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Resumen
En este artículo se analizan los problemas existentes en las facultades de ingeni ingeniería ería , de otras otras univers universidad idades es del país, país, con relación relación al uso indiscriminado y sin un criterio rector e integrador, de distintos programas (softwares), en casi todas las cátedras de las unidades académicas, cuyo fin ltimo sería consolidar y me!orar el aprendiza!e de los conocimientos de la ingeniería, aumentando la calidad de la educación" #e propone una solución de software nico para todas las materias de grado, $ue puede ser utilizado con muc%a eficiencia por la mayoría de las &átedras &átedras de la carrera de ingeniería y, adicionalmente, serviría para los cursos de postgrado y maestrías"
2
Introducción En general se observa $ue la mayoría de los programas $ue se utilizan en algunos cursos de grado e y, otras facultades de ingeniería, son tiles para una materia en particular ('or e!" atemática) pero no para otras materias ('or e!" &ontrol, &omunicaciones, ísica, *uímica, Estadística, +nstrumentación, Economía, 'rocesamiento de +mágenes, ecatrónica, ecánica, Ensayo de #istemas, eronáutica, &ontrol de 'rocesos, +nteligencia
rtificial,
icrocontroladores,
d$uisición
de
-atos,
Experiencias de .aboratorio, etc") "Esta proliferación de diferentes programas, genera en los estudiantes y docentes la sensación de $ue esta situación es /normal0, es decir $ue cada cátedra utilice el software $ue crea conveniente y si después dic%o software sirve o no sirve con propósito de integración de conocimientos, para las otras materias de ingeniería, no genera
en apariencia, preocupación" #in embargo sería muc%o más
co%erente y eficiente preguntarse1 2Existe un software $ue no re$uiere conocimientos especiales de programación, $ue sirva para la mayoría de las materias de grado de la ingeniería , $ue pueda interconectarse fácilmente con las plantas y procesos físicos y además sirva para cursos de postgrado, maestrías, industria y tareas de +3-4 La respuesta es sí ! Esta situación %a motivado $ue en otras universidades del mundo, como así también en la industria, %ayan estudiado, y resuelto el problema" #obre la base de la experiencia personal y la observada en facultades de +ngeniería del exterior y otras del país (como la acultad de +ngeniería de la 56.'), se puede concluir $ue el programa (software), $ue rene las condiciones necesarias para resolver satisfactoriamente el problema planteado, es
MATLAB (MATrix
LABoratory)" &on el ob!etivo de
introducir a los lectores (fundamentalmente 'rofesores y estudiantes de la carrera de grado de +ngeniería) $ue desconocen 7.8 o bien lo conocen parcialmente, se presentan algunas de sus características principales y posibilidades de aplicación"
7.8 es un programa interactivo para computación numérica y 3
visualización de datos " Es ampliamente utilizado por los ingenieros en el análisis y dise9o de sistemas, posee además una
extraordinaria
versatilidad para resolver problemas en matemática aplicada, física, $uímica, ingeniería, finanzas y muc%as otras aplicaciones" 7.8 integra análisis numérico, cálculo matricial, proceso de se9al y visualización gráfica en un entorno completo donde los problemas y sus soluciones son expresados del mismo modo en $ue se escribirían tradicionalmente, sin necesidad de %acer uso de la programación tradicional" 7.8 es un sistema de traba!o interactivo cuyo de
traba!o son
elemento básico
las matrices" &on las matrices se puede describir
infinidad de cosas de una forma altamente flexible y matemáticamente eficiente" 5na matriz de píxeles puede ser una imagen
o una película"
5na matriz de fluctuaciones de una se9al puede ser un sonido o una voz %umana" : tal vez más significativamente una matriz puede describir una relación lineal entre los componentes de un modelo matemático" En este ltimo sentido, una matriz puede describir el comportamiento de sistema extremadamente comple!o" 'or
