# 🏭 Maqueta de Manufactura Flexible (XK-335B) ### Plataforma de Integración Interdisciplinar: Control Industrial, Instrumentación y Sistemas de Datos **Universidad Mayor de San Andrés (UMSA) — Facultad de Ingeniería** **Carrera de Ingeniería Electrónica — Gestión II/2026** [![Fase 1: Concluida](https://img.shields.io/badge/Fase%201-Auditor%C3%ADa%20Kaizen%20%26%20Planos-blue.svg)](#-3-alcance-y-andamiaje-de-la-fase-1-semanas-1-a-6) [![Plataforma Web](https://img.shields.io/badge/Web%20Portal-Cloudflare%20Pages-orange.svg)](https://miguelangel2107.github.io/maqueta-manufactura-xk335b/) [![Norma ISA-S5.1](https://img.shields.io/badge/Norma-ANSI%2FISA--S5.1--2009-green.svg)](Documentacion/Planos/Diagrama_P&ID/) [![Norma IEC](https://img.shields.io/badge/Norma-IEC%2060617%20%2F%2081346-yellow.svg)](Documentacion/Planos/Diagrama_Electrico/) [![Base de Datos](https://img.shields.io/badge/PostgreSQL-3FN%20Normalizada-blue.svg)](database/) --- ## 📌 1. Presentación Institucional y Académica El presente repositorio constituye la memoria técnica viva y el centro de custodia documental para la **Planta de Manufactura Flexible XK-335B**, instalada en el Laboratorio de Control de la Facultad de Ingeniería (UMSA). Bajo la iniciativa de optimización pedagógica del Semestre II/2026, tres asignaturas troncales operan de forma sinérgica sobre esta plataforma física: * **Sistemas de Control II (ETN-902 - 4 Hrs):** Caracterización dinámica, modelado fenomenológico, clasificación analítica de variables ($PV, MV, DV$), identificación por caja negra y diseño de lazos de regulación. * **Aplicación de Técnicas de Control (ETN-1034 - 8 Hrs):** Cableado industrial, esquemas de potencia y mando (IEC), relevamiento de I/O, control de servomotores (PTO/HSC), variadores de frecuencia y programación física de controladores lógicos programables. * **Bases de Datos (ETN-1000):** Arquitectura cliente-servidor de telemetría en 3 capas, modelado relacional en Tercera Forma Normal (3FN), diseño de mockups HMI/SCADA (ISA-101) y administración del flujo de desarrollo colaborativo con Git. --- ## 👥 2. Plantel Docente y Escuadra de Trabajo ### 2.1. Cuerpo Docente y Auditoría * **Docente Titular y Auditor General:** Ing. Jorge Antonio Nava Amador * **Auxiliares de Docencia:** * Aux. Limber Ajnota Cahuaya (*Aplicación de Técnicas de Control - ETN-1034*) * Aux. Fabian Plata Vargas (*Sistemas de Control II - ETN-902*) * Aux. Franz Choque (*Bases de Datos - ETN-1000*) ### 2.2. Escuadra de Ingeniería Concurrente (Asignada a la Planta XK-335B) | Estudiante | Asignatura | Rol Técnico Especializado | Responsabilidad Principal | | :--- | :---: | :--- | :--- | | **Univ. López Rodríguez Miguel Ángel** | **ETN-1034** | **Líder de Hardware & Red RS-485** | Auditoría estática cable a cable, verificación del bus multipunto y parametrización de drivers. | | **Univ. Wilson David Huanca Challco** | **ETN-1034** | **Inspección de Procesamiento & Seguridad** | Diagnóstico de prensas neumáticas, mordazas mecánicas y análisis de fallas en parada de emergencia. | | **Univ. Siñani Canaza Juan Carlos** | **ETN-1034** | **Mapeo I/O de PLCs Siemens** | Asignación de operandos de memoria, entradas/salidas digitales/analógicas y cableado de borneras. | | **Univ. Henrry Jherson Torrez Patty** | **ETN-902** | **Causalidad Dinámica & Modelado** | Clasificación de variables ($PV, MV, DV$), balance de masas/fuerzas y demostración analítica de ruptura de lazo. | | **Univ. Gandarillas Conde Valeria Erika**| **ETN-1000** | **Modelado Relacional & 3FN** | Diseño conceptual E-R, normalización exhaustiva y optimización de esquemas para telemetría. | | **Univ. Quisbert Bautista Paul Fernando** | **ETN-1000** | **Arquitectura de Telemetría (3 Capas)** | Mapeo de flujos de datos campo-servidor, análisis de latencias y diseño de diccionarios de datos. | | **Univ. Cuevas