciones climatológicas, accidentes con animales, entre otros [33].

5. PERSPECTIVA ECONÓMICA La inversión total que se requiere para el desarrollo de

un proyecto en redes, suele separarse en dos tipos: el

CAPEX y el OPEX [34].

El CAPEX (capital de inversión) se refiere al despliegue

en equipos los cuales con el tiempo se deprecian,

como el equipamiento y las instalaciones (puntos de

acceso, antenas, cableados, suiches, enrutadores,

obras civiles y demás) y por su parte el OPEX (gastos

de operaciones) representa los gastos mínimos de

operación, como la administración y el mantenimiento

de la red, gastos que no pueden ser amortizados

(diseño, dotación de oficinas, servicios públicos y

demás) [35].

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Estos gastos ocasionan que la inversión para estos

proyectos deba ser alta y esto es uno de los limitantes

al acceso a Internet en países en desarrollo o ciertas

áreas rurales de países desarrollados. Sin embargo, la

tecnología WiBack al utilizar Redes en Malla

Inalámbricas (Wireless Mesh Networks, WMN) las

cuales son autoconfigurables y autogestionables

reducen significativamente estos costos debido a la

casi nula necesidad de mantenimiento [36], [37].

Uno de las principales dificultades que tienen que

afrontar este tipo de redes es la provisión de energía

eléctrica [20] ya que al tratarse de escenarios

principalmente rurales no siempre se cuenta con un

sistema de energía eléctrica eficiente. Para el caso

colombiano, según datos del banco mundial, el 97% de

la población contaba con servicio de energía eléctrica

al finalizar el 2013 [38]; sin embargo, este porcentaje

disminuye considerablemente en las zonas rurales.

Una de las alternativas implementadas para la

provisión de energía eléctrica a estas redes son los

paneles solares, lo que corresponde a un tipo de

energía que viene ganando relevancia en el país.

El presidente de la República de Colombia, anunció el 13 de mayo de 2014 la sanción de la Ley 1715 del 13 de mayo del 2014 [39] mediante la cual se busca motivar la producción de energía eléctrica a través de métodos y tecnologías limpias, buscando así eliminar la dependencia de una energía generada a partir del agua y del carbón. Con esta ley se busca además, la inclusión al sistema eléctrico colombiano a las zonas no interconectadas con lo cual se estaría solventando en parte, el problema del suministro energético para las redes WiBack.

6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA

TECNOLOGÍA WIBACK

La Tecnología WiBack, al utilizar una topología de red

en malla, tiene la gran ventaja de que no requiere de un

servidor central, además, el hecho de que los

enrutadores WiBack se pueden instalar en cualquier

construcción de altura considerable utilizada para otros

propósitos, reduce el gasto en infraestructura ya que

no se debe construir nuevos espacios de ubicación

[40]. Al basarse en el estándar 802.21, puede hacer

uso de las tecnologías inalámbricas existentes como

WI-FI y WIMAX lo que implica que no se deben adquirir

nuevos equipos disminuyendo los gastos. Así mismo,

es importante anotar que implementa la tecnología de

antenas MIMO, lo cual implica que se pueden manejar

tasas de transmisión altas y se reduce la tasa de error

aumentando la eficiencia espectral [41].

Otra gran ventaja es el bajo consumo de potencia

requerida, lo cual lo hace ideal para trabajar por medio

del uso de energías alternativas como los paneles

solares [42]. Además, se garantiza una alta calidad de

servicio con gran disponibilidad para tráfico de voz y

datos sin sacrificar la distancia ya que se puede lograr

igualmente el cubrimiento de grandes áreas a través de

los enlaces de radio [43].

La principal desventaja que presenta esta tecnología es que al ser muy nueva, todavía se encuentra en desarrollo y no ha tenido una acogida a nivel internacional que asegure su supervivencia en el mercado [44].

7. CONCLUSIONES Las tecnologías de la Información y la Comunicación

(TIC), están cada vez más involucradas en los diversos

aspectos de nuestras vidas: educación, economía,

cultura, política, salud, entre otros, teniendo en cuenta

que la forma como éstas influyen en cada uno de los

aspectos mencionados es diferente.

Entre las diversas formas de TIC, es Internet la de

mayor impacto en la sociedad actual, convirtiéndose en

la principal herramienta de todo tipo de instituciones a

lo largo del mundo, y así mismo, es considerada como

agente vital para el desarrollo de una nación. Sin

embargo, no todas las personas de una región dada

pueden contar con los servicios de Internet, debido en

la mayoría de los casos a situaciones económicas o

geográficas desfavorables, incrementado así lo que se

conoce como brecha digital.

Aunque en los últimos años, se ha logrado aumentar

significativamente la inclusión digital en Colombia, la

penetración de banda ancha sigue siendo baja en

relación con otros países. Este aumento, se debe en

gran parte a medidas del gobierno nacional como

eliminar el gravamen del IVA de los computadores de

gama baja, la posibilidad de adquisición de equipos de

cómputo a través de las tarifas de servicios públicos y

la reducción general precios de estos equipos por parte

de los fabricantes.

Sin embargo, no todas las personas que poseen un

equipo de cómputo, poseen conexión a Internet. Entre

las principales causas que generan esta brecha digital

se tienen principalmente: bajo poder adquisitivo de los

ciudadanos, recursos limitados de las regiones y

dificultades geográficas (especialmente en zonas

rurales).

Como se mencionó antes, el gobierno nacional viene

trabajando fuertemente en la inclusión digital a través

de su proyecto ¨Vive Digital¨, pero especialmente en los

temas relacionados a la parte económica y académica

y poco se trata el tema de aquellos lugares que por su

compleja ubicación geográfica no cuentan con este

vital servicio.

El territorio colombiano rico en variedad de

ecosistemas tales como cordilleras, valles, selvas,

altiplanos, páramos y nevados, no posee la geografía

idónea para el desarrollo de la infraestructura requerida

para los sistemas de comunicaciones. Es por esta

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razón que se convierte en una tarea sumamente difícil

proveer servicio de Internet a ciertas poblaciones que

se encuentran en lugares alejados de los centros

urbanos ya que esto supone grandes inversiones de

dinero y posiblemente un impacto negativo en los

diversos ecosistemas. Por lo tanto, y con la necesidad

de vincular dichas regiones a la red de Internet, se

requieren alternativas de conexión que permitan

avanzar en su inclusión digital.

Ya en la comunidad europea y Estados Unidos, se

viene investigando hace unos años en la posibilidad del

despliegue de Internet por medio inalámbrico, utilizando

las bandas de frecuencia que originalmente han sido

destinadas para la radiodifusión de la televisión

análoga en la porción UHF del espectro radioeléctrico

[45].

La migración de la televisión analógica a televisión

digital, asume la liberación de una gran franja de este

espectro [46], frecuencias las cuales podrían ser

utilizadas para la transmisión de la señal de Internet

hacia aquellos lugares que debido a su compleja

ubicación no cuentan con la infraestructura necesaria

para la conectividad a la red.

Es así como en julio de 2011, el Instituto de Ingenierías

Eléctrica y Electrónica (IEEE), estableció el estándar

802.22 para la Wireless Regional Area Network

(WRAN) el cual utiliza los espectros blancos del

espectro de frecuencias de la televisión analógica [47].

El objetivo de la tecnología WiBack no es convertirse

en una alternativa a los operadores móviles sino

proveer una infraestructura de transporte y

complementar las tecnologías inalámbricas existentes.

WiBack soporta diferentes tipos de tecnologías

inalámbricas gracias al uso del protocolo de la IEEE

802.21 [48].

