Bachelor Documentation (G & E)

Prozessanalyse und Optimierung des Kaffeeanbaus und der -verarbeitung in Kolumbien - Kaffeekirschen Sortierer.

Analisis y optimización en la plantación y elaboración del café en Colombia - Maquina clasificadora de cerezas de café.

Hernando Samuel Pinzón Holguin Produktgestaltung - Hochschule für Gestaltung Schwäbisch Gmünd Diseño de producto - Universidad de Diseño Schwäbisch Gmünd SS 2013

H f G Hochschule für Gestaltung Schwäbisch Gmünd Marie Curie Str. 19.

73525, Schwäbisch Gmünd www.hfg-gmuend.de SS 2013

Prozessanalyse und Optimierung des Kaffeeanbaus und der -verarbeitung in Kolumbien - Kaffeekirschen Sortierer.

Analisis y optimización en la plantación y elaboración del café en Colombia - Maquina clasificadora de cerezas de café.

Betreuern/Docentes: Dr. Prof. Susane Schade Dr. Prof. Habil. Jürgen Held Prof. Gerhard Reichert

Student/Estudiante: Hernando Samuel Pinzon Holguin

Produktgestaltung - Hochschule für Gestaltung Schwäbisch Gmünd Diseño de producto - Universidad de Diseño Schwäbisch Gmünd SS 2013

Einleitung Recherche in Deutschland • Kaffee, allgemeine Informationen • Prozessverlauf (von Pflanzung bis Verkauf)

Ergonomie • Ergonomie und Arbeit • Gestaltung einer erfolgreichen ergonomischen „Intervention“

Annahme • Mögliche Probleme • Zielsetzung

Recherche in Kolumbien • Bewertung der Annahmen • Tatsächliche Problemfeststellung • Anforderungsprofil

Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze • Wassersortierung • Handsortierung • Maschinelle Sortierung • Maschinelle Sortierung open Source

Konzept bis Modell • Konzept und Software • Formfindung • Ausarbeitung • CAD und Renderings • Modellierung

Quellenangaben

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Introducción Investigación en Alemania • Informaciones generales • Andamiento del proceso

Ergonomía • Ergonomía y trabajo • Diseño de una intervención ergonómica exitosa

Pre-supuestos • Posibles problemas • Metas a alcanzar

Investigación en Colombia

• Calificación de presunciones • Verificación de problemas • Perfiles de exigencia

Analisis y comparación de las soluciones existentes • División utilizando agua • División manual • Post-división mecanizada • División mecanizada Open Source

Del concepto hasta el Modelo • Concepto y Software • Forma • Desarrollo • CAD y renderings • Modelación

Fuentes

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Einleitung Mit diesem Projekt möchte ich die Arbeitslage bzw. das Arbeitsumfeld der Kaffeebauern verbessern. Das Ganze ist auf Kolumbien konzentriert, ist aber auch auf andere Länder und Kontinente übertragbar.

Das Projekt teilt sich in sechs verschiede Abschnitte, die mein Projekt logisch organisieren.

In „Recherche in Deutschland“ zeige ich die Informationen, die ich von Deutschland aus über den „Kaffee-Produktionsprozess“ in Kolumbien in Erfahrung bringen konnte.

In „Ergonomie“ finden sich die theoretischen Grundlagen für mein Projekt und Vorgaben für die weiteren Phasen oder Schritte für den Gestaltungsprozess.

In „Annahme“ finden sich die möglichen Probleme, die ich nach meiner Recherche in Deutschland vorhergesehen habe, was mir geholfen hat, mich auf die „Recherche vor Ort“ vorzubereiten.

In „Recherche in Kolumbien“ zeige ich die Informationen und Erkenntnisse, die ich während meiner Reise im Kaffee-Dreieck in Kolumbien gesammelt und gemacht habe, genau so wie die wahren Probleme, die ich feststellen konnte und eine Analyse zu meinen Annahmen.

In „Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze“ zeige ich den Vergleich in verschiedenen Aspekten zwischen unterschiedlichen Lösungsansätzen und auch meinen selbst entwickelten Lösungsansatz.

In „Konzept bis Model“ stelle ich verschiedene Schritte der Entwicklung sowie die designcharakteristische Entwicklung meines Projektes vor.

