Gestión de Proyectos de Ingeniería

Trabajo Práctico Final

Ramiro AlonsoJunio – 2015

Project Charter

Buenos Aires, 22 de abril del 2015Ing. Ramiro Alonso,Por medio de la presente se da inicio al proyecto “Instrumental de medición para cámara anecóica experimental”. El proyecto estará a su cargo y se desarrollará en el Laboratorio de Radiación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires a cargo del Dr. Ing. Gustavo Fano. Para tal fin de obtuvieron recursos económicos provenientes de un convenio PIDDEF con el ministerio de defensa por el valor de 10.000 pesos .La finalización del proyecto se estipula para fines de diciembre del corriente año.

Lo saluda atentamenteDr. Ing Hernán Tacca

Propósito del proyectoEl proyecto surge de la necesidad de modernizar el equipamiento de RF de la facultad. Paralelamente se espera incrementar el conocimiento propio y dela facultad en esta temática.

Descripción del proyecto

El objetivo de este proyecto es diseñar y construir el siguiente equipo de medición. El equipo se construirá en un ambiente preferentemente blindado de ondas de RF y con material absorbente en las paredes. Se utiliza un generador y un receptor de RF, cada uno conectado a una antena. La antenadel receptor será la antena a medir, y girará 360 grados sobre el eje del trípode. Un dispositivo electrónico controlara el transmisor de RF y recibirá la señal del receptor, también controlará el movimiento de rotación de la antenareceptora. Finalmente los datos se transmitirán a una PC para su análisis.

ObjetivosConstruir un equipo de medición por un precio muy inferior a lo que se puedecomprar en el mercado.Automatizar una medición que hoy se hace de forma manual o con un girador que sólo tiene un botón de encendido/apagado y ningún sensor de posición angular. Finalizar este proyecto antes de diciembre del 2015

Análisis de los interesados (SKATEHOLDERS)

Cliente:Dr. Ing. Gustavo Fano

Sponsor:- Ministerio de defensa- Facultad de Ingeniería

End-User:- Personal investigador/Docente del laboratorio de radiación y de otros laboratorios relacionados con ondas electromagnéticas de radio-frecuencia.

- Alumnos de la Facultad de Ingeniería, de grado, posgrado, doctorado.

Champion:- Dr. Ing. Hernan Tacca

Drivers:- Dr. Ing. Gustavo Fano

Supporters:- Departamento de electrónica de la facultad de ingeniería- Departamento de química de la facultad de ingeniería, colaborará en el desarrollo de materiales absorventes.

Project manager:- Ing. Ramiro Alonso

Team members:- Ing. Ramiro Alonso- Marcela Luperto - Matias Fernandez

Definición de los requerimientos

- El dispositivo tiene que poder hacer rotar una antena conociendo todo el tiempo su ángulo. La posición se podrá controlar con una precisión de un grado. Los equipos comerciales tienen mayor precisión, pero se considera que con un grado de exactitud es suficiente para tener una buena medición. - La comunicación con el dispositivo girador será infrarroja o por fibra óptica para eliminar el ruido de RF. - El dispositivo de sujeción de las antenas tiene que estar construido con un material no conductor. Esto es necesario para no afectar el diagrama de radiación. - El dispositivo mediante una antena tiene que transmitir señales de RF, de frecuencia configurable y recibirla con otra antena midiendo la amplitud recibida. - Deberá ser capaz de almacenar la información para graficar diagramas de radiación.

Justificación: El sistema de medición elegido es similar a los utilizados en las cámaras anecoicas comerciales. Se eligieron estas especificaciones porque permiten realizar mediciones automatizadas de diagramas de radiación de antenas y de emisiones electromagnéticas de dispositivos electrónicos.

Alcance del proyecto

Se realizará el mecanismo de rotación para un trípode. Con soporte de antena fabricado con materiales dieléctricos.