Así pues, la inversión en equipamiento no es muy alta

ya que se dispone de económicos equipos de

tecnologías de uso masivo como WI-FI y WIMAX, los

cuales gracias a su alta difusión pueden ser

conseguidos muy fácilmente y a precios relativamente

bajos. Los enrutadores WiBack pueden ser ubicados

en torres existentes, edificios, tanques de agua, entre

otros lo que reduce significativamente la inversión en

infraestructura adicional, por lo tanto, el grueso de la

inversión se requeriría solo para la etapa de diseño lo

que garantiza la economía del despliegue de este tipo

de proyectos.

Entre las diversas tecnologías que soporta WiBack se

encuentran WI-FI y WPAN las cuales operan en las

bandas de frecuencias que no requieren licenciamiento

como las ISM (Industrial, Scientific and Medical) [49] lo

que disminuye los costos que implica el Permiso del

Uso del Espectro (PUE) según lo estipula el decreto

4392 de 2010 [50].

La tecnología WiBack puede ser utilizada para llevar

Internet a países en desarrollo, zonas rurales en países

desarrollados, como red de expansión en eventos de

asistencia masiva o como red de despliegue rápido en

eventos de catástrofes en cualquier región específica;

incluso, esta tecnología puede ser utilizada para llevar

Internet hacia islas ubicadas cerca de los litorales

costeros [51].

Provee una disponibilidad comprobada de hasta unos cinco nueves lo que la convierte en una red que garantiza la calidad del servicio y a un muy bajo precio de montaje y operación.

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[46] M. Nekovee. "Cognitive radio access to TV white spaces: Spectrum opportunities, commercial applications and remaining technology challenges". New Frontiers in Dynamic Spectrum, 2010 IEEE Symposium on. IEEE, 2010.

[47] IEEE. “IEEE standard for information technology–telecommunications and information exchange between systems wireless regional area networks (wran)–specific requirements part 22: Cognitive wireless ran medium access control (mac) and physical layer (phy) specifications: Policies and procedures for operation. 2014.

[48] T. Horstmann; M. Kretschmer; J. Modeker; C. Niephaus and S. Sauer. "Development framework for prototyping heterogeneous multi-radio wireless networks". Computer Communications and Networks (ICCCN), 2011 Proceedings of 20th International Conference on. IEEE, 2011.

[49] J. A. Park; S. K. Park; D. H. Kim; P. D. Cho and K. R. Cho. "Experiments on radio interference between wireless LAN and other radio devices on a 2.4 GHz ISM band". Vehicular Technology Conference, 2003. VTC 2003-Spring. The 57th IEEE Semiannual, vol. 3. IEEE, 2003.

[50] Ministerio de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones de Colombia (MinTIC). “Decreto 4392 de 2010” Online [Mayo, 2014].

[51] K. S. Zaidi; V. Jeoti and A. Awang. "Wireless backhaul for broadband communication over Sea". Communications (MICC), Malaysia International Conference on. IEEE, 2013.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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RUTINA AUTOLISP PARA EL DESPIECE DE COLUMNAS

Lorena Cocunubo Carreño Universidad Pedagógica y Tecnológica de

Colombia

Sulieth2310@hotmail.com

Jarrizon Murcia Peralta Universidad Pedagógica y Tecnológica de

Colombia

Harri.85@hotmail.com

(Tipo de Artículo: Reflexión. Recibido el 15/05/2014. Aprobado el 22/06/2014)

RESUMEN El proyecto de creación de una herramienta Autolisp para el dibujo automático de los despieces de vigas sometidas a flexión y a cortante se desarrolla en un ambiente de programación informática LISP. Se inicia con la programación en el Visual Lisp de AutoCAD del algoritmo que permite tomar información de anchos de luz, sección transversal y momentos resistentes la viga para que automáticamente ejecute los comandos y el resultado final sea un despiece detallado de los hierros por flexión junto con los estribos por cortante separados adecuadamente. Los resultados están sujetos a criterios de diseños de la NSR-10 para así garantizar la seguridad del diseño sísmico.

Palabras clave Autolisp, Despiece de vigas, Lisp, planos estructurales, programación, rutinas de AutoCAD.

AN AUTOLISP ROUTINE FOR IN-DETAIL DRAWINGS OF BEAMS

ABSTRACT The project for creating an AutoLISP tool for automatic drawing the details of beams under bending and shear is developed in a LISP programming environment, it starts with the program for the algorithm in AutoCAD’s Visual Lisp that can take the information related to span widths, cross section and beam moment resistent for automatically execute the commands and obtaining as a result a detailed schematic of bending irons along with braces properly separated. The results are subject to criteria designs NSR-10 in order to ensure the safety of seismic design.

Keywords AutoLISP, In-detail beam drawings, Lisp, Structural drawings, Programming, Autocad routines.

ROUTINE AUTOLISP POUR LE DÉPEÇAGE DE COLONNES

Résumé. Cet article présente le projet de création de un outil Autolisp pour le dessin automatique des dépeçages des poutres soumis à flexion et coupant, qui est développé sur un environnement de programmation informatique LISP. On commence avec la programmation sur Visual Lisp d’AutoCAD de l’algorithme qui nous permet de prendre l’information des portées d’éclairage, section transversal et moment résistant des poutres pour que, de manière automatique, exécute les instructions et comme résultat finale nous donne un dépeçage détaillé des fers par flexion avec les agrafes par coupant séparés d’une manière approprié. Les résultats sont conformes aux critères de conception de la NSR-10 pour assurer la sécurité de la conception sismique.

Mots-clés. Autolisp, Dépeçage de poutres, Lisp, Plans structuraux, Programmation, Routines d’Autocad.

Ing. USBMed, Vol. 5, No. 1, Enero-Junio 2014

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1. INTRODUCCIÓN

La tecnología en el nuevo siglo se ha convertido en

un tema imprescindible para el desarrollo de un país

en sus diferentes ámbitos. Así por ejemplo, si se

observa el sector de la construcción, se puede

encontrar innovación en todos y cada uno de los

aspectos que lo componen, uno de ellos es la

tecnología utilizada para la realización de los diseños

que permitirán visualizar de manera previa cualquier

proyecto de infraestructura a través de los software

que a partir de la introducción de unos datos genera

de forma automática los planos que servirán de guía

en la construcción. Los software destinados a la

realización de los diseños de tipo estructural abundan

en el mercado, pero el costo de adquisición es

considerable, así que se pretende economizar el

costo de un software de diseño estructural con la

utilización de AutoCAD que es más asequible y de

manejo común a través de la herramienta Autolisp.

Los Autolisp se crean por medio de un lenguaje de

programación informática denominado LISP, el cual

permite por medio de algoritmos ejecutar en un solo

proceso distintos comandos que economizaran

tiempo y dinero a la hora de obtener un dibujo

detallado de tipo estructural.

Las rutinas que se generan para la creación de

Autolisp dependen directamente de las necesidades

de dibujo para el tipo proyecto que se pretende

lograr. En este sentido se han desarrollado múltiples

rutinas que individualmente atienden a diferentes

campos de la ingeniería y la ciencia. Entre otros

campos, se tiene el desarrollo de rutinas para el

diseño geométrico de vías, topografía, Sistemas de

Información Geográfica (SIG), Análisis Digital de

Superficies para la medicina, Visualización Voxel de

objetos tridimensionales aplicados a partículas de

minerales y la proyección de elementos estructurales

de hormigón armado. Como se observa, la aplicación

de la herramienta Autolisp tiene gran relevancia a la

hora de buscar herramientas que faciliten el proceso

de ejecución de actividades en cada una de las áreas

de estudio de forma específica. Tan solo basta con

definir cuál es el resultado que se desea obtener

para organizar estructuradamente la programación

de las líneas de comando que permitan obtener

satisfactoriamente el objetivo.