Den Abschluss stellen die Quellenangaben dar, in denen sowohl die Bibliographie als auch die Sitographie, genauso wie Informationen über Bildmaterial und über nicht in Audio, Texten oder Bildern zu findende Informationen aufgelistet sind.

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Introducción Con este Proyecto prentendo mejorar la situación de trabajo asi como el entorno de trabajo de los caficultores. Este proyecto esta concentrado en Colombia, puede y debe ser tambien aplicado en otros países y continentes.

El proyecto esta dividido en seis partes, estas dividen y organizan mi proyecto de modo logico.

En „Investigación en Alemania“ podemos ver las informaciones que encontré durante mi investigacion desde Alemania sobre los „Procesos de producción del Café en Colombia“.

En „Ergonomía“ encontramos los fundamentos teoricos de mi proyecto, asi como la guia para las posteriores actividades de diseño.

En „Presupuestos“ encontramos algunos posibles problemas dentro del Proceso, que encontre desde Alemania, estos me ayudaron a prepararme para la „investigación de campo“.

En „Investigación en Colombia“ muestro las informaciónes que recogí, las experiencias que viví y los reconocimientos que hice durante mi viaje en el „triangulo del Café“ en Colombia, asi como los problemas reales que pude identificar y el analisis de mis „Presupuestos“ y posibles soluciones.

En „Analisis y comparación de las soluciones existentes“ presento una comparación de las diferentes soluciones existentes y mi solución en base a parametros ergonómicos, ecológicos y económicos.

En „Concepto“ muestro los diferentes pasos en el desarrollo asi como las caracteristicas del diseño de mi proyecto.

Por ultimo encontramos las fuentes, en las que presento la bibliografia y la sitografia, asi como las informaciones sobre las imagenes y otras informaciónes que en ciertos casos no estan dentro de las dos ordenes anteriores.

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Recherche in Deutschland

Kaffee, allgemeine Informationen Kaffeepflanzensorten gibt es viele, jedoch werden überwiegend zwei Sorten angebaut, „Coffea Arabica / Arabica“ und „Coffea Canephora / Robusta“. Diese beiden Sorten sind für den menschlichen Konsum die Wichtigsten. Von den Beiden wird überwiegend Arabica angebaut mit 61% des Weltanbaus.

Der Kaffee Arabica hat einen Koffeingehalt von 0,8 - 1,5% und einen Fettgehalt von 15 - 18% und wird auf 400 bis 2.100 Metern angebaut. Die Anbautemperatur beträgt 18° - 25°C, wobei die minimalen Temperaturen bei 13°C liegen können. Die Coffea Arabica braucht eine hohe Luftfeuchtigkeit sowie einen nährstoffreichen Boden.

Coffea Arabica wird in Kuba, der Dominikanischen Republik, Haiti, Mexiko, Guatemala, Costa Rica, Nicaragua, El Salvador, Panamá, Kolumbien, Venezuela, Ecuador, Brasilien, Bolivien, Paraguay, Äthiopien, Kenia/Kenya, Sambia, Ruanda und Burundi angebaut, wobei Brasilien, Kolumbien und Mexiko als weltweit größte Kaffeeanbauländer gelten.

In Kolumbien wird überwiegend Coffea Arabica, Variedad „Caturra“ und „Castillo“ angebaut. Kolumbien produziert jährlich ca. 9 Mio. Cargas, 1 Carga = 125 kg, also etwa 1100 Mio Kilo Kaffee. Kaffee wird in 17 von 32 Ländern Kolumbiens angebaut und ca. 580.000 Familien leben von der Kaffeeindustrie, dabei sind 85% der Kaffeeplantagen noch Familiengeschäfte.

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Investigación en Alemania

Café, informaciones generales Variedades de plantas de café, hay muchas, pero se cultivan principalmente dos variedades, „Coffea Arabica / Arabica“ y „Coffea canephora / robusta“. Estas dos variedades se destinan al consumo humano, siendo las mas importantes. Arábica se cultiva principalmente con el 61% de la cosecha mundial.

El café Arabica tiene un contenido de cafeína de 0,8 - 18% y se cultiva 400 a 2100 metros de altura, posee entre 15 y 18% de contenido de grasa. La temperatura ideal para el cultivo se encuentra entre los 18 ° y 25 ° C, las temperaturas mínimas son a 13 ° C. El café Arabica necesita un alto grado de humedad y un suelo rico en nutrientes.

