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04/28/2020

La realidad aumentada: aclaraciones, actualidad y aplicaciones en la enseñanza de la logística

Realidad aumentada

LA REALIDAD AUMENTADA: ACLARACIONES, ACTUALIDAD Y APLICACIONES EN LA ENSEÑANZA DE LA LOGÍSTICA

Julio Mario Daza Escorcia, Profesor del Programa de Ingeniería Industrial y líder del semillero Optimización de Cadenas de Suministros (OptiCas), juliom.dazae@konradlorenz.edu.co

Jorge Luis Bacca Acosta, Profesor del Programa de Ingeniería de Sistemas y líder del semillero Tecnología Educativa Konrad (TecnoEduKon), jorge.bacca@konradlorenz.edu.co

 

La aplicación de la realidad aumentada móvil en el ámbito educativo ha cambiado considerablemente el patrón de educación tradicional. Se ha demostrado que el uso de esta tecnología en las clases puede aumentar la efectividad y el atractivo de las actividades de enseñanza y aprendizaje. Sin embargo, la investigación en el uso de realidad aumentada para la enseñanza de temas en el área de logística aún es escaso. En esta entrada se presentan de manera general algunas definiciones de la realidad aumentada, logística, sus aplicaciones en la actualidad (incluyendo el COVID-19) y una aplicación desarrollada en conjunto por los semilleros de investigación Optimización de Cadenas de Suministros (OptiCas) y Tecnología Educativa Konrad (TecnoEduKon), liderados respectivamente por el autor y co-autor de este artículo.

¿Qué diferencia existe entre la Realidad Virtual, Aumentada y Móvil?.

Según Majid, Mohammed and Sulaiman [1] la realidad aumentada (RA) nació después de la realidad virtual (RV). La RA es una tecnología que permite superponer información virtual sobre objetos del mundo real [2], con una interfaz donde interactúan las escenas compuestas y las personas. A diferencia de la RV que proporciona a los usuarios escenas donde la ambientación es totalmente virtual, la RA brinda a los usuarios una escena en la que coexisten objetos del mundo real y virtual, actuando como un puente entre estos dos mundos.

Como mencionó Panetta [3], la RA fue una de las tecnologías emergentes más relevantes y desarrolladas en 2018. Sin embargo, el rápido desarrollo de dispositivos móviles y teléfonos inteligentes, el aprendizaje móvil y la realidad aumentada, dan origen a una nueva tecnología llamada realidad aumentada móvil (RAM). Esta tiene cuatro componentes principales: 1) la cámara que se utiliza para capturar la información del objetivo, 2) el marcador que consiste en la información del objetivo, 3) un dispositivo móvil que procesará y almacenará la información del objetivo siempre que se lee y 4) el contenido digital que mostrará la cámara cuando lea el marcador de destino [1].

Ventajas de la realidad aumentada móvil, incluso en tiempos de Covid-19.

En los últimos años, la mejora de los dispositivos móviles asegura que los contenidos basados ​​en la tecnología RAM permitirán tener una comunicación más efectiva en comparación con los basados en aplicaciones web y de escritorio. Esto genera enormes potenciales de aplicación en diversos campos industriales y de servicios, incluida la educación; donde el uso de esta tecnología en las clases ha cambiado considerablemente el patrón educativo tradicional, logrando aumentar la efectividad y el atractivo de las actividades de enseñanza y aprendizaje.


Qr 22Actualmente, se utiliza esta tecnología para desarrollar aplicaciones que ayuden a la sociedad, como el caso de la aplicación publicada en el artículo “This 3-D Simulation Shows Why Social Distancing Is So Important” en New York Times [4], donde se presenta una aplicación para iOS, que muestra cómo pueden aplicarse las pautas de distanciamiento social en la vida real. La aplicación puede descargarse a través de este código QR.

Figura 1. QR de la App del NY TIMES en RAM pro COVID-19.

El estado actual de la logística y el uso de herramientas tecnológicas para enseñanza.

De acuerdo con Waters [5], la logística es la capacidad básica que permite a la empresa obtener y mantener una ventaja competitiva. Esta se centra en tres estrategias que buscan la satisfacción del cliente: 1) localización de las instalaciones, 2) transporte y distribución y 3) gestión de almacenes. Siendo la gestión de almacenes la que representa mayores costos operativos y de capital. Según Mourtzis et al. [6], los costos operativos y de capital del almacenamiento en Europa representan aproximadamente el 25% de los costos logísticos, mientras que las cifras para los EE. UU. muestran que el almacenamiento contribuye aproximadamente al 10% [7]. A pesar de la importancia del almacenamiento en la logística de las cadenas de suministro, el uso de tecnologías RAM para la enseñanza de esta estrategia logística aún es escaso.