2. GENERALIDADES

2.1. LISP LISP es un lenguaje diseñado para la manipulación de fórmulas simbólicas. Más adelante, nació su aplicación a la inteligencia artificial. La principal característica de LISP es su habilidad de expresar algoritmos recursivos que manipulen estructuras de datos dinámicos [1].

2.2. AutoLISP AutoLISP se basa en el lenguaje de programación LISP general. Contiene un subconjunto de los comandos LISP, así como los comandos desarrollados específicamente para el entorno CAD. Aunque LISP no es un lenguaje común, es muy adecuado para un programa de redacción porque las listas de artículos, tales como pares de coordenadas XY, se pueden asignar a un único nombre de variable. Esto evita la necesidad de definir las matrices [2].

2.3. Visual LISP Visual LISP (VLISP) es una herramienta de software diseñada para agilizar el desarrollo de programas en AutoLISP [3]. La consola VLISP es en muchos aspectos similar a la ventana de comandos de AutoCAD, pero proporciona muchas más utilidades y su funcionamiento, además de un completo control de codificación y seguridad de las rutinas creadas. El entorno de la ventana emergente de Visual Lisp puede identificarse en la figura 1.

Fig. 1. Entorno de Visual Lisp

Usos de la ventana de comandos:

Evaluar expresiones LISP y mostrar el resultado que devuelven

Introducir expresiones LISP en líneas múltiples Recuperar expresiones tecleadas

anteriormente [4].

2.4. USOS AUTOLISP [5]

Las rutinas AutoLISP tienen aplicaciones como: La creación de nuevas y únicas órdenes

AutoCAD. La inserción de funciones especiales para dibujar

y para calcular. Análisis detallados de gráficos y de dibujos

dentro del editor de dibujos de AutoCAD. Con AutoLISP, se pueden escribir programas y generar funciones de macros con un lenguaje potente y de alto nivel, apropiado para las aplicaciones de gráficos. AutoLISP es flexible y fácil de aprender y utilizar para los no-programadores,

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quienes al aprender AutoLISP sólo necesitan conceptos básicos de programación, tales como: Almacenar datos durante el proceso con

variables de memoria; Procesar datos en una serie de pasos

secuenciales; Organizar etapas dentro de una rutina definiendo

nuevas funciones; Elegir entre pasos alternativos (ramificar) Repetir una secuencia de pasos hasta que se

encuentre una condición específica (bucles). Específicamente: Acceder a los datos de la base

de datos geométrica

3. APLICACIONES DE LISP A nivel mundial se han utilizado diversas rutinas para la elaboración de diferentes programas en varias ramas de la ciencia y la ingeniería por medio de Autolisp, a continuación se presenta algunos ejemplos.

3.1. VIAS - software libre para el diseño

geométrico de vías, topografía y SIG [6]

Vías es un programa que está desarrollado en lenguajes AutoLIPS, en este la mayoría de las aplicaciones o rutinas poseen cajas de dialogo de modo que su uso sea fácil, lo más importante, se puedan verificar los resultados y cálculos de modo que se cumplan todas las condiciones de tipo geométrico y normativo Ejecuta de manera completa y precisa cada una de las etapas de un diseño de una carretera. El alineamiento horizontal se puede realizar utilizando curvas circulares o espirales. Obtiene perfiles, realiza el diseño vertical, calcula y dibuja de manera automática el peralte, obtiene secciones transversales, calcula el movimiento de tierra, afectación de predios y dibuja la banca proyectada en 3 dimensiones. Además de realizar el diseño gráfico suministra una completa información en archivos de texto y en Excel que puede ser fácilmente manipulada e incorporada a cualquier informe.

3.1.1. Descripción y alcances del programa a. Definir especificaciones: Inicialmente se deben

definir las especificaciones generales del proyecto o de cada uno de los ejes con que cuenta dicho proyecto (ver figura 2).

b. Alineamiento horizontal: El programa cuenta con

cuatro comandos para el diseño de curvas horizontales: DCC (Dibujo Curva Circular), DCEC (Dibujo Curva Espiral Circular), DCEE (Dibujo Curva Espiral Espiral) y ESPIAS (Espiral asimétrica).

Los cuatro comandos generan además del dibujo un cuadro de elementos, un vínculo con atributos ubicado en el PI, un archivo de texto y un archivo Excel (ver figura 3).

Fig. 2. Especificaciones software vías [6]

Fig. 3. Cálculo y dibujo de curvas software vías [6]

c. Obtención de perfiles longitudinales: El programa

cuenta con cuatro comandos para obtener perfiles longitudinales a lo largo de un eje. Desde una topografía, desde una malla de puntos, desde una nube de puntos y desde un archivo (ver figura 4).

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Fig. 4. Perfil longitudinal generado por el software vías

[6]

d. Alineamiento vertical: Se cuenta con varias

herramientas para el buen diseño de la rasante. Una de ellas es la que permite el cálculo y dibujo de curvas verticales (ver figura 5).

Fig. 5. Diseño de curvas verticales en el software vías

[6]

e. Cálculo y diseño del peralte: El programa cuenta con tres comandos para el cálculo del peralte. Uno para el cálculo del peralte de curvas circulares, otro para curvas espiralizadas y un tercero para el dibujo del diagrama (ver figura 6).

f. Movimiento de tierra: Para el cálculo de

movimiento de tierra se tienen varios comandos (ver figura 7).

g.

Fig. 6. Cajas de diálogo para el cálculo y dibujo del

peralte [6]

Fig. 7. Secciones obtenidas en el software vías [6]

Este software contiene más comandos, las anteriores mencionadas son las rutinas más importantes del diseño de vías.

3.2. Validación de un nuevo método de análisis

digital de superficies [7]

El fundamento del MADS (Método de Análisis Digital de Superficies) es diseñar un sistema de obtención de imágenes digitales que permita, mediante un programa informático y un sistema de referencia, realizar los cálculos con aplicaciones en medicina. La idea se basa en la toma de fotografías luego se realiza un procesamiento de dichas imágenes dentro del programa AutoCAD mediante la programación una pequeña rutina en lenguaje AutoLISP.

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3.2.1. Proceso a seguir para la digitalización de

superficies

a. Colocar la referencia sobre la superficie a medir. b. Enfocar la cámara desde un plano perpendicular

a ambos elementos. c. Tomar una fotografía en modo macro a la

resolución señalada. d. Transferir dicha imagen al ordenador e. Introducirla en AutoCAD y ejecutar el programa

auxiliar.

Fig. 8. Digitalización de imágenes [7]

3.2.2. Aplicaciones de MADS (Método de

Análisis Digital de Superficies)

Valoración pre-quirúrgica de defectos Evolución clínica de lesiones cutáneas Control de costes Estudios antropométricos Estudios experimentales

3.3. Una visualización voxel y sistema de análisis

basado en AutoCAD [8]

En la mecánica objetos de interés geocientífico suelen tener complejo contornos un ejemplo de la microscópica es la forma y la estructura interior de granos minerales a representación voxel es un enfoque directo para almacenar y visualizar los resultados de los algoritmos que producen estimaciones de bloque , AutoCAD realiza de forma fiable tareas de rutina como la selección de objetos en tres dimensiones interactivo, visualización los datos en tres dimensiones establecidas de diferentes ubicaciones en el espacio modelo, eliminación de líneas ocultas, sombreado y salida gráfica. El objeto es la reconstrucción de materiales. El sistema de visualización y análisis voxel se ha utilizado para representar las propiedades químicas tridimensionales de los granates metamórficos de un mediano grado y la mica en la zona de Moravia en Austria. El propósito del estudio fue comprender mejor la relación entre la evolución metamórfica y el correspondiente químico tridimensional en las en la roca de formación minerales de la zonificación.