e!emplo una
un
matriz puede
representar el vuelo de un avión a ;<"=== metros de altura, o un filtro digital de procesamiento de se9ales" El programa permite realizar de un modo rápido la resolución numérica de problemas en un tiempo muc%o menor $ue si se $uisiesen resolver estos mismos problemas con lengua!es de programación tradicionales como pueden ser los lengua!es ortran, 8asic o &"
7.8 goza en la actualidad de un alto nivel de implantación en escuelas
y
centros universitarios, así como en departamentos de
investigación y desarrollo de muc%as compa9ías industriales de todo el mundo" En entornos universitarios, por e!emplo, 7.8 se %a convertido en una %erramienta básica, tanto para los profesionales e investigadores de centros docentes, como una importante %erramienta para impartir cursos
4
universitarios, tales como sistemas e ingeniería de control, álgebra lineal, proceso digital de imagen, matemática aplicada para +ngenieros, procesamiento de se9ales, mecatrónica, robótica, inteligencia artificial, física, laboratorios de aplicaciones, etc" En el mundo industrial, 7.8, está siendo utilizado como %erramienta de investigación para la resolución de problemas planteados en la realización y aplicación de modelos matemáticos en ingeniería" .os usos más característicos de la %erramienta se
encuentran
en
áreas
de
computación
y
cálculo
numérico,
prototipa!e algorítmico, control automático, estadística, análisis de series temporales para el proceso digital de se9al, interfase para comando de sistemas físicos reales, etc"
5
MARCO TEÓRICO DESARROLLO DEL TEMA -entro de los 7oolboxes se dispone del programa #imulin> $ue es un entorno gráfico interactivo con el $ue se puede analizar, modelizar y simular la dinámica de sistemas lineales y no lineales" 7.8 esta disponible para un amplio nmero de plataformas1 ?
?
Estaciones de traba!o #56" pollo"
?
@Astation y B'"
?
@A, icro@A"
?
Could"
?
?
pple acintos%" '& 7 compatibles D=DF y superiores"
Gpera ba!o sistemas operativos 56+A, acintos% y Hindows" 7.8 es el principal producto para computación numérica, análisis y visualización de datos" &omo un anexo de at.ab y $ue interactan con él en lengua!e de at.ab y lengua!e de ba!o nivel &" Entre los 7oolboxes (%erramientas para solucionar y resolver problemas de aplicación específica) se puede mencionar como e!emplo el #imulin>, $ue se utiliza para simulación y modelado de sistemas no lineales avanzado" &on el fin de ilustrar a los lectores respecto de algunas (entre muc%as disponibles) librerías de plicaciones de 7.8 (7oolboxes), se mencionaran las siguientes1 7%e 7.8 & at% .ibrary1 proporciona al usuario la capacidad computacional de 7.8 en una librería en formato ob!eto enlazable" El ob!etivo principal de la librería es soportar el desarrollo de aplicaciones
6
/sand alone0 utilizando7.8 y su compilador" 'uede ser utilizada independientemente de 7.8 por programadores avezados en lengua!e & $ue necesiten prestaciones computacionales robustas y de alto rendimiento" Iunto con el compilador de 7.8, la & at% .ibrary permite a los programadores de aplicaciones utilizar 7.8 para la creación de aplicaciones tipo /stand alone0" 'ara los usuarios clásicos de 7.8, se elimina así cual$uier necesidad de volver a reescribir algoritmos en lengua!e & para ser utilizado por programas externos" 'ara a$uellos usuarios $ue sean nuevos en la tecnología 7.8,
esta ofrece una
nueva vía para la reducción del tiempo de desarrollo y puesta a punto de aplicaciones" .a 7.8 & .ibrary proporciona una amplia gama de funciones clásicas del programa 7.8, proporcionadas como librer ías ob!eto, incluyendo básicamente las siguientes categorías de funciones presentes en 7.8 y fic%eros compilados1 ?
Jlgebra simbólica1 -erivación, integración y simplificación de expresiones matemáticas
?