Contará con sistema embebido de control se encargará de controlar el movimiento de rotación, el dispositivo de transmisión y recepción de RF, y seencargará del manejo de la información resultante de la medición.

Su software permitirá recolectar automáticamente la información recibida por el receptor y transmitirá este dato junto con la posición de la antena en ese momento hacia una PC.

No se incluye la construcción del recinto anecóico ni su aislación de RF ni el material absorbente de las paredes.

Criterio de aceptación

- El dispositivo de rotación permite girar el trípode los 360 grados sosteniendo un peso de por lo menos 1 kilogramo- Una vez armado el escenario, se puede realizar la medición completa sin levantarse de la silla. Incluso obtener el diagrama de radiación.

Restricciones

Debido a que no disponemos equipamiento para calibrar el instrumental, las mediciones de potencia serán relativas al valor máximo captado por el receptor.

Suposiciones

En el movimiento rotativo se sabe que existe una inercia que puede producir errores al arrancar y al frenar. Se intentará reducir estos errores controlando la aceleración.La antena transmisora utilizada será fabricada en la facultad, con los recursos disponibles. Es posible que su diagrama de radiación no sea óptimo, en comparación con antenas comerciales.

Factibilidad técnica

Es físicamente posible hacer girar una antena estándar de menos de 5kg 360grados.Existen varias formas para conocer la posición angular de dicha rotación. Una de ellas es usando un encoder.En cuanto a la parte de RF, la facultad cuenta con dispositivos para cumplir dicha tarea.El resto es software. Debido a que usaremos entornos libres, no vamos a tener ninguna limitación por el lado del software.

Factibilidad económica

Este dispositivo no tendrá fines comerciales. En cuanto a lo económico, se podría decir que es exitoso si logra concluirse. Para ello contamos con gran parte de los componentes necesarios. No hay que hacer una gran inversión para concluir este proyecto. El laboratorio tiene 2 trípodes que se pueden utilizar. Ya disponemos de un motor paso a paso potente. Tenemos el kit SDR. Sólo faltan comprar pocas cosas que son baratas.

Work Breakdown Structure (WBS)

CODIGO TAREA HORAS1. Definición del proyecto1.1 Estudio de los equipos comerciales y el estado del arte 20

1.2 Buscar información 20

1.3 Definición de requerimientos y alcances 5

1.4 Criterio de aceptación 5

1.5 Desarrollo de un esquema del sistema completo 20

2. Hardware2.1 Hardware mecánico2.1.1 Diseño del sistema mecánico 50

2.1.2 Construcción del sistema mecánico 80

2.1.3 Documentación – Hardware mecánico 10

2.2 Hardware electrónico control2.2.1 Diseño del diagrama en bloques 10

2.2.2 Diseño de los circuitos electrónicos 30

2.2.3 Fabricación de los circuitos impresos LCI 50

2.2.4 Compra de componentes 50

2.2.5 Armado de los circuitos 30

2.1.4 Documentación – Hardware electrónico 10

2.3 Hardware electrónico RF2.3.1 Diseño del banco de pruebas de RF 10

2.3.2 Compra de cables, conectores y componentes de RF 50

2.3.3 Armado del banco de RF 10

2.3.4 Documentación – Hardware RF 10

3. Software3.1 Diseñar el software 10

3.2 Programar Software 50

3.3 Hacer programita para probar la parte mecánica 10

3.4 Documentación - Software 10

4. Armado del Laboratorio4.1 Preparación previa4.1.1 Conseguir lugar para guardar las cosas 3

4.1.2 Vaciar el BOX 20

4.1.3 Limpiar 2

4.2 Instalación4.2.1 Armado del banco de medición 5

4.2.2 Instalar el cableado 10

4.2.3 Conectar todo 1

5. Pruebas5.1 Pruebas de la parte mecánica 20

5.2 Probar kit SDR 30

5.3 Probar software 10

5.4 Probar sistema completo 50

5.5 Documentación - Pruebas 20

6. Calibración y validación6.1 Calibrar el equipo 50

6.2 Validación y Verificación 10

7. Documentación7.1 Hacer un manual de usuario 40

7.2 Juntar toda la documentación y archivar 3

TOTAL DE HORAS 824

Activity on Node

Cada cuadro muestrauna tarea, la línea dearriba indica elnúmero de tarea, y lade abajo su tiempo deejecución en horas. En rojo se muestra elcamino crítico. El “largo” del caminocritico es de 379horas.