Coffea Arabica se cultiva en Cuba, República Dominicana, Haití, México, Guatemala, Costa Rica, Nicaragua, El Salvador, Panamá, Colombia, Venezuela, Ecuador, Brasil, Bolivia, Paraguay, Etiopía, Kenia, Zambia, Ruanda y Burundi. Brasil, Colombia y México están entre los países de mayor cultivo de café en el mundo.

En Colombia se cultiva principalmente Coffea arábica, variedad „Caturra“ y „Castillo“.

Colombia produce alrededor de 9 millones de Cargas, 1 Carga = 125 kg, es decir, alrededor de 1100 millones de kilos de café. El café se cultiva en 17 de los 32 departamentos de Colombia donde 580.000 familias viven de la industria del café, mientras que el 85% de las plantaciones de café siguen siendo empresas familiares.

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Recherche in Deutschland

In Kolumbien trinkt man „Café Tinto“, der „Tinto“ ist nicht mit dem „Tinto“ aus Spanien zu verwechseln, wobei es sich bei letzterem um einen Rotwein handelt.

Der „Café Tinto“ ist eine Art „American Coffee“, nur viel kleiner, fast in einer Espressoportion serviert, welcher aber viel leichter ist und den ganzen Tag über getrunken wird.

In Kolumbien wird Kaffee seit über 300 Jahren angebaut und ist somit ein Kulturgut.

Die Marke Juan Valdez repräsentiert den kolumbianischen Kaffee und gehört zur „Federacion Nacional de Cafeteros de Colombia“. 95% des in Kolumbien angebauten Kaffees AAA oder „Gourmet“ wird nach Europa, den USA, Japan und Südkorea exportiert.

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Investigación en Alemania

En Colombia, se bebe‚ „Café Tinto“, el “Café Tinto„ no se debe confundir con el “Tinto„ de España, ya que el segundo es un vino de color rojizo.

El „Café Tinto“ es una especie de „café americano“, sólo que mucho más pequeño, es servido en porciones parecidas a las del café espresso, siendo el tinto mucho más fácil y lijero, lo que permite que se pueda tomar durante todo el dia.

En Colombia, el café se cultiva desde hace más de 300 años, por lo que es un bien cultural nacional.

La marca Juan Valdez representa el café de Colombia y pertenece a la „Federación Nacional de Cafeteros de Colombia“. 95% del café que se cultiva en Colombia AAA o „gourmet“ se exporta a Europa, EE.UU., Japón y Corea del Sur.

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Recherche in Deutschland

Pflanze und Pflanzung Saatgut wird auf ein vom Boden erhöhtes Sandbecken oder „Germinadores“ gestreut.

Die Sandbecken sind vom Boden angehoben, um mögliche Pilzentwicklungen zu vermeiden.

Das Saatgut muss mit sehr sauberem Sand gut bedeckt sein und soll sehr wenig Lichtkontakt haben; aus diesem Grund werden halbtransparente dunklere Stoffe benutzt, die durch Überlagerung die Lichtdurchlässigkeit bestimmen.

Das Saatgut muss etwa 45 Tage in diesem Zustand bleiben, bis die ersten Sprösslinge oder „Chapolas“ herauskommen: erst dann wird mehr Licht hereingelassen, um die Sprösslinge zu nähren.

Nach ein paar Wochen werden die Sprösslinge in Plastiktaschen umgepflanzt und in Gruppen immer unter regulierten Bedingungen gelagert. In diesem Zustand bleiben sie fünf bis sieben Monate, um im Anschluss in einer

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neuen „Lote“ (Reihung, Anbaugebiet) oder als Ersatz einer gestorbenen Pflanze umgepflanzt zu werden.

Nach ca. einem Jahr bekommt die Pflanze ihre ersten Blüten. Dies wird auch durch die Temperaturen und die Höhe der „Lote“ beeinflusst. Die Blüten werden sehr schnell befruchtet und nach ca. einer Woche verwelken sie.

Acht bis neun Monate nach der Blütezeit wachsen die ersten Kaffeekirschen, genau an den Stellen, an denen die Blüten waren.

Deswegen werden diese Blumen auch „Hoffnungsblumen“ genannt.

Die Kirschen brauchen im Durchschnitt drei bis vier Wochen, bis sie reif sind. Dies erkennt man überwiegend an deren Farbe.