Perez Mauricio** | **ETN-1000** | **Infraestructura de Datos & SQL** | Desarrollo de scripts DDL/DML para PostgreSQL/MySQL, índices de series temporales y triggers. | --- ## 🎯 3. Alcance y Andamiaje de la Fase 1 (Semanas 1 a 6) La **Fase 1: Auditoría Kaizen e Ingeniería Inversa** sienta las bases de confiabilidad física, abstracción teórica y gobierno de código de la planta antes de cualquier intervención de control avanzado: ```text +-------------------------------------------------------------------------------------------------------+ | CRONOGRAMA DE LA FASE 1 (SEMANAS 1 A 6) | +-------------------------------------------------------------------------------------------------------+ | SEMANAS 1 - 2: LABORATORIO 1 | | Levantamiento Físico de Activos, Fenomenología y Arquitectura Cliente-Servidor | | • Auditoría estática cable a cable desmintiendo antecedentes obsoletos (VFD trifásico en selección). | | • Mapeo formal de direcciones I/O de las 5 CPUs Siemens S7-200. | | • Demostración analítica de ruptura de lazo y pérdida de observabilidad (C = [0 0]). | | • Inspección de latencias de comunicación del puerto serie RS-485 vs. PC de adquisición. | +-------------------------------------------------------------------------------------------------------+ | SEMANAS 3 - 4: LABORATORIO 2 | | Normalización Internacional de Planos (ISA/IEC) y Modelado de Datos de Campo | | • Estandarización de diagramas P&ID bajo norma ANSI/ISA-S5.1-2009 (lazos, burbujas, tags). | | • Elaboración de esquemas eléctricos de potencia y mando bajo norma IEC 60617 / IEC 81346. | | • Diseño de Mockups UI/UX para panel HMI local de mesa y Dashboard SCADA/ERP centralizado (ISA-101).| +-------------------------------------------------------------------------------------------------------+ | SEMANAS 5 - 6: LABORATORIO 3 | | Gestión Colaborativa con Git/GitHub y Base de Datos Relacional Normalizada | | • Flujo de desarrollo profesional con ramas por subsistema (`feature/*`) y Pull Requests auditados. | | • Implementación del esquema de base de datos relacional para PostgreSQL en Tercera Forma Normal (3FN)| | • Registro atómico de actividad en consola de los 7 miembros de la escuadra concurrente. | +-------------------------------------------------------------------------------------------------------+ ``` --- ## 🏛️ 4. Arquitectura del Repositorio A continuación se detalla la estructura física de directorios del proyecto, modularizada para garantizar navegación limpia y trazabilidad absoluta: ```text maqueta-manufactura-xk335b/ │ ├── .nojekyll # Previene omisiones de directorios en despliegues estáticos ├── .gitignore # Exclusión de temporales Python, SO y logs locales ├── README.md # Manual maestro general de la Fase 1 (este documento) ├── _sidebar.md # Estructura de navegación para motores de documentación ├── index.html # Plataforma Web SPA optimizada para Cloudflare Pages │ ├── database/ # PERSISTENCIA Y MODELADO DE DATOS (ETN-1000) │ ├── README.md # Guía técnica: Arquitectura 3 capas, 1FN/2FN/3FN y diccionarios │ └── scripts/ # Scripts ejecutables SQL normalizados │ ├── 01_schema_telemetria_3fn.sql # DDL: Creación de tablas de telemetría, alarmas y logs │ ├── 02_seed_data_xk335b.sql # DML: Catálogo auditado de estaciones, instrumentos y tags │ └── 03_indices_optimizacion.sql # Índices B-Tree para series temporales y triggers automáticos │ └── Documentacion/ # ACERVO TÉCNICO Y DOCUMENTACIÓN INDUSTRIAL │ ├── ingenieria-inversa/ # AUDITORÍA DE CAMPO Y REPORTES OFICIALES (Lab 1) │ ├── README.md # Memoria Kaizen, inventario y demostración matemática de lazo │ ├── Informe_Laboratorio_1.pdf # Informe oficial compilado de 40 páginas │ └── datasheets/ # BIBLIOTECA DE FICHAS TÉCNICAS DE FABRICANTE │ ├── README.md # Catálogo clasificado por controlador, actuador y sensor │ ├── s7200_system_manual_es-ES.pdf # Manual de sistema Siemens SIMATIC S7-200 │ ├── Technical reference_AC Servo...