Diagrama de Gantt

Matriz de Recursos Materiales asociada al WBSRECURSOS REQUERIDOS (HORAS)

CODIGO TAREA PC Laboratorio BOX Impresora 3D Herramientas KIT SDR Instrumental RF1. Definición del proyecto1.1 Estudio de los equipos comerciales y el estado del arte 201.2 Buscar información 201.3 Definición de requerimientos y alcances 51.4 Criterio de aceptación 51.5 Desarrollo de un esquema del sistema completo 202. Hardware2.1 Hardware mecánico2.1.1 Diseño del sistema mecánico 40 102.1.2 Construcción del sistema mecánico 50 50 30 502.1.3 Documentación – Hardware mecánico 102.2 Hardware electrónico control2.2.1 Diseño del diagrama en bloques 102.2.2 Diseño de los circuitos electrónicos 302.2.3 Fabricación de los circuitos impresos LCI2.2.4 Compra de componentes2.2.5 Armado de los circuitos 10 30 302.1.4 Documentación – Hardware electrónico 102.3 Hardware electrónico RF2.3.1 Diseño del banco de pruebas de RF 10 10 102.3.2 Compra de cables, conectores y componentes de RF2.3.3 Armado del banco de RF 10 102.3.4 Documentación – Hardware RF 103. Software3.1 Diseñar el software 103.2 Programar Software 503.3 Hacer programita para probar la parte mecánica 103.4 Documentación - Software 104. Armado del Laboratorio4.1 Preparación previa4.1.1 Conseguir lugar para guardar las cosas4.1.2 Vaciar el BOX 204.1.3 Limpiar 24.2 Instalación4.2.1 Armado del banco de medición 5 54.2.2 Instalar el cableado 10 104.2.3 Conectar todo 1 15. Pruebas5.1 Pruebas de la parte mecánica 20 205.2 Probar kit SDR 30 30 30 305.3 Probar software 10 10 105.4 Probar sistema completo 50 50 505.5 Documentación - Pruebas 20 206. Calibración y validación6.1 Calibrar el equipo 50 50 10 30 306.2 Validación y Verificación 10 10 107. Documentación7.1 Hacer un manual de usuario 407.2 Juntar toda la documentación y archivar 3

Presupuesto correspondiente, considerando los costos directos e indirectos

Estimación de gastos

Estimo un 20% de margen de contingencia. Y un 10% de gastos de gestión sobre el total.

CATEGORÍA DETALLE COSTOCostos directos Motor paso a paso 520

Plástico para impresora 3D 300Cables 500Conectores 300Rulemanes-rodamientos 300Bulonería 300Madera-acrilico-metales 1500Gabinetes 1000Componentes electrónicos 2000Viáticos 2000Fabricacion de PCB (LCI) 400

Costos Indirectos Asado con participantes 100060% de los gastos directos 5472

Costo total 15592

PRESUPUESTO DEL PROYECTO

$20581

RESERVA P/GESTION $1871

COSTO ESTIMADO

$18710

DINERO A RENDIR $18710

RESERVA P/CONTINGENCIA $3118

ESTIMACION DEL COSTO $15592

Gestión de Riesgos

a) Se identificaron cinco riesgos. 1. Falta de fondos.2. Escasez de tiempo, falta de colaboración del equipo.3. Retrasos para obtener algún componente, en particular el motor y los

drivers.4. Rotura del kit SDR5. Pérdida de datos en la carpeta de Dropbox

b) Se estimaron las consecuencias de esos riesgos.