3.4. Herramienta CAD para la proyección de

elementos estructurales de hormigón armado

[9]

El objeto es la creación de una herramienta que permite el diseño, revisión y proyección automatizada sobre plataforma CAD (AutoCAD) de diferentes elementos de hormigón armado sometidos a todo tipo de solicitaciones con factores de seguridad correctos y económicos conforme a las características y exigencias de las normas, garantizando la durabilidad de los mismos sin fallos de resistencia y estabilidad resistencia, deformación, fisuración, pérdida de estabilidad, además genere información numérica y gráfica de proyecto, realice el despiece del refuerzo, y volúmenes de trabajo para la realización de presupuestos.

3.4.1. Metodología para el diseño y proyección

de elementos de hormigón armado sobre

ambiente AutoCad.

Creación del modelo estructural por

medio de herramienta de análisis. Obtención de las solicitaciones de la

estructura. Exportación de los resultados en formato

de Excel. Ejecución de la herramienta CAD de

diseño estructural. Introducción de los valores

característicos necesarios para el diseño estructural.

Introducción de los valores de solicitaciones exportados en Excel dentro de la herramienta CAD.

Diseño estructural de los elementos. Creación de los planos Cálculo del listado de actividades y

volúmenes para la construcción de los elementos estructurales.

Fig. 9. Programa proyección de elementos

estructurales [9]

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4. CONCLUSIONES Es evidente la gran aplicabilidad de las rutinas

Autolisp en cualquier área de estudio de la ingeniería

y la ciencia, facilitando los procesos de concepción

de elementos que en su momento apoyaran algún

tipo de investigación o de trabajo aplicado, con

especial énfasis en una solución ágil de actividades

que en cierto momento se convierten en tediosas o

iterativas.

Las rutinas desarrolladas en base a los Autolisp de

AutoCAD transcriben una clara idea de los elementos

que permiten el diseño especifico en cada una de las

áreas de estudio, con la ventaja de incluir todos los

componentes y criterios de diseño necesarios para

que el resultado final este soportado técnicamente y

bajo las normas establecidas que dan lineamiento a

cada uno de los campos que fueron mencionados.

En el caso específico del programa VIAS, se observa

todo un despliegue en el desarrollo del proceso de

diseño geométrico vial, el cual esta soportado por

cada uno de los componentes de diseño que se

introducen a partir de ventanas de dialogo y que

ponen en tela de juicio la incapacidad para elaborar

cualquier idea relacionada con el manejo del

software de AutoCAD.

El presente artículo de reflexión obedece a un seguimiento en la línea de investigación recomendada por el artículo “Herramienta CAD para la proyección de elementos estructurales de hormigón armado”, haciendo énfasis en el diseño de Columnas.

REFERENCIAS [1] R. Burgos. “Manual de referencia rápida de

LISP”. Universidad de Concepción, Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Informática y Ciencias de la Computación, pp. 2. 1997.

[2] C. Jacoboson E. “SpheriCAD: An AutoCAD Program for Analysis of Structural Orientation Data”. Structural Geology and Personal Computers: Department of Geological and Atmospheric Sciences, Iowa State University, pp. 181.

[3] AUTODESK. “Manual de Personalización de AutoCAD”. Capítulo 7, Introducción a las interfaces de programación, pp. 471. 2012.

[4] EDGICAD. “Diseño asistido por ordenador programación vlisp”. Dpto. Ing. Geográfica y Gráfica. Universidad de Cantabria, pp. 2. 2007-2008.

[5] M. Mcanga V. and J. Diaz. “Programación AutoLISP: Personalización de AutoCAD”. Departamento de Ingeniería Geográfica y Técnicas de Expresión Gráfica. España.

[6] J. J. Ospina A “VIAS - software libre para el diseño geométrico de vías, topografía y SIG”.Revista Ingeniería de Construcción. Universidad Eafit, Colombia. vol. 23, pp. 52 – 59. Abril. 2008.

[7] E. Monton. “Validación de un nuevo método de análisis digital de superficies”. Cirugía Plástica Iberolatinoamerica. Albacete (España), vol. 32, Nº 2, pp. 71-82. junio 2006.

[8] R. Marschallinger “A voxel visualization and analysis system based on AutoCAD” Computers & Geociences. Vol 22, No 4, pp. 379-386. 2006.

[9] A. Benítez; S. Muñoz. “Herramienta CAD para la proyección de elementos estructurales de hormigón armado” Ciencias Holguín.Vol.14, No 1, pp. 1-13, 2008.

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DESARROLLO DE UN MODELO DE DISTRIBUCIÓN URBANA DE

MERCANCÍAS CON PLATAFORMAS LOGÍSTICAS APLICADO A LA CIUDAD

MELISSA RIVERA ARROYAVE Universidad de San Buenaventura seccional

Medellín

melis1090@hotmail.com

VERÓNICA VELASCO NARANJO Universidad de San Buenaventura

seccional Medellín

veronic105@yahoo.com

(Tipo de Artículo: Reflexión. Recibido el 20/05/2014. Aprobado el 25/06/2014)

RESUMEN El transporte de mercancías es uno de los eslabones principales dentro de una cadena de suministro, por lo que es importante tener una buena logística de distribución que permita tener un transporte de mercancía lo más eficiente posible, por esto se plantea el desarrollo de un modelo matemático de distribución y asignación basado en plataformas logísticas; este modelo se realizó con base en el Problema de Ruteo de Vehículo (VRP por sus siglas en inglés) utilizando un algoritmo Greedy el cual se corrió en Java; al final se dará a conocer la simulación de un conjunto de puntos.

Palabras clave Algoritmo Greedy, Asignación, Condiciones Urbanas, Distribución Urbana, Plataformas Logísticas, Problema de Ruteo de Vehículo.

DEVELOPMENT OF A MODEL OF GOODS’ URBAN DISTRIBUTION WITH

LOGISTIC PLATFORMS APPLIED TO THE CITY

ABSTRACT Goods transport is one of the main links in a supply chain, therefore is very important having a good distribution logistics allowing transportation of goods as efficiently as possible, for this reason is proposed the development of a mathematical model for distribution and allocation based on logistic platforms, this model has been made based on the Vehicle Routing Problem (VRP) using a Greedy algorithm which was executed in Java.

Keywords Greedy Algorithm, Allocation, Urban conditions, Urban distribution, Logistic Platforms, Vehicle Routing Problem.

DÉVELOPPEMENT D’UN MODÈLE DE DISTRIBUTION URBAINE DES

MARCHANDISES EN UTILISANT PLATEFORMES LOGISTIQUES

APPLIQUÉES AUX VILLES

Résumé. Le transport des marchandises est un des chainons principaux dans la chaine d’approvisionnement, par conséquent est très important d’avoir bon logistique de distribution qui nous permet d’avoir un transport des marchandises efficace, on propose le développement d’un modèle mathématique de distribution et répartition en se basant sur plateformes logistiques ; ce modèle est fait d’après le problème des routes de véhicules en utilisant l’algorithme Greedy sur Java.

