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Desarrollo de un programa de cómputo de automatización destinado al manejo y control del huevo en empresas de incubación

Publicado: 20 de octubre de 2011
Por: DP Fernandes*, GAM de Deus, CF Santos - Instituto Federal Goiano, Campus Urutaí, GO, Brasil
Resumen

En evolución constante, las empresas de incubación han aumentado su producción a un ritmo acelerado para satisfacer la demanda del mercado. Es posible introducir una mejora en este ramo, con el auxilio de la tecnología del procesamiento de imagen digital para automatizar la ovoscopia, que es el proceso de verificación de los huevos fecundados. Por lo anterior, el presente artículo hace la propuesta de un programa de cómputo (“software”) para automatizar la línea de producción, con el objeto de controlar el proceso desde el momento en que se reciben los huevos hasta que los pollos son enviados a la granja, pasando por la selección del huevo.

Palabras Clave: Procesamiento digital de imagen, Selección del huevo, Automatización del proceso

Introducción
La automatización auxilia varias áreas del conocimiento humano al convertir rutinas cotidianas realizadas manualmente en rutinas automáticas que, en general, son más rápidas y seguras (Bezerra, 2007).
En muchas empresas la selección del huevo todavía se realiza en forma manual y bajo condiciones bastante insalubres para quienes la realizan, Además, en los lugares donde se realizan estos procesos la información se recaba y se guarda de manera vaga o informal, lo que no permite tener el control adecuado de la producción.
Es por ello que un sistema automático para la selección y el procesamiento de los huevos es de gran utilidad, pues evita pérdidas por vacunar huevos no fecundados, gastos de contratación de operarios, gastos por trabajadores asociados por problemas generados por el esfuerzo repetitivo y situaciones insalubres, además de crear seguridad y mayor control del proceso. De esta forma, este artículo presenta la especificación de un programa de manejo no sólo de parte de la clasificación de los huevos, sino también el control de la producción mediante un registro histórico por lote, que habrá de determinar la cantidad de huevos que no fueron aprovechados, permitiendo al supervisor identificar a los galpones de reproductoras más productivos en ese momento y el registro de posibles anomalías en la ejecución de la incubación o en la adquisición de un terminado lote.
El programa permite obtener información sobre el lote desde el momento en que llega hasta que es enviado a la granja, posibilitando un control todavía mejor de las incubadoras y emitiendo alertas e informes estadísticos sobre la producción a lo largo del tiempo.
Material y Métodos
Se realizó un análisis previo a fin de determinar los requisitos e identificar las fallas actuales en el control de la línea de producción de una empresa típica de incubación. Tal etapa se realizó a partir de entrevistas y la observación de todo el proceso, tomando en consideración las teorías resultantes de la ingeniería de requisitos (Pressman, 2006). A partir de la determinación de los requisitos y las fallas se hace un esbozo del sistema a través de diagramas y, además, se determinan las tareas a ser ejecutadas por el mismo. En la Figura 1 se puede observar uno de los diagramas generados. Con esto, las operaciones se pueden pensar de manera lógica y racional antes de ser codificadas. Dicha etapa es fundamental para el desarrollo de un programa de software, tanto que varios autores enfatizan su importancia (Sommerville, 2007).
Diagrama de clases
 Figura 1. Diagrama de Clases propuesto
Desarrollo de un programa de cómputo de automatización destinado al manejo y control del huevo en empresas de incubación - Image 1
 
Para facilitar su construcción, el proceso de creación del programa se dividió en dos partes. La primera con respecto a la clasificación del huevo y la segunda es el control de la línea de producción.
En la primera parte, diseñada por ovoscopia digital, se terminó la necesidad de que el programa tenga la capacidad de clasificar los huevos con el fin de saber si están o no fecundados, para lo cual es necesaria la adquisición de imágenes. En esta fase se utilizó una cámara digital Sony CyberShot con configuración para tomar fotografías de 7 mp. Se realizaron vistas a las instalaciones de una empresa para obtener las imágenes de la línea de producción. Como en la mayoría de las compañías, en esta los huevos se revisan y se clasifican manualmente antes de ser vacunados, según se muestra en el Figura 2.
Imagen de una bandeja durante la ovoscopia
Figura 2. Imagen tomada como estándar de referencia para el estudio y la clasificación
Desarrollo de un programa de cómputo de automatización destinado al manejo y control del huevo en empresas de incubación - Image 2
 
