Documento

Proyecto
final de
carrera
Junio 2009
Carlos José Martínez Gavilán
Ingeniería Técnica en
informática de Sistemas
Carlos Molina Clemente
Director del proyecto
IMPLANTACIÓN DE UNA RED
RFID PARA MERCANCÍAS
PORTUARIAS
PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
Resum:
RFID es un sistema de identificació per radio freqüència. Un exemple pràctic es la utilització de
“teletags” en els peatges de les autopistes.
Aquest projecte tracta d’optimitzar la gestió de contenidors en una terminal de mercaderia
portuàries utilitzant aquest sistema d’identificació automàtica.
Es mostra el funcionament de la terminal de la empresa DPWORLD Tarragona abans de
instal·lar el nou sistema automàtic. Es plantegen els problemes inicials que tenia la terminal i
es realitza una avaluació de com s’haurà d’instal·lar els controladors de la RFID, per finalment
posar-ho en producció.
En aquest document es detallen els procediments i les instruccions que s’han hagut de seguir
per poder aconseguir els nostres objectius.
Resumen:
RFID es un sistema de identificación por radio frecuencia. Un ejemplo práctico es la utilización
de “teletags” en los peajes de las autopistas.
Este proyecto trata de optimizar la gestión de contenedores en una terminal de mercancías
portuarias utilizando este sistema de identificación automática.
Se muestra el funcionamiento de la terminal de la empresa DPWORLD Tarragona antes de
instalar el nuevo sistema automático. Se plantean los problemas iniciales que tenia la terminal
y se realiza una evaluación de cómo se deberá instalar los controladores de la RFID, para
finalmente ponerlo en producción.
En este documento se detallan los procedimientos e instrucciones que se han debido seguir
para llevar a cabo nuestros objetivos.
Abstract:
RFID is a radio frequency identification. A practical example is the use of “tags” in highway
tolls.
This project seeks to optimize the management of containers in a freight terminal port using
the automatic identification system.
Shows the operation of the terminal company DPWORLD Tarragona before installing the new
system automatically. There are teething problems which had the terminal and provides an
assessment of how you should install the drivers for RFID, for finally putting into production.
This document describes the procedures and instructions that follow are due to carry out our
objectives.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 9
1.1 Historia de la RFID .............................................................................................................. 9
1.2 Arquitectura de una RFID ................................................................................................. 10
1.2.1 Tipos de antena........................................................................................................ 10
1.3 Tipos de tags RFID ............................................................................................................ 11
1.3.1 Tags pasivos ............................................................................................................. 12
1.3.2 Tags activos .............................................................................................................. 13
1.3.3 Tags semipasivos ...................................................................................................... 14
1.4 Beneficios y ventajas ........................................................................................................ 15
1.5 Uso actual......................................................................................................................... 15
1.5.1 Sector textil-sanitario ............................................................................................... 17
1.5.2 Logística ................................................................................................................... 17
1.5.3 Implantes humanos ................................................................................................. 18
1.6 Aplicaciones potenciales .................................................................................................. 19
1.6.1 Gen 2 ........................................................................................................................ 20
1.6.2 Identificación de pacientes ...................................................................................... 20
1.6.4 Pasaportes................................................................................................................ 20
1.6.5 Carnet de conducir ................................................................................................... 21
2. LA EMPRESA: DP WORLD Tarragona...................................................................................... 22
2.1 Historia ............................................................................................................................. 22
2.2 Hinterland ........................................................................................................................ 22
2.3 Instalaciones..................................................................................................................... 24
2.3.1 Infraestructuras y medios ........................................................................................ 24
2.4. Capacidades .................................................................................................................... 25
2.4.1 Operaciones y productividad ................................................................................... 25
2.4.2 Equipo ...................................................................................................................... 26
2.4.3 Seguridad ................................................................................................................. 26
2.5 Ubicación.......................................................................................................................... 26
2.6 Estructura organizativa .................................................................................................... 27
2.6.1 Ubicación del alumno .............................................................................................. 27
3. OBJETIVOS DEL PROYECTO ..................................................................................................... 29
3.1 Descripción inicial ............................................................................................................ 29
3.2 Objetivo 1: Zona de Tierra................................................................................................ 31
3.3 Objetivo 2: Zona de Mar .................................................................................................. 32
4. ESPECIFICACIONES Y DISEÑO ................................................................................................. 33
4.1 Estado inicial .................................................................................................................... 33
4.1.1 Zona de Tierra .......................................................................................................... 33
4.1.2 Zona de mar ............................................................................................................. 34
4.2 Problemas iniciales........................................................................................................... 34
4.2.1 Problema 1 ............................................................................................................... 35
4.2.2 Problema 2 ............................................................................................................... 35
4.3 Motivaciones y repercusiones ......................................................................................... 35
4.4 Tareas a realizar ............................................................................................................... 36
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
4.4.1 Primera tarea: Análisis principal .............................................................................. 36
4.4.2 Segunda tarea: Montaje y configuración óptima de los controladores .................. 36
4.4.3 Tercera tarea: Automatizar todas las operaciones de la terminal........................... 36
4.5 Esquema del diseño ......................................................................................................... 37
5. DESARROLLO ........................................................................................................................... 39
5.1 Hardware utilizado ........................................................................................................... 39
5.1.1 Controlador S2012 ................................................................................................... 39
5.1.2 Controlador i-Port m ................................................................................................ 40
5.1.3 Tag Activo ................................................................................................................. 40
5.1.4 Antena receptora (lector fijo) .................................................................................. 40
5.1.5 Switch Ethernet industrial EKI-2525 ........................................................................ 41
5.2 Pruebas de laboratorio .................................................................................................... 41
5.2.1 Pruebas iniciales....................................................................................................... 41
5.2.2 Configuración del Controlador S2012 ...................................................................... 42
5.2.3 Configuración del Controlador i-Port m................................................................... 45
5.2.4 Pruebas con PACECO ............................................................................................... 49
5.2.5 Identificación de los tags en el sistema ................................................................... 51
5.2.6 Pruebas con PACECO versión mixta. ........................................................................ 52
5.2.7 Prototipo .................................................................................................................. 64
5.3 Pruebas en zona tierra ..................................................................................................... 66
5.3.1 Pruebas iniciales....................................................................................................... 66
5.3.2 Simulaciones ............................................................................................................ 67
5.3.3 Instalación RFID en las grúas Reach Stacker ............................................................ 69
5.3.4 Pruebas reales .......................................................................................................... 72
5.4 Pruebas en Zona de Mar .................................................................................................. 75
5.4.1 Pruebas iniciales....................................................................................................... 75
5.4.2 Simulaciones ............................................................................................................ 81
5.4.3 Pruebas reales .......................................................................................................... 83
5.5. Croquis temporal............................................................................................................. 84
6.HERRAMIENTAS UTILIZADAS .................................................................................................. 85
6.1 Dispositivos hardware y herramientas físicas de trabajo ................................................ 85
6.2 Software ........................................................................................................................... 85
6.2.1 Telnet ....................................................................................................................... 85
6.2.2 Ping........................................................................................................................... 87
6.2.3 IportConfigurator .................................................................................................... 88
6.2.4 TestProtoc ................................................................................................................ 89
6.2.5 PACECO .................................................................................................................... 90
6.2.6 Grua.......................................................................................................................... 91
6.2.7 Pata_Portainer ......................................................................................................... 92
7. CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 93
7.1 Realizar el proyecto en una empresa ............................................................................... 93
7.2 Asignaturas de interés de la carrera ................................................................................ 93
7.3 Conocimientos adquiridos ............................................................................................... 93
7.4 Dificultades....................................................................................................................... 94
7.4.1 Dificultades laborales ............................................................................................... 94
7.4.2 Dificultades personales ............................................................................................ 94
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Carlos J. Martínez Gavilán
7.5 Estado actual .................................................................................................................... 95
7.6 Futuras mejoras ............................................................................................................... 95
8. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 97
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
ÍNDICE DE FIGURAS
1. INTRODUCCIÓN
Figura 1.1.
Figura 1.2.
Figura 1.3.
Figura 1.4.
Figura 1.5.
Figura 1.6.
Figura 1.7.
Figura 1.8.
Comparación de un chip RFID con antena y una moneda de un Euro
Backscatter en RFID
Una etiqueta RFID
empleada para la recaudación con peaje
electrónico
Chip para textil, uniformidad. Resistente a cualquier proceso de lavado
Chip RFID "Pasivo" Encapsulado para uso en uniformidad y sector textil
Mano izquierda de Amal Graafstra con la situación planeada del chip
RFID
Mano izquierda de Amal Graafstra justo después de que la operación
de inserción de la etiqueta fuera completada
Radiobalizas
2. LA EMPRESA
Figura 2.1.
Figura 2.2.
Figura 2.3.
Figura 2.4.
Hinterland DPWORLD Tarragona
Estadística del Hinterland en DPWOLRD Tarragona
Vista aérea de la terminal DPWORLD Tarragona
Organigrama
3. OBJETIVOS DEL PROYECTO
Figura 3.1.
Figura 3.2.
Figura 3.3.
Figura 3.4.
Figura 3.5.
Figura 3.6.
Figura 3.7.
Seguimiento de un contenedor
Contenedor
Pila
Reach Stacker
Portainer vista 1
Portainer vista 2
Mafi
4. ESPECIFICACIONES Y DISEÑO
Figura 4.1.
Figura 4.2.
Figura 4.3.
Esquema inicial
Tarjeta de identificación
Esquema del diseño
5. DESARROLLO
Figura 5.1.
Figura 5.2.
Figura 5.3.
Figura 5.4.
Figura 5.5.
Figura 5.6.
Figura 5.7.
Controlador S2012
i-Port m
tag i-B2
Antena Yagi
Switch Ethernet
Primer montaje
Menú configuración controlador S2012 telnet
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Figura 5.8.
Figura 5.9.
Figura 5.10.
Figura 5.11.
Figura 5.12.
Figura 5.13.
Figura 5.14.
Figura 5.15.
Figura 5.16.
Figura 5.17.
Figura 5.18.
Figura 5.19.
Figura 5.20.
Figura 5.21.
Figura 5.22.
Figura 5.23.
Figura 5.24.
Figura 5.25.
Figura 5.26.
Figura 5.27.
Figura 5.28.
Figura 5.29.
Figura 5.30.
Figura 5.31.
Figura 5.32.
Figura 5.33.
Figura 5.34.
Figura 5.35.
Figura 5.36.
Figura 5.37.
Figura 5.38.
Figura 5.39.
Figura 5.40.
Figura 5.41.
Figura 5.42.
Figura 5.43.
Figura 5.44.
Figura 5.45.
Figura 5.46.
Figura 5.47.
Figura 5.48.
Figura 5.49.
Figura 5.50.
Figura 5.51.
Figura 5.52.
Carlos J. Martínez Gavilán
Montaje en caja estanca y secuencia de leds
Montaje en caja mayor
Captura iPort Configurator configuración incial
Captura TestProtoc
Grúas de la Terminal
Introducción tags 1
Introducción tags 2
Captura modificación de registro de un camión
Introducción operación 1
Introducción operación 2
Introducción operación 3
Introducción operación 4
Introducción operación 5
Prueba tag 1
Prueba tag 2
Prueba tag 3
Prueba tag 4
Introducción operación de salida 1
Introducción operación de salida 2
Prueba tag 5
Prueba tag 6
Prueba tag 7
Prototipo cerrado
Prototipo abierto
Conexionado
Ejemplo movimiento de prueba
Posición tag en mafi
Ejemplo de alcance de la antena
Ubicación de los controladores RFID
Instalación de la antena RFID
Controladores conectados
Instalación finalizada
Ejemplo visual del problema
Captura de la nueva configuración de la antena
Captura lecturas tags en programa grúa
Captura configuración óptima de la antena
Introducción de operaciones en los buques 1
Introducción de operaciones en los buques 2
Introducción de operaciones en los buques 3
Introducción de operaciones en los buques 4
Introducción de operaciones en los buques 5
Introducción de operaciones en los buques 6
Introducción de operaciones en los buques 7
Introducción de operaciones en los buques 8
Introducción de operaciones en los buques 9
7
PROYECTO FINAL DE CARRERA
Figura 5.53.
Figura 5.54.
Figura 5.55.
Figura 5.56.
Figura 5.57.
Figura 5.58.
Carlos J. Martínez Gavilán
Introducción de operaciones en los buques 10
Situación real del tag en el Mafi Vista 1
Situación real del tag en el Mafi Vista 2
Situación simulada de la antena en la grúa Portainer
Situación simulada de los controladores RFID en la grúa Portainer
Croquis temporal
6. HERRAMIENTAS UTILIZADAS
Figura 6.1.
Figura 6.2.
Figura 6.3.
Figura 6.4.
Figura 6.5.
iPort Configurator
TestProtoc
PACECO
Grúa
Pata_Portainer
7. CONCLUSIONES
Figura 7.1.
Spreader
8. BIBLIOGRAFIA
Figura 8.1.
Figura 8.2.
Logo SIMEC
Logo PACECO
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
1. INTRODUCCIÓN
Hoy en día dependemos de una forma exagerada de los transportes de mercancías, tanto
como para consumir como para proporcionar. Hay varios tipos de formas de transportar dichas
mercancías. En general se utilizan cinco modos de transporte; acuático, por carretera,
ferroviario, aéreo y oleoducto. Éste hecho supone una gran demanda sobre el sector y un
incremento de empresas que se dediquen a la logística para estas mercancías que guardan el
material, organizan, ubican, etc. El problema está en la gran cantidad y variedades de
mercancías existentes que pueden ser materiales, electrodomésticos, fruta, latas, etc. Y tener
controlado que contiene cada transporte, si se guarda para un cambio de ruta o cambio de
medio de transporte y saber en qué ubicación está. Este problema se puede controlar,
solucionando así una gran cantidad de errores típicos, utilizando algún sistema que permita
asociar la identificación de la mercancía con posiciones, contenido, ruta, etc. Esto se puede
lograr con un sistema de identificación automática RFID.
RFID (siglas de Radio Frequency IDentification, en español identificación por
radiofrecuencia) es un sistema de almacenamiento y recuperación de datos remoto
que usa dispositivos denominados etiquetas, transpondedores o tags RFID. El
propósito fundamental de la tecnología RFID es transmitir la identidad de un objeto
(similar a un número de serie único) mediante ondas de radio. Las tecnologías RFID se
agrupan dentro de las denominadas Auto ID (automatic identification, o identificación
automática).
Las etiquetas RFID son unos dispositivos pequeños, similares a una pegatina, que pueden ser
adheridas o incorporadas a un producto, animal o persona. Contienen antenas para permitirles
recibir y responder a peticiones por radiofrecuencia desde un emisor-receptor RFID. Las
etiquetas pasivas no necesitan alimentación eléctrica interna, mientras que las activas sí lo
requieren. Una de las ventajas del uso de radiofrecuencia (en lugar, por ejemplo, de
infrarrojos) es que no se requiere visión directa entre emisor y receptor.
1.1 Historia de la RFID
Se ha sugerido que el primer dispositivo conocido similar a RFID pudo haber sido una
herramienta de espionaje inventada por Léon Theremin para el gobierno soviético en 1945. El
dispositivo de Theremin era un dispositivo de escucha secreto pasivo, no una etiqueta de
identificación, por lo que esta aplicación es dudosa. Según algunas fuentes,[1] la tecnología
usada en RFID habría existido desde comienzos de los años 1920, desarrollada por el MIT y
usada extensivamente por los británicos en la Segunda Guerra Mundial (fuente que establece
que los sistemas RFID han existido desde finales de los años 1960 y que sólo recientemente se
había popularizado gracias a las reducciones de costos).
Una tecnología similar, el transpondedor de IFF, fue inventada por los británicos en 1939, y fue
utilizada de forma rutinaria por los aliados en la Segunda Guerra Mundial para identificar los
aeroplanos como amigos o enemigos. Se trata probablemente de la tecnología citada por la
fuente anterior.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
Otro trabajo temprano que trata el RFID es el artículo de 1948 de Harry Stockman, titulado
"Comunicación por medio de la energía reflejada" (Actas del IRE, pp. 1196-1204, octubre de
1948). Stockman predijo que "... el trabajo considerable de investigación y de desarrollo tiene
que ser realizado antes de que los problemas básicos restantes en la comunicación de la
energía reflejada se solucionen, y antes de que el campo de aplicaciones útiles se explore."
Hicieron falta treinta años de avances en multitud de campos diversos antes de que RFID se
convirtiera en una realidad.
1.2 Arquitectura de una RFID
El modo de funcionamiento de los sistemas RFID es simple. La etiqueta RFID, que
contiene los datos de identificación del objeto al que se encuentra adherido, genera
una señal de radiofrecuencia con dichos datos. Esta señal puede ser captada por un
lector RFID, el cual se encarga de leer la información y pasarla en formato digital a la
aplicación específica que utiliza RFID.
Un sistema RFID consta de los siguientes tres componentes:
Etiqueta RFID o transpondedor: compuesta por una antena, un transductor radio y un
material encapsulado o chip. El propósito de la antena es permitirle al chip, el cual
contiene la información, transmitir la información de identificación de la etiqueta.
Existen varios tipos de etiquetas. El chip posee una memoria interna con una
capacidad que depende del modelo y varía de una decena a millares de bytes. Existen
varios tipos de memoria:
o Solo lectura: el código de identificación que contiene es único y es
personalizado durante la fabricación de la etiqueta.
o De lectura y escritura: la información de identificación puede ser modificada
por el lector.
o Anticolisión. Se trata de etiquetas especiales que permiten que un lector
identifique varias al mismo tiempo (habitualmente las etiquetas deben entrar
una a una en la zona de cobertura del lector).
