Dispensador de cajetillas de cigarrillos para Mipyme como experiencia de relación academia-sector productivo, Tuluá

Micro, Pequeña y Mediana Empresa (Mipyme) y las TIC

Para clasificar las empresas se toman en consideración dos características: la cantidad de empleados y el tamaño de los activos (medido en salario mínimo mensual legal vigente), tal como se puede apreciar en la Tabla 1 (Congreso de Colombia, 2019; Ortegón Cortázar y Ortegón Cortázar, 2014).

Tabla 1: Criterio de clasificación de empresas basado en los activos y la cantidad de empleados.

Fuente: adaptación de Ortegón Cortázar (2014)

Las Mipymes representan más del 85 % del sector productivo nacional, generando más del 30 % al producto interno bruto (PIB) del país y entre un 65 % y 80 % del empleo (MiPutumayo, 2016). Bajo el modelo de familias o dueños únicos se maneja más del 90 % de las Mipymes del país (Dinero, 2015; Melo y Fonseca, 2014). En el caso particular de Tuluá (Valle del Cauca) el 95.9 % de las empresas activas son microempresas, mientras que el 48.7 % de las empresas activas pertenece al sector de comercio y reparaciones (Vallejo y Aguilar, 2017).

Los beneficios del uso de las TIC en las empresas, en especial las Mipymes, incluyen reducción en los costos de operación o producción, mejora de los canales de atención al cliente, mayor rapidez para responder a los cambios locales y globales del comercio, ampliación del mercado al pasar del local al internacional, eficiencia en las labores internas y externas de la empresa, entre otros (Castillo, González y Vargas, 2014; Puentes, 2017).

Sin embargo, dichas ventajas se desvanecen en aquellos gerentes de empresas que consideran altos los costos de la implementación de tecnología en el interior de las empresas (Varela, 2019; Varela, 2019). Como consecuencia de lo anterior se invierte en las denominadas tecnologías básicas como computadores, impresoras, conexión a internet, entre otros (Fonseca Pinto, 2013; Castillo, González y Vargas, 2014; Varela Villegas, 2016), pero no se invierte en contratación o capacitación de personal calificado (DANE, 2018; Puentes, 2017) y finalmente no se desarrollan procesos de innovación en ninguna o pocas áreas de la empresa.

La falta de competitividad incide directamente en el tiempo de supervivencia de las nuevas empresas o emprendimientos (Ferrer, González y Mendoza, 2015), ya que entran al mercado sin ningún valor agregado, sin procesos de innovación que incidan en el producto o servicio ofertado, o finalmente entran pero en el corto plazo tampoco proponen un elemento diferenciador que les permita mantenerse en el mercado local y proyectarse al mercado nacional o internacional (DANE, 2018).

Relación academia-empresa-estado

Para que una sociedad pueda buscar un desarrollo económico y social sostenible en el tiempo es necesaria la participación de distintos sectores como lo son el académico, el productivo y el estado, este planteamiento fue realizado por diversos autores que evidenciaban la importancia de dicha interrelación (Etzkowitz y Leydesdorff, 1995; Sábato y Botana, 1993; Ramírez y García, 2010). Sin embargo, posteriormente se planteó la participación activa de la sociedad dentro de estas interacciones, ya que es esta última la que debiera ser uno de los principales beneficiarios de los avances científicos-tecnológicos. Para describir estas interacciones en cada caso existen planteados dos modelos denominados triple hélice en su tercera versión (Etzkowitz y Leydesdorff, 2000) y cuádruple hélice (Leydesdorff, 2012).

En Latinoamérica el estudio y la aplicación del modelo de la triple hélice continúa vigente como herramienta para acercar a los sectores académicos, productivos y al estado, se busca mejorar productos, procesos o generar innovación en los campos antes mencionados a través de centros de transferencia tecnológica o instituciones académicas o de investigación (Chacana, Geldes y Osorio, 2018; López Jiménez, 2019; Velázquez-Juárez, Valencia-Pérez y Peña-Aguilar, 2016). Así mismo, se ha planteado un modelo que incorpora a una cuarta hélice representada por la sociedad, buscando que esta última tenga una participación más activa en la búsqueda de soluciones que impacten los actores antes mencionados (Pérez Castaño y Bermúdez Quintana, 2015).

En Colombia, por ejemplo, el Centro de Servicios y Gestión Empresarial del SENA (Servicio Nacional de Aprendizaje) busca por medio de una adecuación al modelo de la triple hélice cooperar activa y especialmente con Mipymes utilizando un modelo de transferencia tecnológica (Viana et al., 2019), en el que el sector productivo pueda diversificar la oferta de productos y servicios mediante la innovación y la investigación. En Bogotá se aplicó la articulación de triple hélice al buscar beneficiar al sector económico de venta de flores, a través del acercamiento de la academia y la mediación del distrito, permitiendo identificar fortalezas y debilidades del sector y a partir de ahí trazar la hoja de ruta para generar productos o servicios innovadores que en última instancia beneficiarían al sector propio y al consumidor (Calderón Romero, 2018).