La realidad aumentada y su aplicación en logística.

En la gestión de almacenes existe un proceso crítico llamado preparación de pedidos (u order picking, en inglés), que consume hasta el 60% de todas sus actividades. En este, los productos se recogen de ubicaciones de almacenamiento específicas en función de los pedidos del cliente. Una forma de lograr ahorros es mediante la optimización de las rutas de preparación de pedidos. Lo anterior hace parte, en logística, de la temática llamada configuración de almacenes y centros de distribución. Aquí, se estudian varios algoritmos heurísticos de enrutamiento, para encontrar rutas de recolección de pedidos más cortas.

A partir de la revisión del estado del arte, se puede concluir que, a pesar de los diferentes avances de la realidad aumentada en el área de la logística, aún se encuentra en una fase inicial en cuanto a su aplicación en este campo, especialmente para favorecer el entrenamiento o formación en el área de la logística. Como consecuencia existe una brecha de conocimiento en este sentido. Por este motivo, la Fundación Universitaria Konrad Lorenz, a través de la cohesión entre los semilleros de investigación Optimización de Cadenas de Suministros (OptiCas) y Tecnología Educativa Konrad (TecnoEduKon) pretende contribuir a cubrir una parte de esta brecha de conocimiento, mediante el desarrollo de una aplicación para favorecer el proceso de aprendizaje de la gestión de bodegas, que hace parte del tema de logística en el área de la ingeniería industrial, convirtiéndola en la primera aplicación que se desarrolla para este propósito.

LOGISTIK: una aplicación móvil de realidad virtual para logística

LogistiK es una aplicación móvil de realidad aumentada basada en marcadores, es decir, que utiliza una imagen (o marcador) para posicionar la información aumentada. Este tipo de realidad aumentada facilita la ejecución de la aplicación en dispositivos con pocos recursos, debido a que no debe hacer un reconocimiento de imágenes que requiera demasiados recursos computacionales. El componente de realidad aumentada de la aplicación fue desarrollado en Unity bajo lenguaje C# y utilizando la librería Vuforia. Los demás componentes de la aplicación fueron desarrollados en Android Studio.

LogistiK fue desarrollada como una herramienta de soporte al proceso de enseñanza del tema de gestión de almacenes de picking en el campo de la logística del área de la ingeniería industrial. LogistiK fue diseñada por el auxiliar de investigación Juan Diego Bernal y fue desarrollada para el sistema operativo Android en su versión 4.4 (Android KitKat) o superior.

El componente principal de la aplicación es el módulo de realidad aumentada, donde los estudiantes tendrán que elaborar una ruta dentro de una bodega de picking, recogiendo una serie de pedidos distribuidos por toda la bodega; para esto deberán hacer uso del panel táctil de sus teléfonos para mover un montacargas situado en la esquina de la bodega. Los niveles son establecidos previamente por los docentes. Una imagen de la aplicación, así como el código QR para su descarga de Google Play, se muestra en la siguiente figura.

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Figura 2. Uso de la pantalla táctil para dirigir el montacargas y código QR para descarga.

 

EstComentarios finales de la aplicación en RAM desarrollada para cursos de logística.

La aplicación móvil de realidad aumentada desarrollada para mejorar la comprensión del estudiante en la temática de configuración de almacenes y centros de distribución en cursos de logística ha sido presentada y probada con un grupo de estudio compuesto por más de 200 estudiantes de diversos cursos de pregrado y posgrado de ingeniería industrial, en cinco universidades privadas de la ciudad de Bogotá, quienes evaluaron y comentaron la aplicación desarrollada. Los comentarios revelan que la aplicación genera una experiencia de aprendizaje de alta calidad y una atmósfera activa en el aula; incluso creando una discusión grupal que ayuda a resolver los ejercicios dados. Lo anterior, nos permite concluir que usar la aplicación móvil de realidad aumentada es agradable, fácilmente aplicable y muy útil para la enseñanza de la gestión de almacenes en cursos de logística.


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Divulgación y premiaciones recibidas por la aplicación desarrollada. A continuación, se relacionan los eventos donde esta investigación se ha presentado y los premios obtenidos:

Primer lugar en el Congreso Internacional de Ingeniería InNGENIO 2019. El evento se llevó a cabo del 21 al 23 de agosto de 2019 en Medellín, Colombia.

Segundo lugar en el área de investigación ingeniería y tecnología, en el concurso de posters realizado en el marco del Primer Encuentro de la Red Internacional de Investigación ERII 2019. El evento se llevó a cabo del 11 al 13 de septiembre de 2019 en Bogotá,  Colombia. 