Ernte Die erste Ernte ist wirtschaftlich gesehen nicht signifikant, deswegen wird die zweite Ernte als die erste produktive Ernte gesehen.

Die Kaffeepflücker kommen aus dem ganzen

Investigación en Alemania

Land, sie schlafen in einer Art Camp auf der Plantage oder mieten sich Zimmer in kleinen „Pensiones“ (Hostels).

Die Kaffeepflücker arbeiten ca. zehn Stunden am Tag und verdienen im Durchschnitt 25.000 Pesos, was umgerechnet etwa 12 Euro enspricht.

Für die Ernte werden eimerähnliche Behälter, auch „Cocos“ genannt, benutzt. Sie werden mit Hilfe eines Stoffbandes um die Hüfte gebunden. Wegen der besonderen Lage Kolumbiens gibt es zwei Regenzeiten statt nur einer pro Jahr; daher gibt es auch zwei Blütezeiten sowie zwei große Erntesaisons.

Aus diesem Grund können die Kirschen nur per Hand gepflückt werden, um das Reifeniveau zu garantieren und um eine erste Sortierung zwischen grünen gereiften Kirschen und roten vollgereiften machen zu können.

Die Kaffeekirschen werden dann in den „Beneficiadero“ oder Verarbeitungsraum transportiert, wo sie weiter verarbeitet werden.

Andamiento del proceso Planta y plantación Las semillas se sumergen en cuencas de arena elevadas del suelo „Germinadores“. La cuenca de arena se levanta del suelo, para evitar un posible desarrollo de hongos.

La semilla debe estar bien cubierta con arena limpia y debe tener muy poco contacto con la luz, por esta razón, se utilizan telas oscuras y semi-transparentes, para asi determinar atravez de superposición la intensidad de la luz.

La semilla debe estar unos 45 días en este estado hasta que los primeros brotes o „Chapolas“ puedan brotar; Entonces se deja ingresar un poco mas de luz para alimentar a los retoños.

Después de unas pocas semanas, los brotes se trasplantan en bolsas de plástico y se almacenan en grupos siempre bajo condiciones controladas. En este estado permanecen cinco a siete meses para luego pasar a un nuevo „Lote“ o ser trasplantadas para reemplazar una planta muerta.

Después de aproximadamente un año, la planta obtiene sus primeras flores. Esto se ve afectado por las temperaturas y la altura del Lote. Las flores son fertilizadas muy rápidamente y al cabo de una semana se marchitan.

Ocho o nueve meses después de la fertilización crecen las primeras cerezas de café, exactamente en los puntos donde estaban las flores. Por ende, a estas flores también se les llama „Flores de la Esperanza“.

Las cerezas tienen un promedio de tres a cuatro semanas hasta que están maduras.

Esto se puede ver sobre todo en el color.

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Recherche in Deutschland

Verarbeitung Der Kaffee wird in ein Becken, das auf einer höheren Etage liegt, gefüllt. Die Becken können auch im Erdgeschoss liegen, jedoch müssen für die Verarbeitung die Kirschen nach oben transportiert werden.

Die Kaffeekirschen kommen in eine Maschine, die sie erst schält, dann entfleischt und schließlich wäscht. Diese Maschine wurde in Kolumbien mit Hilfe der „Federación Nacional de Cafeteros“ entwickelt.

Die Kaffeebohnen kommen anschließend in einen Ofen und werden etwa zwei Tage mit heißer Luft ge- trocknet. Um die Hitze zu erzeugen werden Kohle bzw. Cisco verbrannt.

Wenn sie trocken sind, werden die „grünen“ Kaffeebohnen in Säcke gepackt und gelagert.

Kleine Proben werden gedroschen, dann geröstet und vorbereitet, um deren Qualität zu prüfen.

Verkauf Der Kaffee wird meistens grün ins Ausland verkauft, weil jeder Markt eine bestimmte Art Röstung bevorzugt und weil sich nach der Röstung chemische Zusammensetzungen verändern könnten.

Die Kaffeebohnen werden in Cargas verkauft, deren Produktionskosten bei etwa 500.000 Pesos Colombianos liegen, etwa 230 Euro. Für eine Carga, 125 Kilo, bekommen die Bauern ca. 460.000 Pesos, sie produzieren also mit Verlust.

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Investigación en Alemania

Cosecha La primera cosecha es económicamente no significativa, por lo que la segunda cosecha se ve como la primera cosecha productiva.

