Desde la línea de especialización de Web de las Cosas de CTIC Centro Tecnológico se han desarrollado múltiples soluciones para campos diversos desde la domótica hasta la monitorización de sistemas industriales. Estos proyectos integran diferentes tecnologías y componentes que facilitan la integración de datos de fuentes diversas, posibilitando su posterior análisis, almacenamiento y visualización. Las tecnologías asociadas a Internet de las Cosas pueden ser aplicadas a otro tipo de proyectos, como al diseño de sistemas autónomos que interpreten los datos de los elementos sensores para tomar decisiones.
Ocasionalmente, el desarrollo de un proyecto requiere del diseño e implementación de hardware a medida para la solución de un problema concreto. Esto ocurre cuando las soluciones comerciales existentes no presentan las características exigidas o tienen un coste muy elevado. Es el caso de varios de los proyectos en la industria alimentaria, y más en los que se diseña un sistema experto para la trazabilidad de productos.
La principal función del sistema experto de trazabilidad consiste en la supervisión del proceso de elaboración de productos, verificando su correcta ejecución y la combinación de productos de entrada. Ante posibles disconformidades en la elaboración del producto final, el sistema debe emitir alertas y notificaciones al personal que elabora el producto.
Los requisitos principales de este tipo de sistemas, son los siguientes:
No invasivo: no debe interferir en el proceso productivo de los operarios.
- No invasivo: no debe interferir en el proceso productivo de los operarios.
- Desatendido: debe operar sin intervención directa de un usuario.
- Bajo coste: fácilmente reemplazable o ampliable
Las soluciones diseñadas, constan de dos partes diferenciadas: (i)el puesto de trabajo inteligente compuesto por elementos sensores y (ii)el sistema de trazabilidad con un dashboard de visualización integrado. Se puede contemplar, además, que una sala de elaboración tenga varias estaciones de trabajo: uno destinado a los productos finales y otro a las materias primas.
Hay que tener en cuenta también, que es necesario proteger todos los componentes del puesto de trabajo. Por ejemplo, se puede diseñar un encapsulado de metacrilato a medida usando corte por láser.
(i)El sistema de trazabilidad es el encargado de procesar los datos generados por todas las estaciones de trabajo y supervisar la correcta elaboración de cada producto. Este sistema comprobará que cada producto de entrada se corresponde con el producto a elaborar, y generará alarmas visuales y auditivas en caso de que se produzca una inconsistencia en la elaboración. Este software interactúa con sistemas externos a la hora de obtener las recetas de elaboración de productos y a la hora de enviar el código de trazabilidad asociado a cada producto elaborado.
(ii)El dashboard de visualización muestra el estado en tiempo real de cada una de las estaciones de trabajo, así como todos los eventos de trazabilidad detectados por parte del sistema experto. Estos eventos de trazabilidad pueden tener asociadas alarmas auditivas que avisen al personal de la sala de elaboración de errores productivos. Tanto el sistema de trazabilidad como el dashboard de visualización se pueden ejecutar en una Raspberry Pi 3, contribuyendo al bajo coste de la solución final.
Este tipo de sistemas de trazabilidad autónomos pueden ser aplicables a cualquier línea de producción (alimentaria, industrial) consistente en la elaboración de productos de salida a partir de un conjunto de materias primas.
En el caso de las imágenes que ilustran el artículo, la línea de producción para la que se ha implementado el sistema de trazabilidad es una línea de productos cárnicos. Este proyecto, denominado Noreña 4.0, ha sido desarrollado por la empresa TST Informática en colaboración con CTIC, y ha contado con cofinanciación de la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) y del Principado de Asturias a través del IDEPA.
En la actualidad existen herramientas comerciales que proporcionan trazabilidad completa en la cadena de producción y distribución cárnica (TST comercializa una de estas soluciones), pero existe un punto concreto, la sala de elaboración y despiece, donde la trazabilidad se realiza de forma manual, al menos en las pymes del sector.
En este contexto, el proyecto Noreña 4.0 ha supuesto el desarrollo de un sistema de trazabilidad desatendido, no invasivo y de bajo coste, que permita asegurar la trazabilidad de producto en el interior de una sala de elaboración, sin alterar significativamente el proceso productivo ni ninguno de los elementos que en él intervienen. Este sistema se ha desarrollado en base a tecnologías como sensores, ingeniería del conocimiento y análisis inteligente de datos, y se ha implementado en base a estándares WoT (Web of Things) que garantizan la comunicación y el traspaso de datos entre el sistema Noreña 4.0 y los sistemas de trazabilidad comerciales que ya posean las empresas cárnicas.
El funcionamiento es sencillo y se basa en “recetas” consistentes en obtener a un producto final a partir de sus ingredientes. Como ejemplo muy sencillo, una receta puede ser la elaboración de carne picada mixta, para lo que se utilizan como ingredientes carne de cerdo y carne de ternera. Para asegurar la trazabilidad, tanto los ingredientes como el producto final se colocan en bandejas que poseen sensores NFC. En este ejemplo, tenemos dos bandejas de entrada, una por cada ingrediente, y una de salida para el producto final. Al iniciarse el proceso, el sistema obtiene del ERP el código de trazabilidad de cada ingrediente y se lo asigna a su respectiva bandeja. Así, sabemos que la bandeja 1 tiene carne de cerdo del Lote x, y la bandeja 2 carne de ternera del Lote y. Al ubicar las bandejas en el puesto de trabajo sensorizado, el sistema detecta qué ingredientes se están utilizando en la receta, lo que permite emitir alarmas si se utiliza un ingrediente que no corresponde, o si se quita la bandeja de salida y falta algún ingrediente.
El operario u operaria elabora el producto como lo hace habitualmente y lo coloca en la bandeja de salida. En el momento de retirar la bandeja del puesto de trabajo para pasar a la siguiente fase del proceso (envasado, distribución…) el sistema vuelve a comunicarse con el ERP, y le envía una trama con el código de trazabilidad del producto elaborado. Con esto el ERP ya tiene de forma automática la información de que la carne picada del Lote z se ha elaborado a partir de carne de cerdo del Lote x y carne de ternera del Lote y.
En la actualidad esta trazabilidad la realiza el operario u operaria anotando a mano en un papel la correspondencia entre los ingredientes y el producto elaborado, y luego hay una tercera persona que se encarga de mecanizar los datos en el ERP. Con el sistema Noreña 4.0 se elimina esta carga de trabajo manual, lo que se traduce en un ahorro de tiempos, y por tanto de costes de producción. Además, se eliminan los posibles errores de mecanizado y se posibilita la obtención de los códigos de trazabilidad en tiempo real.
Iván Gallego
Santiago Marín
-Investigadores línea de especialización WoT-
Jose María de la Lama
-Project Manager-