# Referencia técnica Servodriver Panasonic MINAS A4 │ ├── PI9000_English_Manual_V17.0.pdf# Manual Variador de Frecuencia POWTRAN PT9100A │ ├── sensor_e3z-ls.pdf # Ficha técnica sensor fotoeléctrico Omron E3Z-LS │ └── ... (13 manuales oficiales) # Cilindros SMC, válvulas Airtac, encoders y borneras RTB │ ├── Planos/ # PLANOS DE INGENIERÍA NORMALIZADOS (Lab 2) │ ├── README.md # Guía de estándares: Diferenciación entre P&ID e IEC │ │ │ ├── Diagrama_Electrico/ # ESQUEMAS DE POTENCIA Y MANDO (Norma IEC 60617 / 81346) │ │ ├── README.md # Niveles de tensión (220VAC / 24VDC), código de colores y bornes │ │ ├── 1_Transporte/README.md # Servodriver Panasonic, salidas PTO, parada de emergencia │ │ ├── 2_Alimentacion/README.md # Electroválvula eyectora 24VDC, sensor óptico de tolva │ │ ├── 3_Ensamblaje/README.md # Actuador rotativo oscilante y pinza angular MHC │ │ ├── 4_Procesamiento/README.md # Prensa de estampado y mordaza de sujeción │ │ └── 5_Seleccion/README.md # Circuito trifásico VFD POWTRAN, motor AC y encoder HSC0 │ │ │ ├── Diagrama_P&ID/ # DIAGRAMAS DE INSTRUMENTACIÓN (Norma ANSI/ISA-S5.1-2009) │ │ ├── README.md # Reglas de codificación de tags, lazos, burbujas y líneas │ │ ├── 1_Transporte/README.md # Lazos de posición horizontal (ZTC-101) y enclavamientos │ │ ├── 2_Alimentacion/README.md # Lazos de dosificación neumática (ZIC-201) y nivel (BTE-201) │ │ ├── 3_Ensamblaje/README.md # Lazos de giro angular 0-180° y manipulación de componentes │ │ ├── 4_Procesamiento/README.md # Lazos de prensado (ZIC-301) y análisis de observabilidad │ │ └── 5_Seleccion/README.md # Lazos de velocidad analógica (SIC-501) y discriminación │ │ │ └── mockups/ # PROTOTIPOS UI/UX HMI & SCADA (Norma ISA-101) │ └── README.md # Wireframes de panel táctil de mesa y Dashboard ERP web │ └── evidencias/ # BANCO DE PRUEBAS VISUALES Y AUDITORÍA KAIZEN ├── README.md # Matriz de diagnósticos de campo, causa raíz y severidad └── assets/ # 16 fotografías y diagramas extraídos de la auditoría real ├── fig01_portada_maqueta_xk335b.png ├── fig02_sensores_capacitivos_motor_trifasico.png ├── fig04_carcasa_fracturada_plc_s7200.png ├── fig05_sensores_fijados_silicona_cinta.png ├── fig06_desalineacion_piston_pinza.png ├── fig07_conexion_no_documentada_vfd_giro.png ├── fig08_cable_sensor_aislamiento_danado.png └── ... (diagramas de bloques y cableados) ``` --- ## 🏭 5. Descripción Técnica de las 5 Estaciones de Planta La línea modular de manufactura flexible XK-335B procesa piezas cilíndricas secuencialmente mediante cinco unidades coordinadas en un bus serial **RS-485 Daisy-Chain**: 1. **Estación 1: Unidad de Transporte (Transmission Unit) — Nodo Maestro** Controlada por una CPU **SIMATIC S7-226 CN (DC/DC/DC)**. Dispone de un servomotor y servodriver **Panasonic MINAS A4** acoplado a un husillo de bolas que traslada un carro con manipulador de 3 GDL (elevación neumática, avance horizontal y pinza angular). 2. **Estación 2: Unidad de Alimentación (Feeding Unit) — Nodo 2** Controlada por una CPU **SIMATIC S7-224 CN**. Aloja piezas de trabajo en una tolva tubular vertical de gravedad, detectadas por un sensor fotoeléctrico **Omron E3Z-LS61**, y expulsadas a la posición de recogida mediante un cilindro compacto **SMC CQ2**. 3. **Estación 3: Unidad de Procesamiento (Processing Unit) — Nodo 3** Controlada por una CPU **SIMATIC S7-224 CN**. Retiene mecánicamente la pieza mediante una mordaza lateral accionada por cilindro guiado **SMC MGPM** y simula punzonado/estampado mediante un cilindro neumático de prensa vertical monitoreado por reed switches **SMC D-C73**. 