1. Falta de fondos: El proyecto seguirá ejecutándose, pero el dispositivo final será de menor calidad.

2. Escasez de tiempo, falta de colaboración del equipo:En caso de falta de colaboración, es posible que el proyecto no se concrete a tiempo.

3. Retrasos para obtener algún componente, en particular el motor y los drivers: Se retrasarán las pruebas de la parte mecánica, y todo lo que dependa de esto.

4. Rotura del kit SDR: Conseguir un reemplazo en el corto plazo, está fuera del alcance. El equipo quedaría incompleto, aunque seguirá siendo útil en el tiempo que se tarde para conseguir otro kit.

5. Pérdida de datos en la carpeta de Dropbox: En caso de perder datos, habrá que rehacer algún trabajo con su consecuente pérdida de tiempo.

c) Planes para mitigar esos riesgos.

1. Falta de fondos: El formato del motor es estandar, el mismo utilizado envarios modelos de impresora. Se reemplazará el motor por uno de impresora de menor potencia. También se pueden reemplazar de formaprovisoria los drivers del motor. Posiblemente perdiendo resolución, ya que se pretende conseguir drivers con microstepping. Con el apoyo del departamento de electrónica, las placas se podrán conseguir de forma gratuita en el LCI, porque se trata de un equipo para la facultad.

2. Escasez de tiempo, falta de colaboración del equipo: Dado que cada uno tiene sus problemas y prioridades, es posible que algunos miembros del equipo no puedan dedicarle mucho tiempo a este proyecto. En este caso, se buscará colaboración de pasantes dentro de

la facultad.

3. Retrasos para obtener algún componente, en particular el motor y los drivers: Lo mismo que en el primer caso, con el motor y el driver.

4. Rotura del kit SDR: Se tendrá especial cuidado en la manipulación del kit y se le construirá un gabinete protector.

5. Pérdida de datos en la carpeta de dropbox: Se realizarán Backups todas las semanas, para que la pérdida sea leve.

d) RPN asociado a cada riesgo. RPN=S*O*DS → SeveridadO → OcurrenciaD → Tasa de NO detección

Se puede ver en este gráfico que los riesgos más críticos con los primeros dos, y hay que prestarle más atención a estos.

RIESGO Severidad Ocurrencia Tasa de NO detección RPN1 7 8 3 1682 5 7 3 1053 2 8 5 804 9 1 9 815 3 5 5 75

Gestión de calidad

Como todo equipamiento de la facultad, si se vuelve obsoleto o no puede cumplir su función el mismo es abandonado. Si se llega a esta situacion, se realizará un esfuerzo en vano.Para evitar esto, en cada fase del desarrollo de este proyecto se buscará hacer cumplir los requerimientos propuestos. Se documentará y se almacenaran los archivos obtenidos en el diseño, ya sea de hardware como de software, para permitir que cualquiera pueda utilizarlo y repararlo sin contar con mi presencia.

Costos de la calidad

Costos de conformidad:

Lograr la conformidad requerirá muchas horas de dedicación en el diseño y la construcción para que funcione correctamente. Será necesario dedicar mucho esfuerzo en la creación de un instructivo de uso que no le de complicaciones a los alumnos y tesistas.La necesidad de agregar en el curso de antenas un tutorial de uso de este equipamiento.

Costos de no conformidad:

- Una falla en el sistema mecánico, puede requerir modificar el diseño y en elpeor de los casos un cambio en algún componente caro como el motor.

- Problemas en el KIT de SDR pueden requerir conseguir un kit de mejores especificaciones o su reemplazo por un analizador de espectro. Esto último tendría un costo considerable.