Ponencia en el VI Congreso Internacional Industria, Organización y Logística,  22 al 23 de agosto de 2019 en Cartagena, Colombia.

Fotografías: Estudiante Juan diego Bernal en los eventos mencionados. 

 

Nota: Algunos apartes de esta entrada fueron tomados del capítulo de libro desarrollado por los autores, titulado: “Una aplicación móvil de Realidad Aumentada para la enseñanza de la gestión de almacenes en logística”, edición n° 4. Para más información, visite: http://www.fundacioniai.org/editorial/index2.1.html

 REFERENCIAS

[1]      N. Majid, H. Mohammed, and R. Sulaiman, “Students’ Perception of Mobile Augmented Reality Applications in Learning Computer Organization,” Procedia - Soc. Behav. Sci., vol. 176, pp. 111–116, Feb. 2015.

[2]        R. Azuma, “A Survey of Augmented Reality,” PRESENCE-TELEOPERATORS VIRTUAL Environ, vol. 6, no. 4, pp. 355–385, 1997.

[3]        K. Panneta, “5 Trends Emerge in the Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies,” 5 Trends Emerge in the Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies, 2018. [Online]. Available: https://www.gartner.com/smarterwithgartner/5-trends-emerge-in-gartner-hype-cycle-for-emerging-technologies-2018/. [Accessed: 05-Mar-2019].

[4]        The New York Times, “5 Trends Emerge in the Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies,” 5 Trends Emerge in the Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies, 2018. [Online]. Available: https://www.nytimes.com/interactive/2020/04/14/science/coronavirus-transmission-cough-6-feet-ar-ul.html. [Accessed: 23-Abril-2020].

[5]        D. Waters, Global logistics: new directions in supply chain management, Sixth Edit. London, UK: Kogan Page, 2010.

[6]        D. Mourtzis, V. Samothrakis, V. Zogopoulos, and E. Vlachou, “Warehouse Design and Operation using Augmented Reality technology: A Papermaking Industry Case Study,” Procedia CIRP, vol. 79, pp. 574–579, 2019.

[7]        Establish Inc., “Logistic Cost and Service, CSCMP Global Conference,” Logistic Cost and Service, CSCMP Global Conference, 2010. [Online]. Available: https://www.establishinc.com/case-studies/warehouse-design-improvements. [Accessed: 04-Mar-2019].

 

 

04/22/2020

Ajustemos los relojes

Ajustemos los relojes

Ajustemos los relojes

Imagina que vas de viaje a un lugar que no conoces. En algunas ocasiones podrás pedirle a los lugareños que te den indicaciones sobre qué lugares debes visitar, dónde comer o dónde pasar un rato en la tarde; pero, seguramente en algún momento no tendrás dichas indicaciones y te verás obligado a emplear tu teléfono móvil para acceder a una de las tantas aplicaciones de mapas que te ofrece el mundo del internet, tendrás casi de “inmediato” información de primera mano sobre los lugares que debes ubicar y cómo llegar a ellos.

Podríamos decir que es una de las maravillas de nuestro actual siglo, digitas la dirección que quieres o el nombre de un lugar y accedes a fotos, ubicación por sistemas de coordenadas (calles y carreras, por ejemplo) y además te dice en cuánto tiempo estarás en el lugar, siempre y cuando actives tu posición. ¿Pero alguna vez te has tomado el tiempo para pensar como puedes hacer esto y lograr ubicar la dirección de interés con tanta precisión?

Bueno, es casi seguro que has escuchado que los teléfonos móviles tienen un GPS (por sus siglas en inglés) o sistema de posicionamiento global y esta opción que aparece en las herramientas y en la configuración de tú teléfono, se basa en una de las tantas ideas maravillosas que la teoría de la relatividad tiene para ofrecernos.

Uno de los grandes retos en los sistemas de posicionamiento es el de la sincronización de los relojes y las correcciones relativistas al tiempo medido entre relojes, cuando tenemos diferentes marcos de referencia inercial. Esta es una de las ideas elaboradas por Albert Einstein en sus trabajos de 1905. Miremos un poco más cómo los conceptos de la teoría de la relatividad nos permiten usar a diario nuestros sistemas GPS  

El sistema GPS se compone de un conjunto de satélites que siguen órbitas especiales, cada uno de ellos emite señales de radio (ondas electromagnéticas de cierta frecuencia) y un receptor en la tierra detecta las señales que son emitidas por varios satélites de manera “simultánea”.