4. **Estación 4: Unidad de Ensamblaje (Assembly Unit) — Nodo 4** Controlada por una CPU **SIMATIC S7-226 CN**. Dispone de un actuador neumático rotativo oscilante (0° a 180°) y pinza angular **SMC MHC2-16D** para tomar tapas o pasadores desde un almacén auxiliar e insertarlos en la base. 5. **Estación 5: Unidad de Selección (Sorting Unit) — Nodo 5** Controlada por una CPU **SIMATIC S7-224XP CN**. Cuenta con una cinta transportadora accionada por motor asíncrono trifásico y variador de frecuencia **POWTRAN PT9100A** (consigna analógica de 0 a 10 VDC desde salida `AQW0` y retroalimentación de velocidad por encoder incremental de 1000 PPR en `HSC0`). Clasifica piezas metálicas (mediante sensor inductivo LM18) y plásticas (mediante sensor capacitivo Winston CM18) hacia tolvas independientes. --- ## 🛠️ 6. Resumen de la Auditoría Kaizen (Discrepancias Físicas Detectadas) La inspección física cable a cable del Laboratorio 1 contrastó la planta real contra los esquemas legados, identificando discrepancias de alta criticidad: * **Rectificación de Motor en Selección:** Se constató que el accionamiento es un motor asíncrono trifásico alimentado por VFD POWTRAN PT9100A (220 VAC mono a tri), descartando afirmaciones históricas erróneas sobre motores paso a paso. * **Presencia de Sensores Capacitivos:** Se integró al inventario el sensor Winston CM18-3008NA para discriminación dieléctrica de plásticos. * **Ruptura de Causalidad en Prensa:** Se formuló la pérdida de observabilidad ($C = [0\ 0]$) ante fallas en los sensores magnéticos SMC pegados con silicona, demostrando el riesgo de bloqueo infinito (*deadlock*). * **Seguridad Crítica:** Se detectó el pulsador de parada de emergencia `QS-101` mecánicamente trabado en '1' lógico permanente, impidiendo la desenergización segura del manipulador. * **Conexión de Marcha Inversa No Documentada:** Se descubrió un cable directo entre el PLC de selección y el borne `REV` del VFD que no figuraba en ningún esquema previo. --- ## 🌿 7. Metodología de Trabajo y Gestión Git (Lab 3) El equipo aplica estándares profesionales de control de versiones y flujo colaborativo: * **Estrategia de Ramificación (Branching por Subsistema):** - `main`: Rama de producción y versiones consolidadas oficiales. - `feature/transporte-maestro-rs485`: Desarrollos de la Estación 1. - `feature/alimentacion-s7200`: Desarrollos de la Estación 2. - `feature/procesamiento-pinza`: Desarrollos de la Estación 3. - `feature/ensamblaje-rotativo`: Desarrollos de la Estación 4. - `feature/seleccion-vfd-motor`: Desarrollos de la Estación 5. - `feature/database-model`: Modelado relacional y scripts SQL. * **Revisiones de Código (Pull Requests):** La fusión hacia `main` exige aprobación previa con revisión de cumplimiento de normas ISA/IEC y verificación de integridad referencial SQL. * **Commits Convencionales:** Registro de cambios con prefijos estandarizados (`docs(isa):`, `feat(sql):`, `fix(elec):`, `audit(kaizen):`). --- ## 🚀 8. Navegación Rápida por el Repositorio * 🌐 **[Portal Web en Cloudflare Pages](index.html):** Visor interactivo de documentos, planos y galería de evidencias. * 📄 **[Informe Técnico Lab 1 (PDF)](Documentacion/ingenieria-inversa/Informe_Laboratorio_1.pdf):** Documento oficial de auditoría fenomenológica. * ⚡ **[Esquemas Eléctricos (IEC)](Documentacion/Planos/Diagrama_Electrico/):** Mapeo de bornes, tableros y distribución 220VAC/24VDC. * 📊 **[Diagramas P&ID (ISA)](Documentacion/Planos/Diagrama_P&ID/):** Simbología funcional, lazos de control e instrumentación. * 📑 **[Catálogo de Datasheets](Documentacion/ingenieria-inversa/datasheets/):** Manuales técnicos de Siemens, Panasonic, POWTRAN, SMC y Omron. * 🗄️ **[Base de Datos y Scripts SQL](database/):** Esquema DDL en 3FN, datos semilla y triggers de telemetría. * 📸 **[Galería de Evidencias Kaizen](Documentacion/evidencias/):** Fotografías de auditoría estática y diagnósticos de campo. * 🖥️ **[Mockups HMI & SCADA](Documentacion/Planos/mockups/):** Prototipos visuales de paneles de operador bajo norma ISA-101.