Jlgebra lineal" +nversas, determinantes, autovalores, y formas canónicas de matrices simbólicas"
?
ritmética de precisión variable1 evaluación de expresiones matemáticas con diversos grados de precisión"
?
Kesolución de ecuaciones1 resolución numérica y simbólica de ecuaciones algebraicas y diferenciales en derivadas totales y parciales"
?
unciones matemáticas especiales1 Evaluación de la mayoría de las funciones utilizadas en matemáticas aplicadas"
?
unciones matemáticas elementales y especializadas"
?
Gperadores lógicos y aritméticos"
?
atrices elementales y manipulación de vectores"
7
?
atrices especiales"
?
&apacidad gráfica para la mayoría de los problemas de la ingeniería en <- y -
?
Estadística básica y análisis de datos" nálisis de ourier" 7ransformada rápida de ourier"
?
'olinomios e interpolación"
?
Cestión de cadenas de caracteres"
?
Entradas y salidas"
?
Cestión de memoria y errores"
Gptimization 7oolbox" El 7oolbox de optimización consta de un con!unto de funciones $ue resuelven problemas de extremos, con o sin condiciones, de funciones reales las cuales son generalmente multivariables y no lineales" simismo, posee funciones para la resolución de algunos tipos de problemas matriciales en extremos" lgunas de las áreas básicas $ue cubre este 7oolbox para 7.8, son las siguientes1 ?
&álculo de un extremo local (máx" o mín") de una función real f ( x),en general multivariable
y no lineal, sin importar ninguna
restricción o condición a la solución" &omo caso particular, se incluye una rutina especial para problemas de mínimos cuadrados no lineales"
8
?
&álculo de un extremo local (máx" o mín") de una función real f ( x), en general multivariable y no lineal, condicionado a $ue la solución satisfaga ciertas condiciones de desigualdad L g ( x) M = N o igualdad L g ( x) O = N"
?
'roblema de aproximación a un con!unto de ob!etivos"
?
&álculo de soluciones de un sistema de ecuaciones continuas y, en general no lineales"
?
#olución de problemas minmáx"
?
'rogramación lineal"
?
'rogramación cuadrática"
?
'roblemas de mínimos cuadrados no negativos"
7.8 &ompiler 7oolbox" El compilador de 7.8 (7%e 7.8 &ompiler) permite crear código & optimizado procedente de fic%eros ( files) de 7.8" Este compilador puede ser utilizado de dos modos1 1. &omo un generador EA automático" 'ueden convertirse fic%eros
en funciones & e!ecutables $ue se e!ecutaran desde dentro de 7.8" &omo un generador de códigos & fuente" 2. 'ueden construirse aplicaciones $ue se e!ecutaran
independientemente de 7.8" Estas aplicaciones externas re$uieren de la 7.8 & at% .ibrary, $ue está disponible separadamente"
Image rocessing Too"o#$ Este 7oolbox proporciona a 7.8 de un con!unto de funciones $ue amplía las capacidades del producto para realizar desarrollo de aplicaciones y de nuevos algoritmos en el campo del proceso y análisis de imágenes" El entorno matemático y de creación de 7.8 es ideal para el Página 10
procesamiento de imágenes, ya $ue estas imágenes son al fin y al cabo, matrices" Este 7oolbox incorpora funciones para" ?
-ise9o de filtros y recuperación de imágenes"
?
e!ora y retocado de imágenes"
?
nálisis y estadística de imágenes"
?
Gperaciones morfológicas, geométricas y de color"
?
7ransformaciones <-"
?