Lector de RFID o transceptor: compuesto por una antena, un transceptor y un
decodificador. El lector envía periódicamente señales para ver si hay alguna etiqueta
en sus inmediaciones. Cuando capta una señal de una etiqueta (la cual contiene la
información de identificación de esta), extrae la información y se la pasa al subsistema
de procesamiento de datos.
Subsistema de procesamiento de datos o Middleware RFID: proporciona los medios
de proceso y almacenamiento de datos.
1.2.1 Tipos de antena
El tipo de antena utilizado en un tag depende de la aplicación para la que está diseñado y de la
frecuencia de operación. Los tags de baja frecuencia (LF, del inglés low frequency)
normalmente se sirven de la inducción electromagnética. Como el voltaje inducido es
proporcional a la frecuencia, se puede producir el necesario para alimentar un circuito
integrado utilizando un número suficiente de espiras. Existen tags LF compactos (como los
encapsulados en vidrio utilizados para identificación humana y animal) que utilizan una antena
en varios niveles (tres de 100-150 espiras cada uno) alrededor de un núcleo de ferrita.
10
PROYECTO FINAL DE CARRERA
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En alta frecuencia (HF, 13,56 MHz) se utiliza una espiral plana con 5-7 vueltas y un factor de
forma parecido al de una tarjeta de crédito para lograr distancias de decenas de centímetros.
Estas antenas son más baratas que las LF ya que pueden producirse por medio de litografía en
lugar de espiración, aunque son necesarias dos superficies de metal y una aislante para realizar
la conexión cruzada del nivel exterior al interior de la espiral, donde se encuentran el
condensador de resonancia y el circuito integrado.
Los tags pasivos en frecuencias ultra alta (UHF) y de microondas suelen acoplarse por radio a la
antena del lector y utilizar antenas clásicas de dipolo. Sólo es necesaria una capa de metal, lo
que reduce el coste. Las antenas de dipolo, no obstante, no se ajustan muy bien a las
características de los circuitos integrados típicos (con alta impedancia de entrada, ligeramente
capacitiva). Se pueden utilizar dipolos plegados o bucles cortos como estructuras inductivas
complementarias para mejorar la alimentación. Los dipolos de media onda (16 cm a 900 MHz)
son demasiado grandes para la mayoría de aplicaciones (por ejemplo los tags para uso en
etiquetas no pueden medir más de 10 cm), por lo que hay que doblar las antenas para
satisfacer las necesidades de tamaño. También pueden usarse estructuras de banda ancha. La
ganancia de las antenas compactas suele ser menor que la de un dipolo (menos de 2 dBi) y
pueden considerarse isótropas en el plano perpendicular a su eje.
Los dipolos experimentan acoplamiento con la radiación que se polariza en sus ejes, por lo que
la visibilidad de un tag con una antena de dipolo simple depende de su orientación. Los tags
con dos antenas ortogonales (tags de doble dipolo) dependen mucho menos de ella y de la
polarización de la antena del lector, pero suelen ser más grandes y caras que sus
contrapartidas simples.
Pueden usarse antenas de parche (patch) para dar servicio en las cercanías de superficies
metálicas, aunque es necesario un grosor de 3 a 6 mm para lograr un buen ancho de banda,
además de que es necesario tener una conexión a tierra que incrementa el coste comparado
con estructuras de una capa más sencillas.
Las antenas HF y UHF suelen ser de cobre o aluminio. Se han probado tintas conductoras en
algunas antenas encontrando problemas con la adhesión al circuito integrado y la estabilidad
del entorno.
1.3 Tipos de tags RFID
Figura 1.1. Comparación de un chip RFID con antena y una moneda de un Euro
Las tags RFID pueden ser activos, semipasivos (también conocidos como semiactivos o
asistidos por batería) o pasivos. Los tags pasivos no requieren ninguna fuente de alimentación
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interna y son dispositivos puramente pasivos (sólo se activan cuando un lector se encuentra
cerca para suministrarles la energía necesaria). Los otros dos tipos necesitan alimentación,
típicamente una pila pequeña.
La gran mayoría de las etiquetas RFID son pasivas, que son mucho más baratas de fabricar y no
necesitan batería. En 2004, estas etiquetas tenían un precio desde 0,40$, en grandes pedidos,
para etiquetas inteligentes, según el formato, y de 0,95$ para tags rígidos usados
frecuentemente en el sector textil encapsulados en PPs o epoxi. El marcado de RFID universal
de productos individuales será comercialmente viable con volúmenes muy grandes de 10.000
millones de unidades al año, llevando el coste de producción a menos de 0,05$ según un
fabricante. La demanda actual de chips de circuitos integrados con RFID no está cerca de
soportar ese coste. Los analistas de las compañías independientes de investigación como
Gartner and Forrester Research convienen en que un nivel de precio de menos de 0,10$ (con
un volumen de producción de 1.000 millones de unidades) sólo se puede lograr en unos 6 u 8
años, lo que limita los planes a corto plazo para una adopción extensa de las etiquetas RFID
pasivas. Otros analistas creen que esos precios serían alcanzables dentro de 10-15 años.
A pesar de las ventajas en cuanto al coste de las etiquetas RFID pasivas con respecto a las
activas son significativas, otros factores; incluyendo exactitud, funcionamiento en ciertos
ambientes como cerca del agua o metal, y confiabilidad; hacen que el uso de etiquetas activas
sea muy común hoy en día.
Para comunicarse, los tags responden a peticiones o preguntas generando señales que a su vez
no deben interferir con las transmisiones del lector, ya que las señales que llegan de los tags
pueden ser muy débiles y han de poder distinguirse. Además de la reflexión o backscatter (es
la reflexión de ondas, partículas, o señales en la misma dirección de donde provienen), puede
manipularse el campo magnético del lector por medio de técnicas de modulación de carga. El
backscatter se usa típicamente en el campo lejano y la modulación de carga en el campo
próximo (a distancias de unas pocas veces la longitud de onda del lector).
Figura 1.2. Backscatter en RFID.
1.3.1 Tags pasivos
Los tags pasivos no poseen alimentación eléctrica. La señal que les llega de los lectores induce
una corriente eléctrica pequeña y suficiente para operar el circuito integrado CMOS del tag, de
forma que puede generar y transmitir una respuesta. La mayoría de tags pasivos utiliza
backscatter sobre la portadora recibida; esto es, la antena ha de estar diseñada para obtener
la energía necesaria para funcionar a la vez que para transmitir la respuesta por backscatter.
Esta respuesta puede ser cualquier tipo de información, no sólo un código identificador. Un tag
puede incluir memoria no volátil, posiblemente escribible (por ejemplo EEPROM).
Los tags pasivos suelen tener distancias de uso práctico comprendidas entre los 10 cm (ISO
14443) y llegando hasta unos pocos metros (EPC e ISO 18000-6), según la frecuencia de
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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funcionamiento y el diseño y tamaño de la antena. Por su sencillez conceptual, son obtenibles
por medio de un proceso de impresión de las antenas. Como no precisan de alimentación
energética, el dispositivo puede resultar muy pequeño: pueden incluirse en una pegatina o
insertarse bajo la piel (tags de baja frecuencia).
En 2006, Hitachi desarrolló un dispositivo pasivo denominado µ-Chip con un tamaño de
0,15×0,15 mm sin antena, más delgado que una hoja de papel (7,5 µm). Se utiliza SOI (Siliconon-Insulator) para lograr esta integración. Este chip puede transmitir un identificador único de
128 bits fijado a él en su fabricación, que no puede modificarse y confiere autenticidad al
mismo. Tiene un rango máximo de lectura de 30 cm. En febrero de 2007 Hitachi presentó un
dispositivo aún menor de 0,05×0,05 mm y lo suficientemente delgado como para poder estar
integrado en una hoja de papel.[4] Estos chips tienen capacidad de almacenamiento y pueden
funcionar en distancias de hasta unos pocos cientos de metros. Su principal inconveniente es
que su antena debe ser como mínimo 80 veces más grande que el chip.
Alien Technology (Fluidic Self Assembly), SmartCode (Flexible Area Synchronized Transfer) y
Symbol Technologies (PICA) declaran disponer de procesos en diversas etapas de desarrollo
que pueden reducir aún más los costes por medio de procesos de fabricación paralela. Estos
medios de producción podrían reducir mucho más los costes y dirigir los modelos de economía
de escala de un sector importante de la manufactura del silicio. Esto podría llevar a una
expansión mayor de la tecnología de tags pasivos.
Existen tags fabricados con semiconductores basados en polímeros desarrollados por
compañías de todo el mundo. En 2005 PolyIC y Philips presentaron tags sencillos en el rango
de 13,56 MHz que utilizaban esta tecnología. Si se introducen en el mercado con éxito, estos
tags serían producibles en imprenta como una revista, con costes de producción mucho
menores que los tags de silicio, sirviendo como alternativa totalmente impresa, como los
actuales códigos de barras. Sin embargo, para ello es necesario que superen aspectos técnicos
y económicos, teniendo en cuenta que el silicio es una tecnología que lleva décadas
disfrutando de inversiones de desarrollo multimillonarias que han resultado en un coste
menor que el de la impresión convencional.
Debido a las preocupaciones por la energía y el coste, la respuesta de una etiqueta pasiva RFID
es necesariamente breve, normalmente apenas un número de identificación (GUID). La falta
de una fuente de alimentación propia hace que el dispositivo pueda ser bastante pequeño:
existen productos disponibles de forma comercial que pueden ser insertados bajo la piel. En la
práctica, las etiquetas pasivas tienen distancias de lectura que varían entre unos 10 milímetros
hasta cerca de 6 metros, dependiendo del tamaño de la antena de la etiqueta y de la potencia
y frecuencia en la que opera el lector. En 2007, el dispositivo disponible comercialmente más
pequeño de este tipo medía 0.05 milímetros × 0.05 milímetros, y más fino que una hoja de
papel; estos dispositivos son prácticamente invisibles.
1.3.2 Tags activos
A diferencia de los tags pasivos, los activos poseen su propia fuente autónoma de energía, que
utilizan para dar corriente a sus circuitos integrados y propagar su señal al lector. Estos tags
son mucho más fiables (tienen menos errores) que los pasivos debido a su capacidad de
establecer sesiones con el reader. Gracias a su fuente de energía son capaces de transmitir
señales más potentes que las de los tags pasivos, lo que les lleva a ser más eficientes en
entornos dificultosos para la radiofrecuencia como el agua (incluyendo humanos y ganado,
formados en su mayoría por agua), metal (contenedores, vehículos). También son efectivos a
13
PROYECTO FINAL DE CARRERA
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distancias mayores pudiendo generar respuestas claras a partir de recepciones débiles (lo
contrario que los tags pasivos). Por el contrario, suelen ser mayores y más caros, y su vida útil
es en general mucho más corta.
Muchos tags activos tienen rangos efectivos de cientos de metros y una vida útil de sus
baterías de hasta 10 años. Algunos de ellos integran sensores de registro de temperatura y
otras variables que pueden usarse para monitorizar entornos de alimentación o productos
farmacéuticos. Otros sensores asociados con ARFID incluyen humedad, vibración, luz,
radiación, temperatura y componentes atmosféricos como el etileno. Los tags activos, además
de mucho más rango (500 m), tienen capacidades de almacenamiento mayores y la habilidad
de guardar información adicional enviada por el transceptor.
Actualmente, las etiquetas activas más pequeñas tienen un tamaño aproximado de una
moneda. Muchas etiquetas activas tienen rangos prácticos de diez metros, y una duración de
batería de hasta varios años.
Características
o Fuente de alimentación propia mediante baterías de larga duración.
o Distancias de lectura escritura mayor de 10m a 100m generalmente.
o Diversas tecnologías y frecuencias.
 Hasta 868 MHz (UHF) o según estándares aplicados.
 2,4 GHz muy utilizada (banda ISM, Industrial Scientific and
Medical), la misma que para dispositivos wireless LAN 802.11b.
o Memoria generalmente entre 4 y 32 kbytes.
o Batería de larga duración (generalmente baterías de litio / dióxido de
manganeso)
o Fabricantes: TagMaster, Identec Solutions, Siemens, WhereNet, Bluesoft,
Syris RFID.
o Precio del tag: 30 a 90 €.
La principal ventaja de los tags RFID activos respecto a los pasivos es el elevado rango de
lectura, del orden de decenas de metros. Como desventajas, cabe destacar el precio, que es
muy superior que los tags pasivos y la dependencia de alimentación por baterías. El tiempo de
vida de las baterías depende de cada modelo de tag y también de la actividad de este,
normalmente es del orden de años. Para facilitar la gestión de las baterías, es habitual que los
tags RFID activos envían al lector información del nivel de batería, lo que permite sustituir con
antelación aquellas que están a punto de agotarse.
1.3.3 Tags semipasivos
Los tags semipasivos se parecen a los activos en que poseen una fuente de alimentación
propia, aunque en este caso se utiliza principalmente para alimentar el microchip y no para
transmitir una señal. La energía contenida en la radiofrecuencia se refleja hacia el lector como
en un tag pasivo. Un uso alternativo para la batería es almacenar información propagada
desde el lector para emitir una respuesta en el futuro, típicamente usando backscatter. Los
tags sin batería deben responder reflejando energía de la portadora del lector al vuelo.
La batería puede permitir al circuito integrado de la etiqueta estar constantemente alimentado
y eliminar la necesidad de diseñar una antena para recoger potencia de una señal entrante.
Por ello, las antenas pueden ser optimizadas para utilizar métodos de backscattering. Las
14
PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
etiquetas RFID semipasivas responden más rápidamente, por lo que son más fuertes en el ratio
de lectura que las pasivas.
Este tipo de tags tienen una fiabilidad comparable a la de los tags activos a la vez que pueden
mantener el rango operativo de un tag pasivo. También suelen durar más que los tags activos.
1.4 Beneficios y ventajas
Combinación de diferentes tecnologías la RFID e Internet.
Audio libro para los jóvenes: cuando Nabaztag reconoce la chip RFID, se inicializa la
lectura del libro en viva voz, y permite enriquecerlo de diferentes maneras con
aplicaciones interactivas y en línea, al mismo tiempo que conserva su forma sobre
papel.
Proveedor de identificación y localización de artículos en la cadena de suministro más
inmediato, automático y preciso de cualquier compañía, en cualquier sector y en
cualquier parte del mundo.
Lecturas más rápidas y más precisas (eliminando la necesidad de tener una línea de
visión directa).
Niveles más bajos en el inventario.
Mejora el flujo de caja y la reducción potencial de los gastos generales.
Reducción de roturas de stock.
Capacidad de informar al personal o a los encargados de cuándo se deben reponer las
estanterías o cuándo un artículo se ha colocado en el sitio equivocado.
Disminución de la pérdida desconocida.
Ayuda a conocer exactamente qué elementos han sido sustraídos y, si es necesario,
dónde localizarlos.
Integrándolo con múltiples tecnologías -vídeo, sistemas de localización, etc.- con
lectores de RFID en estanterías ayudan a prevenir el robo en tienda.
Mejor utilización de los activos.
Seguimiento de sus activos reutilizables (empaquetamientos, embalajes, carretillas) de
una forma más precisa.
Luchar contra la falsificación (esto es primordial para la administración y las industrias
farmacéuticas).
Retirada del mercado de productos concretos.
Reducción de costos y en el daño a la marca (averías o pérdida de ventas).
1.5 Uso actual
Dependiendo de las frecuencias utilizadas en los sistemas RFID, el coste, el alcance y las
aplicaciones son diferentes. Los sistemas que emplean frecuencias bajas tienen igualmente
costes bajos, pero también baja distancia de uso. Los que emplean frecuencias más altas
proporcionan distancias mayores de lectura y velocidades de lectura más rápidas. Así, las de
baja frecuencia se utilizan comúnmente para la identificación de animales, seguimiento de
barricas de cerveza, o como llave de automóviles con sistema antirrobo. En ocasiones se
insertan en pequeños chips en mascotas, para que puedan ser devueltas a su dueño en caso
de pérdida. En los Estados Unidos se utilizan dos frecuencias para RFID: 125 kHz (el estándar
original) y 134,5 kHz (el estándar internacional). Las etiquetas RFID de alta frecuencia se
utilizan en bibliotecas y seguimiento de libros, seguimiento de palés, control de acceso en
edificios, seguimiento de equipaje en aerolíneas, seguimiento de artículos de ropa y ahora
último en pacientes de centros hospitalarios para hacer un seguimiento de su historia clínica.
Un uso extendido de las etiquetas de alta frecuencia como identificación de acreditaciones,
15
PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
substituyendo a las anteriores tarjetas de banda magnética. Sólo es necesario acercar estas
insignias a un lector para autenticar al portador.
Las etiquetas RFID de UHF se utilizan comúnmente
de forma comercial en seguimiento de palé y
envases, y seguimiento de camiones y remolques en
envíos o en sistemas de distribución de
uniformidad en Hospitales(Asturias - España)
Las etiquetas RFID de microondas se utilizan en el
control de acceso en vehículos de gama alta.
Algunas autopistas, como por ejemplo El carril de
Tele peaje IAVE En las autopistas de CAPUFE En
Figura 1.3. Una etiqueta RFID
México la FasTrak de California, el sistema I-Pass de
empleada para la recaudación con
Illinois, el tele peaje TAG en las autopistas urbanas
peaje electrónico
en Santiago de Chile, la totalidad de las autopistas
pagas argentinas y la Philippines South Luzon
Expressway E-Pass utilizan etiquetas RFID para recaudación con peaje electrónico. Las tarjetas
son leídas mientras los vehículos pasan; la información se utiliza para cobrar el peaje en una
cuenta periódica o descontarla de una cuenta prepago. El sistema ayuda a disminuir el
entorpecimiento del tráfico causado por las cabinas de peaje.
Sensores como los sísmicos pueden ser leídos empleando transmisores-receptores RFID,
simplificando enormemente la recolección de datos remotos.