- Si el usuario no está conforme con el equipo, este no se utilizaría. Las mediciones seguirían realizándose con un equipo existente, nuestro equipo se almacenaría en un rincón llenándose de polvo y finalmente sería desguazado.

Plan de verificación y validación

La verificación se se podría dividir en 2 etapas.Primero para la parte mecánica probando si se puede rotar correctamente una antena. Haciendo pruebas con antenas de distintas formas y tamaños, porque no todas tendrán el mismo peso ni el centro de masa justo en el eje de rotación. Un ejemplo de esto se ve en la siguiente imagen de una antena que fue medida recientemente para una tesis.

Luego se puede verificar la parte de RF y el software, haciendo mediciones ycomparando los resultados con instrumental del laboratorio.

La validación la podrían realizar los alumnos, comparando los resultados conel equipo actual. Sería exitosa si logran realizar las mismas mediciones con menor intervención y de forma más controlada.

Gestión de Comunicación

Este proyecto se realiza dentro del laboratorio de radiación. Los miembros del equipo trabajamos todos en este laboratorio, no siempre están todos presentes.

El responsable de la comunicación voy a ser yo, que soy el project manager.

La audiencia de la comunicación son los tesistas miembros del equipo, Gustavo Fano, el director del laboratorio y posiblemente los pasantes.

En cuanto a los medios de comunicación, el más importante será la charla dentro del laboratorio. Pero se utilizará también el correo electrónico. Y muy eventualmente el teléfono celular.

No considero necesario establecer métodos prohibidos de comunicación, dado que en general nos comunicamos con los medios que habilitamos para tal fin.

Se realizará una reunión semanal, con el equipo completo. El día se definirá de acuerdo a la conveniencia de la mayoría. Para discutir asuntos del proyecto. Y se tomará nota de los temas importantes para tener un registro.

En general no es necesario forzar la comunicación de este equipo, porque trabajamos todos juntos en la misma oficina y hay una buena relación. Pero es necesario tener cierta organización en las comunicaciones para mantener el orden de las ideas y poder cumplir con la planificación.

Es importante definir una carpeta compartida en Dropbox para almacenar información y trabajos en curso. Y ponernos de acuerdo al momento de editar los archivos para que no haya dos personas trabajando en lo mismo simultáneamente.

Gestión de recursos humanos

Autoridad:

El director del departamento de electrónica es el Dr. Ing. Hernán Tacca, pero como estamos en un laboratorio independiente, tenemos cierta autonomía. Lo más probable es que contemos con su aprobación, y sus opiniones, pero no va a participar de forma directa en el proyecto.En el laboratorio, El Dr. Ing. Gustavo Fano, es el director. El va a tomar decisiones sobre el proyecto. Tanto porque es el director del laboratorio donde se va a ejecutar, como por sus conocimientos sobre el tema. El puede decidir cancelarlo y hacer otra cosa.

Responsabilidad:

El director del proyecto voy a ser yo. Seré el responsable de que funcione bien, de que se termine preferentemente en corto tiempo y de que se aprovechen los recursos de la facultad.Posiblemente tenga como colaboradores en el proyecto a alumnos de una escuela técnica secundaria. Ellos no van a tener responsabilidad sobre su trabajo, por lo que yo tendré que controlarlos.Hay otros colaboradores, tesistas del laboratorio, que harán sus aportes. Ellos serán responsables por la parte que hagan.