'roceso de blo$ues"
El procesamiento de imágenes es un campo de traba!o absolutamente crucial para a$uellos $ue estén traba!ando en áreas como diagnóstico médico, astronomía, geofísica, ciencia medioambiental, análisis de datos en laboratorios, inspección industrial, etc" .os programas actuales de procesamiento y análisis de imágenes se clasifican en dos categorías1 librerías de ba!o nivel para programadores profesionales y pa$uetes de aplicación con capacidades limitadas de personalización" mbos tipos de aplicaciones están, generalmente, pensados para tareas básicas de visualización de datos y /rendering0" #in embargo, muc%os de ellos adolecen de la posibilidad de efectuar análisis numéricos de los mismos" El +mage 'rocessing 7oolbox entra dentro de la categoría de la familia de funciones $ue, desde el entorno de traba!o de 7.8, permitirá al profesional efectuar una exploración ex%austiva y desde un punto de vista matemático de las imágenes y gráficos $ue se deseen tratar o analizar" 6eural 6etwor> 7oolbox" Este 7oolbox proporciona funciones para el dise9o, inicialización, simulación y entrenamiento de los modelos neuronales de uso más extendido en la actualidad1 'erceptrón, redes lineales, redes de retropropagación, redes de
base radial, aprendiza!e asociativo y
competitivo, aplicaciones autoorganizativas, aprendiza!e de cuantización Página 11
vectorial, redes de Elman y redes de Bopfield" ediante la
inclusión de
un
amplio
abanico de
funciones y
procedimientos escritos para 7.8, el usuario puede mediante el 6eural 6etwor> 7oolbox, efectuar el dise9o de ar$uitecturas comple!as, combinando los modelos $ue ya están proporcionados por defecto en el 7oolbox" simismo el usuario, puede, definir sus propias funciones de transferencia e inicialización, reglas de aprendiza!e, funciones de entrenamiento y estimación de error para usarlas posteriormente con las funciones básicas" El 7oolbox aporta las facilidades y prestaciones gráficas de 7.8 para el estudio del comportamiento de las redes1 visualización gráfica de la matriz de pesos y vector d e desplazamiento mediante diagramas de Binton, representación de errores a lo largo del entrenamiento, mapas de superficie de error en función de pesos y vector desplazamiento, etc" Estos gráficos resultan muy tiles en el estudio de la convergencia y estabilidad de los algoritmos de aprendiza!e" Este 7oolbox incluye un manual de introducción al campo de las redes neuronales !unto con una colección de demostraciones y aplicaciones muy didácticas, tiles para el estudio y la profundización en las cuestiones fundamentales de los paradigmas básicos de las redes neuronales" simismo se proporcionan las referencias bibliográficas más significativas referidas a los distintos modelos $ue aparecen en la aplicación" pesar $ue el estudio de las redes neuronales se inició %ace algunas décadas, las primeras aplicaciones sólidas dentro de este campo %an tenido lugar %ace unos diez a9os y an a%ora constituyen un área de investigación en rápido desarrollo" Este 7oolbox tiene una orientación diferente a otros destinados a campos como el de sistemas de control u optimización donde la terminología, fundamentos
matemáticos
y
procedimientos de dise9o están ya firmemente establecidos y se %an aplicado durante a9os" Este 7oolbox pretende $ue sea utilizado para la evaluación y dise9o de proyectos neuronales en la industria y sobre todo en educación e investigación" Página 12
-entro de las aplicaciones básicas de este 7oolbox, cabe destacar a$uellas $ue están orientadas a las aplicaciones $ue se enmarcan dentro del campo de la industria aeroespacial y automación(simulación, sistemas de control, auto pilota!e), banca, defensa(reconocimiento de patrones, procesamiento de se9ales, identificación de imágenes, extracción de características , compresión de datos) electrónica(control de procesos, análisis de errores, modelado no
lineal, síntesis de
voz, visión por
computadora),