En enero de 2003, Michelin anunció que había comenzado a probar transmisores-receptores
RFID insertados en neumáticos. Después de un período de prueba estimado de 18 meses, el
fabricante ofrecerá neumáticos con RFID a los fabricantes de automóviles. Su principal objetivo
es el seguimiento de neumáticos en cumplimiento con la United States Transportation, Recall,
Enhancement, Accountability and Documentation Act (TREAD Act).
Las tarjetas con chips RFID integrados se usan ampliamente como dinero electrónico, como
por ejemplo la tarjeta Octopus en Hong-Kong, tarjeta bip! en Santiago de Chile para el
transporte público (transantiago), la tarjeta SubteCard para el subterráneo de Buenos Aires, la
tarjeta Cívica en Medellín, y en los Países Bajos como forma de pago en transporte público y
ventas menores.
Comenzando con el modelo de 2004, está disponible una "llave inteligente" como opción en el
Toyota Prius y algunos modelos de Lexus. La llave emplea un circuito de RFID activo que
permite que el automóvil reconozca la presencia de la llave a un metro del sensor. El
conductor puede abrir las puertas y arrancar el automóvil mientras la llave sigue estando en la
cartera o en el bolsillo.
En agosto de 2004, el Departamento de Rehabilitación y Corrección de Ohio (ODRH) aprobó un
contrato de 415.000 dólares para ensayar la tecnología de seguimiento con Alanco
Technologies. Los internos tienen unos transmisores del tamaño de un reloj de muñeca que
pueden detectar si los presos han estado intentando quitárselas y enviar una alarma a los
ordenadores de la prisión. Este proyecto no es el primero que trabaja en el desarrollo de chips
de seguimiento en prisiones estadounidenses. Instalaciones en Míchigan, California e Illinois
emplean ya esta tecnología.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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1.5.1 Sector textil-sanitario
En la actualidad los costes del RFID textil se han reducido ostensiblemente llegando a estar
cerca de 0,60 - 0,65€. Los más resistentes están encapsulados en resina epoxi, que además son
los adecuados para los sistemas de distribución automática de prendas (armarios, taquillas o
sistemas de perchas).
Éstos pueden ser insertados en las prendas de forma muy discreta,
dentro de los dobladillos, termo sellados o simplemente cosidos.
Lo ideal es el correcto insertado en las prendas, pues la posición es
muy importante ya que de situarse en determinadas zonas, puede
dar error en la lectura. La importancia de la calidad de lectura es
Figura 1.4. Chip para textil,
fundamental el haber seleccionado con anterioridad el
uniformidad. Resistente a
hardware, antenas y readers, así como estar situado en un
cualquier proceso de lavado.
entorno no metálico o debidamente aislado es crucial para la
consecución del 100% de lectura. Hoy en día y gracias al
protocolo anticolisión se pueden leer de forma masiva decenas
de prendas u objetos sin necesidad de tener visibilidad directa o
sin necesidad de extraer las prendas de los sacos de lavandería,
cajas o plásticos en tan sólo unos pocos segundos.
Gracias a este producto en el sector textil, los procesos de
lavandería, lencería y dispensación automática de ropa en
Figura 1.5. Chip RFID "Pasivo"
sectores como el sanitario o de moda, se consigue la
Encapsulado para uso en
optimización de recursos humanos y una reducción de stockajes,
uniformidad y sector textil.
importantísimos de hasta un 35% en el stock directo y de la
Especial Lavanderías .
reducción de hasta un 50% en la pérdida, extravío o robo de las prendas. Elementos como los
túneles de lectura son dispositivos que ayudan de forma muy precisa al usuario de estos
sistemas, llegando al 100% de lectura.
En España el auge de esta tecnología, está en claro crecimiento si bien hay muy pocas
empresas que pueden ofrecer garantías de éxito en la implementación y el asesoramiento de
los dispositivos a usar. Un buen socio tecnológico en este campo es importante que sea capaz
de dimensionar perfectamente el sistema.
1.5.2 Logística
Actualmente, la aplicación más importante de RFID es la logística. El uso de esta tecnología
permitiría tener localizado cualquier producto dentro de la cadena de suministro. En lo
relacionado a la trazabilidad, las etiquetas podrían tener gran aplicación ya que las mismas
pueden grabarse, con lo que se podría conocer el tiempo que el producto estuvo almacenado,
en que sitios, etc. De esta manera se pueden logra importantes optimizaciones en el manejo
de los productos en las cadenas de abastecimiento teniendo como base el mismo producto, e
independizándose prácticamente del sistema de información.
Requisitos sobre RFID para su uso en logística
Debido al tamaño de estas dos organizaciones, sus mandatos sobre RFID han causado un
impacto en miles de compañías de todo el mundo. La fecha límite se ha extendido varias veces
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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porque muchos fabricantes se enfrentan a grandes dificultades para implementar sistemas
RFID. En la práctica, las cifras de lecturas exitosas están actualmente en un 80%, debido a la
atenuación de la onda de radio causada por los productos y el empaquetado. Dentro de un
tiempo está previsto que incluso las compañías más pequeñas sean capaces de poner
etiquetas RFID en sus transportes.
Desde enero de 2005, Wal-Mart ha puesto como requisito a sus 100 principales proveedores
que apliquen etiquetas RFID en todos sus envíos. Para poder cumplir el requisito, los
fabricantes usan codificadores/impresoras RFID para etiquetar las cajas y palés que requieren
etiquetas EPC para Wal-Mart. Estas etiquetas inteligentes son producidas integrando el RFID
dentro del material de la etiqueta, e imprimiendo el código de barras y otra información visible
en la superficie de la etiqueta.
1.5.3 Implantes humanos
Los chips RFID implantables, diseñados originalmente
para el etiquetado de animales se está utilizando y se
está contemplando también para los seres humanos.
Applied Digital Solutions propone su chip "unique
under-the-skin format" (formato bajo-la-piel único)
como solución a la usurpación de la identidad, al
acceso seguro a un edificio, al acceso a un ordenador,
al almacenamiento de expedientes médicos, a
iniciativas de anti-secuestro y a una variedad de
aplicaciones. Combinado con los sensores para
Figura 1.6. Mano izquierda de
supervisar diversas funciones del cuerpo, el dispositivo
Amal Graafstra con la situación
Digital Angel podría proporcionar supervisión de los
planeada del chip RFID
pacientes. El Baja Beach Club en Barcelona (España)
utiliza un Verichip implantable para identificar a sus
clientes VIP, que lo utilizan para pagar las bebidas. El departamento de policía de Ciudad de
México ha implantado el Verichip a unos 170 de sus oficiales de policía, para permitir el acceso
a las bases de datos de la policía y para poder seguirlos en caso de ser secuestrados. Sin
embargo, el implante de los chips supone un elevado riesgo para la salud, ya que resultan
altamente cancerígenos.
Amal Graafstra, un empresario del estado de
Washington, en Estados Unidos, tenía un chip RFID
implantado en su mano izquierda a principios de 2005.
El chip medía 12 mm de largo por 2 milímetros de
diámetro y tenía un radio de acción para su lectura de
dos pulgadas (50 milímetros). La implantación fue
realizada por un cirujano plástico, aunque el nombre
del doctor no fue develado. Cuando le preguntaron qué
pretendía hacer con el implante, Graafstra respondió:
"estoy escribiendo mi propio software y estoy soldando
sobre mi propia materia, prácticamente esto es lo que
deseo. Bueno, de forma más precisa, algo que tengo el
tiempo y la inspiración para poder hacerlo. En última
instancia sin embargo, pienso que el verdadero acceso
Figura 1.7. Justo después de que
la operación de inserción de la
etiqueta fuera completada
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sin llave requerirá un chip implantable con un sistema muy fuerte de cifrado; ahora tan sólo
veo este tipo de cosas en un contexto personal. "
1.6 Aplicaciones potenciales
Las etiquetas RFID se ven como una alternativa que reemplazará a los códigos de barras UPC o
EAN, puesto que tiene un número de ventajas importantes sobre la arcaica tecnología de
código de barras. Quizás no logren sustituir en su totalidad a los códigos de barras, debidos en
parte a su coste relativamente más alto. Para algunos artículos con un coste más bajo la
capacidad de cada etiqueta de ser única se puede considerar exagerado, aunque tendría
algunas ventajas tales como una mayor facilidad para llevar a cabo inventarios.
También se debe reconocer que el almacenamiento de los datos asociados al seguimiento de
las mercancías a nivel de artículo ocuparía muchos terabytes. Es mucho más probable que las
mercancías sean seguidas a nivel de palés usando etiquetas RFID, y a nivel de artículo con
producto único, en lugar de códigos de barras únicos por artículo.
Los códigos RFID son tan largos que cada etiqueta RFID puede tener un código único, mientras
que los códigos UPC actuales se limitan a un solo código para todos los casos de un producto
particular. La unicidad de las etiquetas RFID significa que un producto puede ser seguido
individualmente mientras se mueve de lugar en lugar, terminando finalmente en manos del
consumidor. Esto puede ayudar a las compañías a combatir el hurto y otras formas de pérdida
del producto. También se ha propuesto utilizar RFID para comprobación de almacén desde el
punto de venta, y sustituir así al encargado de la caja por un sistema automático que no
necesite ninguna captación de códigos de barras. Sin embargo no es probable que esto sea
posible sin una reducción significativa en el coste de las etiquetas actuales. Se está llevando a
cabo una investigación sobre la tinta que se puede utilizar como etiqueta RFID, que reduciría
costes de forma significativa. Sin embargo, faltan todavía algunos años para que esto dé sus
frutos.
1.6.1 Gen 2
Una organización llamada EPCglobal está trabajando en un estándar internacional para el uso
de RFID y EPC en la identificación de cualquier artículo en la cadena de suministro para las
compañías de cualquier tipo de industria, en cualquier lugar del mundo. El consejo superior de
la organización incluye representantes de EAN International, Uniform Code Council, The
Gillette Company, Procter & Gamble, Wal-Mart, Hewlett-Packard, Johnson & Johnson, SATO
and Auto-ID Labs. Algunos sistemas RFID utilizan estándares alternativos basados en la
clasificación ISO 18000-6.
El estándar gen 2 de EPCglobal fue aprobado en diciembre de 2004, y es probable que llegue a
formar la espina dorsal de los estándares en etiquetas RFID de ahora en adelante. Esto fue
aprobado después de una contención de Intermec por la posibilidad de que el estándar
pudiera infringir varias patentes suyas relacionadas con RFID. Se decidió que el estándar en sí
mismo no infringía sus patentes, sino que puede ser necesario pagar derechos a Intermec si la
etiqueta se leyera de un modo particular. EPC Gen2 es la abreviatura de "EPCglobal UHF
Generation 2".
En Junio de 2006 la ISO adoptó el estándar bajo el nombre ISO/IEC 18000-6C.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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1.6.2 Identificación de pacientes
En julio de 2004, la Food and Drug Administration (Administración de Alimentos y
Medicamentos) hizo pública la decisión de comenzar un proceso de estudio que determinará si
los hospitales pueden utilizar sistemas RFID para identificar a pacientes o para permitir el
acceso por parte del personal relevante del hospital a los expedientes médicos. El uso de RFID
para prevenir mezclas entre esperma y óvulos en las clínicas de fecundación in vitro también
está siendo considerado. Además, la FDA aprobó recientemente los primeros chips RFID de
EE.UU. que se pueden implantar en seres humanos. Los chips RFID de 134,2kHz, de VeriChip
Corp., una subsidiaria de Applied Digital Solutions Inc., pueden incorporar información médica
personal y podrían salvar vidas y limitar lesiones causadas por errores en tratamientos
médicos, según la compañía. La aprobación por parte de la FDA fue divulgada durante una
conferencia telefónica con los inversionistas. También se ha propuesto su aplicación en el
hogar, para permitir, por ejemplo, que un frigorífico pueda conocer las fechas de caducidad de
los alimentos que contiene, pero ha habido pocos avances más allá de simples prototipos.
Otra utilización en el sector sanitario es la localización de expediente clínicos, dentro de un
entorno masivo o de almacenes descentralizados, es decir en almacenes fuera del hospital. La
gestión de inventario, localización se puede mejorar altamente obteniendo resultado
increíbles con sólo poner Chip de RFID en los mismos. Además con los dispositivos de lectura
masiva, se puede garantizar el 100% de lectura de los expedientes clínicos y conseguir la
trazabilidad completa sin problemas y de una manera muy sencilla.
1.6.3 Tráfico y posicionamiento
Otra aplicación propuesta es el uso de RFID para señales de tráfico inteligentes en la carretera
(Road Beacon System o RBS). Se basa en el uso de transpondedores RFID enterrados bajo el
pavimento (radiobalizas) que son leídos por una unidad que lleva el vehículo (OBU, de onboard
unit) que filtra las diversas señales de tráfico y las traduce a mensajes de voz o da una
proyección virtual usando un HUD (Heads-Up Display). Su principal ventaja comparadas con los
sistemas basados en satélite es que las radiobalizas no necesitan de mapeado digital ya que
proporcionan el símbolo de la señal de tráfico y la información de su posición por sí mismas.
Las radiobalizas RFID también son útiles para complementar sistemas de posicionamiento de
satélite en lugares como los túneles o interiores, o en el guiado de personas ciegas.
Figura 1.8. Radiobalizas
1.6.4 Pasaportes
Varios países han propuesto la implantación de dispositivos RFID en los nuevos pasaportes,
para aumentar la eficiencia en las máquinas de lectura de datos biométricos. El experto en
seguridad Bruce Schneier dijo a raíz de estas propuestas: "Es una amenaza clara tanto para la
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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seguridad personal como para la privacidad. Simplemente, es una mala idea". Los pasaportes
con RFID integrado únicamente identifican a su portador, y en la propuesta que se está
considerando, también incluirían otros datos personales. Esto podría hacer mucho más
sencillos algunos de los abusos de la tecnología RFID que se acaban de comentar, y se podría
expandir la cantidad de datos para incluir, por ejemplo, abusos basados en la lectura de la
nacionalidad de una persona. Por ejemplo, un asalto cerca de un aeropuerto podría tener
como objetivo a víctimas que han llegado de países ricos, o un terrorista podría diseñar una
bomba que funcionara cuando estuviera cerca de personas de un país en particular.
El Departamento de Estado de los Estados Unidos rechazó en un primer momento estas
hipótesis porque pensaban que los chips sólo podrían ser leídos desde una distancia de 10 cm,
sin tener en cuenta más de 2.400 comentarios críticos de profesionales de la seguridad, y una
demostración clara de que con un equipo especial se pueden leer los pasaportes desde 10
metros.
La autoridad de los pasaportes de Pakistán ha comenzado a expedir pasaportes con etiquetas
RFID.
1.6.5 Carnet de conducir
El estado estadounidense de Virginia ha pensado en poner etiquetas RFID en los carnet de
conducción con el objetivo de que los policías y otros oficiales realicen comprobaciones de una
forma más rápida. La Asamblea General de Virginia también espera que, al incluir las etiquetas,
cueste mucho más obtener documentos de identidad falsos. La propuesta se presentó por
primera vez en el Driver's License Modernization Act de 2002, que no fue promulgada, pero en
2004 el concepto todavía estaba considerándose.
La idea fue promovida por el hecho de que varios de los piratas aéreos de los atentados del 11
de septiembre tenían carnets de conducir de Virginia fraudulentos. Sin embargo, la American
Civil Liberties Union dijo que además de ser un riesgo para la privacidad y la libertad, la
propuesta del RFID no habría entorpecido a los terroristas, dado que la documentación falsa
que portaban era válida, pues eran documentos oficiales obtenidos con otra identificación
falsa. La debilidad del sistema es que no falla cuando se validan documentos en el momento,
sino que falla al verificar la identidad antes de expedirlos.
Bajo la propuesta, no se almacenaría ninguna información en la etiqueta salvo el número
correspondiente a la información del portador en una base de datos, sólo accesible por
personal autorizado. Además, para disuadir a las falsificaciones de identidad sólo sería
necesario envolver un carnet de conducir con papel de aluminio.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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2. LA EMPRESA: DP WORLD Tarragona
DP World es uno de los mayores operadores terminales portuarias del mundo, con una red
actual de más de 44 instalaciones y 18 más en proyecto, repartidas por 28 paises que abrazan
los 5 continentes.
El pasado mes de junio de 2008, con el beneplácito de la Autoridad Portuaria, DP World
adquirió a Contarsa Sociedad de Estiba, el 60% de las acciones de la terminal de contenedores
del puerto de Tarragona.
En palabras del Presidente de DP World Sultan Ahmed bin Sulayem, "Tarragona, por su
considerable potencial de crecimiento, supone una excitante incorporación al porfolio global
de DPWorld".
Los planes de futuro para DP World Tarragona, pasan por un crecimiento de su superficie total,
hasta alcanzar los 503.000m² y permitir el tráfico de hasta 1,5 millones de TEU. Esta
transformación, comportará una inversión de más de 50 millones de euros en los próximos
años.
En resumen, es una empresa encargada de realizar la logística de mercancías portuarias en el
área de Tarragona.
2.1 Historia
Cuando en el 211 aC el general romano Publio Cornelio Escipión elige Tárraco como puerto de
hivernada para sus tropas en plenas Guerras Púnicas contra el General Cartaginés Aníbal, lo
hace pensando en las cualidades singulares no solo de su costa, sinó también de su
emplazamiento estratégico. Puerta del Valle del Ebro y acceso imprescindible hacia Levante, la
vieja e Imperial Tárraco ejerció cómo capital de la Hispania Citerior, su Hinterland natural.