Mots-clés. Algorithme Greedy, Répartition, Conditions urbaines, Distribution urbaine, Plateformes logistiques, Problème des routes de véhicules.

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1. INTRODUCCIÓN

La logística se ha ido integrando cada día más en el mundo de la industria, convirtiéndose en una parte fundamental dentro de la planeación de las organizaciones, empresas y ciudades; es por esto que actualmente se ve en todo el mundo iniciativas de proyectos logísticos dentro de la ciudad, se busca establecer un modelo que permita integrar el transporte de mercancías con una buena distribución para establecer un orden y una armonía en la ciudad donde toda la sociedad se vea beneficiada, puesto que todo esto permite de alguna forma ser más eficiente en entregas de mercancía y más ordenados en la manera de transportarla al buscar nuevos mecanismos que no interfieran tanto si es posible en el transporte público de las personas, además de convertirse en una oportunidad para invertir en infraestructura que permita aportar al desarrollo y crecimiento de la ciudad. Actualmente las ciudades se encuentran en constantes cambios en busca de una mejora y un crecimiento que les permita ser competitivas con las ciudades del mundo; uno de los aspectos a los que actualmente le apuntan muchas de las ciudades en el mundo es el aspecto de transporte urbano y la logística de transporte de mercancía, ya que incursionar en proyectos de logística de transporte de mercancía para una ciudad implica invertir en infraestructura, mejorar vías y adquirir nuevas tecnologías, ofreciendo a la ciudad comodidades en el transito vial, y permitiéndole crecer organizacionalmente a las empresas que se encuentren ubicadas dentro de la ciudad. Una de las opciones que tienen las ciudades es instalar plataformas logísticas que estén integradas con modelos de asignación y distribución lo que le permitirá a las ciudades mejorar el transporte de mercancía. En este proyecto como tal se propuso un modelo de asignación y distribución basado en el Problema de Ruteo de Vehículo y el Algoritmo de Greedy

2. LOGÍSTICA La logística consiste en un conjunto de actividades y operaciones como son el envío, la recepción, el empaque u organización de los productos que se manejan dentro de la empresa. Durante todos estos años siempre se ha tenido presente el término logística puesto que muchos autores se han referido a este término como una pieza fundamental para el buen funcionamiento de una empresa o proceso.

2.1. Logística urbana y distribución de mercancías.

La logística urbana envuelve diferentes temas, tales como, tarifas del transporte, disponibilidad de equipos, transporte y lugares de almacenamiento, avances tecnológicos, normatividades o leyes, entre otros [2]; todo estas actividades son igual de importantes en el tema de logística por lo que se debe procurar mantener un equilibrio entre cada una de ellas para poder lograr

tener una distribución de mercancía lo más óptima posible. Hoy en día se puede encontrar diferentes opiniones que en su momento (algunos más recientes que otros) escribieron ciertos autores acerca de la logística urbana como lo son el caso de Taniguchi, quien dijo que la logística urbana era el proceso para optimizar por completo las actividades logísticas y de transporte de las empresas privadas en las zonas urbanas, apoyándose en sistemas avanzados de información [16]. Valles identifica diferentes sistemas que se pueden encontrar dentro de la logística urbana como son: sistemas subterráneos para el transporte de mercancías, sistemas inteligentes sobre viajes, terminales logísticas como centros de distribución y transbordo [17]. Una opción entonces de mejorar y manejar en conjunto todas las actividades que engloba la logística de distribución es la utilización de plataformas logísticas, las cuales se están volviendo una buena opción en algunas partes del mundo.

2.2. Plataformas logísticas

Las plataformas logísticas son zonas ubicadas estratégicamente en la red urbana de la ciudad y allí se ejercen actividades relativas al transporte, empaque, distribución y almacenamiento de carga para tránsito nacional o internacional [12]. Estas plataformas son áreas especializadas que garantizan un transporte seguro y una entrega a tiempo de la mercancía a las empresas, por lo que un buen manejo de estas plataformas genera un desarrollo industrial y afianza relaciones comerciales. Las plataformas logísticas pueden presentarse de un nivel o dos niveles; la de un nivel está constituida por una sola estación, y consiste en llevar la mercancía a la ciudad en camiones de mediana carga, se debe descargar la mercancía en la plataforma y allí se encargan de empacar la mercancía en los camiones medianos; por otra parte en las plataformas de dos niveles se realizan dos transbordos para que la mercancía llegue en vehículos aún más pequeños, garantizando una fácil y rápida movilización dentro de la ciudad (Ver figura 1 y 2)

Fig. 1. Plataforma Logística de un nivel

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Fig. 2. Plataforma Logística de dos niveles

Como se mencionó anteriormente en las plataformas logísticas se almacena la mercancía que posteriormente deberá ser entregada en los diferentes lugares de la ciudad, por lo tanto en estas plataformas también se encargan de controlar y planear las mejores rutas para distribuir la mercancía, esto normalmente se realiza zonificando la ciudad y creando clusters (conjunto de clientes cercanos que se visitan realizando la misma ruta) cercanos buscando siempre una operación eficiente y que optimice tiempo y costos; debido a estas actividades es probable que se presenten algunos problemas, entre ellos el ruteo.

2.3. Problemática del ruteo y asignación

La actividad de planear las rutas para la distribución de mercancías envuelve diferentes factores que hay que tener en cuenta en el momento de decidir los clusters o el orden de la ruta, tomando como base algunas opiniones de Olivera, se concluye lo siguiente: La demanda de cada cliente por ejemplo es un factor que se debe tener muy presente ya que el objetivo es satisfacer esa demanda entonces en el momento de asignar las rutas se debe mirar la capacidad de los vehículos y cuantos clientes se pueden visitar con el mismo vehículo según su demanda, la idea sería atender el mayor número de clientes cercanos pero cumpliendo siempre con la necesidad total del cliente, aquí se podrían presentar problemas si en la plataformas no se cuenta con suficientes vehículos para sobrellevar estas situaciones. La ubicación y las distancias entre clientes son otros aspectos que se deben tener en cuenta para lograr optimizar tiempos y costos, además es importante conocer la variabilidad de la demanda de los clientes para tener una mejor programación de los vehículos y formar las rutas de la mejor manera posible, acá se debe tener en cuenta un aspecto muy importante que es la asignación de rutas a cada vehículo; es muy importante que exista hasta donde sea posible una buena coherencia entre la ruta y la asignación de ésta teniendo siempre en cuenta la demanda y los vehículos disponibles. Los vehículos son otro factor importante en la operación de la distribución puesto que es el medio que

se utiliza para transportar la mercancía, los aspectos que están relacionados entonces con los vehículos serían la capacidad y el peso máximo que soportan, además se debe tener conocimiento del lugar donde esté ubicado el cliente y el tipo de restricciones que hay para acceder a cada lugar; en este caso se debe tener en cuenta los costos en los que incurre el vehículo y procurar librarlos con las operaciones realizadas en las plataformas [11]. Actualmente existen modelos matemáticos que facilitan un poco esta distribución de mercancía, ofreciendo así varias posibilidades según el modelo operativo que se desee utilizar en las plataformas logísticas. Además también se cuenta con métodos para apoyar el aspecto o problemática de asignación, permitiendo mejorar la logística de distribución de las plataformas o cualquier centro de distribución que tenga la posibilidad de utilizar adecuadamente estas herramientas.