economía(análisis financiero, análisis predictivo), industria(control de procesos, identificación en tiempo real, sistemas de inspección)medicina, robótica(control de trayectorias, sistemas de visión), reconocimiento y síntesis del %abla, telecomunicaciones(control de datos e imágenes, servicios de información automatizada, traducción del lengua!e %ablado en tiempo real, diagnosis, sistemas de enrutamiento, etc" El 7oolbox contiene muc%os e!emplos de estas aplicaciones"
%O% LI%EAR CO%TROL DESI&% TOOLBO'(%CD)$ #e trata del primer producto disponible en la actualidad para el dise9o de controladores automáticos en entorno de sistemas no lineales" Este nuevo 7oolbox esta pensado para ser utilizado
ex%austivamente por
ingenieros y estudiantes avanzados $ue dise9an controladores para industrias avanzadas, destacando los sectores1 automóvil, ingeniería aeroespacial, control de procesos y empresas petro$uímicas, farmacéuticas y de energía" El 7oolbox 6&- permite por primera vez a los ingenieros de control dise9ar directamente sus controladores en un ambiente no lineal, obviando la aproximación lineal y otros procedimientos auxiliares $ue antes se necesitaban de modo imperativo" .os resultados son a%ora de elevada calidad, controladores más robustos y un ciclo de dise9o muc%o más rápido" El usuario puede incluir uno o más blo$ues 6&- en el sistema y describir posteriormente de modo totalmente gráfico las restricciones, tolerancias y límites de permisividad de cada uno de estos blo$ues" .os métodos avanzados de
optimización y
la
simulación del
proceso son Página 13
posteriormente analizados y a!ustados mediante la inclusión de unas ciertas variables de contorno para poder obtener los tiempos de respuesta deseados" Este 7oolbox puede ser utilizado para a!ustar una amplia variedad
de controladores $ue se utilicen en un sistema,
destacando los controladores '+-, .*K, .*C
y estructuras B P " El
dise9ador de sistemas puede utilizar el método de ontecarlo para el dise9o y análisis de controladores robustos" 'uede invocarse 6&- para un
me!or
a!uste
paramétrico
y
para
la
optimización
de
los
controladores" Este 7oolbox se encuentra disponible para una amplia variedad de plataformas informáticas como ser '&, o pple acintos%, estaciones 56+A y computadoras -igitales @A @#"
%A& *O+%DATIO% TOOLBO'$ Este 7oolbox proporciona un acceso interactivo, desde 7.8, a un amplio con!unto de funciones matemáticas y estadísticas contenidas en las clásicas 6C ortran .ibraries" +ncorpora más de <== fic%eros , los cuales cubren un amplio espectro de áreas de interés, entre las $ue cabe destacar1 optimización, ecuaciones diferenciales ordinarias y en derivadas parciales, cuadratura, estadística, etc" .a 6C oundation 7oolbox a9ade también rutinas concretas para campos específicos tales como la resolución de problemas con condiciones de contorno, problemas de cuadratura adaptiva multidimencional, a!uste de curvas y superficies y el acceso a los algoritmos .'&Q para la resolución de ecuaciones lineales" lgunas de las áreas de cobertura de la 6C oundation 7oolbox son las siguientes1 ?
&eros de polinomios"
?
Kaíces de una o más ecuaciones de tipo trascendente"
?
#uma de series"
?
&uadraturas"
?
Ecuaciones diferenciales ordinarias" Página 14
?
Ecuaciones diferenciales en derivadas parciales"
?
Estadística no paramétrica"
?
?
nálisis de series temporales" Kutinas de clasificación"
?
proximación de funciones especiales"
?
proximación de curvas y superficies"
?
aximización y minimización de funciones"
?
actorización de matrices"
?
@alores y vectores propios"
?
Kesolución de ecuaciones lineales simultáneas"
?
Ecuaciones lineales (.'&Q)
?
Estadística"
?
nálisis de correlación y regresiones"
?
étodos multivariantes"
?
Ceneración de nmeros aleatorios"
Esta breve descripción del #oftware 7.8 y de algunos de sus 7oolboxes, de!a claramente establecido $ue el mismo cubre casi todas las materias de los cursos de grado en +ngeniería" Gtro aspecto importante de la educación en +ngeniería es el referido a las10Experiencias de .aboratorio0 y esto es particularmente importante en la ense9anza de muc%as disciplinas dentro de las ingenierías " -esafortunadamente, estudios recientes
muestran una pérdida de la
formación experimental en muc%as universidades del mundo y también del país" -e estos estudios se desprende $ue los
graduados
en Página 15
ingeniería%an perdido o disminuido ?