En el año 2004, la Autoridad Portuaria de Tarragona adjudicó a CONTARSA Sociedad de Estiba
la concesión para gestionar la nueva terminal de tráfico de contenedores. Desde su primera
ubicación en el Moll de Castella hasta las instalaciones del Moll d'Andalusia, la terminal
experimentó un importante crecimiento, tanto en su capacidad cómo en su volumen de
operaciones.
Tras la compra en junio de 2008 del 60% de las acciones de Contarsa, DP World toma el control
de la terminal y presenta un proyecto para acondicionar la instalación y llevarla en el año 2010
a adquirir una capacidad operativa de 1,5 millones de TEU's.
Hoy, DP WORLD Tarragona revalida la visión estratégica de los fundadores de la colonia
romana y ofrece a sus clientes un emplazamiento que por ubicación y capacidad les permita un
rápido y directo acceso a y desde un mercado de 13,5 millones de consumidores.
2.2 Hinterland
Los costes expresados en tiempo y dinero, determinan los límites del Hinterland natural de DP
WORLD Tarragona.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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El área sombreada que se dibuja sobre el mapa, representa aproximadamente, el Hinterland
natural de DP WORLD Tarragona, siguiendo criterios de coste del transporte y para
contenedores con destino a puertos mediterráneos o de oriente.
Figura 2.1. Hinterland DPWORLD Tarragona
Un Hinterland que agrupa el 30% de la población española pero con un índice de Actividad
Económica superior en más de 6 puntos y un PIB per cápita superior a la media nacional en
más de un 30%.
En cuanto al tráfico de mercancías de comercio exterior, el área es origen o destino del 40% de
las exportaciones e importaciones totales, aunque las exportaciones arrojan un mayor valor
añadido, ya que suponen más del 50% de la facturación por exportaciones españolas.
Si el análisis se centra en las mercancías contenedorizadas, los datos se mueven alrededor del
40% del total de contenedores con orígen o destino en España, que traducido en TEU's
alcanzaron una cifra cercana a los 5 millones en 2006.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Figura 2.2. Estadística del Hinterland en DPWOLRD Tarragona
2.3 Instalaciones
DP WORLD Tarragona posee unas instalaciones adaptadas a su carga de trabajo actual. Su
ubicación en el Moll d'Andalusia, le permiten disponer de más de 20 hectáreas de superficie
dedicada.
Los proyectos aprobados y en situación previa al inicio de la fase constructiva, llevarón a DP
WORLD Tarragona a incrementar su supeficie sustancialmente. Una vez finalizadas las obras, la
terminal dispondrá de más de 40 hectáreas de patio de operaciones y mas de 1.000 metros de
atraque.
Como consecuencia, la terminal se dotará de los medios mecánicos necesarios para hacer
frente a la nueva carga de trabajo que supondrán las nuevas instalaciones. Nuevas grúas
PostPanamax, gruas móviles y otra maquinaria auxiliar diversa se irán incorporando en los
próximos meses a la dotación de recursos con los que DP WORLD Tarragona hará frente a su
programa de mejora y expansión.
2.3.1 Infraestructuras y medios
Presente
Las características más destacables de las actuales infraestructuras de DP WORLD Tarragona
son:
- 680 m de muelle.
- Profundidad máxima de 14,5 m.
- 1 rampa RO RO.
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- 1500 m2 de tinglados.
- Zonas de carga y descarga.
- Enlace ferroviario.
- Talleres.
- 140 tomas reefer.
- Área de parking para tráilers.
En cuanto a los medios mecánicos de los que dispone en la actualidad DP WORLD Tarragona,
destacan los siguientes:
-2 gruas Gantry formato Panamax.
- 2 gruas Liebherr 400 y una Liebherr 500 de 51m de formato Post-Panamax.
- 12 Reach Stacker.
- Carretillas elevadoras, trailers, maquinaria auxiliar,...
- Tug master y plataformas.
DP WORLD Tarragona cuenta además con la tecnología más avanzada en sistemas de control y
gestión de las cargas gestionadas.
El software que la terminal pone a disposición de sus clientes, accesible desde la zona de
usuarios de la página web, les permite controlar, planificar, revisar e informar sobre cualquier
operación cómo, carga y descarga, entradas y salidas, unidades estocadas, ...
Estas operaciones se reportan en tiempo real, pudiendo elegir entre los formatos estándar de
EDI (SMGD) más habituales: BAPLIE, CODECO, COARRI… XLS, DBF, MDB, ASCII.
2.4. Capacidades
La Terminal de contenedores del Puerto de Tarragona, gestionada por DP WORLD Tarragona,
dispone en la actualidad de capacidad para satisfacer el tráfico presente de contenedores y las
previsiones de crecimiento llevarán a incrementar la capacidad de forma sustancial, con
posibilidad de alcanzar en el futuro la cifra de 1,5 millones de TEU's anuales.
Además de la carga y descarga de mercancías contenedorizadas DP WORLD Tarragona dispone
de medios y experiencia para la realización de proyectos de carga no estándar, con especial
atención a las cargas delicadas y aquellas de gran peso y volumen.
En este sentido, DP WORLD Tarragona posee un amplio historial en la manipulación de:
- Embarcaciones y yates de todo tipo y tamaño.
- Cargas de proyecto de gran volumen y/o peso (calderas, tuberías de canalización,
generadores, ... ).
- Cargas delicadas (fingers, material aeroportuario, ...).
2.4.1 Operaciones y productividad
DP WORLD Tarragona, es consciente de la importancia que sus clientes dan al tiempo invertido
en las operaciones que afectan a las mercancías que gestiona.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Por este motivo la terminal trabaja de forma permanente para incrementar su productividad,
si que ésta vaya en detrimento de la calidad de las operaciones.
Como consecuencia de esta apuesta permanente por la excelencia, DP WORLD Tarragona,
adecuará en los próximos años sus recursos para abordar cualquier tipo de operación, con el
máximo de rapidez y garantía de éxito.
2.4.2 Equipo
Para DP WORLD Tarragona, el secreto de un servicio excelente reside en una combinación de
factores.
Infraestructuras, medios y tecnología se alían para dotar al factor humano de las herramientas
que le permitan aportar al cliente las más altas prestaciones en todo momento.
Desde el staff directivo hasta el personal de campo, todo el equipo de DP WORLD Tarragona
conoce a fondo su cometido y trabaja día a día con la máxima profesionalidad, para alcanzar
los objetivos planificados y acordados con el cliente, teniendo siempre cómo meta la
consecución de un servicio excepcional.
2.4.3 Seguridad
DP WORLD Tarragona está autorizada por el Gobierno español para aplicar el código ISPS
(International Ship and Port Facility Security Code) y el convenio SOLAS corregido en Julio de
2004. De igual forma el Puerto de Tarragona dispone de un Plan de Protección del Área
Portuaria que incluye accesos controlados a sus instalaciones comerciales, muro perimetral,
vigilancia a través de circuitos cerrados de televisión, patrullas de vigilancia especializada y
exhaustivos controles y medios diseñados con el propósito de garantizar tanto la seguridad de
las instalaciones portuarias cómo el de las mercancías y de los buques atracados en ellas.
2.5 Ubicación
La sede central de DPWORLD se encuentra en
el puerto de khalifa – Dubai.
La situación de DPWORLD Tarragona se
encuentra en el puerto de Tarragona, en el
muelle de Andalucia S/N.
Localización GPS: Latitud 41° 5'47.42"N
Longitud 1°12'43.99
Figura 2.3. Vista aérea de la terminal
DPWORLD Tarragona
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2.6 Estructura organizativa
La empresa está organizada por sectores, dónde cada bloque realiza unas tareas específicas y
funciones. En consecuencia, se puede establecer que la estructura organizativa de la empresa
es el esquema de jerarquización y división de las funciones de cada miembro de los
componentes.
UBICACIÓN DEL
PROYECTANTE
Figura 2.4. Organigrama
2.6.1 Ubicación del alumno
La posición del proyectante, dentro de la empresa, ha sido en el Departamento de Información
Tecnológica (ver figura 2.4.). En este departamento se ha estado ejerciendo el cargo de
Soporte Informático.
Este departamento se encarga de:
-
Helpdesk.
-
Mantenimiento informático.
-
Automatizar las copias de seguridad de la base de datos de la empresa.
27
PROYECTO FINAL DE CARRERA
-
Carlos J. Martínez Gavilán
En general, todo lo relacionado con la tecnología existente en la empresa.
Este proyecto ha estado supervisado por el Sr. Jordi Masip, jefe de departamento. Con ayudas
puntuales de los técnicos de mantenimiento de las grúas.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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3. OBJETIVOS DEL PROYECTO
Aquí se describirán los objetivos que tiene este proyecto.
Básicamente se quiere optimizar la producción de la terminal reduciendo la interactuación
humana y, en lo máximo posible, el margen de errores en el puerto de Tarragona.
La idea general de éste proyecto es tener localizado en todo momento los contenedores. Si
están en una pila, en qué posición de la pila están. Si están en movimiento, que camión externo
o que mafi interno lo está moviendo y cuál es su punto de origen, su punto de destino y que ID
lo está trasladando.
3.1 Descripción inicial
Los transportes marítimos necesitan transportes terrestres en las zonas inaccesibles para los
buques. Este hecho implica un orden en la carga de un contenedor a un barco de mercancías
que empieza por la entrada de un camión con el contenedor. Se deben realizar una serie de
gestiones para tener controlados los contenedores, el origen del mismo, el destino y la
ubicación que tendrán dentro de la terminal. Para ello se necesitan una especie de grúas que
cargan y dejan ubicados los contenedores en la terminal para que, seguidamente, se trasladen
al buque correspondiente.
El mismo procedimiento se ha de seguir cuando se descargan los contenedores de un buque,
ubicándolos primero a un lugar de la terminal, para que luego lo recoja el camión
correspondiente.
Figura 3.1. Seguimiento de un contenedor
Por lo tanto, en todas las terminales portuarias podemos definir dos zonas diferenciadas: la
zona de tierra y la zona de mar. La zona de tierra tiene la labor de gestionar todos los camiones
que entran a dicha terminal. Esta gestión tiene toda la información sobre la mercancía de los
contenedores que se quiere tratar. La única tarea que han de realizar los transportistas es
dejar o recoger un contenedor de la terminal. Los componentes internos se encargan de
organizar la mercancía en pilas, para así, transportarlas al buque o al camión que viene a
recoger la carga.
La zona de mar trata de la misma labor pero con la gestión de los buques. Es una zona donde la
forma de trabajo se realiza directamente con el buque, aquí los camiones no tienen ninguna
29
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labor. Se trabaja con remolques de la empresa para trasladar el contenedor a una ubicación de
una pila descrita anteriormente.
Contenedor: Es un receptáculo (metálico o de otro
material) especialmente diseñado para facilitar el
transporte y la protección de las mercancías
contenidas en su interior, desde el lugar de
embalaje o puerto de embarque hasta la bodega de
sus dueños o consignatario.
Figura 3.2. Contenedor
Pila: conjunto de contenedores agrupados.
Figura 3.3. Pila
Este proyecto tiene como objetivo principal implementar un sistema automático para la
comprobación de los contenedores con su posición e identificación y que sean la correcta. De
esta manera evitaremos un porcentaje, muy elevado, de error humano.
Para ello se instalará una red RFID. Esta red consiste en colocar antenas receptoras en cada
grúa, tanto a las Reach Stacker (grúas mobiles que colocan los contenedores en las pilas) como
a las grúas puente (que son las que interactúan con el buque), e insertar información a un tag
magnético para poder asociar camión, operación y posición. De esta manera, las grúas cuando
lean este tag no necesitarán una comprobación visual para confirmar las operaciones. La única
actuación humana sobre el sistema informático será elegir que contenedor se va a operar,
seleccionando el camión que corresponda por el tag. Y al acabar de operar, confirmar que se
ha realizado la operación.
30
PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
Reach Stacker: Grúa que se encuentra en las
terminales de contenedores. La tarea de esta grúa es
la carga de contenedores en camiones y ferrocarriles
para su transporte. Esta grúa es un vehículo rodado
con una gran capacidad de carga.
Estas grúas están dotadas de un PC de pantalla táctil
dónde se muestran las órdenes que ha de realizar. La
comunicación entre estos elementos móviles y con el
servidor es mediante una antena wifi que llevan en la
parte trasera.
Figura 3.4. Reach Stacker
Grúa puente (Portainer): son grúas semifijas de gran tamaño, se mueven en una sola
dirección mediante un tipo de vía. Son las encargadas de interactuar con los buques.
Figura 3.5. Portainer vista 1
Figura 3.6. Portainer vista 2
Este trabajo se divide en zona de tierra, que como se ha explicado anteriormente, es la que ha
de tener controlada los camiones externos que entran en la terminal. Estos camiones son
necesarios para el transporte por carretera y solo se encargan de cargar o descargar los
contenedores de la terminal. Y en zona de mar, que su objetivo es cargar y descargar los
contenedores a los barcos, ya hayan sido traídos por los camiones externos como por otros
buques (transbordo). En esta zona se trabaja con el personal y maquinaria propia de la
terminal y de la empresa.
La empresa DPWORLD está creciendo continuamente y en un futuro habrán mas del doble de
pilas de las que hay, esto implica muchos más contenedores, muchas mas cargas y descargas y
muchos mas camiones. Aplicando un sistema de red RFID, el control de los contenedores serán
mucho mas fácil de gestionar.
3.2 Objetivo 1: Zona de Tierra
El objetivo principal de esta zona es substituir el sistema anteriormente utilizado, por la
utilización de un sistema automático RFID. Se prestará a los conductores de los camiones un
tag activo. Con esto se consigue que el camión cuando se dirija a una pila, una grúa Reach
Stacker (RS) lea el TAG del camión, de esta manera en el panel de la grúa mostrará la
31
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identificación del camión que ha de operar. Así, el conductor de la grúa podrá ahorrarse una
comprobación previa visual para confirmar la operación sobre el contenedor y sobre la pila
correcta. Para ello instalaremos una antena de lectura RFID y sus controladores en la grúa.
El conductor de la grúa deberá de seleccionar el contenedor que va a trabajar como
anteriormente, con la diferencia de que a la hora de operar con él si elije cualquier otro
contenedor, en caso de equivocación, informáticamente no dejará validar la operación. De
esta manera aseguraremos que se está trabajando sobre el contenedor y una posición que
corresponde.
3.3 Objetivo 2: Zona de Mar
Esta es la zona con la que se trabaja con los buques. En esta zona, el objetivo que se quiere
conseguir es instalar a cada mafi un tag. Este tag recibirá, desde la oficina, la asociación entre
contenedor, posición en pila y mafi interno. De esta manera el contenedor se situará sobre un
mafi identificable. Anteriormente el mafi no tenía una identificación válida.
Mafi: Remolque de la marca mafi. Esta remolcado por un tractor propulsado.
Al conjunto en la terminal se le llama camión interno o mafi.
Figura 3.7. Mafi
Este mafi interno se dirigirá a la grúa puente que esté operando con el buque. La grúa tiene un
PC y se le instalará una antena receptora de lectura RFID y sus controladores, que cuando lea
el tag del mafi ésta mostrará en el panel la id de éste mafi y si corresponde con el barco a
operar, ya que pueden haber varios barcos atracados en el puerto. Los mafis deberán de tener
una relación entre id del mafi y buque a operar. De la misma manera que pasaba con la zona
tierra, no se podrá seleccionar un contenedor que no corresponda con el tag.
Si se va a cargar un contenedor a un barco, la RS recibe la posición del contenedor desde la
oficina. La grúa esperará al mafi que corresponda según la identificación del tag. Descargará el
contenedor de la pila, para luego cargarlo al mafi. Seguidamente cargar este contenedor al
barco, pasando el mafi por la grúa puente que trabaje con el buque asociado al tag.
A la hora de descargar del barco, el contenedor se coloca en la mafi que corresponda. Este
mafi se dirige a la pila que le corresponda al contenedor y la RS leerá el tag de la mafi. Esta
tarea será similar a cuando entra un camión externo para cargar un contenedor.
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4. ESPECIFICACIONES Y DISEÑO
En este apartado se valorará el estado inicial de la terminal, así como los problemas que nos
podemos encontrar y el diseño que se deberá utilizar para conseguir el objetivo de este
proyecto.
4.1 Estado inicial
La terminal dispone de un servidor que emite y recibe la información de ésta, donde la
conexión entre las grúas y la oficina es mediante antenas y puntos de acceso wifi que acaparan
toda la terminal. En dicha terminal los camiones entran y salen, por una zona llamada puerta,
para descargar o cargar un contenedor. Empieza ahí la gestión del contenedor.
Figura 4.1. Esquema inicial
En una terminal portuaria se puede identificar dos zonas de trabajo, tierra y mar. En cada zona
se puede encontrar operaciones de salidas y de entradas.
4.1.1 Zona de Tierra
La zona de tierra lo componen los camiones externos, se denominan de esta manera ya que
son los camiones que no pertenecen a la empresa y no solo operan en dichas instalaciones.
Todos los camiones externos han de pasar por la puerta (GATE) para la gestión de los
contenedores. A estos camiones se les da una tarjeta con una ID. Con dicha tarjeta se puede
hacer una asociación del camión, operación a realizar, carga o descarga (estiba o desestiba) y
una posición en una pila de contenedores.
33
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Figura 4.2.Targeta de identificación
Estas operaciones las ha de validar el conductor de la grúa Reach Stacker manualmente,
observando que la matrícula del contenedor corresponde con la pila donde hay que colocarla.
Se selecciona manualmente, desde un panel táctil dentro de la grúa, el camión y operación a
realizar (en el panel se puede observar una línea que te indica camión y operación). El
problema de éste método es que puede ocurrir cualquier tipo de error humano al seleccionar
la operación y realizar dicha operación sobre un contenedor que no corresponde al camión
seleccionado.