Los proyectos de investigación desde la academia se han convertido en un medio que ha permitido un mayor acercamiento entre la academia y el sector productivo (Duque Perdomo, 2021; García Calderón, 2020; Garzón, 2020). Como parte de este mecanismo, las instituciones de educación superior como la Unidad Central del Valle del Cauca (UCEVA) motivan a los futuros egresados a acercarse a los distintos actores que componen la sociedad dentro de la cual se encuentran (Tuluá y sus zonas de influencia), entre ellos, el sector productivo compuesto por las Mipymes, y pocas veces este tipo empresas se acercan a la academia a solicitar cooperación (“Swisscontact Fundación Suiza de Cooperación para el Desarrollo Técnico” & “Consejo Privado de Competitividad,” 2020), todo esto respetando los marcos legales regidos por el estado y pretendiendo incorporar a la sociedad.

Requerimientos de diseño

En Colombia existe un tipo de Mipyme denominado “granero”. Son establecimientos al por menor que comercian principalmente alimentos envasados o de venta al peso, desde panes hasta productos lácteos, pasando por conservas, tabacos, licores y medicinas de venta libre. Suelen disponer de una amplia variedad de productos en un espacio reducido, dando la impresión de que todo está muy aglomerado.

Una vez aceptada por el granero la cooperación academia-empresa-estado y sociedad, los estudiantes visitaron el granero en varias oportunidades, ubicado en el sector denominado “la plazuela” de Tuluá, para estudiar las características y necesidades de la empresa. Se encontró que necesitaba mayor control en inventario, ventas y despacho de las cajetillas de cigarrillos, producto elegido por el granero. En la Figura 1 se observa el espacio (en adelante llamado depósito) destinado para almacenamiento y despacho de todos los productos de la empresa (incluidas las cajetillas).

Figura 1: Depósito de la empresa.

Se pudo evidenciar la falta de espacio, así como la metodología existente para almacenamiento, despacho e inventario de las cajetillas de cigarrillo. También se acordaron reuniones con el gerente y los empleados de la empresa, a fin de establecer los requerimientos de la empresa y las posibles propuestas que podrían plantear los estudiantes. Se llegó a la conclusión de que la mejor solución era diseñar y crear un prototipo de máquina dispensadora de cajetillas de cigarrillos que permitiera llevar un mejor inventario sobre este tipo de productos.

Las condiciones mínimas de funcionamiento que se establecieron de común acuerdo entre el gerente, los empleados del establecimiento y los estudiantes son las siguientes:

• El dispensador debe ser capaz de arrojar mínimo una cajetilla por pedido.

• El dispensador debe contar con un software que permita controlar su inventario.

• El dispensador debe poseer un mecanismo de seguridad para evitar despachos alterados.

• El dispensador debe ser diseñado para que el ingreso y la extracción de la mercancía sea lo más práctico posible.

• Un máximo de dos personas debe transportar la máquina.

• El diseño debe ser robusto, es decir, resistente a movimientos y vibraciones.

• La máquina debe ser económicamente asequible para las Mipymes.

Diseño y desarrollo de la máquina dispensadora

En lo explicado anteriormente se evidencia la necesidad de articular los sectores academia-empresa-estado y sociedad para potencializar, por ejemplo, el sector productivo, a través de desarrollos tecnológicos. En este sentido es posible automatizar el despacho de ventas al detal, utilizando diferentes tecnologías como el internet de las cosas (IoT), la tarjeta Arduino, la tecnología inalámbrica de corto alcance (NFC) (Solano et al., 2017). A través del IoT y la computación en la nube es posible automatizar venta, inventario y pago de los productos expedidos con una máquina minimizando la intervención del ser humano en el proceso, reduciendo costos, mejorando la eficiencia en atención al público, manejo de inventario y control de ventas. Este tipo de soluciones está pensado para la venta al detal, como las máquinas expendedoras de gaseosas.

En el área de la salud, por otro lado, se han diseñado y prototipado máquinas semiautomáticas dispensadoras de medicamentos, diseñadas para pacientes que tienen dificultad para pasar por una farmacia (Brolin et al., 2018; Tank, Warrier y Jakhiya, 2017). Para esto utilizaron tecnologías como sensores infrarrojos, servomotores, internet de las cosas (IoT) sensores de movimientos, tarjetas Arduino Mega 2560, Raspberry Pi, motores DC, entre otros; incorporando opciones para el pago de medicamentos en efectivo, tarjeta de crédito o transferencia bancaria, lo cual es una novedad para este sector. La selección de elementos tecnológicos como Raspberry y Arduino, así como sensores de diferentes tipos, buscan minimizar el costo de estas máquinas. Sin embargo, el costo de fabricación puede convertirse en un impedimento para su masificación y utilización por parte del sector productivo, en especial en países latinoamericanos como Colombia.