Matriz de Asignación de Responsabilidades

CODIGO TAREA Director del laboratorio Director del proyecto Colaboradores Tesistas Pasantes1. Definición del proyecto1.1 Estudio de los equipos comerciales y el estado del arte A P S1.2 Buscar información A P S1.3 Definición de requerimientos y alcances A P S1.4 Criterio de aceptación A P S1.5 Desarrollo de un esquema del sistema completo A P S2. Hardware2.1 Hardware mecánico2.1.1 Diseño del sistema mecánico A P S2.1.2 Construcción del sistema mecánico P S2.1.3 Documentación – Hardware mecánico P S2.2 Hardware electrónico control2.2.1 Diseño del diagrama en bloques A2.2.2 Diseño de los circuitos electrónicos P S2.2.3 Fabricación de los circuitos impresos LCI2.2.4 Compra de componentes S P S S2.2.5 Armado de los circuitos A P S2.1.4 Documentación – Hardware electrónico A P S2.3 Hardware electrónico RF2.3.1 Diseño del banco de pruebas de RF P S S2.3.2 Compra de cables, conectores y componentes de RF S P S S2.3.3 Armado del banco de RF P S S2.3.4 Documentación – Hardware RF P S3. Software3.1 Diseñar el software P S 3.2 Programar Software P S S3.3 Hacer programita para probar la parte mecánica P S3.4 Documentación - Software P S4. Armado del Laboratorio4.1 Preparación previa4.1.1 Conseguir lugar para guardar las cosas S P S 4.1.2 Vaciar el BOX A P S S4.1.3 Limpiar A P S S4.2 Instalación4.2.1 Armado del banco de medición P S S4.2.2 Instalar el cableado P S S4.2.3 Conectar todo P S S5. Pruebas5.1 Pruebas de la parte mecánica A P S S5.2 Probar kit SDR A P S S5.3 Probar software A P S S5.4 Probar sistema completo A P S S5.5 Documentación - Pruebas P S6. Calibración y validación6.1 Calibrar el equipo P, A S6.2 Validación y Verificación P, A S7. Documentación7.1 Hacer un manual de usuario S P 7.2 Juntar toda la documentación y archivar A P

Responsabilidad primaria PResponsabilidad secundaria SAprobación A

Criterios para elegir a un proveedor.

Le preguntaría si puede hacer factura B o C, que es necesaria para rendir gastos en la facultad.

En este caso particular, en que voy a producir sólo un equipo, consultaría si tienen lo que necesito en Stock y su precio. Preguntaría el plazo de entrega de la mercadería.

Si tuviese que fabricar muchos equipos, el caso es diferente. Pediría información sobre stock disponible de los componentes críticos y preguntaríasi siguen importando o fabricando ese componente. Les pediría oferta por compra en cantidad. Preguntaría a colegas la opinión del proveedor. En lo posible trataré de contactar al fabricante del

Junto con la elección del proveedor, le prestaría mucha atención a la etapa de diseño, con el fin de utilizar los componentes más comunes posibles, y tratar de reducir al máximo la variedad de componentes.

Ejemplo de un Statement of Work.

28 de Mayo de 2015

Proveedor de motores,

Me dirijo a Ud. con el fin de solicitarle un pedido de un motor paso a paso Motor Nema17 42N.cm (rattm) 400 pasos por vuelta y 1 driver con microstepping modelo drv8825 El pago se realizará en efectivo en el momento de la entrega. El plazo de entrega tiene que ser menor a un mes a partir de hoy.

Necesito una factura tipo B o C con los siguientes datos:Nombre: Facultad de IngenieríaCUIT 30-54666656-1 Dirección: Av.Paseo Colon 850 CABA.

Lo saluda atentamente,Ramiro Alonso

Responsable del proyecto

Procesos de control y seguimiento. Mensualmente se hará un relevamiento del grado de avance de las distintas tareas y de los gastos realizados. Los resultados de estos relevamientos serán almacenados en documentos de texto independientes en la carpeta SEGUIMIENTO dentro de la carpeta compartida en Dropbox

Proceso de cierreSe pondrá en funcionamiento el equipo, se archivará toda la documentación, códigos fuente y archivos de diseño, en un bibliorato con una etiqueta fácilmente identificable.Se promocionará el equipo, para que cualquier persona que en algún momento necesite usar este instrumento sepa de su existencia.Se capacitará a los docentes de la materia de Antenas para su uso.