4.1.2 Zona de mar
La zona de mar lo componen camiones denominados mafis internos, tienen este nombre ya
que estos camiones son de la empresa y el nombre corresponde con la marca del remolque y
en algún caso del tractor también.
En este caso, cuando se va a descargar o cargar un contenedor en un barco, las asociaciones de
las operaciones se realizan “similar” a las que se tenían en puerta. Se relaciona los
contenedores del barco con las stackers y mafis desde un PC que se tienen en las grúas
puentes o Portainer.
A diferencia de lo que tenemos en la zona tierra, estos mafis internos tienen una ID virtual =
999, es decir, no tienen una identificación propia. Se le indica una ID virtual porqué todos los
camiones han de estar identificados en el sistema, y ya que los mafis aun no tienen una id
propia se le da una generalizada. Esto es llevado a cabo de esta manera ya que cuando este
mafi tenga que realizar la operación de cargar o descargar, el ordenador pueda identificarlo
como válido. Esto implica que no se tienen localizados, con exactitud, la asociación entre mafi
interno y contenedor.
Tanto las operaciones de cargar a un barco como descargarlo y colocar el contenedor en una
pila de tierra se hacen manualmente. Al no saber la id del mafi que transporta el contenedor,
no se tiene dicha asociación y por lo tanto se ha de comprobar visualmente el contenedor de
cada mafi para recolocarlo en el buque correspondiente. Esto implica que si hay muchos mafis
cargados, el porcentaje de error de equivocarse de contenedor es muy elevado.
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4.2 Problemas iniciales
Hay un gran porcentaje elevado de error trabajando con tanta interactuación humana. Se
pueden distinguir entre dos importantes problemas.
4.2.1 Problema 1
Todas las operaciones se han de validar manualmente. La comprobación del contenedor
respecto del camión y de la pila es visual, incrementando así un margen de error considerable.
Si ocurre cualquier problema, se puede tener muy descontrolado las localizaciones de los
contenedores y bajar drásticamente el ritmo de producción de la terminal.
4.2.2 Problema 2
En zona de mar no se tienen identificados los mafis. Esto implica un pequeño descontrol sobre
quien maneja cada contenedor.
4.3 Motivaciones y repercusiones
Con una red RFID conseguiríamos una terminal mas fluida en el tema de operar con los
conteiner, ya que cuando se tiene algún problema de localización, se pierde mucho tiempo en
intentar localizar los conteiner y volverlos a reubicar, así como, reducir notablemente los
errores de posicionamiento.
Implementando una red RFID, esta terminal ganaría mucho tiempo para realizar las
operaciones de carga y descarga, trabajando, así, un mayor número de conteiner la hora. Por
lo tanto la eficiencia de esta terminal se incrementará notablemente y el coste del error se
reduciría.
Las ventajas mas características de implementar una red de este tipo son:
•
Aumento de la productividad de los operarios de las grúas
•
Reduce drásticamente los errores que se producen en la Terminal con la
reducción de los costes por penalizaciones.
•
Disponibilidad de información detallada sobre el funcionamiento de la
Terminal que permite la toma de decisiones sobre la organización operativa de
la empresa.
•
Control centralizado desde un centro de pantallas con un número reducido de
controladores
•
Pieza básica para ofrecer servicios de valor añadido a clientes en modo ASP:
–
Calidad del servicio ofrecido a través de los tiempos de respuesta en la
entrada y salida de contenedores.
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Modo ASP: La modalidad de servicio mediante el método ASP (Application
Solution Provider) consiste en que el Cliente dispone de un servicio completo,
llave en mano, que incluye Desarrollo, Instalación, Pruebas, Puesta en Marcha y
Hospedaje mediante el abono de una cuota mensual que incluye todos los
conceptos descritos.
La principal ventaja de este método de contratación radica en que el Cliente no
tiene que hacer desembolsos iniciales elevados, tanto en desarrollo como en
infraestructura hardware, ni preocuparse de las labores de mantenimiento
técnico del sistema, lo que le permite centrarse en su verdadera labor, la
comercialización de sus productos, dejando a un lado la posible complejidad
técnica del soporte informático que conlleva la misma.
Algunas de las principales características de este método son:
- Periodos de implementación muy reducidos
- Precios definidos y sin sorpresas
- Accesibilidad las 24 horas del día los 7 días de la semana
- Un solo punto de contacto para resolver sus incidencias
- Soluciones escalables y adaptables en todo momento al crecimiento de
su empresa
4.4 Tareas a realizar
Se pueden identificar varias fases para realizar nuestro objetivo. Estas fases se dividen,
mayoritariamente, en tres.
4.4.1 Primera tarea: Análisis principal
Realizamos un primer análisis, de los materiales necesarios que deberemos utilizar. Realizar
una primera valoración de cómo se va poder finalizar el trabajo, analizando la colocación de los
materiales en la grúa. Y buscar información sobre los modelos de RFID existentes en el
mercado.
4.4.2 Segunda tarea: Montaje y configuración óptima de los controladores
En esta fase se empezará a realizar el conexionado de los controladores y la configuración
inicial de éstos, comprobando también sus posiciones dentro de una caja estanca para la
36
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comodidad a la hora de montarlo en la grúa. Será una configuración poco exacta ya que es una
prueba de laboratorio, simulando un caso real.
4.4.3 Tercera tarea: Automatizar todas las operaciones de la terminal
Esta será nuestro último objetivo, no es más que, al haber verificado que las simulaciones
funcionan correctamente, trasladar el prototipo a una grúa RS, instalarla y hacer las pruebas
reales, realizando y optimizando la configuración de los controladores. Una vez comprobado
que funciona, solamente se tendrán que montar los demás dispositivos, configurarlos como en
el prototipo y empezar a colocarlos a las demás máquinas.
4.5 Esquema del diseño
Se ha realizado un pequeño esquema para poder observar el comportamiento que debe tener
nuestro sistema RFID.
Figura 4.3. Esquema del diseño
En este esquema se puede observar, a rasgos generales, la forma que van a tener de trabajar
las grúas. El cambio mas significativo es la identificación de cada sistema móvil.
En las operaciones de puerta se entrega una tag con una identificación única, asociada al
contenedor. Este camión o recoge un contenedor de una pila o lo descarga, según la operación
marcada en el tag. El tag es leído por una grúa Reach Stacker, que identifica la id del camión,
su respectivo contenedor y posición en la pila.
En las operacions de la zona de mar, se envían las ordenes desde la grúa Portainer a la grúa
Reach Stacker, igual que en la zona de tierra, se han de realizar una serie de gestiones del
contenedor a manipular, con la diferencia de que no es la puerta quien lo gestiona sino la grúa
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quien asocia el tag de un mafi o camión interno. En cualquier caso, la oficina es quien realiza la
gestión de los contenedores.
Este mafi con una ID, se dirige a la posición de operar. Si es el mafi correcto, la grúa Reach
Stacker realizará la operación. Si se ha de cargar un contenedor a un buque, este mafi,
posteriormente, se dirigirá a una grúa Portainer, que leerá la asociación que tiene el tag como
si de una grúa RS se tratase, pero es él quien inserta la posición del contenedor en el buque
según unas posiciones indicadas previamente por personal de la oficina.
Si es una descarga de buque a tierra es el método inverso. La Portainer escoge el contenedor a
descargar y seguidamente le indica una ubicación en tierra. Esta ubicación viene dada
automáticamente según una parametrización realizada anteriormente. Esta parametrización
es realizada por personal de la oficina, que según las características del contenedor se ubican
en un lugar u otro. Seguidamente, el mafi cargado se dirige a la posición asiganda de la
terminal, dónde una grúa Stacker leerá su id y si es la correcta continuará con la operación.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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5. DESARROLLO
Este apartado trata del desarrollo y pruebas que se han realizad a lo largo del procedimiento
de instalación del sistema RFID en la terminal.
5.1 Hardware utilizado
La decisión para escoger el modelo de controladores RFID, ha sido elegida previamente, las
valoraciones iniciales y pruebas con diversos modelos lo han realizado el personal del puerto
de Vigo. DP World Tarragona ha querido seguir su modelo, ya que a ellos trabajan con el
mismo programa de gestión (PACECO) y los controladores les funciona correctamente.
5.1.1 Controlador S2012
Controlador donde se configura los puertos de escucha, la ip, las direcciones donde se
encuentran, el tiempo de reenvío de datos, tiempo de respuesta, etc. para la lectura de los
tags.
Figura 5.1. Controlador S2012
5.1.2 Controlador i-Port m
Los lectores de la i-PORT son los más recientes en el desarrollo IDENTEC SOLUTIONS "
Intelligent Long Range (ILR)”. ILR proporciona gran precisión de lectura y una colección, en
tiempo real, de datos con un mínimo de intervención humana en aplicaciones inalámbricas
tales como:
-
identificación
seguimiento y rastreo
localización
de activos o personal.
Figura 5.2. Controlador i-Port m
39
PROYECTO FINAL DE CARRERA
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5.1.3 Tag Activo
Tag RFID Activo UHF Beacon Tag i-B2 que tiene las características generales siguientes:
-
Envía etiquetas a una distancia de 100m a un lector
fijo
Batería de litio
Duración de la batería: 4 años emitiendo señal cada
2s.
Tamaño de datos: 9 bytes
Figura 5.3. Tag i-B2
ID: 32 bits.
Frecuencia operación: 868Mhz (UHF)
Temperatura de funcionamiento: entre –30 °C y 70 °C.
Humedad relativa de funcionamiento y almacenaje: de 5% a 95%.
5.1.4 Antena receptora (lector fijo)
Es la antena que utilizaremos para recibir las señales RF, procedentes de los tags. Es una
antena Yagi dipolar.
Figura 5.4. Antena Yagi
Antena Yagi: es una antena direccional inventada por el Dr. Hidetsugu Yagi de la Universidad
Imperial de Tohoku y su ayudante, el Dr. Shintaro Uda (de ahí al nombre Yagi-Uda). Esta
invención "de quitar la tierra" a las ya convencionales antenas (groundbreaking), produjo que
mediante una estructura simple de dipolo, combinado con elementos parásitos, conocidos
como reflector y directores, logró construir una antena de muy alto rendimiento. La
invención del Dr. Yagi (patentada en 1926) no fue usado en Japón en un principio. Sin
embargo fue aceptada en Europa y Norteamérica, en donde se incorporó a la producción
comercial, de los sistemas de difusión, TV y otros. El uso de esta antena en Japón solo
comenzó a utilizarse durante la Segunda Guerra Mundial, cuando fue descubierto que la
invención de Yagi, era utilizada como antena de radar por los ejércitos aliados.
40
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5.1.5 Switch Ethernet industrial EKI-2525
Distribuidor de Ethernet con alimentación de entre 12 y 28 VDC. Su función será distribuir el
único cable de red que hay en las grúas a los diferentes accesorios que lo necesiten.
Figura 5.5. Switch Ethernet
5.2 Pruebas de laboratorio
Se empiezan las pruebas con un modelo de pruebas proporcionado por SIMEC, para
comprobar el correcto funcionamiento. Se ha utilizado un alimentador de 24v y el cableado es
el extraído de un cable Ethernet.
5.2.1 Pruebas iniciales
El cable Ethernet ha sido desglosado y cada componente del par ha sido conectado tal cual lo
indica el manual de conexionado.
Problema: la antena no detecta TAG, si hacemos un ping de la ip del controlador nos contesta,
es decir, está bien conectado, pero la antena no detecta tag.
Figura 5.6. Primer montaje
41
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Solución: aún no hemos modificado ningún parámetro de configuración, esto implica que lo
mas probable es que no funcione, como es nuestro caso.
5.2.2 Configuración del Controlador S2012
Se cambian las ips de los controladores, que vienen fijadas a 192.168.0.151. Se quieren las ips
dentro de un rango (del 192.168.1.173 al 192.168.1.183). Este rango es el que actualmente
están usando las grúas RS. Realizamos los cambios de las ips mediante el comando telnet [ip
controlador] 5999 (puerto del controlador para entrar en configuraciones).
Opción 4
4 = Configuración Servidor
a.. IP del equipo: 192.168.1.173
b.. Mascara del equipo: 255.255.255.0
c.. Gateway del equipo: 192.168.1.1
Cuando hemos tenido conexión con el controlador, hemos cambiado la ip y la puerta de
enlace, siguiendo el rango de ip que tienen las grúas Stacker, en este caso hemos puesto la ip
de la Stacker 1 que era 192.168.1.173 y hemos realizado un pequeño montaje sobre una caja
estanca para ir cogiendo medidas.
Configuración, mediante telnet, para el controlador S2012:
Menú principal.
Esta secuencia se encuentra cuando se entra, mediante telnet, en la configuración del
controlador S2012.
Figura 5.7. Menú configuración controlador S2012 Telnet
1 = Configuracion Puerto 1 (Host)
2 = Configuracion Puerto 2 (iPortR2)
42
PROYECTO FINAL DE CARRERA
3
4
5
6
=
=
=
=
Configuracion
Configuracion
Configuracion
Configuracion
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Puerto 3 (Logger)
Servidor
Controlador
iPort
Para elegir una opción debemos introducir número y seguidamente intro.
1. Configuracion Puerto 1 (host)
En este menú se configuran los parámetros de comunicaciones con el host mediante el
protocolo de integración.
a.. BaudRate: No utilizado.
b.. DataBits: No utilizado.
c.. Parity: No utilizado.
d.. StopBits: No utilizado.
e.. Modo Cliente=1 Servidor=2: Tipo de la conexión TCP/IP con el Host. (Por
defecto, servidor).
f.. IP remota: Dirección IP a la que se conectará el equipo (Sólo en el modo cliente).
g.. Puerto: Puerto TCP en el que se realiza la conexión. (Por defecto, 2001).
2. Configuracion Puerto 2 (iPortR2)
En este menú se configuran los parámetros de comunicaciones con el iPort, y con el programa
de configuración iPortR2.exe.
a.. BaudRate: Debe ser 115200.
b.. DataBits: Debe ser 8.
c.. Parity: Debe ser 0.
d.. StopBits: Debe ser 1.
e.. Modo Cliente=1 Servidor=2: Debe ser 2. (Este puerto es el que utiliza el
programa iPortR2.exe).
f.. IP remota: No utilizado.
g.. Puerto: Debe ser 2002.
3. Configuracion Puerto 3 (Logger)
En este menú se configuran los parámetros de comunicaciones del puerto de depuración.
a.. BaudRate: No utilizado.
b.. DataBits: No utilizado.
c.. Parity: No utilizado.
d.. StopBits: No utilizado.
e.. Modo Cliente=1 Servidor=2: Tipo de la conexión TCP/IP con el Host. (Por
defecto, servidor)
f.. IP remota: Dirección IP a la que se conectará el equipo (Sólo en el modo cliente).
g.. Puerto: Puerto TCP en el que se realiza la conexión. (Por defecto, 2003).
4. Configuracion Servidor
En este menú se configura la conexión de red del controlador.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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a.. IP del equipo: Dirección IP del controlador.
b.. Mascara del equipo: Máscara del controlador.
c.. Gateway del equipo: Gateway del controlador.
5. Configuracion Controlador
En este menú se configuran diversos parámetros generales del controlador.
a.. Dirección: Identificador del controlador, utilizado en la comunicación con el host.
b.. Tiempo de reconexión: Tiempo que tardan los socket cliente en volver a
intentar conectarse (milisegundos).
c.. Tiempo de respuesta de ACK: Tiempo máximo de respuesta del host
(milisegundos).
d.. Tiempo de reenvío de evento: Tiempo que se tarda en reenviar un evento si
no se recibe una respuesta del host dentro del tiempo especificado.
e.. Password: Contraseña de acceso al menú de configuración mediante telnet en el
puerto 5999.
6. Configuracion iPort
En este menú se configuran los parámetros referentes al iPort que se encuentra conectado al
controlador S2012.
a.. Dirección iPort: Dirección del iPort que se encuentra conectado al S2012.
b.. Lecturas consecutivas iPort: No utilizado.
c.. Tiempo Polling iPort: Tiempo que se tarda en volver a mandar una petición de
tags al controlador iPort.
Nota: Al seleccionar la opción 8 (Configuración por defecto), la ip por defecto es 192.168.0.31
Problema: No funciona la lectura de tag. El problema puede ser porqué se tiene el controlador
conectado directamente al PC y debería de estar conectado en la red y desde el PC
conectarnos, mediante la ip, a dicho controlador.
El resultado después de realizar lo anteriormente mencionado, es el mismo. La lectura de tag
responde idénticamente.
Comprobamos las secuencias de los leds del controlador y no encontramos ningún problema.
Cuando se marca la opción Sensibilidad RF, parpadea rápidamente en verde con intermitentes
muy prolongados naranja y tampoco supone ningún problema.
44
PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
Figura 5.8. Montaje en caja estanca y secuencia de leds
Solución: Al cambiar i-port hemos tenido éxito en la lectura de los tags, cada segundo se
actualiza la visión de la lectura de tags. La secuencia de los leds siguen siendo la misma.
Nuevo montaje sobre una caja estanca algo mas grande, esta caja es la definitiva con un mejor
cableado y mejor distribución de conexionado. Se empieza el montaje con los controladores
propios de la empresa.
Figura 5.9. Montaje en caja mayor
5.2.3 Configuración del Controlador i-Port m
Ahora que se tiene lectura de tags, se dispone a configurar la antena para una configuración
momentánea. Será una configuración para la lectura dentro del laboratorio, seguramente esta
configuración variará a la hora de instalarlo en las grúas. (En el punto 5.3.4. Se podrá observar
el estado definitivo de la configuración del iport-m.)
Instrucciones de configuración:
1. Conectarse físicamente por RS232 al Iport (lector de Tags).
2. Conectarse físicamente por RJ45 al Controlador de SIMEC.
3. Utilizar el SW IportR2.exe para establecer los siguientes parámetros:
-
Dirección: 31 (dirección del Lector de Tags)
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-
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Tpo. Permanencia: 60 (Tiempo que ha de estar el Tag fuera del ámbito de
lectura del Iport para que vuelva a leerlo).