Desde el punto de vista de la teoría de la relatividad, el concepto de simultaneidad se ve afectado por las velocidades de los sistemas de referencia, considerando que cada satélite tiene una velocidad relativa con respecto a la Tierra y el receptor está en el marco de referencia terrestre.

Cada satélite y receptor se ajustan mediante  la comparación entre los tiempos medidos por relojes atómicos; la velocidad relativa entre el reloj del receptor y los relojes de los satélites y la reducción en la interacción gravitacional entre los satélites y la tierra inducen una variación entre los tiempos medidos en un satélite comparado con los medidos en el receptor en tierra.

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Representación de un sistema de posicionamiento global integrado por satélites, receptor y usuario. Imagen de uso libre

Al final, la competencia de los efectos mencionados (altura de los satélites y velocidad relativa) genera un incremento en el tiempo de los relojes de los satélites, lo cual implica que la estimación de distancias a partir del tiempo que tarde la señal en viajar, se vería afectada por un error aproximado de 11 km diarios [1], por lo tanto, el sistema receptor en la Tierra debe considerar el efecto del tiempo del reloj de cada satélite y corregir el error sistemático presente.

Como hemos mencionado, la tecnología de los sistemas de posicionamiento global que impactan sectores de la economía, la tecnología militar, el campo de las comunicaciones y la movilidad de la sociedad actual, no podrían funcionar sino fueran consideradas las correcciones relativistas propuestas por Albert Einstein en su formulación teórica, así como los desarrollos de un gran número de físicos, matemáticos e ingenieros que se dejaron seducir por el encanto de las teorías de uno de los grandes físicos de la humanidad y al cual queremos rendirle homenaje en el mes de aniversario de su fallecimiento, hace 65 años.

[1] Huerta E., Galles C., Greco A., Mangiaterra A., "El GPS y la teoría de la relatividad". Revista de enseñanza de de la física, vol 21, noviembre 2010. disponible en: https://www.researchgate.net/publication/266044844_El_GPS_y_la_Teoria_de_la_Relatividad/citation/download

 

Mariana Ríos Naranjo

Docente

Facultad de Matemáticas e Ingenierías 

04/13/2020

¿Cómo le perdí el miedo a aceptar las invitaciones a ponencias y cursos?

Entrada 11

¿Cómo le perdí el miedo a aceptar las invitaciones a ponencias y cursos?

Es normal que una gran parte de los mensajes que llegan a nuestro buzón de correo sean de Moodle y otra gran parte de seguro sean de Carlos con invitaciones para participar como ponentes o asistentes en eventos, algunos de ellos en otras ciudades e inclusive en otros países.


En mi experiencia, cuando veía estos mensajes de correo electrónico, los dejaba a un lado porque no creía tener lo suficiente para ir a estos eventos (grave error), hasta que llegó un mensaje para asistir a una escuela de invierno en México que solo tenía como requisito saber álgebra lineal, y la misma escuela ofrecía becas totales (hospedaje, alimentación y transporte) presentando una carta de recomendación. Esto me motivó a postularme, porque en ese momento ya había visto álgebra lineal y además, aunque fuese en el exterior había la posibilidad de una beca.

Unas semanas después me llegó la notificación de que había sido aceptada y además podía acceder a la beca que ofrecía la escuela, pero la escuela no podía ofrecer los transportes aéreos, por ser estudiante extranjera. Ese mismo día le conté a Carlos que había sido aceptada y él, además de ponerse contento, nos pidió (junto con otro compañero que también había sido aceptado) que le mandáramos una copia de la aceptación para que la universidad nos diera un porcentaje de los transportes aéreos. En este punto aprendí a perderle el miedo a la parte económica. Varios eventos, no solo este, ofrecen apoyos económicos y, además, la universidad también te apoya en estos.

La principal razón por la que no respondía a los mensajes con invitaciones como asistente era porque muchas veces pedían requisitos de materias que aún no había visto. En esta escuela, en cambio, pensaba que ya cumplía los requisitos, porque ya había visto álgebra lineal (la primera, porque yo estaba en segundo semestre), pero esta idea fue completamente derrumbada en los primeros 15 minutos del curso cuando empezaron a nombrar elementos como: grupos, anillos, bases, kernel, isomorfismos, transformaciones lineales…etc. Dado que no podía entender completamente todo sobre lo que estaban hablando, lo único que hice ese primer día fue anotar lo que más pude y llevarme una idea de lo que estaban hablando. Después conversando con mi compañero, el requisito de álgebra lineal que sonaba tan inocente, para nosotros en realidad era álgebra lineal avanzada. Los otros días para mí se basaron en prestar mucha atención, anotar todo y gran parte de la noche (el curso duraba todo el día) estudiar para entender un poco más al día siguiente. El curso se llamaba “De la magia de los espejos al álgebra lineal”, pero para mí en realidad fue “Introducción al álgebra lineal avanzada guiada a la magia de los espejos”.