Los recolectores de café provienen de todo el país, duermen en una especie de campamento en las plantaciones o alquilan habitaciones en pequeñas „Pensiones“ (albergues).

Los recolectores de café trabajan cerca de diez horas al día y ganan un promedio de 25.000 pesos, que corresponde al equivalente de unos 12 euros.

Para la cosecha utilízan un cubo, también llamado „Coco“. Los cocos vienen atados con una correa de tela alrededor de la cintura.

Debido a la situación especial de Colombia, hay dos estaciones de lluvia en lugar de sólo una por año, por lo que hay dos períodos de floración y dos grandes temporadas de cosecha. Por esta razón, las cerezas se recogen sólo a mano para garantizar el nivel de madurez y una primera selección entre las cerezas verdes y rojas.

Las cerezas de café son transportadas hasta el „beneficiadero“ o sala de proceso, en el que se tratan posteriormente. tratamiento Las cerezas de café está en una cuenca que se encuentra (Habitualmente) en la planta superior del lugar de tratamiento, también se encuentran en la planta baja, pero las cerezas deben ser transportados hacia arriba para su procesamiento.

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Ergonomie

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ErgonomĂ­a

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Ergonomie

Las cerezas de café ingresan en una máquina que las pela, luego quitan la carne y finalmente las lava.

Cuando están secos, los granos de café „verdes“, son empacados y almacenados en bolsas.

Esta máquina fue desarrollada en Colombia en colaboración con la „Federación Nacional de Cafeteros“.

Pequeñas muestras son trilladas, Tostadas y preparadas para comprobar su calidad y de este modo verificar la calidad del lote completo.

Los granos de café se colocan entonces en un horno durante aproximadamente dos días y se secan con aire caliente. Para este fin, se utiliza carbón y Cisco quemado.

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Ergonomía

venta El café verde se vende generalmente en el exterior, pues cada mercado prefiere un cierto tipo de tostado y porque las composiciones químicas pueden cambiar después de la torrefacción.

Los agricultores reciben 460.000 pesos por cada Carga de „Pergamino Verde“, por lo que producen con pérdidas, esto ha generado un descontento muy grande en los gremios cafeteros que buscan el modo de reanimar el sector.

Los granos de café se venden en Cargas cuyo costo de producción es de unos 600.000 pesos Colombianos, unos € 300. por Carga, una Carga contiene 125 Kilos.

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Ergonomie

Ergonomie und Arbeit

Das wissend, können wir sagen:

Duden beschreibt das Wort Ergonomie als:

„Ergonomie ist die Wissenschaft, die den Menschen in der Arbeitstätigkeit studiert, um die Verpflichtungen kognitiver, physischer und sozialer Aspekte zu verstehen, die für die Erreichung der wirtschaftlichen Qualität, Sicherheit und Effizienz in einem Produktionssystem wichtig sind.

Ziel der Ergonomie ist es, diese Situation zu verwandeln, die Arbeitsbedingungen zu verbessern und die Erhaltung der Gesundheit der Arbeitnehmers zu verbessern, ohne den wirtschaftlichen Zielen des Unternehmens zu schaden.“

a. Wissenschaft von den Leistungsmöglichkeiten und -grenzen des arbeitenden Menschen sowie von der optimalen wechselseitigen Anpassung zwischen dem Menschen und seinen Arbeitsbedingungen. b. Optimale wechselseitige Anpassung zwischen dem Menschen und seinen Arbeitsbedingungen.

Das Wort soll seine Herkunft aus den Wörtern érgon= Arbeit auf Griechisch und economics=Volkswirtschaft (slehre) auf Englisch haben.

Dabei können wir sofort erkennen, dass die Ergonomie eine „Human-centred“ Wissenschaft ist, die die Arbeit und alle an ihr teilnehmenden Elemente bzw.

Faktoren studiert, analysiert und optimiert.

Unter Optimierung der Arbeit verstehen wir zwei Prinzipien: • Eine ergonomische Intervention wird dafür eingesetzt, um die Gesundheit der an dem Prozess teilnehmenden Personen zu schützen.

• Eine ergonomische Intervention soll die Erfahrungsbildung, nicht nur vom Arbeiter, sondern auch von der Organisation, in der der Prozess stattfindet, fördern und unterstützen.