Intervalo de Reenvío: 3(Tiempo que transcurre entre las lecturas de un mismo
Tag que no salió del radio de alcance del lector.)
Comportamiento Lista: 4
Núm. Máximo Tags: 1
Nivel Rx Entrada: -50 (Sensibilidad o alcance del lector de Tags).
Nivel Rx Salida: -50
Referencia RF: 186
Puerto Slave: si
Sensibilidad RF: no
4. Abrimos una consola y hacemos un telnet al puerto 5999 del controlador SIMEC.
Introducimos el password ‘simec’ y entramos en el menú 5. En él, utilizaremos el carro
para navegar entre los diversos parámetros hasta llegar a ‘Tiempo de reenvío de evento’
donde pondremos el valor 0. Dar a 9 para reiniciar el Controlador y dejar los cambios
hechos.
La configuración de la antena, mediante el programa de configuración iPort Configurator, es la
siguiente:
Figura 5.10. Captura iPort Configurator configuración inicial
Parámetros de configuración i-Port m
Dirección:
Identificación que se da al lector de tags. Debe coincidir con el valor de la configuración local
que se hace en el controlador por el puerto 5999.
Tiempo Permanencia (TP):
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Indica el tiempo en segundos que va a permanecer el tag dentro de la lista de reenvío. Para
que el tag entre en la lista de reenvío, debe haber sido leído previamente. Si es cero nunca se
elimina de la lista de reenvío.
Rango: 0 – 255 segundos.
Intervalo de Reenvío (IR):
Indica el valor en segundos de retransmisión del tag, si este se encuentra dentro de la lista de
reenvío. Si es cero no se retransmite nunca el tag leído.
Rango: 0 – 255 segundos.
Comportamiento Lista:
Indica como actuará el lector cuando la lista de reenvío se llena.
0 = Descarta los tags más antiguos en la lista cuando esta se llena.
1 = Borra toda la lista cuando se llena.
4 = Elimina el tag de la lista cuando se retransmite. Empleado para comprobar el ‘ping rate’ del
tag.
Nº Máximo de tags:
Indica el valor máximo de tags que se envían simultáneamente. Si es cero, no hay límite en la
cantidad de tags que se envían.
Rango: 0 – 100.
Nivel Rx Entrada:
Indica el valor de sensibilidad por encima del cual van a ser aceptados los tags cuando entran
en el radio de lectura del lector. Por debajo de este valor, los tags leídos no se procesan.
Rango: -128 hasta -1.
Nivel Rx Salida:
Indica el valor de sensibilidad por debajo del cual van a ser desechados los tags cuando aún se
encuentren en el radio de lectura del lector. Por encima de este valor, los tags siguen estando
en presentes en la lista de reenvío.
Rango: -128 hasta -1.
Referencia RF:
No tiene ningún efecto sobre el funcionamiento del lector.
Puerto Slave:
Indica si hay un lector esclavo conectado por el puerto slave del lector.
Marcado: Conectado, Sin Marca: Desconectado
Sensibilidad RF:
Incrementa o disminuye la sensibilidad del lector o la capacidad de poder leer tags a mayor o
menor distancia.
Marcado: Alta sensibilidad, Sin Marca: Baja Sensibilidad.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
Comprobación de la lectura de los tags
Se comprueba que la lectura de los tags es correcta.
Figura 5.11. Captura TestProtoc
El número de serie del tag son los caracteres que están después de la letra E. Por ejemplo en la
primera línea tenemos <STX>01E0300025946040<ETX>. El número de serie es el subrayado, el
0300025946.
SOLUCION GENERAL PARA LA CONFIGURACIÓN DE LOS CONTROLADORES:
Había un problema en algunos controladores iport-m, ya que existía un bug en ciertas
direcciones. Se vuelve a la configuración de los controladores para cambiarles ,a todos,
algunos parámetros.
Se cambia la dirección del iPort a la 2. Para ello se debe modificarlo a través del iPort
Configurator, estableciendo el campo Dirección a 2 y también entrando en la configuración del
controlador S2012, apartado 6, Dirección iPort = 2. Se ha detectado que con la dirección 1, 4 y
10 existe un bug en el software. No es preocupante puesto que, salvando estas direcciones,
con las demás funciona correctamente.
En el iPort Configurator se cambia el intervalo de reenvío a 0 puesto que ya se encarga el
controlador de preguntar periódicamente al iPort, no haciendo necesario que el iPort
retransmita el mismo tag cada x segundos
Con estos parámetros de configuración se han cambiado la configuración de todos los
controladores.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
5.2.4 Pruebas con PACECO
Teniendo las lecturas de los tags y comprobando que son correctas, se dispone a realizar las
pruebas con el software de producción PACECO. Esta sería la última prueba antes de poner en
marcha una instalación de prueba en una grúa.
Se dispone a realiza una operación ficticia, en una base de datos de prueba para no ocasionar
problemas en la producción. Para ello solo se modifica el nombre de la base de datos un
fichero .ini (fichero de configuración) del programa grúa.
Configuracion de la base de datos del software grúa
[Base de Datos]
Servidor = SERVER\paceco
Nombre del servidor a cual se conecta
BD = PRUEBAS_DOS
Nombre de la base de datos que se va a utilizar
Usuario = sa
Usuario de la base de datos (se necesita para poderse conectar
a la base de datos)
Password = stacker
Contraseña del usuario
[Imagen]
Imagen = ./
Ubicación de los iconos que se utilizan en el programa
Mapa = \MOLL_ANDALUSIA.bmp
Ubicación de la imagen del mapa de la terminal
[Comunicacion]
IP_Antena = 192.168.0.151
IP controladora.
Puerto = 2002
Puerto de escucha de la controladora.
Direccion = 01
Dirección controladora, valor a poner en las tramas a enviar a
la misma.
[Config]
Tipo_Grua = 0
Tipo Grúa: 0 RS 1 TS.
Grua =99
Id de la grúa dada en la aplicación POSEIDON.
Log = 1
Con 1 fichero Log activado.
Muestreo = 30
Tiempo de envíos de Keep Alives entre Paceco y Controladora.
Act_Muestreo = 0
Activar Keep Alive 1 o no 0.
TpoBocina = 8
Tiempo en segundos que pita la bocina al leer un Tag la antena
de la Grúa.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
BloqueoPines = 0
Si se procede a bloquear los pines de la Grua: 1 o no: 0.
UsoGPS = 0
Si se reciben posiciones del GPS 1 o no 0.
SalCamion = 1
Si al validar una operación de salida se procede a validar
Camión 1 o no 0.
Cierre = 1
Si se pide confirmación de cierre al cerrar la aplicación de grúa
1 o no 0.
TierraMar = 0
0 cuando en una pila lado TIERRA es la andana menor y MAR
la mayor y 1 al revés.
TagDefecto = 999
Tag por defecto en las operaciones donde sea necesario
introducir tag, si no va ninguno se pide.
[Controlador]
Apoyado = 1
Número de Entrada para la señal de apoyado de spreader en
el contenedor.
PinesAbiertos = 2
Número de Entrada para la señal de pines abiertos de
spreader en el contenedor.
PinesCerrados = 3
Número de Entrada para la señal de pines cerrados de
spreader en el contenedor.
Permiso = 2
Número de Salida para la señal de permiso de apertura de
pines de forma manual.
Bocina = 1
Número de Salida para la señal de bocina de la grúa.
Modificar configuración de una grúa RS
Esta opción se utiliza para configurar una grúa stacker en concreto, activando así la opción
RFID, o modificando cualquier parámetro que se quiera cambiar de la grúa.
Elegimos grúa a configurar, el campo “Activa” indica si la grúa esta activada para utilización
automática:
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
Figura 5.12. Grúas de la Terminal
Modificamos el registro de la grúa clicando en el primer icono de la parte inferior izquierda
para introducir la ip del controlador y el puerto.
Problema: Una vez hecho esto, el software de grúa no funciona, no arranca y se queda
colgado.
Solución: con el sistema operativo Windows Vista el software grúa de PACECO no funciona.
Igualmente con Windows XP, el software arranca pero la lectura de tag no se da. De hecho el
software está hecho para una red RFID con localización de GPS, es decir que no se requiere
intervención humana para las validaciones y se puede saber las posiciones de las RS y si la
posición es incorrecta, se bloquean los pines de la grúa RS para impedir así realizar ninguna
operación.
Por ahora, necesitamos una versión sin la configuración de GPS. PACECO informa que la
versión híbrida, la que sería la correcta para esta terminal, la tendrán en algunos días.
Mientras se espera el software, se irá identificando los tags y dándolos de alta en el sistema.
También este tiempo sirve para familiarizarse mas con el software de PACECO.
5.2.5 Identificación de los tags en el sistema
Se han asignado un cartelón (sobrenombre mas corto) a cada uno de los tags, que
corresponden con las 3 últimas cifras.
Se han dado de alta 200 tags en la base de datos del programa, la numeración es la siguiente:
Del 0300025800 al 0300025813 corresponden a los tags de los camiones internos y del
0300025814 al 0300025998 son los tags para los camiones externos. El tag con número de
serie 0300025999 lo hemos dejado para pruebas, ya que la id con el cartelón 999 ya existe y es
el que corresponde con los mafis internos.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Inserción de ids en el sistema
Figura 5.13. Introducción tags 1
Elegimos “Nuevo registro” y aparece una nueva ventana, donde solamente hay que rellenar los
campos de información.
Figura 5.14. Introducción tags 2
5.2.6 Pruebas con PACECO versión mixta.
Se realiza la prueba con la versión mixta proporcionada por PACECO, esta versión permite
hacer una lectura de tags sin la función GPS.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Se modifica el registro de la grúa a versión Mixta, esta opción anteriormente no existía. El
puerto de escucha del controlador es el 2001.
5.15 Captura modificación de registro de un camión
Num. de la Grúa
Tipo
Número de la grúa en el registro
Nombre que recibe
Tpo. Entre Refrescos
Tiempo en segundos para reactualizar la pantalla
Num. de Ordenes
Número de ordenes máximas que se muestran por pantalla
Activa
Modo automático sí o no
Sensores activos
Mx. Modo mixto, Si modo GPS, No modo manual
Bloqueo de Twislocks Control del sistema para el bloqueo de los twislocks de las grúas
(utilizado en modo GPS)
IP de la Grúa
IP que dispone la grúa
Puerto de la Grúa
Puerto de escucha de la grúa
Observaciones
Información adicional de la grúa (marca de la grúa + número)
Rangos de Trabajo
Rango en el cual la grúa puede recibir las operaciones, fuera de éste las
operaciones no son recibidas
BASE DATOS PACECO
La nueva base de datos es la siguiente, con la siguiente configuración, en modo pruebas:
[Base de Datos]
Servidor = SERVER\PACECO
Servidor al que se va a conectar
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BD = PRUEBAS_DOS
Nombre de la base de datos que se va a trabajar
Usuario = sa
Usuario de la base de datos
Password = stacker
Contraseña del usuario de la base de datos
[Imagen]
Mapa = \moll_andalusia.bmp
Ubicación de la imagen del mapa de la terminal
Baplie = \Baplie.gif
Ubicación del icono del baplie
Logo = \Logo_Contarsa.bmp
Ubicación del logo de la empresa para mostrar
[Estilo]
WindowsXP = no
Estilo de los iconos, si no se trabaja bajo Windows XP el
valor ha de ser = si
[General]
RemoHist = 1
1 introducir remociones en histórico 0 no
[Comunicacion]
IP_Antena = 192.168.1.212
IP RFID si se da el caso de que puerta disponga de un
lector RFID
Puerto = 2001
Puerto del controlador S2012
Direccion = 01
Dirección del controlador S2012
Muestreo = 30
si Act_muestreo = 1 tiempo en segundos en que envía
una señal keep alive a la grúa
Act_Muestreo = 0
1 Activar muestreo, 0 desactivar
[Terminal]
Grua= 0
0 si se utiliza grúa Reach Stacker, 1 grúa Transtainer
Baplie: es un fichero .edi que contiene toda la información del barco,
plano de planta, origen, destino y contenido de los contenedores,
etc., antes de llegar al puerto. Este fichero es enviado por los
consignatarios. Después de operar con los buques se vuelve a enviar
el fichero modificado.
Remoción: traslado, cambio de posición, de un contenedor o equipo.
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BASE DATOS GRUA
Se han añadido 2 parámetros nuevos en el archivo de configuración .ini
[Config]
1024x768 = 1
1 resolución 1024 x 768 o 0 para resolución 800x600
ConfirmarTag = 1
1 se ha de confirmar tag o 0 no.
Introducir operaciones a los camiones y comportamiento.
Con el programa PACECO podemos elegir entre introducir operación de entrada (flecha azul)
de contenedor o de salida (flecha roja)
Figura 5.16. Introducción operación 1
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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ENTRADA:
Introducimos información, las casillas azules son los campos obligatorios.
Figura 5.17. Introducción operación 2
Seguidamente clicamos en el tic verde y elegimos calle y pila.
Figura 5.18. Introducción operación 3
Si se ha elegido una pila donde el parámetro no corresponde (tamaño del contenedor) se
deberá buscar una pila donde se corresponda.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Se introduce el contenedor en una posición exacta.
Figura 5.19. Introducción operación 4
El recuadro de color lila es nuestro contenedor nuevo.
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Entonces en el panel de la grúa stacker donde se ha enviado la operación, en este caso la 6,
(esto va según la base de datos la grúa a la cual le mandamos la operación) le saldrá la
siguiente pantalla:
Figura 5.20. Introducción operación 5
Una vez introducida una operación se puede observar en la parte inferior derecha que muestra
la id del camión, que es 000 en rojo. Esto quiere decir que, aunque la operación ha sido
enviada a la cola, aun no se ha leído el tag correspondiente. Si se intenta validar esta operación
para poder realizarlo físicamente, informáticamente el programa se quejará y no dejará
realizarlo. La selección de la operación se realiza mediante la flecha azul situada en la parte
inferior izquierda
, clicando aquí se selecciona la línea a operar, que subjetivamente
quiere decir que esa operación la va a realizar la Grúa X (la primera que la ha seleccionado) y
causa que en los paneles de las demás grúas ya no les saldrá la operación y por lo tanto no
pueden seleccionarla.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Figura 5.21. Prueba tag 1
En cambio cuando se le pasa el tag por delante de la antena receptora observamos lo
siguiente:
Figura 5.22. Prueba tag 2
La id de camión ha cambiado y ahora se podrá realizar solamente la operación que tenga
asignada ese camión. Si se selecciona otra operación pasará exactamente lo mismo que en el
caso de elegir esta operación sin haber leído el tag correspondiente.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Figura 5.23. Prueba tag 3
En cambio, si se selecciona la operación con el campo origen c990, que es la operación
asociada al tag 990. Observamos que nos permite realizar, informáticamente, la operación y de
esta manera poder finalizarla.
Figura 5.24. Prueba tag 4
Si se clica en el tic verde de la derecha, el programa supone que la operación ha finalizado y el
contenedor desaparece de la lista de la stacker y se incorpora la posición del contenedor en la
terminal en el sistema.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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SALIDA:
Se busca el contenedor con el buscador o si se sabe la matricula del contenedor que se quiere
descargar se introduce manualmente
Figura 5.25. Introducción operación de salida 1
Se añade la información restante.
Figura 5.26. Introducción operación de salida 2
En el panel de la grúa stacker se observará la siguiente pantalla, donde se observa que se ha
añadido la operación de salida (S) en la última línea. Cuando la RS lee el tag del camión, la
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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pantalla muestra el número de camión que es. Es ahora cuando se puede validar la operación
del camión 990 y finalizarla.
Figura 5.27. Prueba tag 5
Como pasa en el caso de entrada, si se selecciona un contenedor que no corresponde, el
programa no dejará finalizar la operación.
Figura 5.28. Prueba tag 6
En cambio si seleccionamos el contenedor asociado al camión 990, en este caso el destino es
C990 (camión 990) podremos realizar la operación y finalizarla informáticamente.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Si se selecciona el tic verde de la derecha, el programa supondrá que la operación se ha
realizado con éxito, y al ser caso de salida de contenedor eliminará dicho contenedor de la lista
y de la terminal.
Figura 5.29. Prueba tag 7
La prueba consiste en ir jugando con varios tags, asociar los tags con camiones inventados y
comprobar que no deja realizar ninguna operación hasta que no lee el tag correspondiente. Al
haber varios tags, el lector va leyendo según su proximidad e intercambiando ids si encuentra
varios tags a la misma distancia, por lo tanto la id de camión irá variando. En nuestro caso
mientras no hay lectura de tags no hay validaciones, es decir, no deja seleccionar ninguna
operación, y cuando hay lectura de tag, solamente deja realizar la operación asignada a ese
tag, mientras que si elijes otras operaciones, el programa te denegará la validación.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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5.2.7 Prototipo
Una vez finalizada las pruebas y comprobar que todo funciona correctamente, se propone
diseñar el prototipo, según el espacio de la caja, antes de comenzar con las pruebas en las
grúas.
Integraremos un switch dentro de la caja de los controladores RFID para poder organizar y
distribuir el único cable de red que se tiene en las grúas. Se decide también incorporar, en la
caja, una señal luminosa que indique si los controladores reciben corriente. Esto es por si
ocurriese algún fallo del RFID, poder comprobar, de forma visual, si falla por alguna caída de
voltaje. De esta manera no se perdería mucho tiempo en buscar los posibles fallos. Si fuese lo
contrario, habría que observar, independientemente por cada controlador, cual sería el
motivo.