Experiencias de .aboratorio"
?
7ransmisión de experiencias"
los atributos relacionados con1
.os estudios especializados, realizados en el mundo y $ue se pueden considerarse válidos en nuestro país (como ser los efectuados por creditación 8oard for Engineering and 7ec%nology, 8E7,
6ational
#cience oundation, 6#) se %a reconocido $ue un buen desarrollo en componentes y prácticas de laboratorio es la llave para preparar la moderna fuerza de traba!o tecnológica" dicionalmente
la
experiencia
de laboratorio expone a los estudiantes a una me!ora importante en los resultados de los
dise9os $ue
van
desde
la especificación del
problema, pasando por la implementación física y las consideraciones económicas" Esto es tan así $ue muc%as instituciones
establecen
como una de las recomendaciones primarias, la siguiente1 /'romover el desarrollo de laboratorioR y realizar proyectos experimentales como una parte importante en la educación de todos los estudiantes de ingeniería0" -esafortunadamente y, a pesar $ue organismos internacionales como 8E7, 6# y muc%as 5niversidades y acultades de +ngeniería están todos de acuerdo en $ue las experiencias de .aboratorio son importantes, no es un lugar comn entre las instituciones académicas (como es evidente de los informes y estudios $ue confirman la poca experiencia de la educación de grado, en desarrollo de experiencias basadas en laboratorio y mane!o de estas experiencias por parte de los graduados de ingeniería " #obre la base de la idea mencionada, los educadores de las diferentes universidades (en general del exterior) %an investigado recientemente, como el avance tecnológico puede impactar sobre la educación basada en experiencias de laboratorio (como las ingenierías)" Esto es, los avances en las tecnologías del %ardware y software %an generado muc%a discusión con relación a la naturaleza y desarrollo de laboratorios, para realizar experiencias a nivel de grado de las facultades e institutos de ingeniería, y Página 16
con relación al acceso remoto a dic%os laboratorios " En resumen, las publicaciones recientes, en relación con la ense9anza de grado en ingeniería, puntualizan $ue debido al advenimiento de plataformas de computación de alta velocidad, ba!o costo y operación en tiempo real, %a motivado $ue el desarrollo de %ardware para los laboratorios se %aya transformado en económico y muy accesible" 'or otra parte, el desarrollo de la generación de códigos automáticos permite a los usuarios crear códigos en tiempo real desde gráficos de simulación de sistemas" (como ser 7.8S#imulin>)" Estas %erramientas permiten a los educadores
y
estudiantes
implementación de ba!o nivel
focalizar
su
atención
en
el
dise9o,
y evaluación de sistemas más $ue en la programación $ue consume muc%o tiempo" ('or e!" .a programación en
tiempo real $ue se re$uiere para realizar la interfase con plantas y procesos reales está, generalmente, más allá del alcance de los cursos de grado)" 'or otra parte, una gran variedad de plantas y procesos para investigación y educación, estándisponibles actualmente en el mercado, procedentes
de
diferentes fabricantes $ue contemplan la naturaleza
multidisciplinaria de las ingenierías (por e!emplo1 manipuladores robóticos, péndulo invertido, levitación magnética, plantas de proceso, %elicópteros, servomotores, control de variables como pB, conductividad, etc")"#in embargo y, a pesar de lo mencionado, no es comn la incorporación de los avances tecnológicos en los cursos laboratorios Esto
de
de grado
$ue
re$uieren
experimentación"
se debe fundamentalmente a las causales (%ay otras) principales
siguientes1 ?
alta de BardwareSsoftware estandarizado"
?
Kestricciones presupuestarias"
?