2.4. Modelos matemáticos

Dentro de los modelos matemáticos que sirven como apoyo para la distribución de mercancías se encuentran:

2.4.1. Problema del Agente Viajero (TSP)

El TSP consiste en la programación de visitas a sus clientes que desea realizar un agente viajero, viajando lo mínimo posible; por lo que se debe determinar una ruta que minimice la distancia total (o el tiempo o el costo) necesaria para visitar todas las zonas en la ciudad [15]. Este modelo cuenta con un vehículo el cual debe realizar todas las visitas a los clientes en una misma ruta, con un mínimo costo y sin tener en cuenta la demanda de los clientes. Por otra parte existe una generalidad de este modelo la cual es el m-TSP, donde se cuenta con m vehículos y un depósito, aquí se construyen m rutas, una para cada vehículo y se garantiza visitar a cada cliente una vez por uno de los vehículos, se debe tener en cuenta que los vehículos inician en la plataforma o depósito y finalizan su recorrido cuando lleguen nuevamente a la plataforma.

2.4.2. VRP (Vehicle Routing Problems) Este modelo es uno de los más conocidos, aquí se supone la existencia de un depósito central, donde se encuentran cierta cantidad de vehículos los cuales deben atender ciertos clientes distribuidos en la ciudad, buscando lograr el principal objetivo que es minimizar costos por medio de la ruta más óptima que empiece y finalice en el depósito [8]. Aquí los clientes tienen unas demandas establecidas y los vehículos cuentan con una capacidad de carga específica. En las figura 3 y la figura 4 se pueden observar de manera general como funciona este modelo; en la figura 3 se pueden observar todas las posibles rutas y la ubicación de los clientes para distribuir las mercancías y en la figura 4 se observa la aplicación del modelo VRP, se puede

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observar la selección de la ruta para cada vehículo, teniendo en cuenta la cercanía entre los puntos que en este caso serían los clientes.

Fig. 3. Rutas de distribución

Fig. 4. Sistema de distribución VRP

Para llevar a cabo estos modelos se utilizan algoritmos que permitan simular y establecer correctamente el modelo que se quiere aplicar en la plataforma.

2.5. Algoritmos Matemáticos Para solucionar algún problema de distribución se puede utilizar entonces un algoritmo matemático, estos algoritmos se utilizan según la necesidad y el procedimiento que se lleve a cabo; los tres tipos de algoritmos más conocidos son los exactos, heurísticos y metaheuristicos [14], entre estos tres grupos de algoritmos se pueden encontrar diferentes técnicas o formas de aplicar los algoritmos (Ver Tabla 1).

Algoritmos Exactos: estos algoritmos realizan una búsqueda detallada para encontrar dentro de varias soluciones posibles, la mejor.

Algoritmos Heurísticos: son algoritmos que utilizan varios ensayos o repeticiones antes de llegar a la solución.

Algoritmos Metaheurísticos: son algoritmos que encuentran soluciones aproximadas a los problemas, basándose o utilizando heurísticas existentes [14].

Tabla 1. Algoritmos matemáticos Algoritmos Clasificación Descripción

Ramificación y

Acotamiento Exacto

Este algoritmo mantiene un valor superior e inferior del valor óptimo de la función objetivo. El algoritmo consiste en formar ramificaciones donde las ramas finales tendrán todas las soluciones factibles del problema, si un nodo del árbol no necesita más ramificaciones porque ya no es una solución factible se poda o acota [3].

Ahorros de Clarke and

Wright Heurística

La idea básicamente es fusionar dos rutas en una sola para generar un ahorro en la distancia recorrida, se debe mirar cuales son las fusiones factibles y con cuales se generan mayor ahorro terminando cuando no se tengan rutas para fusionar [3].

Greedy Heurística

Usado para solucionar algunos problemas conocidos, entre ellos, el problema del agente viajero, cuya relación es referente a la ruta más corta o más económica posible, aunque parece mostrar soluciones óptimas, no siempre la solución de este algoritmo responde a la mejor posible, por esta razón es necesario modificar algunos detalles en la programación.

Búsqueda Tabú

Metaheurística

Es un método que genera una memoria donde registra todas las posibles soluciones, obligando a realizar un recorrido para ir encontrando la mejor solución de la función objetivo [9].

Genéticos Metaheurística

Métodos adaptativos que pueden usarse para resolver problemas de búsqueda y optimización, se basan en seleccionar

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Algoritmos Clasificación Descripción

las soluciones del problema que funcionan para poder mejorarlas, lo que se logra con los algoritmos genéticos es combinar o cruzar dos soluciones formando una nueva y mejor solución, a la hora de realizar el algoritmo se especifica el número de iteraciones que se van a realizar [3].

Colonia de Hormigas

Metaheurística

Este Algoritmo se basa en el comportamiento de las hormigas en sus colonias; consiste en que varias hormigas exploren distintas direcciones o puntos de posibles soluciones, dejando un rastro de feromona que indica a las demás hormigas las posibles mejores rutas, así hasta encontrar la ruta más óptima; este algoritmo también busca minimizar el número de vehículos y el tiempo de entrega [9].

2.6. Método de asignación A continuación se darán a conocer algunos de los métodos de asignación mencionados por Olivera, los cuales serían útiles para la asignación en la operación logística de distribución de mercancías.

2.6.1. Heurística de barrido

En donde los grupos de clientes asignados se forman girando una semirrecta con origen en la plataforma logística e incorporando cada cliente “barrido” por dicha semirrecta hasta que se viole la restricción de la capacidad de los camiones [11].

2.6.2. Heurística de Asignación Generalizada de

Fisher y Jaikumar Proponen generar los clusters resolviendo un Problema de Asignación Generalizada (GAP) sobre los clientes. Primero se fijan K clientes semilla sk con k= 1,..., K, sobre la base de los cuales se construirán los clusters. En una segunda fase, se decide qué clientes asignar a cada uno de los clusters de modo de no violar la capacidad del vehículo [11].

2.6.3. Heurística de Localización de Bramel y

Simchi-Levi En esta propuesta, los clientes semilla son determinados por el algoritmo resolviendo un Problema de Localización de Concentradores con Capacidades (CCLP). El CCLP se describe a continuación. Se

dispone de m posibles ubicaciones para concentradores de capacidad Qj (j = 1,... m) y n terminales, cada uno de los cuales utiliza wi (i = 1,... n) de la capacidad del concentrador al que se conecta. El costo por ubicar un concentrador en la ubicación j es fj y el costo de conectar el terminal i al concentrador j es C'ij. El CCLP consiste en decidir cuales concentradores colocar y qué terminales conectar a cada concentrador de modo que cada terminal se conecte con exactamente un concentrador, se satisfagan las restricciones de capacidad y se minimicen los costos [11].

3. CASOS RELACIONADOS Actualmente en muchos países y ciudades se están preocupando por mejorar la logística de transporte de carga, por lo que están incursionando en nuevos proyectos o simplemente están en el proceso de investigación para dar a conocer en un futuro posibles propuestas que sirvan como iniciativa para otras ciudades.

3.1. Casos del exterior CIVITAS es un programa europeo con el cual se busca implementar un transporte limpio, sostenible y eficiente. Dentro de las medidas que proponen están: Cooperación de transportistas y operadores en los

repartos y la distribución, con el fin de minimizar los desplazamientos, además de compartir cargamentos para maximizar la capacidad de los vehículos.

Creación de plataformas logísticas que relacionen comercio, industria, servicios, compañías de transporte, etc.

Gestionar espacios de carga y descarga e

implementar tecnologías con sistemas de transporte inteligentes [5].