La alimentación de los controladores se recibirá directamente del alternador de la máquina, así
como el cable de red Ethernet, también el cable de la antena se recibirá del exterior. Por lo
tanto, son 3 entradas de cables exteriores que se han de contemplar.
Figura 5.30. Prototipo cerrado
Figura 5.31. Prototipo abierto
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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• Diagrama del conexionado
Se muestra el conexionado del que dispone el prototipo. Se ha considerado la posible mejora,
en un futuro, de introducir la función de GPS. Por eso se puede observar en el puente indicado
que puede utilizarse como puente de alimentación. Cuando se introduzca la función GPS, este
mismo cable se deberá desplazar hacia la conexión indicada (PWR y GND) e introducir un cable
simple que realice la función de puente.
ALIMENTACION
12V – 24V
Figura 5.32. Conexionado
o
Orden de colores relacionados a los pines del cable Ethernet:
Pin 2
Pin 6
Pin 4-5
Pin 7-8
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
5.3 Pruebas en zona tierra
Se dispone a realizar una serie de pruebas de simulación de casos reales y así poder configurar
los controladores al comportamiento óptimo.
5.3.1 Pruebas iniciales
Esta prueba consiste en recalibrar el alcance de la antena para la lectura de tags, sin utilizar el
programa de producción PACECO. Se ha hecho un montaje simple en una grúa RS, un personal
de mecánica y mantenimiento ha soldado un pequeño soporte para la antena, en la parte
delantera de la RS, la grúa ha estado inmóvil en todo momento y se ha hecho una
configuración previa, teniendo en cuenta la distancia y la altura a la que opera una RS con un
camión. Estas pruebas las hemos hecho sin ningún camión, es decir, alejándonos y
acercándonos, caminando, a la RS. Se han ido cambiando los parámetros RX entrada, RX salida
y la sensibilidad RF según se observaba posibles mejoras.
Una vez que parecía una configuración correcta, se ha simulado una operación con una
tractora. Éste se acercaba y se alejaba en línea recta. Se ha vuelto a recalibrar la configuración
de la lectura de la antena.
Figura 5.33. Ejemplo movimiento de prueba
Hemos comprobado que según la situación del tag, si éste está en la ventanilla encarándolo
con la antena o está en el lado opuesto, el lector puede no recibir el tag correctamente. Se ha
solucionado, pero no por completo, activando la casilla de sensibilidad. Igualmente este
problema no es un error crítico ya que si dentro de la cabina el tag no se lee, se exigiría al
conductor del camión que lo saque con la mano o que lo pegue lo máximo posible a la
ventanilla contigua a la de la antena. Este problema no lo sufrirá las mafis, ya que el tag estará
colgado por el centro del remolque y a esa altura la lectura es perfecta.
TAG
Figura 5.34. Posición tag en mafi
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
También hemos llegado a una “hipótesis” del alcance de la antena en metros
aproximadamente, ya que en las
características técnicas de la antena
se carece de esta información. Al
25m
final de la prueba hemos dejado la
configuración con el Rx entrada = 60 = Rx salida, la distancia en
longitud frontal equivale a 8m, en
lateral unos 25m. Si activamos la
sensibilidad puede alcanzar, en un
pequeño radio, tags en la parte
8m
trasera y hay un pequeño aumento
en cuanto a las distancias.
En un principio habíamos empezado
con un RX entrada = -40 = RX salida.
En este caso la distancia longitudinal
no superaba los 3m.
Figura 5.35. Ejemplo de alcance de la antena
Seguramente haya una relación entre los parámetros Rx entrada y Rx salida con los metros de
alcance aunque para ello tendríamos que estudiarnos este hecho a fondo.
5.3.2 Simulaciones
Teniendo la antena calibrada, probamos con un caso real utilizando el software de PACECO.
Hemos pedido a un conductor de la stacker que realice su tarea utilizando los controladores de
la RFID. Se ha puesto en marcha para realizar un par de camiones y ver el comportamiento que
se tiene. Desde la oficina podemos monitorizar el panel, con la información de tareas, de la
grúa y así ver lo que está pasando con el RFID, pudiendo así cambiar continuamente la
configuración de la antena.
Hemos detectado un posible “error” en la lectura, y es que en el caso de que 2 o mas camiones
estén relativamente cerca, en el alcance de la antena, ésta lee simultáneamente los tags y
cada, aproximadamente, un segundo cambia la id del camión. Por ejemplo si un camión tiene
el tag 990 y otro el 991 si estos 2 están en fila esperando a que la RS realice una operación
sobre ellos, la antena leerá consecutivamente y cambiará la id en la pantalla grúa, es decir se
va intercalando camión: 990 a camión: 991 a camión: 990 cada segundo.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Ejemplo:
ID camión que
varia a 991
Figura 5.36. Ejemplo visual del problema
La solución para este posible fallo, que impediría trabajar correctamente sobre el software, ha
sido cambiar el parámetro de comportamiento de lista, que anteriormente tenía un valor 4 y lo
que provocaba era que la antena enviaba las lecturas de los TAGs cada vez que se producían,
de forma que un TAG que estaba dentro de la zona de lectura se estaba enviando
constantemente. La frecuencia del envío se corresponderá con el tiempo de Ping, esto se
realiza para comprobar el ping rate, pero si queremos que el tag de preferencia al tag que esté
mas cerca de la antena, se cambia ese parámetro a 0, con lo que conseguimos que el tag se
mantenga en la lista de reenvío. Cuando un TAG entra dentro de la lista, éste es enviado al
host. Durante todo el tiempo que el TAG permanezca dentro de la zona de lectura, no volverá
a ser enviado. Si el parámetro "Tiempo de permanencia" se establece a un valor mayor que
cero, entonces la antena lo borra de la lista y el TAG volverá a ser enviado pasado ese tiempo.
Si "Tiempo de permanencia" es cero, el TAG no volverá a ser enviado hasta que no salga de la
zona de lectura y vuelva a entrar. Si la lista se llena de TAGs, la antena borra las lecturas más
antiguas, de forma que esos TAGs volverán a ser enviados cuando vuelvan a entrar dentro de
la lista.
68
PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
Por lo tanto tenemos la siguiente configuración:
Figura 5.37. Captura de la nueva configuración de la antena
5.3.3 Instalación RFID en las grúas Reach Stacker
En este apartado se describe y se muestra los pasos de la instalación de la RFID en las grúas RS.
La instalación se ha realizado con ayuda del servicio de mantenimiento de las grúas.
Se ha estudiado los voltajes que da la maquina, ya que se quiere conectar los controladores, a
la alimentación que da el alternador de la maquina RS. Este alternador da un voltaje de 24V en
continua, pero con unos picos de voltaje de hasta 29V a una frecuencia lo suficientemente
elevada como para estropear los controladores. Se quería instalar un filtro para estabilizar
estos picos.
Se ha estudiado una opción mas sencilla, sin necesidad de instalar filtros y mas segura. Los
controladores se alimentaran de un transformador ya instalado que da un voltaje de 12V DC.
Ya que los controladores y el switch Ethernet pueden trabajar con ese voltaje.
También se ha modificado el prototipo, incrementando a 5 el número de pasa cables
(anteriormente habían 3). Ya que se requiere para los cables de alimentación.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Se busca un lugar fuera de agentes externos y humedades para la colocación de la caja.
Figura 5.38. Ubicación de los controladores RFID
Se instala la antena en el soporte.
Figura 5.39. Instalación de la antena RFID
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Seguidamente se prepara el cableado para las conexiones en los controladores.
Figura 5.40. Controladores conectados
Y se finaliza la instalación, comprobando su funcionamiento correcto, haciendo una prueba
simulada.
Figura 5.41. Instalación finalizada
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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5.3.4 Pruebas reales
Se realiza una pequeña prueba en producción, con la base de datos donde se trabaja
(/server/PACECO), el personal de puerta realiza la asociación entre tag y camión, y se le cambia
el modo de trabajo de la grúa al procedimiento de modo mixto y comprobamos resultados.
La forma de operar que tienen los conductores de las grúas RS es la siguiente:
1. Seleccionan la operación que van a realizar (en la pantalla se les queda la línea azul
encima de la operación), de esa manera, dicha operación no es mostrada a los demás
conductores.
2. Una vez en la posición correcta, operan con el camión.
3. Cuando la grúa tiene el contenedor, el camión se marcha, en el caso de cargar
contenedor a una pila.
4. La grúa coloca el contenedor en su posición y seguidamente finaliza la operación
informáticamente.
Se temía por un posible error crítico, que era que solamente se podía confirmar la operación si
había lectura del tag. Por lo tanto se temía por si el camión cuando marchara no se podría
finalizar la operación.
Fue demostrado que este error no ocurrirá nunca, ya que cuando una operación es
seleccionada, en modo de lectura de tags, ésta no puede realizarse hasta que no lea el tag
correspondiente y una vez leído el tag, esa id la retiene hasta una siguiente lectura de tag o
hasta que no se finalice la operación o hasta que no se cancele la operación. Es decir, si ha
habido lectura una sola vez, ésta, si corresponde con el contenedor a operar, es retenida
aunque ya no haya lecturas y será despachada, por así decirlo, hasta que no se den los casos
anteriormente mencionados.
De igual forma, se puede observar que los tags que no están asociados a ningún camión, son
rechazados por el programa. Así que pueden haber varios tags por la terminal y que las grúas
puedan leer pero no interfieren, para nada, en las operaciones.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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Lo observamos con la siguiente figura:
Figura 5.42. Captura lecturas tag en programa grúa
Si en el programa grúa presionamos F1, éste mostrará una ventana emergente dónde se
pueden comprobar los tags que son captados por la antena de la RS. Los números que se
observan corresponden con el número de serie del tag y si ha sido leído correctamente al final
de la trama mostrará un “OK”.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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CONFIGURACIÓN ÓPTIMA DE LECTURA EN ZONA TIERRA:
El funcionamiento del sistema es correcto, se ha conseguido realizar el objetivo. Las siguientes
tareas en zona tierra serán colocar y acabar de instalar la caja con los controladores, en las
grúas RS. Seguidamente realizaremos las pruebas en zona de Mar, aunque en este caso las
configuraciones de los controladores serán las mismas.
La configuración mas optima que hemos podido considerar es la siguiente:
Figura 5.43. Captura configuración optima de la antena
Dirección: 2 (dirección del Lector de Tags)
Tpo. Permanencia: 0 (Tiempo que ha de estar el Tag fuera del ámbito de
lectura del Iport para que vuelva a leerlo).
Intervalo de Reenvío: 1 (Tiempo que transcurre entre las lecturas de un mismo
Tag que no salió del radio de alcance del lector.)
Comportamiento Lista: 0
Núm. Máximo Tags: 1
Nivel Rx Entrada: -40 (Sensibilidad o alcance del lector de Tags).
Nivel Rx Salida: Algunas a –40 otras –90 en función de la máquina.
Referencia RF: 0
Puerto Slave: si
Sensibilidad RF: si.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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5.4 Pruebas en Zona de Mar
Realmente, una vez obtenidos los parámetros correctos de configuración de la antena y del
controlador, las pruebas a realizar en zona de mar van a ser mínimas, ya que el trabajo
importante se ha realizado en zonda de tierra. Simplemente se han de tener en cuenta que la
antena lea el tag del mafi que llevara colgado y se realizará una pequeña prueba de simulación
antes de poner en marcha. Aunque los resultados deberían de ser correctos.
5.4.1 Pruebas iniciales
Desde la oficina, se realizan pruebas para comprobar el correcto funcionamiento del sistema
RFID para las cargas y descargas en los barcos. Se utiliza un programa llamado
“Pata_Portainer”, este es un programa de Paceco, igual que los demás utilizados, que permite
realizar, prácticamente, el mismo trabajo que se realiza en la puerta de la terminal, con la
diferencia que con este programa se accede al baplie del barco y todo lo relacionado con él.
Introducir operaciones relacionadas a los buques.
Con el programa PACECO, igual que en la gestión de puerta, se puede introducir la información
relacionada con los barcos, así como las operaciones a realizar y los conteiner a operar. Para
cargar un baplie, se irá a gestión de carpetas, en el nuevo cuadro emergente se clica en gestión
de importación y seguidamente en cargar baplie para explorar y encontrar el fichero .edi.
Gestión de carpetas
Figura 5.44. Introducción de operaciones en los buques 1
Antes de enviar la información a la portanier se debe encomendar las tareas a las stackers,
eligiendo que stackers van a trabajar y en que rango de pilas. Para ello se clica sobre
aparecerá la pantalla de configuración de trabajo.
y
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Figura 5.45. Introducción de operaciones en los buques 2
Donde “Grúa Portainer” es el numero de grúa donde se va a trabajar, en “Grúas asociadas a la
Carga” se introducen las máquinas cuales van a recibir la información de las operaciones.
“Rangos de Trabajo de Grúas para Descarga” es para indicar los rangos de trabajo que va a
tener la maquina seleccionada y seguidamente se indican los tags relacionados a estas
operaciones en “Gabarras asociadas a la Mano”, dónde si el tag que se lee no corresponde con
ninguno de estos serán desechados y no se podrá realizar la operación informáticamente
sobre ellos.
Una vez cargado y configurado todo, se clica en el botón
operación sea visible en las pantallas de las portainer.
para poder permitir que esta
Después de todo esto se genera una serie de parametrizaciones automáticas para ubicar los
conteiner en los lugares.
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Si se abre el programa Pata_Portainer, el programa que se visualiza en las pantallas de las
portainers, aparecerá una lista de todos los barcos que se han enviado.
Figura 5.46. Introducción de operaciones en los buques 3
Si se clica en planos podremos indicar las operaciones y hacer las asociaciones.
Figura 5.47. Introducción de operaciones en los buques 4
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DESCARGA:
Igual que lo que se podía hacer en puerta, se puede realizar en barco para la búsqueda de
contenedores. Se puede introducir manualmente el contenedor, clicando en “Descarga”:
Figura 5.48. Introducción de operaciones en los buques 5
O lo buscamos manualmente según la posición, clicando el “local” aparecerá el plano del
barco:
Figura 5.49. Introducción de operaciones en los buques 6
Se selecciona una posición del barco (BAY X), y seguidamente el contenedor a descargar
clicando en
. De esta forma la información del contenedor esta rellenada.
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Figura 5.50. Introducción de operaciones en los buques 7
Al clicar en aceptar y trabajando de modo AUTOMATICO la ubicación ha sido parametrizada
anteriormente, esta tarea la ejerce una serie de personal de la empresa. En este caso el
parámetro “CAMION” ha cogido el valor del tag leído por la antena.
La información saldrá en las pantallas de las RS en la pestaña de DESCARGAS (DES.)
Figura 5.51. Introducción de operaciones en los buques 8
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CARGA:
Para cargar un contenedor en un buque, antes habrá sido secuenciado por el personal
especializado para ello, de la empresa. Esto significa que ha sido ubicado manualmente en el
plano del barco. Esto se realiza clicando en “Plano de carga y descarga”, seguidamente se
selecciona la opción de “Generar secuencia de carga”.
Figura 5.52. Introducción de operaciones en los buques 9
Aparecerá una pantalla donde se pueden mover los contenedores y realizar remociones.
Figura 5.53. Introducción de operaciones en los buques 10
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La grúa RS leerá estas órdenes y serán mostradas en la pestaña CARGAS (CRG.)
Para poder trabajar con el sistema RFID en la Zona de Mar se ha de modificar algunos
parámetros del Pata_Portainer.ini, los parámetros son similares al PACECO.ini:
TagDefecto = 0
Se cambia de 999 a 0, de esta forma se cogerá el tag leído por la
controladora
[Comunicacion]
IP_Antena = 192.168.1.174
Se introduce la IP de la controladora
Puerto = 2001
Se introduce el puerto de escucha de la controladora
Direccion = 01
Se indica la dirección de la controladora
RESULTADO: Se comprueba que la lectura es correcta y que el comportamiento es el mismo
que cuando se trabajaba en Zona de Tierra.
5.4.2 Simulaciones
Se va a simular una operación, en la grúa Portainer para poder tener una situación de la
antena receptora RFID.
Para ello, se tiene que instalar, el soporte de sujeción de los tags en los Mafis internos.
Figura 5.54 Situación real del tag en el Mafi vista 1
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Figura 5.55 Situacion real del tag en el Mafi vista 2
Una vez se ha podido instalar algunos soportes en algunos Mafis, se procede a continuar con la
simulación.
El funcionamiento se sabe y se comprueba que es correcto, ya que el comportamiento es el
mismo que en cualquier lugar de la terminal. Los parámetros de configuración tampoco varían.
Figura 5.56. Situación simulada de la antena en la grúa Portainer
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Figura 5.57. Situación simulada de los controladores RFID en la grúa Portainer
5.4.3 Pruebas reales
Realmente ya no es necesario realizar mas pruebas, ya que todas han sido realizadas
en zona de tierra y el comportamiento ha de ser el mismo. Ahora, la única prioridad es
instalar los equipos.
En esta fase se comienza con la instalación de las antenas y de los controladores en
todas las Portainers y la instalación de todos los soportes de los tags para todas las
Mafis.
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5.5. Croquis temporal
Aquí se muestra el tiempo, en días, invertido para realizar las diferentes tareas del proyecto.
Figura 5.58. Croquis temporal
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6.HERRAMIENTAS UTILIZADAS
En este apartado se tratará de explicar las herramientas y programas utilizados para la
realización del proyecto. La mayoría de pruebas se han realizado con el software de PACECO,
en el apartado de software se explicará en profundidad.
6.1 Dispositivos hardware y herramientas físicas de trabajo
- Ordenador portátil HP, para poder realizar todas las pruebas de laboratorio y las
configuraciones de los controladores, así como la monitorización de los paneles táctiles de las
stackers.
- Dispositivo de almacenamiento de 4gb Cruzer Micro.