Kecursos o medios de ense9anza limitados"
-esde $ue la '& se convirtió en la má$uina estándar de cálculo para los laboratorios de experimentación, el obstáculo más importante
para la Página 17
estandarización de los laboratorios de experimentación, es la diferencia entre las diferentes interfases de %ardwareSsoftware" 'ara vencer
los
obstáculos
de
%ardwareSsoftware, $ue impiden el desarrollo de
sistemas físicos
(plantas
la
estandarización
del
de bancos de prueba
Sprocesos) $ue
incorporan plantas
experimentales en la forma /plug and play0 se re$uiere un entorno de software $ue tenga una interfase estandarizada y de ba!o costo para las plantas y procesos disponibles comercialmente ySo plantas desarrolladas en la universidad (a medida)" El entorno para el desarrollo de los dise9os de sistemas asistido por computador (&&#-) $ue satisfacen los re$uerimientos mencionados, se compone de cinco %erramientas de dise9o1 ?
7.8"
?
#imulin>"
?
K7H (KealT 7ime Hindows)"
?
K7.7( Keal T7ime .inux 7arget)"
?
K7H7 (KealT 7ime Hindows 7arget)
En la ig"; se muestra la estructura del entorno o ar$uitectura &&#-"
Página 18
ig" ;" Estructura del &,&#-"
7.8 y #imulin>
son softwares desarrollados para facilitar la
ense9anza de la ingeniería en casi todas las materias de grado" K7H es un generador automático de códigos en lengua!e &, para #imulin>, $ue genera directamente el código & del modelo %ec%o en #imulin> y automáticamente construye un arc%ivo $ue puede ser e!ecutado en tiempo real en diversos entornos" .a interfase de diagramas en blo$ues de #imulin> acoplado al generador de códigos K7H permite al usuario concentrarse en los aspectos del modelado y control, como una visión opuesta a la tarea de programación" -e esta manera se logra una me!or interacción con el sistema físico"
Página 19
O%CL+SIO%ES$ En este breve artículo se %a pretendido fi!ar los lineamientos mínimos para decidir por un #oftware $ue sea1 integrador para la carrera de grado, fácil de utilizar, $ue permita conectarse con sistemas físicos reales, $ue pueda ser utilizado en postgrado , maestrías, +3- y en aplicaciones para la +ndustria y, llamar la atención de las autoridades de decisión y gestión y otras facultades e +nstitutos de grado en ingeniería (como -irectores de -epartamento, #ecretarios cadémicos, #ecretarios de +3-, -ecanos, &onse!eros cadémicos, -irectores de 'royectos de +3-, y otros),y, también de los 'rofesores y estudiantes de dic%as unidades académicas, con la necesidad primordial de me!orar la calidad de la ense9anza de grado en ingeniería" .as conclusiones más importantes de este traba!o, se pueden resumir en1 ;" ;"
.a Kegional
regionales y
K8 de la 576 (como así también otras
facultades de ingeniería)
debería considerar la
necesidad de contar con un software 7.8, con licencia oficial, con todos los /7oolboxes0 para una cantidad de puestos de traba!o (por e!emplo para == '& en red, ;= laboratorios de = '& cSu) de manera $ue todos los estudiantes de grado e instructores tengan acceso en la Kegional durante la cursada" dicionalmente y con un 'assword adecuado los 'rofesores y estudiantes podrían ingresar al sistema vía +nternet y utilizar 7.8 desde sus %ogares" El uso del software y los /7oolboxes0 debería comenzar en el primer a9o de la carrera, de tal manera $ue los estudiantes puedan cursar posteriormente las materias de 7ecnologías 8ásicas , 7ecnologías plicadas y
electivas de especialización, con una adecuada
formación en 7.8 y 7oolboxes, para resolver problemas de simulación, análisis y dise9o de ingeniería, de una manera muc%o más efectiva y de mayor calidad"
Página 20
<" 'ara los 'rofesores e +nstructores $ue no tengan un adecuado mane!o del #oftware 7.8, se debería pensar en el dictado de seminarios o talleres de capacitación en el uso del mismo
y de