Se tomaron varias fotografías para componer un banco de imágenes. Los huevos se encontraban en el día 18 de incubación. Pese a ello, muchas de estas fotografías se descartaron por no presentar la posibilidad de realización de la ovoscopia digital, ya que ésta presupone el uso de una fuente de luz incidente debajo de los huevos y la captura se hacha desde determinados ángulos produce sombras que imposibilitan la clasificación. Fue por ello que se realizaron varias pruebas hasta obtener un ángulo suficientemente bueno para la clasificación.
La parte relativa a la ovoscopia se llevó a cabo utilizando el ambiente Matlab que cuenta con funciones que facilitan el procesamiento de matrices numéricas pues, finalmente, una imagen no es otra cosa que una matriz. Al principio se realiza la sobreposición de la imagen con una máscara (Figura 3) que eliminará partes irrelevantes de la imagen a través de operaciones lógicas entre ella y la máscara. El programa recorre la imagen utilizando la máscara para localizar los huevos. Una vez hecha la localización se acciona otro módulo para realizar la clasificación almacenando la condición del huevo y su posición.
Imagen con la máscara
Figura 3. Imagen con la máscara, dejando sólo fracciones de la imagen para ser estudiadas
Desarrollo de un programa de cómputo de automatización destinado al manejo y control del huevo en empresas de incubación - Image 3
El método que hace la clasificación del huevo se basa en la utilización de un umbral aplicado a los niveles de rojo, verde y azul (Red, Green, Blue, RGB). Véase Gonzalez y Woods (2008) para obtener mayor información sobre el uso del umbral.
Proponemos que el método que evalúa las condiciones de los huevos, después de la clasificación, envíe la información de las posiciones donde se encuentran huevos no fecundados para la máquina que retirará solamente los huevos buenos de la bandeja dejando para ser descartados los huevos no fecundados. La máquina vacunadora también recibe la información de cuáles huevos deberán ser descartados y, así, no los inyectará, evitando el desperdicio de vacuna.
Además del programa referente al control, se contará con un banco de datos que guardará la información de los galpones de producción, proveedores, destino de los pollos, lotes de huevos e información sobre el procesamiento del lote (llegada y salida de la incubadora, porcentaje de huevos fecundados, cantidad de huevos procesados por vía/turno, cantidad de pollos aprovechables), entre otros datos estadísticos y de rastreabilidad. De esta manera el administrador de la línea de producción contará con mayor información sobre el lote evaluado al momento. La información contenida en el banco de datos puede variar dependiendo de las necesidades de cada empresa de incubación.
El programa de cómputo también hará una clasificación ordenada de los proveedores más rentables. Con el informe histórico, el administrador del sistema podrá realizar una evaluación más precisa, identificando las fallas que están ocurriendo en la producción. La segunda parte del proyecto se implementó usando el lenguaje Java y el ambiente netBeans. Esta selección se realizó debido al conjunto de funcionalidades precompiladas y portátiles, además de la orientación de objetos, lo que permite facilidades de mantenimiento, portabilidad, reúso, etc.
La implementación del sistema presupone el uso de algunos equipos: 3 computadoras (o una CPU y tres terminales satelitales para reducir los costos), una máquina vacunadora, equipo de adquisición de imágenes en ambiente controlado, una máquina para retirar el huevo a base de ventosas. Tanto la máquina vacunadora como la de retirada del huevo deben dar soporte a la programación a través del programa de cómputo. La Figura 4 ilustra la interacción entre estos equipos.
Vista general de la interacción entre los componentes electrónicos
Figura 4. Ilustración del orden en que los componentes habrán de interactuar y sentido de la información
Desarrollo de un programa de cómputo de automatización destinado al manejo y control del huevo en empresas de incubación - Image 4
 
Resultados y Discusión
De acuerdo con observaciones directas en una empresa del ramo se calcula que en una línea de producción se pierde hasta el 20% de los huevos. La ovoscopia ayuda a la vacunación de estos huevos, pudiendo ser realizada automática o manualmente. La ovoscopia manual genera gastos significativos, por ejemplo, en una línea de producción de 100,000 huevos se necesitan aproximadamente 8 operarios para ejecutar la tarea. Con el paso de los meses, el gasto por concepto de estos trabajadores es bastante considerable. Machado (2009) propone la ovoscopia digital tomando en consideración la llegada del huevo, pero por lo observado durante el análisis de los requisitos, éste no es un procedimiento conveniente en huevos fértiles, ya que su aplicación a gran escala puede no funcionar, obligando a la manipulación individual de los huevos que, siendo tan intensa, puede comprometer el desarrollo embrionario, retrasar la producción y, finalmente, contribuye poco a minimizar las pérdidas y los gastos en las incubadoras, pues la ovoscopia realizada al final es fundamental, toda vez que es en este momento cuando se puede decir con certeza cuáles son los huevos que se deben vacunar y cuáles los que se deben descartar. También es importante subrayar que los huevos pasan por una selección durante su recolección en los galpones (casetas, naves o galeras) y, dado que el sistema controlará la producción, será difícil percibir cuáles son los proveedores que están ofreciendo un producto de calidad.
En cuanto a la parte de control, todavía se encuentra en fase de pruebas y adaptación, siendo que hasta el momento las pruebas unitarias se muestran bastante satisfactorias, mientras que en ambientes de producción, las pruebas se condicionan a repeticiones, factor que también es necesario para la implementación del sistema como un todo, de forma que estamos buscando compañías que nos permitan realizar pruebas para terminar el presente proyecto.
Conclusiones
Con un programa de cómputo que clasifique correctamente a todos los huevos de un lote, con rapidez y sin el uso de procesos manuales, se evita la vacunación del huevo infértil, ahorrando dinero y garantizando la seguridad del proceso. Se calcula que a lo largo de un año, un sistema como este produciría una economía de cerca de R$ 150,000.00 en una línea de producción de 100,000 huevos/día, debido a la reducción de la mano de obra y al ahorro de vacuna.
Además, un sistema que tenga las funcionalidades dinámicas y ágiles, con las características aquí especificadas, culminará en un aumento en la organización de la empresa, facilitando y acelerando la obtención y recuperación de datos, generando informes importantes para una administración más rápida y precisa de la línea de producción.
Bibliografía
Bezerra E. 2007. Princípios de Análise e Projeto e Sistemas com UML. Elsevier Rio de Janeiro.
Gonzalez RC & Woods RE. 2008. Digital Image Processing. Prentice Hall. Nova York.
Machado DS. 2009. Sistema de inspeção visual automática aplicado ao controle de qualidade de ovos em linhas de produção. Dissertação de Mestrado. Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais. Belo Horizonte.
Pressman RS. 2006. Engenharia de software. McGrawHill. São Paulo.
Sommerville I. 2007. Engenharia de Software. Pearson Addison-Wesley. São Paulo.
 
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