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(Castillo und Cubillos, 2000)

Ergonomía

Ergonomía y trabajo.

Sabiendo esto, podemos decir:

„Duden“ describe la palabra ergonomía como:

„La ergonomía es la ciencia que estudia a las personas en la actividad laboral, para entender las conjunciones de los aspectos cognitivos, físicos y sociales, con el fin de lograr la calidad económica, la seguridad y la eficacia de un sistema de producción.

El objetivo de la ergonomía es transformar esta situación, para mejorar las condiciones de trabajo y mejorar la preservación de la salud del trabajador, sin perjudicar los intereses económicos de la empresa„.

a. Una ciencia del comportamiento y las limitaciones de los trabajadores y de la mutua adaptación entre el hombre y sus condiciones de trabajo. b. Adaptación mutua y óptima entre el hombre y su condiciones de trabajo.

El origen de la palabra proviene de las palabras ergón = trabajo en griego y economics = economía o ciencia económica en Inglés.

Podemos ver inmediatamente que la ergonomía es una Ciencia „centrada en el hombre“, que estudia, analiza y optimiza todos los factores que participan en el proceso de trabajo.

(Castillo y Cubillos, 2000) (Interpretación del texto original)

Bajo optimizar el funcionamiento, entendemos dos principios: • Una intervención ergonómica aboga por proteger la salud de las personas que participan en el proceso.

• Una intervención ergonómica alienta y apoya los procesos de generación de conocimiento dentro del proceso productivo, no sólo por parte de los trabajadores, sino también de la organización en la que se lleva a cabo el proceso.

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Ergonomie

Arbeitsan Global Die unterschiedliche Faktoren die die Menschen stöhren und beeinflussen identifizieren

Die Erkennungen von diese Untersuchungen erlauben uns, eine allgemeine Diagnosis der Lage zu liefern und eine eventuele Intervention zu gestalten.

Um diese Intervention erfolgreich gestalten zu können, mussen wie viele Faktoren berücksichtigen. z.B.

Eigeninitiative/Eigeninteresse Spezifische Lössung Vorrecherche und Analyse Schleifen im Prozess Zielsetzung

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Um diese Ziele zu erreichen, mussen wir Verschiedene Steps folgen.

Ergonomía

nalyse Lokal Verständniss der Dynamischen im Bereiche wie:

Handlung

Arbeitsweisse

Die von einer Person in einen definierten Kontext ausgeübt werden

Befragungen beim verschiedene Akteure im Prozess Technische Dokumente mit Informationen über die Prozesse analysieren Nachschauen was, wieviel, von wem, wann und wie die Arbeiten gemacht werden Problemsituationen Identifizieren (Technische, organisatorische, menschliche) Möglische veränderungen im voraus sehen

Organizatorische Technologische Menschliche Umgebung

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Ergonomie

Analisis de Global Los diferentes factores que incomodan e influencian el desarrollo del trabajo, deben ser identificados

Los resultados y los conocimientos generados durante la investigación, nos permiten hacer disgnosticos generales de la situación y con esta base, realizar una intervención ergonomica.

Para realizar esta intervención, es necesario tener en cuenta muchos factores, por ejemplo:

Interes propio/de la empresa, pero tambien del intenventor Soluciónes especificas/para cada situación una solución Investigación peeliminar y analisis de la misma Repeticiones en el proceso Objetivos

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Para alcanzar estos objetivos, debemos seguir unos pasos logicos.

ErgonomĂ­a

el Trabajo Local Comprender las dinamicas en aspectos como:

Acciones

Operaciones

Que son utilizadas por una persona en un contexto definido

Entrevistar a los diferentes actores del proceso Analizar documentos tecnicos sobre el proceso Analizar: que? como? cuanto? cuando? donde y quien hace el trabajo Identificar situaciones problematicas. (tecnicas, organizacionales, humanas) Identificar con anterioridad posibles cambiamentos en campos:

Organizativas Technologicas Humanas Entorno

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Ergonomie

Angewante

Design

Anlage

Benutzung

Equipment

Griffe

Werkzeuge

Bedienungen

Arbeitssysteme

Dimentionale Veränderungen

Gestaltung einer erfolgreichen ergonomischen „Intervention“.

Um den Prinzipien gerecht zu werden, muss der Ergonom alle die den Prozess beeinflussenden Variablen untersuchen und verändern.