Por otro lado, el concepto de sistemas Core XY ha permitido la masificación de las denominadas impresoras 3D, que permiten abaratar costos de las máquinas y proveer precisión para fabricar los productos hechos con ellas (Amridesvar et al., 2020; Aycardi Salgado y Tuirán Moreno, 2017; Madeira Schmitt et al., 2017). En estas impresoras el cabezal realiza desplazamientos horizontales y verticales (como en un plano cartesiano XY), adicionalmente movimientos en el eje Z (perpendicular al plano XY) a fin de darle la forma tridimensional a la figura. El sistema se complementa con un andamiaje hecho en materiales como aluminio, así como poleas y correas. En conjunto, una impresora 3D puede resultar más económica para fabricar a baja escala que solicitar producir los mismos productos en una fábrica. Así mismo es posible diseñar estas impresoras a la medida y de acuerdo con las necesidades específicas del usuario. Un concepto similar a lo anteriormente descrito se puede observar en las máquinas CNC, que utilizan el sistema Core XY para crear, por ejemplo, circuitos electrónicos, perforando milimétricamente la tarjeta PCB para crear las pistas de dicha tarjeta (Aung, Oo y Oo, 2019; Megalingam et al., 2018).

Tomando en cuenta los requerimientos, se plantearon las siguientes estrategias para darles solución a los requerimientos de la empresa se menciona:

• La máquina dispensadora fue conceptualizada para que pudiese despachar una cajetilla a la vez.

• Se consideró el uso de la base de datos MySql, ya que es de licencia libre y cuenta con fuerte documentación y respaldo.

• Para evitar que un empleado tome por equivocación un pedido que no le corresponde, el dispensador contará con un sensor biométrico de huella dactilar.

• El dispensador tendrá la capacidad para almacenar 240 cajetillas, para optimizar el proceso de surtido se utilizarán canaletas independientes de la estructura.

Se procedió al diseño de la máquina, utilizando el software de diseño AutoCAD. En la Figura 2 puede apreciarse en gris la estructura denominada canaletas, en su parte superior están abiertas para poder introducir 10 cajetillas en cada una, en su parte inferior tienen una abertura para la salida de dichas cajetillas, en verde están las tablillas, la rejilla encierra a las canaletas por sus cuatro costados, así como también en la parte superior e inferior de las mismas, tal como se puede apreciar enmarcado (rojo), para el soporte de estas canaletas se crearon unas pestañas (naranja).

Figura 2: Diseño y posición de las canaletas en AutoCAD.

El diseño de la estructura completa, con el armazón, la rejilla de tablillas y la tolva (gris oscuro) para la recolección de las cajetillas puede observarse en la Figura 3. Una vez completada la fase de diseño se procede a elegir los componentes mecánicos a utilizar, siendo algunos de ellos correas, bloques de deslizamiento lineal, barras de acero inoxidables y polea motor-correa.

Figura 3: Diseño de la máquina.

Algunos de los componentes eléctricos-electrónicos son: Raspberry-pi 3 por su robustez contra ataques cibernéticos, motores DC de 12v por su facilidad de controlar la velocidad y por su eficacia en las aplicaciones en las que se requiera control en la velocidad constante, electroimán, sensor de huella digital, conversor USB a ttl. Se utiliza un sensor infrarrojo para el posicionamiento de los cabezales del sistema Core XY, debido a su forma, tamaño, precisión en las medidas y sencillez. El sistema de seguridad se compone de un electroimán para la puerta por donde se extraerán las cajetillas, el sensor de huella y un conversor USB a ttl para la comunicación entre el sensor y la Raspberry. La integración de algunos de los componentes eléctricos-electrónicos se puede apreciar en la Figura 4.

Figura 4: Integración de componentes eléctricos-electrónicos.

Integración del hardware

La estructura del dispensador está hecha en hierro por las siguientes razones: El dispensador no será trasladado con frecuencia de locación, y el hierro es un material de bajo costo y mayor manipulación en la ciudad de Tuluá, lo que permite que la mano de obra para la elaboración de la estructura sea más económica en comparación con otras opciones (aluminio y acero inoxidable), además de esto, presenta una larga vida útil y brinda gran estabilidad al dispensador. Las canaletas y la tolva fueron fabricadas en láminas de zinc por su peso, costo y maleabilidad, mientras que las rejillas fueron hechas de madera. Lo anterior se puede apreciar en la Figura 5.

Figura 5: Proceso de ensamblado del dispensador.

Posteriormente se procedió a integrar la estructura con los componentes mecánicos y electromecánicos como se puede apreciar en la Figura 6.

Figura 6: Integración de componentes electromecánicos.

Figura 7: Integración de componentes electrónicos.

Desarrollo del software

Se utilizó MYSQL con el entorno gráfico de phpMyAdmin para la gestión de bases de datos, el inventario de cajetillas en cada canaleta, guardar la información de los pedidos realizados y la de los usuarios del dispensador.

El diseño de la interfaz gráfica de la aplicación se realizó teniendo en cuenta diferentes principios como sencillez, fácil uso, amigabilidad para el usuario, así como también el uso de dicha aplicación en diferentes dispositivos como teléfonos inteligentes, tabletas, laptops y PC. Se usó HTML y CSS, quedando la pantalla de inicio de la aplicación tal como se observar en la Figura 8.

Figura 8: Interfaz gráfica de usuario.