En Chile encontramos un caso de una plataforma logística en la región Bio Bio, esta plataforma surgió por la necesidad de rediseñar las redes de distribución de mercancía de este país. Esta plataforma cuenta con conexión directa a los sistemas de transporte como el aeropuerto Carriel Sur, terminales marítimas, autopista y red ferroviaria; además cuentan con un gran espacio físico, instalaciones aduaneras y administrativas, sistemas de seguridad y gran facilidad para el manejo de carga [1]. Por otro lado, Londres tiene el reto de lograr un sistema de distribución eficiente y sostenible de bienes y servicios. Para esto, el alcalde a principios del 2002 creó la Asociación de Distribución Sostenible de Londres (LSDP), la cual se basa en la construcción de una plataforma logística que garantice una buena distribución de mercancías, y al mismo tiempo se dé una disminución en la congestión vehicular y en la

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contaminación ambiental, además de fomentar un transporte más sostenible como el ferrocarril [4]. Otro caso es el de Sevilla, España, el cual está detallado en la síntesis de una conferencia sobre logística, donde se expone que el transporte de mercancía presenta algunos problemas como: colapso de las zonas de carga y descarga, incompatibilidad de los horarios de apertura de los comercios con los horarios definidos para el acceso de vehículos de mercancías al centro histórico, mala accesibilidad de la zona, entre otros. Por lo que algunas de las alternativas propuestas para dar solución a los problemas de distribución de esa ciudad fueron [10]: Repartos nocturnos: la idea es realizar el transporte

de mercancías durante la noche para evitar el tráfico de la mañana.

Lanzaderas: serian “zonas lanzaderas” ubicadas en

el centro de la ciudad donde se ubicarían los camiones con la mercancía, la cual se pasaría a vehículos más pequeños para poder realizar la entrega final. Cumpliendo el papel de una plataforma logística.

Reparto conjunto: se busca que los transportistas

trabajen conjuntamente compartiendo rutas y carga.

Sistemas de información en tiempo real: consiste

en brindarle información actualizada sobre el estado del tráfico a los transportadores y las empresas [10].

3.2. Situación en Colombia Dentro del Informe de Competitividad 2012-2013 se encuentra que nuestro país en el aspecto de infraestructura general aparece en el puesto 117 entre 148 países, en el aspecto de desempeño logístico según el Informe está mejorando poco a poco ya que paso de estar ubicado en el puesto 82 (entre 150 países) en el año 2007 al puesto 64 (entre 155 países) en el año 2012 [6], [7]. Según este Informe de Competitividad dentro de las variables que afectan la logística del país se encuentran: la infraestructura, los atrasos en la implementación de proyectos (la mayoría de proyectos no alcanzan a desarrollarse ni en un 50% durante el tiempo estimado desde un principio), altos costos del transporte, la informalidad en las compañías de transporte y su falta de esquemas de gestión, la falta de plataformas logísticas, tiempos muertos en los puertos, falta de operadores logísticos, entre otros [6], [7]. Actualmente en las ciudades del país se pueden encontrar varios operadores logísticos o centros de distribución de carácter público o privado. Dentro del sector privado están Coordinadora, Botero Soto, Servientrega, entre otras empresas, las cuales se

encargan básicamente de transportar la mercancía de las empresas o personas naturales y entregarla en el menor tiempo posible garantizando calidad y puntualidad en sus entregas. Por parte del estado se cuenta con los aeropuertos donde se destaca el aeropuerto de Rionegro José María Córdova ya que es considerado uno de los aeropuertos que mayor carga moviliza a nivel nacional e internacional.

4. DISEÑO DEL MODELO Para el planteamiento del modelo se deben tener en cuenta ciertos aspectos como las condiciones a las cuales se desea adaptar el modelo, tener claro que es lo que se pretende solucionar o mejorar, que restricciones se puede presentar, entre otros. Se propone la ubicación de una plataforma logística, la idea es que esta plataforma esté ubicada en el lugar donde transcurra y entre más mercancía a la ciudad, según sea el movimiento de mercancías en la ciudad se decide si se ubican una, dos o más plataformas, esto depende de la necesidad de cada ciudad. Estas plataformas servirán para controlar el ingreso y salida de los productos que allí descarguen, será el punto de salida de los vehículos al centro de la ciudad y de llegada después de entregar la mercancía a cada cliente. Esta plataforma puede ser utilizada por los diferentes operadores logísticos ubicados en la ciudad, esto permitirá estructurar un proyecto logístico sólido que beneficie a la ciudad, los clientes y las empresas, puesto que se establecerá un mejor seguimiento de la distribución de mercancías, además de apuntarle a una reducción de costos de servicio y a una operación cada vez más eficiente. Tener en cuenta cuales son las condiciones urbanas de una ciudad es muy importante para saber cuáles pueden ser las acciones a realizar; es por esto que brevemente se mencionaran algunas condiciones que se pueden encontrar en las ciudades.

4.1. Condiciones Urbanas Cada ciudad tiene diferentes condiciones de vía y terreno, básicamente se puede encontrar ciudades con topografía irregular y pendiente lo cual dificulta el transporte; se tienen tres posibles tipos de terreno de la vía en una ciudad que son ondulado, plano o montañoso, esto dependerá de la ubicación geográfica de la ciudad. Estas condiciones se deben tener en cuenta en el momento de implementar un modelo logístico para saber cómo se va operar el transporte de la mercancía. También es muy importante identificar cuáles son los principales corredores viales de la ciudad y con cuantos cuenta, además de tener presente cuales serían las

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posibles vías alternas que se puedan utilizar cuando ocurra algún percance.

Normatividad; Colombia tiene establecido algunas restricciones para vehículos de carga con una capacidad de 3,4 toneladas en adelante. En todas las ciudades se manejan leyes para el transporte de mercancía donde básicamente se tratan de las restricciones de zonas de parqueo y horarios para carga o descarga de la mercancía, es importante entonces identificar estas leyes según la ciudad para planificar adecuadamente la distribución de la mercancía.

Medio Ambiente; el alto flujo de vehículos y el mal estado de algunos que todavía siguen operando, no solo ocasiona una gran congestión vehicular, sino que está causando contaminación ambiental: por lo que es importante tener siempre presente opciones que sean amigables con el medio ambiente.

4.2. Modelo Matemático El modelo matemático está basado en el modelo VRP, el cual se dará a conocer a continuación, donde la formula plantea minimizar los costos teniendo en cuenta algunas restricciones [13].

Tabla 2. Restricciones del modelo

Restricción Complemento Explicación

Garantiza que todos los puntos sean visitados

Asegura que todos los vehículos empiecen en el depósito y se devuelvan al finalizar su ruta.

Conservación del flujo, que no se devuelva.

= 1

+ +

Se incluyen variables de tiempo para eliminar subtours, dado que

+ para

todo

.

Restricción Complemento Explicación

= 1

+

Asegura que los vehículos no excedan su capacidad de carga durante su recorrido. La carga inicial del vehículo se ajusta a lo debidamente entregado, o todo

.

N: conjunto de clientes a visitar n: número de puntos de entrega

A: conjuntos de arcos (i, j) donde i, j n K: conjunto de vehículos qi: demanda del punto i, el depósito inicial es 0 y el final es n+1, la demanda es cero q0=qn+1=0 ei: primer hora para empezar el servicio en el punto i li: hora límite para iniciar el servicio en el punto i di: duración del servicio en el punto i CijK: costo de atravesar el arco de i al j (i, j) con el vehículo k tijK: tiempo de viaje del punto i al j con el vehículo k CK: capacidad del vehículo k Tk: duración máxima de la ruta con el vehículo k

: toma el valor de 1 si el vehículo k atravesó el arco (i, j) y toma el valor de 0 si no es así.

: carga del vehículo k al salir vértice i.