Unter diesen Variablen können wir Organisation, Umgebung, Beleuchtung, Anthropometrie, Engpässe, Interaktionen, Temperatur, Art der Tätigkeit, Wiederholungen, Verantwortung, Komplexität der Aufgabe, Visualisierung der Ergebnisse, Lage im Raum, Größe des Raumes, Autonomie, Kommunikation, Verschmutzung, Luft, Bildungsprogramme, Gefahrensituationen, Sicherheit, etc. finden.

Der Mensch muss Entscheidungen treffen, in denen er bewusst überflüssige Informationen (die in Form von Veränderung in dem vorgeplanten System eintreten und für seine

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Produkt

Arbeit als Störungen empfunden werden können) unterdrückt und auf unerwartete Bedingungen reagiert.

Diese Variablen müssen in Gruppen geteilt und gezielt analysiert werden, dann werden sie nach Schwachstellen im Prozess untersucht, um mögliche Probleme lösen zu können. Ein immer gegenwärtiger Faktor ist der Mensch, sei es auf der organisatorischen oder auf der produktiven Seite des Prozesses.

Der Mensch als Faktor ist genauso wichtig, wie die Organisation und die Technologie, da diese drei Faktoren aneinander angekoppelt sind.

Es muss aber auch eine Struktur bzw.

Ordnung in unsere Vorgehensweise während einer Intervention gebracht werden; diese

Ergonomía

Ergonomie

Cognition

Industrielle Prozesse

Interfaces

Qualität

Eigenschaften

Unfälle

Wissen

Fehler

Know how

Sicherheit Produktivität Wirkungsgrad

Struktur fängt mit der Studie und Analyse der Arbeitsbedingungen an. In der Literatur finden wir drei Kategorien für Arbeitsbedingungen: • Die Bedingungen, die die Arbeit selbst beinhalten, z.B. arbeitsplatzverbundene Bedingungen, arbeitsinhaltverbundene Bedingungen, physisch verbundene Bedingungen, hygiene- und sicherheitsverbundene Bedingungen.

• Die Bedingungen, die sich aus der unmittelbaren Umgebung des Arbeitsplatzes ergeben, z.B. physische Umgebung, psychologische und soziale Umgebung und die Art der Vergütung.

ergeben, z.B. Arbeitszeiten und Wege bis zur Arbeit.

Menschliche Faktoren und technische Bedingungen gemeinsam liefern uns die Informationen, wie Elemente des Produktionsprozesses optimiert werden können.

Deswegen können wir sagen, dass strukturelle Variablen und Betriebsgrößen beide sehr wichtig sind und dass diese zusammen eine viel breitere Sicht der realen Situation des Produktionsprozesses bieten.

• Die Bedingungen, die sich aus der Einführung des Unternehmens in seinem geographischen und wirtschaftlichen Umfeld

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Ergonomie

Ergonomia

Diseño

Producto

Equipos

Uso

Instalaciones

Agarres

Herramientas

Controles

Sistemas de trabajo

Adaptaciones dimencionales

Diseño éxitoso de una „intervención“ ergonómica.

Con el fin de cumplir con los principios presentados anteriormente, debe la ergonomía inspeccionar y modificar todas las variables que afectan al proceso.

Entre estas variables, podemos encontrar: Organización, medio ambiente, iluminación, Antropometría, limitaciones, interacciones, temperatura, tipo de trabajo, repeticiónes, responsabilidad, complejidad de la tarea, visualización de los resultados, posición en el espacio, tamaño del espacio, autonomía, comunicación, contaminación, aire, programas de educación, condiciones peligrosas, seguridad, etc.

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El hombre tiene que tomar decisiones en las que se permita deliberadamente ignorar información superflua (que se producirá en forma de cambios en el sistema pre-planificado, estos cambios son reconocidos como perturbaciones del proceso normal), y debe responder a situaciones inesperadas.

Estas variables deben ser divididas en grupos y se analizadas específicamente, ya que son los puntos débiles en el proceso investigado y nos brindan mucha información para resolver los problemas: Un factor siempre presente es el hombre que está allí en la organización o en la parte productiva del proceso.

El factor humano es tan importante como la organización y la tecnología ya que estos tres elementos están acoplados el uno al otro.