Esas trasnochadas valieron cada segundo. Cada día, aunque incrementaba la dificultad, para mí era un día que entendía un poco más la magia de los espejos, y realmente era mágico.

Al inicio de mi carrera, cuando veía una invitación para exponer un póster, por ejemplo, aunque supiera que en los semilleros habíamos sacado muy buenos resultados, no respondía a estos mensajes por miedo a exponer. Pero, estando en los semilleros (no solo un semestre, varios), sí o sí uno aprende a quitarle el miedo a exponer un póster, ya sea porque te toca exponer internamente en el semillero, o porque expones en el encuentro de semilleros que hace la universidad o porque has ido a exponer fuera de la universidad.

Gran parte de los eventos que tienen espacio para exponer pósters tienen nombres que suenan muy grandes en cantidad de personas y, como lo mencioné antes, aunque uno sabe que se han sacado muy buenos resultados en los semilleros, uno se frena por miedo a tantas personas. Pero la realidad es que, entre más personas, mejor.

El año pasado, tuve la oportunidad de ir a Cali al Encuentro Suroccidental de Matemáticas, con todo pago por la universidad, a exponer un póster y a asistir a unas charlas; era un evento muy grande al que asistieron no solo colombianos, asistieron desde argentinos hasta rusos.Una de las cosas buenas que tienen los pósters es que los asistentes van a ti y te escuchan porque les atrajo tu póster, les interesa el tema, o las dos cosas. Del evento de Cali aprendí que sean 20 o 100 personas, solo vas a tener máximo 5 en frente de ti.

 
En estos eventos me ha pasado que al menos una persona está trabajando en algo similar y te aporta ideas para tu investigación (en un evento grande, son más las personas que te aportan ideas). En especial, en eventos más grandes es más fácil recibir críticas que muchas veces son buenas y en otras te sirven para aprender, a modo de regaño de un ruso, que los resúmenes van al final.

 

Diana Valentina Castro

Estudiante del Programa de Matemáticas

Facultad de Matemáticas e Ingenierías

04/02/2020

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04/01/2020

Ingeniería y Covid-19

Ingeniería y covid-

Nuestra “tranquila vida”, al menos como la conocíamos, sólo podía ser desestabilizada a nivel global por un fenómeno de tal magnitud como una pandemia. En Google, las cadenas de caracteres COVID y CORONAVIRUS son quizás las que marcan mayor número de consultas a pesar del corto tiempo que ha transcurrido desde que la noticia se hizo global.  En todos los aspectos de nuestras vidas, las alarmas se han disparado: salud, economía, banca, educación, seguridad, entre muchos otros, se estremecen ante la misma fuente de inestabilidad.

Al tiempo que los gobiernos implementan medidas para combatir la propagación del virus, los científicos hacen sus mejores esfuerzos para desarrollar mecanismos de control y mitigación del virus. A través del uso de modelos matemáticos se intenta predecir la forma de propagación del virus para así poder estimar los recursos necesarios para reducir una eventual catástrofe social. Por su parte, los operadores de telecomunicaciones se esfuerzan en mantener una infraestructura que permita la actividad de la industria por teletrabajo, las instituciones educativas encuentran en la virtualización de contenidos la mejor salida ante la emergencia.

De ese modo, universidades y centros de investigación diseñan prototipos de bajo costo para la construcción de respiradores artificiales, otros ponen a disposición sus laboratorios para la producción de distintos artefactos de uso sanitario. Por otra parte, las redes sociales se convierten en una fuente de información inmediata (verdadera o falsa), los algoritmos de detección de fakes news se ponen en marcha para evitar otro desastre: las noticias cargadas de desinformación. Así, se empiezan a diseñar procesos que permitan optimizar los recursos de infraestructura de hospitales, disponibilidad de recursos humanos especializados, medicamentos, espacios de aislamiento, etc.  

En medio del caos, se hace necesario adoptar otra forma de vida, así sea de manera temporal, donde la principal preocupación es obtener los recursos más básicos para mantenerse con vida, con salud estable y, en lo posible, con trabajo:  servicios públicos, alimento y conexión a internet.  En todos ellos hay algo en común:  la intervención de la ingeniería.

 

Nelson Armando Vargas Sánchez

Director Programas de Ingeniería
Facultad de Matemáticas e Ingenierías