: Inicio del servicio del vehículo k en el vértice i. Para resolver este modelo matemático se debe acudir a alternativas de ruteo y asignación, el método propuesto para la solución de este modelo es conocido como Rutear Primero-Asignar Después el cual se explicara más adelante.

4.3. Plataformas, ruteo y asignación Conociendo el modelo matemático y las condiciones urbanas en general de la ciudad, se proponen entonces algunas estrategias que serán útiles para la asignación, el ruteo y las operaciones dentro de las plataformas. Problemas de vías en el centro de las ciudades como calles estrechas o grandes pendientes en algunos barrios, se pueden mitigar asignando vehículos pequeños que tengan un fácil acceso. Para evitar inconformidad a los transeúntes en el momento de descargue de mercancía en las zonas amarillas se sugiere acordar con los clientes horarios nocturnos (esto es recomendable en zonas que estén muy transitadas en el día). En el momento que las ciudades cuenten con las plataformas logísticas es importante tener en cuenta

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que deben buscar apoyarse en las TIC´s, para que el funcionamiento sea más eficiente; se podría entonces utilizar aplicaciones móviles para el control de los vehículos, GPS y diferentes rastreadores que permitan saber con exactitud la ubicación del vehículo; también sería útil la implementación de códigos de barras para el control de inventario dentro de la plataforma. Ya para apoyar un poco la parte del ruteo se tiene un método mencionado anteriormente descrito por Olivera, conocido como “Rutear Primero – Asignar Después”, en este método primero se genera una ruta que pase por todos los puntos sin tener en cuenta las restricciones del problema, y a partir de esta ruta se realiza la asignación a cada camión de acuerdo a su capacidad [11]. El método Greedy es el que se utilizó para el ruteo, con este método se pretende generar una ruta a seguir, sin importar la capacidad del vehículo (esta ruta se crea suponiendo un solo vehículo), según la teoría de la ruta más corta, para esto se desarrolla un algoritmo de programación, que arroje una matriz de costos dependiendo de los puntos que se le introduzcan. Si se conocen los puntos en el plano cartesiano, representando la ciudad, se podrá conocer los nodos los cuales se identificaran como los depósitos o clientes que se deben visitar, con esto se obtendrán las distancias y los costos de las rutas, obteniendo al final una matriz de costos. Partiendo del punto cero que será el centro de distribución o plataforma logística, se recorrerá la matriz para elegir una buena ruta de acuerdo a los costos previamente calculados. Se generará un vector que indica el recorrido que debe seguir el vehículo y según esto se calculará el costo total del recorrido. El pseudocódigo que se usa para resolver esto, es el siguiente: Para i=0, i <= n, i=i+1 Para j=0, j<=n, j=j+1 Si i=j entonces MatrizCostos (i,j)=1000 Finaliza Si Finaliza Para Finaliza Para Muestra MatrizCostos VectorSolución (0)=0 w= generar número aleatorio entre 0 y n VectorSolución (1)=w CostoTotal=CostoTotal + MatrizCostos (0, w) Para k=2, k<=n, k= k +1 a=MatrizCostos (w, 1) m=1 Para j=2, j<=n, j= j +1 b=MatrizCostos (w, j) Si b < a entonces a=b m=j Termina Si Termina Para CostoTotal=CostoTotal + MatrizCostos (w, m)

VectorCosto (k) = m Para i=0, i<=n, i=i+1 MatrizCostos (i, m)=1000 Termina Para w=m Termina Para CostoTotal=CostoTotal + MatrizCostos (m, 0) Muestra VectorCosto Muestra CostoTotal Después de definir la ruta con ayuda del modelo y el pseudocódigo, se debe entonces continuar con la asignación, la cual se propone realizarla según el vector resultante; donde se asignará el primer camión a partir del primer cliente a visitar y así sucesivamente hasta alcanzar la capacidad del primer vehículo, luego se asignara otro vehículo continuando con el cliente correspondiente según el vector resultante del código. Al momento de asignar y seguir con la ruta estipulada se debe tener en cuenta la capacidad de los camiones, las necesidades de los clientes, cada cuanto se deben visitar, el tiempo que se demora cada vehículo para ir de un lugar a otro y la hora máxima que el cliente necesita que se le entregue la mercancía.

5. APLICACIÓN Se realizó una simulación, utilizando una instancia de Capacitated VRP extraída de la página: http://www.bernabe.dorronsoro.es/vrp/; corrido en lenguaje Java utilizando Eclipse. La instancia con la que se trabajó es de 80 Nodos, además se tienen dos Depósitos; Depósito 1 ubicado en el nodo {1,0} y Depósito 2 ubicado en el nodo {90,0}. En la figura 5 que aparece a continuación, se puede observar la asignación que realiza el algoritmo, esta asignación no tiene en cuenta la capacidad de los depósitos, solo utiliza las rutas y las distancias para asignar. Los puntos verdes ilustran los dos depósitos, los nodos están divididos por color rojo y azul; donde cada conjunto de nodos del mismo color pertenecen a uno de los depósitos.

Fig. 5. Ilustración de la asignación de los Nodos

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Luego tenemos la figura 6 donde se observa la ruta que arroja el algoritmo para cada depósito.

Fig. 6. Ruta de los Nodos

Como resumen de la solución de esta simulación se obtiene que al correr 100 veces el algoritmo la mejor ruta en este algoritmo dio como resultado un costo de $854 donde la mejor solución se puede apreciar a continuación: { 0 62 23 12 44 5 29 17 31 27 59 30 6 24 34 11 63 71 14 28 52 79 48 18 2 37 8 68 16 43 61 57 75 20 19 47 56 69 65 35 26 25 41 46 15 33 55 9 54 72 76 50 45 22 32 4 58 38 70 66 67 53 51 77 3 74 60 39 64 78 10 7 1 21 40 13 42 36 73 49 } En cuanto al tema de asignación se tiene para cada depósito lo siguiente: Depósito 1, ubicación {1,0}: a este depósito se le asignan los primeros 33 nodos, los cuales se pueden encontrar en la Tabla 3.

Tabla 3. Nodos asignados al depósito 1

4 9 15 16 19 20 22

25 26 32 33 35 38 41

43 45 46 47 50 54 55

56 57 58 61 64 65 69

70 72 75 76 0

Depósito 2, ubicación {90,0}: este depósito tiene asignado desde el nodo 34 hasta el nodo 81; los nodos que se le asignaron a este depósito se encuentran en la Tabla 4.

Tabla 4. Nodos asignados al depósito 2

1 2 3 5 6 7 8

10 11 12 13 14 17 18

21 23 24 27 28 29 30

31 34 36 37 39 40 42

44 48 49 51 52 53 59

60 62 63 66 67 68 71

73 74 77 78 79

6. CONCLUSIONES Este tipo de algoritmos son una gran herramienta para

asignar y rutiar la distribución de la mercancía, sin

embargo es importante tener en cuenta que se deben

analizar los resultados arrojados y adaptarlos a las

necesidades, operación y recursos con los que cuenta

la empresa.

Este algoritmo se fundamenta en la ruta y la distancia y

no tiene en cuenta la capacidad de los depósitos en el

momento de realizar la asignación.

El crecimiento que están teniendo las ciudades

actualmente es lo que genera la búsqueda de modelos

de distribución apoyados en buenas infraestructuras

que les permite ser más eficientes en el sistema de

distribución de la ciudad.

Se logró obtener una definición clara acerca de cada uno de los conceptos relacionados con el desarrollo de un modelo de distribución logística de mercancías.

REFERENCIAS

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