- Herramientas necesarias para hacer el conexionado eléctrico de las controladoras:
crimpadoras, cables, cajas estancas, puentes, etc.
6.2 Software
6.2.1 Telnet
No es exactamente un software, sino que es un comando que proporciona Windows para la
conexión entre máquinas mediante internet.
Telnet (TELecommunication NETwork) es el nombre de un protocolo de red (y del programa
informático que implementa el cliente), que sirve para acceder mediante una red a otra
máquina, para manejarla remotamente como si estuviéramos sentados delante de ella. Para
que la conexión funcione, como en todos los servicios de Internet, la máquina a la que se
acceda debe tener un programa especial que reciba y gestione las conexiones. El puerto que se
utiliza generalmente es el 23.
Funcionamiento
Telnet sólo sirve para acceder en modo terminal, es decir, sin gráficos, pero fue una
herramienta muy útil para arreglar fallos a distancia, sin necesidad de estar físicamente en el
mismo sitio que la máquina que los tenía. También se usaba para consultar datos a distancia,
como datos personales en máquinas accesibles por red, información bibliográfica, etc.
Aparte de estos usos, en general telnet se ha utilizado (y aún hoy se puede utilizar en su
variante SSH) para abrir una sesión con una máquina UNIX, de modo que múltiples usuarios
con cuenta en la máquina, se conectan, abren sesión y pueden trabajar utilizando esa
máquina. Es una forma muy usual de trabajar con sistemas UNIX.
Problemas de seguridad y ssh
Su mayor problema es de seguridad, ya que todos los nombres de usuario y contraseñas
necesarias para entrar en las máquinas viajan por la red como texto plano (cadenas de texto
sin cifrar). Esto facilita que cualquiera que espíe el tráfico de la red pueda obtener los nombres
de usuario y contraseñas, y así acceder él también a todas esas máquinas. Por esta razón dejó
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de usarse, casi totalmente, hace unos años, cuando apareció y se popularizó el SSH, que puede
describirse como una versión cifrada de telnet (actualmente se puede cifrar toda la
comunicación del protocolo durante el establecimiento de sesión (RFC correspondiente, en
inglés) si cliente y servidor lo permiten, aunque no se tienen ciertas funcionalidad extra
disponibles en SSH).
Telnet en la actualidad
Hoy en día este protocolo también se usa para acceder a los BBS, que inicialmente eran
accesibles únicamente con un módem a través de la línea telefónica. Para acceder a un BBS
mediante telnet es necesario un cliente que dé soporte a gráficos ANSI y protocolos de
transferencia de ficheros. Los gráficos ANSI son muy usados entre los BBS. Con los protocolos
de transferencia de ficheros (el más común y el que mejor funciona es el ZModem) podrás
enviar y recibir ficheros del BBS, ya sean programas o juegos o ya sea el correo del BBS (correo
local, de FidoNet u otras redes).
Algunos clientes de telnet (que soportan gráficos ANSI y protocolos de transferencias de
ficheros como Zmodem y otros) son mTelnet!, NetRunner, Putty, Zoc, etc.
Manejo básico de telnet
Para iniciar una sesión con un intérprete de comandos de otro ordenador, puede emplear el
comando telnet seguido del nombre o la dirección IP de la máquina en la que desea trabajar,
por ejemplo si desea conectarse a la máquina purpura.micolegio.edu.com deberá teclear
telnet purpura.micolegio.edu.com, y para conectarse con la dirección IP 1.2.3.4 deberá utilizar
telnet 1.2.3.4.
Una vez conectado, podrá ingresar el nombre de usuario y contraseña remoto para iniciar una
sesión en modo texto a modo de consola virtual (ver Lectura Sistema de usuarios y manejo de
clave). La información que transmita (incluyendo su clave) no será protegida o cifrada y podría
ser vista en otros computadores por los que se transite la información (la captura de estos
datos se realiza con un packet sniffer.
Una alternativa más segura para telnet, pero que requiere más recursos del computador, es
SSH. Este cifra la información antes de transmitirla, autentica la máquina a la cual se conecta y
puede emplear mecanismos de autenticación de usuarios más seguros.
Seguridad
Hay tres razones principales por las que el telnet no se recomienda para los sistemas
modernos desde el punto de vista de la seguridad:
Los dominios de uso general del telnet tienen varias vulnerabilidades descubiertas
sobre los años, y varias más que podrían aún existir.
Telnet, por defecto, no cifra ninguno de los datos enviados sobre la conexión
(contraseñas inclusive), así que es fácil interferir y grabar las comunicaciones, y utilizar
la contraseña más adelante para propósitos maliciosos.
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Telnet carece de un esquema de autentificación que permita asegurar que la
comunicación esté siendo realizada entre los dos anfitriones deseados, y no
interceptada entre ellos.
En nuestro caso, la sintaxis para la conexión al controlador es telnet [ipcontrolador] 5999, éste
último parámetro es el puerto de la controladora para poder acceder al menú de
configuración.
6.2.2 Ping
La utilidad ping comprueba el estado de la conexión con uno o varios equipos remotos por
medio de los paquetes de solicitud de eco y de respuesta de eco (ambos definidos en el
protocolo de red ICMP) para determinar si un sistema IP específico es accesible en una red. Es
útil para diagnosticar los errores en redes o enrutadores IP.
Muchas veces se utiliza para medir la latencia o tiempo que tardan en comunicarse dos puntos
remotos, y por ello, se utiliza entre los aficionados a los juegos en red el término PING para
referirse al lag o latencia de su conexión.
El PING en los juegos en red
El ping (que en la jerga de los juegos en red es LAG) es la medida para determinar cuánto tarda
en contestar un ordenador (PC) con el servidor al que está conectado.
Cuanto mayor sea el número del PING "peor" conexión tendremos con el servidor, que incluso
nos puede llegar a expulsar porque puede darse el caso de que afectaremos a otros jugadores
(ya que el servidor se toma más tiempo a los PC que tardan en contestar y esto provoca un
colapso que repercute en todos los jugadores que están en ese momento en tu mismo
servidor).
Sin embargo, se denomina un PING alto a todo aquel PING que supere el número 105, un PING
normal sería considerado desde el 50 hasta el 100, un PING excelente va desde el 10 hasta 49,
cuanto menor sea nuestro número en el PING mejor conexión entablaremos con el servidor.
Un PING crítico es el que tenga el número 300 y un PING muy crítico el que supere el número
300.
Origen del comando ping
El comando ping tiene su origen en los submarinos y sus sonares. Para detectar si había algún
obstáculo, enviaban una señal sonora. Si ésta volvía, es que había algo. De hecho, podían
calcular la distancia del obstáculo mediante el tiempo que tardaba la señal en retornar (la onda
es emitida, choca contra alguna barrera que le impide seguir y regresa debido al choque,
informando de la posición del objeto contra el que ha impactado).
Este mismo mecanismo es el que sigue el comando ping: podemos ver lo lejos que está un
equipo verificando los TTL.
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6.2.3 IportConfigurator
Programa para calibrar el lector del tag, según los parámetros introducidos podemos
incrementar o disminuir la potencia, cambiar el tiempo de latencia de lecturas, el número de
tags máximos de lectura por cada latencia., etc.
Figura 6.1. iPort Configurator
En el campo Conexión se introduce la IP del controlador y el puerto de escucha que tiene el
controlador de la antena (iport-m). Si son correctos, se clica en conectar y podremos modificar
los parámetros de la antena.
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6.2.4 TestProtoc
Es el programa que se utiliza para comprobar el funcionamiento de los controladores y las
lecturas de los tags. Nos muestra por pantalla el número de serie de los tags leídos.
Figura 6.2. TestProtoc
Se introduce la IP del controlador, el puerto de escucha q tiene éste y la dirección que
hayamos introducido en la configuración del controlador por telnet
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6.2.5 PACECO
Es el programa que se encarga de la gestión integral de contenedores. Con él se pueden
relacionar todas las operaciones que se realizan en toda la terminal. Desde la entrada de un
camión externo por puerta hasta la salida de un buque dese mar. Y por el proceso inverso.
Las parametrizaciones de los contenedores y la secuenciación también se realiza con este
programa. Contiene la información de la terminal y también puede abrir los ficheros que
contiene la información de los buques.
Sería muy extenso explicar su amplia diversidad de funciones de gestión y de operación que
posee. Pero en resumen es el único programa que se utiliza para llevar a cabo toda la logística
de esta empresa.
Figura 6.3. PACECO
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6.2.6 Grua
Es el intermediario para recibir la información y visualizar las operaciones que debe realizar
una Reach Stacker. Con el programa PACECO se insertan las posiciones, el contenedor y la id
de camión que transporta dicho contenedor.
Para poder utilizarlo se debe configurar unos parámetros del grua.ini. (explicado en el
apartado 5.2.4). Donde se ha de indicar la grúa que se utiliza.
Figura 6.4. Grúa
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6.2.7 Pata_Portainer
Hace la misma función que grúa, aunque tiene muchas mas funciones extras. Se añade la
opción de poder introducir posiciones de un contenedor en un buque y en tierra, esta opción
implica ser un programa mas complejo. Estas posiciones se pueden introducir ya que este
programa puede leer los archivos baplies del buque.
Se podría considerar que este programa realiza la misma gestión que se realiza cuando entra
un camión externo a la terminal, con la diferencia de que en vez de operar con camiones se
operan con buques.
Para poder utilizarlo se debe configurar unos parámetros del portainer.ini.. Donde se ha de
indicar la grúa que se utiliza.
Figura 6.5. Pata_Portainer
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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7. CONCLUSIONES
Este apartado resume las aptitudes y conocimientos adquiridos en la empresa, realizando el
proyecto de fin de carrera.
7.1 Realizar el proyecto en una empresa
Realizar cualquier tipo de proyectos en una empresa te permite formarte laboralmente e
introducirte en el mundo laboral del ámbito de tus estudios, en mi caso de Ingeniero Técnico
de Informática de Sistemas. Además, una vez terminada la carrera, no comienzas de 0 y eso
aporta algo mas de ventaja a la hora de encontrar trabajo.
He podido apreciar las diferentes tareas que se pueden realizar en una empresa, ya que no
solo te centras en una tarea y tienes que organizarte para poder realizar las tareas necesarias
del día a día, dando prioridad al proyecto.
7.2 Asignaturas de interés de la carrera
Comentaré algunas de las asignaturas que han podido tener algo mas de interés, en mi
proyecto, que otras.
Xarxes de Computadors
Esta asignatura me ha proporcionado unos conocimientos básicos y necesarios para poder
realizar el diseño de la red, comprender como se establecen las comunicaciones y poder
realizar alguna configuración adicional a parte de las configuraciones realizadas a los
controladores.
Introducció a Circuits Elèctrics y Sistemes i Senyals
Las asignaturas de electrónica han podido influir para poder realizar los conexionados y la
parte de seguridad del circuito, estudiar los voltajes y saber aplicar medidas de seguridad.
Otras
Todas las asignaturas en general, unas mas que otras, me han ayudado a tener nociones
generales para un mejor y fácil entendimiento del sistema y de desarrollo en la misma
empresa.
7.3 Conocimientos adquiridos
Trabajar en una empresa de informático técnico me ha aportado grandes conocimientos en el
entorno laboral y psicológico. Alguno de ellos son:
-
Conocer, en toda su profundidad, el funcionamiento de una empresa en el
entorno de la informática.
Trabajo en equipo.
Iniciativa.
93
PROYECTO FINAL DE CARRERA
-
-
Carlos J. Martínez Gavilán
Aumentar mis conocimientos de la tecnología existente en el mercado, tanto
sea por los equipos informáticos como las maquinarias de una terminal de
mercancías portuarias.
Confianza propia y satisfacción personal. Ya que he podido superarme
psicológicamente, por tareas que pensaba que no podría o no realizaría
correctamente.
Realmente, haber realizado el proyecto en una empresa, ha podido complementar mi
formación académica y adentrarme al mundo laboral, que, según mi punto de vista, es de lo
que se trataba.
7.4 Dificultades
Podría dividir este apartado en dos, dificultades laborales y dificultades personales.
7.4.1 Dificultades laborales
Se puede decir que las dificultades laborales que hemos obtenido han surgido sobre la marcha.
El objetivo y el diseño se tenían claro desde un principio, aunque sobre el diseño del prototipo
del RFID ha ido cambiando según el transcurso del tiempo. Otro problema ha sido la
adaptación de nuestro sistema RFID al software PACECO, ya que dicho software estaba hecho
para un sistema RFID con GPS. Los desarrolladores de PACECO pudieron realizar un software a
medida para esta terminal, pero en ese tiempo el proyecto estuvo parado a su espera.
El desarrollo ha sido bastante lento, ya que dependemos mucho del departamento de
mantenimiento para algún tipo de montaje especial en las maquinas, como puede ser el
soporte de la antena, o material que el departamento de informática no disponía para poder
realizar los montajes en las grúas y, según el trabajo que tenían, iban realizando nuestras
peticiones. Tanto el material de mantenimiento como el material obtenido por las
distribuidoras con las que trabaja con la empresa, como pudo ser el switch. Y porqué hemos
realizado varias pruebas para estudiar y reconfigurar varias veces, hasta obtener el mejor
resultado, funcionamiento y seguridad para no repercutir y parar la producción de la terminal.
7.4.2 Dificultades personales
Respecto a las dificultades personales han sido la de empezar y adaptarme en una empresa
nueva y totalmente desconocida, por mi parte, dónde no sabía el modo de funcionamiento
que se tenía, ni informáticamente ni como empresa logística que es DP WORLD Tarragona. Ha
podido repercutir, también, el ser la primera persona que realizar el proyecto de final de
carrera en dicha empresa, aunque la ayuda de mi tutor en mis practicas y en conocimientos
varios, ha sido excelente.
La compaginación del trabajo con los estudios ha sido una tarea “dura” ya que la organización
personal que debía tener ha sido mas estricta y complicada.
94
PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
7.5 Estado actual
Muy a mi pesar, no hemos podido montar en todas las máquinas el sistema RFID, a causa de
los contratiempos que hemos tenido con los materiales y con factores de empresa que lo han
impedido, hasta el día de mi fin de convenio de prácticas.
En la zona de Tierra trabajan dos maquinas con el sistema RFID implementado perfectamente
operativa, así que, por ahora, pueden trabajar con dicho sistema hasta que no reciban mas
peticiones de trabajo y necesiten trabajar con mas gúas. Realmente, esta zona, era la mas
critica y la que se debía de completar lo antes posible. Aunque solamente hayan dos maquinas
con este sistema, los controladores están instalados en las cajas estancas y perfectamente
configurados, así que solo es necesario realizar la instalación en la grúa.
En la zona de mar, se ha conseguido llegar a la mitad del objetivo. Se ha podido obtener la
situación donde se podría instalar los controladores y la antena en las grúas Portainer, ya que
en estas grúas también deben colaborar el personal de mantenimiento para la instalación.
Aunque esta operación solo es para cargar y descargar contenedores entre buque y mafi, las
operaciones que se realizan entre mafi y Reach Stacker (si es la que dispone de la instalación
de los controladores) se puede trabajar con RFID, aunque esta opción hasta que no esté
completamente acabada la zona, no se activará. Dicha ausencia del sistema no es tan crítica
como en tierra, ya que el trabajo que se realiza aquí es mas seguro a prueba de fallos. En el
panel de la grúa puente, el sistema RFID solo indica la ID del mafi, es decir, que lo único
automático aquí seria ahorrar al que asigna las posiciones de los contenedores, teclear los 3
números de id del mafi. Respecto a los tags de los mafis, no se han logrado instalar todas las
plataformas de soporte para el tag, esta tarea también ha sido encomendada al personal de
mantenimiento, que por circunstancias prioritarias han debido de realizar otras tareas.
7.6 Futuras mejoras
• Finalización, por completo, del sistema RFID
Como se ha comentado anteriormente en diferentes apartados, existe un sistema RFID para un
trabajo totalmente automático con ayuda de GPS situado en los spreader, en este momento es
cuando, verdaderamente se habría finalizado por completo un sistema RFID. En este paso se
ha de levantar una cartografía de la terminal para tener las posiciones exactas (latitudes y
longitudes) de todos los puntos de la terminal. Este sistema es totalmente automático y no
requiere ningún tipo de interactuación humana. La diferencia de poder trabajar con GPS y no,
es que con el GPS se puede obtener la posición exacta de la grúa y la automatización completa
del sistema.
En el caso de descargar un contenedor de un camión a una pila, si el spreader no está en la
posición correcta de la pila, el sistema RFID avisa de que no puede realizar la operación y
además bloquea los twistlocks.
Lo mismo pasa en la carga de un camión cuando el contenedor que se dirige a coger la grúa no
es el de la posición recibida por el GPS.
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
Carlos J. Martínez Gavilán
Spreader: Parte de la grúa que sirve para la sujeción de
los contenedores, es variable en longitud, según la
medida del contenedor.
Twistlocks: pines que dispone el spreader, en cada
extremo, para la sujeción fija de los contenedores
mediante una media vuelta.
Twistlocks
Figura 7.1. Spreader
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
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8. BIBLIOGRAFIA
La bibliografía de definiciones y de la introducción ha sido obtenida de internet, especialmente
de:
www.wikipedia.es
Toda la información sobre la empresa ha sido extraída de la pagina web de la empresa:
www.dpworldtarragona.com
La información de los controladores, así como las instrucciones y la resolución de problemas.
Ha sido obtenida por SIMEC.
-
Manual Documento conexionado.
Manual de configuración del controlador S2012.
Información sobre resolución de problemas y parámetros de configuración.
Figura 8.1. Logo SIMEC
La información obtenida del software de producción de la terminal ha sido obtenida gracias a
PACECO.
-
Manual usuario gestión integral de contenedores PACECO
Información sobre resolución de problemas y parámetros de configuración.
Figura 8.2. Logo PACECO
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