los /7oolboxes0 (os 'rofesores e +nstructores propagarán, a su vez, las ense9anzas, a los estudiantes, y estos, dada su gran adaptabilidad a todo lo vinculado con el uso de la '&, aprenderán rápidamente y se convertirán en nuevos transmisores y generadores de soluciones" -e esta manera y en un periodo breve (; a < meses) todo el cuerpo docente (profesores, auxiliares, instructores) podrá utilizar eficazmente esta %erramienta para me!orar notablemente la calidad y el rendimiento de sus cursos, y de esta manera contribuirán a la me!ora de la calidad de los futuros ingenieros, formados en las distintas especialidades"
Gtro de los aspectos $ue tienen $ue ver con dic%a me!ora, consiste en formar recursos %umanos con una importante experiencia en laboratorios de
análisis
y dise9o de sistemas físicos"
Esta
conexión de los estudiantes de grado en ingeniería, con los aspectos físicos y matemáticos de los sistemas reales,
debe
comenzar desde los primeros a9os en las &iencias 8ásicas" -esde allí se debería comenzar con el uso del 7.8, para lograr $ue los estudiantes se familiaricen con la formulación de los problemas y su solución y $ue los mismos puedan ser expresados en notación matemática familiar" 'ara ello numerosos 7oolboxes y otros pa$uetes de software desarrollados por 7.8
facilitan una
importante variedad de tareas de ingeniería y ense9anza, como ser1 a" -esarrollo de algoritmos" b" odelado de sistemas" c" #imulación de modelos" Página 21
d" nálisis de datos" e" @isualización" f" Cráficos de ingeniería" g" -esarrollo de aplicaciones" %" nálisis dinámico de sistemas i" atemática para +ngeniería !" 'robabilidades y Estadística" >" .ógica difusa y 6euronal" l" 'rocesamiento de se9ales" m" 'rocesamiento de imágenes" n" Gptimización o" Etc"
U" -esarrollar laboratorios para realizar análisis, dise9o y operación de sistemas físicos reales, para diferentes plantas y procesos de ingeniería" En el área de #istemas de &ontrol
dentro
del
-epartamento de Electrónica de la K8 y en el marco del programa 'KGE+ (y como un aporte a lo a$uí enunciado) se implementará un .aboratorio de +nvestigación y -esarrollo en &ontrol utomático, llamado .+-&, con el fin de me!orar la calidad de la ense9anza de grado y postgrado en &ontrol"
V" Babiendo concluido
$ue la formación en experimentación de
laboratorio, es vital para me!orar la calidad de la ense9anza de la ingeniería y, construyendo los laboratorios con plantas y procesos comerciales ySo desarrollados dentro de las &átedras, sobre la base de la idea mencionada en el punto <, se puede llevar al concepto de1 /.aboratorio a través de experimentos
+nternet0" .a
de .aboratorio
idea es desarrollar
$ue puedan ser accedidos y
controlados remotamente vía +nternet" El factor primario $ue motiva Página 22
el concepto de .aboratorio por +nternet es aumentar la accesibilidad a las facilidades del laboratorio para los instructores y estudiantes" .a experiencia de laboratorio vía +nternet se puede utilizar para atender estudiantes cuyo programa difiere del modelo de estudiante tradicional, los cuales re$uieren más tiempo para completar sus traba!os de laboratorio" El concepto de .aboratorio por +nternet provee también experiencia /experimental0 para los instructores y estudiantes en universidades $ue %an perdido (o vieron reducidos o deteriorados) los recursos propios" .os componentes típicos a incluir en un .aboratorio de +nternet son1
?
5na planta o proceso físico para controlar"
?
5na '& tipo servidor, para calcular el algoritmo de control y, sea capaz de mane!ar las se9ales de los actuadores S sensores %acia y desde la planta y todas las comunicaciones con el usuario remoto"
?
5na computadora cliente para control y $ue permita al usuario remoto operar la planta"
?
5na conexión de +nternet $ue conecte la '& servidor con la '& cliente(por e!emplo mediante protocolo 7&'S+'
?
udio, video y So animación para darle al usuario remoto la sensación de tele presencia en el laboratorio"
Página 23