Ergonomía

Aplicada

Cognición

Procesos Industriales

Interfaces

Disfunciones

Competencias

Accidentalidad

Conocimientos

Calidad

Saber hacer

Seguridad Productividad Eficacia

También necesitamos una estructura que pueda ser incluida en nuestro enfoque, durante una intervención, esta estructura se inicia con el estudio y análisis de las condiciones de trabajo. En la literatura encontramos tres tipos de condiciones de trabajo: • Las condiciones que la propia obra incluye, por ejemplo: Condiciones relacionadas al lugar de trabajo, Condiciones relacionadas al contenido del trabajo, Condiciones, conectadas al espacio físico, Condiciones de higiene y las condiciones relacionadas con la seguridad y la salud.

• Las condiciones de la introducción/incorporación de la empresa en su entorno geográfico y económico, por ejemplo: Horarios y rutas de transporte para ir a trabajar.

Factores humanos y condiciones técnicas en conjunto, nos dan informaciónes tecnicas y herramientas, sobre como elementos del proceso de producción pueden ser optimizados.

Por lo tanto, podemos decir que las variables estructurales y de funcionamiento son muy importantes, ya que ofrecen juntas una visión mucho más amplia de la situación real del proceso de producción.

• Las condiciones de la inmediaciones del lugar de trabajo, tales como: entorno físico, medio ambiente y psicológica social asi como la modalidad de retribución.

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Ergonomie

Einen Prozess er

Alle im Prozess teilnehmende Personen sollen direkt oder indirekt miteinbezogen werden, durch:

Die Analyse „zu analysi

Diese wird als Fo in reihe Angabe Befragungen Experimente Bewertung von Ideen und Konzepte

Um die Analyse Erf wernden wir alle im Proze untersuchen und sie bew wir, die meist beeinflusse

Nacharbeitung Beim jeder diese Form entsteht den gefahr, dass externe, genau sowie interne Faktoren die unterstutzung der Teilnehmende in eine gewiesser Maße beeinflussen und zu falsche bzw. nicht 100% erfolgreiche Mitgestalltung der Prozessveränderung.

Prozessstruk

Art von Verf Arbeitslage Tempo Zyklen

Qualitätsanf

Sicherheitsl

Biomedische Funktionale

Kognitive Ko Teamwork

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Ergonomía

rfolgreich verändern

Nach der Erfolgreiche Analyse des Prozess muss eine oder mehrereder „zur Analysierende Maß“ ausgewählt werden (nach Ihre wichtigkeit) und dem entsprechende nach eine Veränderung suchen.

e braucht eine ierende Maß“

olge von aneinander organizierte en gesehen

Drei Faktoren spielen eine wichtige Rolle dabei:

folgreich zu machen, ess auftrettende Variabeln werten, somit identifizieren ende Faktoren im Prozess:

Physische Räumische Psycologische

ktur

fahren

Unter der Berücksichtigung von diese Faktoren wird es nach eine Optimierungder „zur Analysierende Variabeln“ gesucht in den man eine möglisch bilanzierte optimierung der drei Faktoren sucht.

forderungen

lage und -anforderungen

e und fisiologische Aspekte und operative Veränderungen

omponente

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Ergonomie

Cambiar efectiva y p

Todos los participantes en el proceso deben der incluidos en el proceso de cambio atravez de:

El análisis "Medida

esto puede ser vi de informacio en Entrevistas/Encuestas Experimentos Calificación de ideas y conceptos

Para realizar el aná necesitamos analizar que se producen en el p los factores que más

Posterior elaboracion De este modo, existe el peligro que factores externos e internos influencien a las personas que colaborarán con el diseño del proceso.

Esta influencia puede conllevar a una falsificación de los resultados.

Estructura d

Tipo de proc

Posición de Ritmo Ciclos

Los requisit

La situación

Los aspecto

Cambiamen

Component

Trabajo en e

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Ergonomía

positivamente un proceso

s requiere una a a analizar"

isto como el resultado ones organizadas n linea

álisis correctamente, r y evaluar las variables proceso, identificando así, s influyen en el proceso:

Luego del exitoso analisis del proceso, se deben elegir una o mas de las „Medidas a analizar“ (por su importancia) y se debe buscar el modo de mejorar la situacion Tres factores juegan un papel importante:

Fisicos Espaciales Psicologicos

de los procesos

ceso

e trabajo

Teniendo en cuenta estos factores, se debe buscar el modo de optimizar la „Medida a analizar“, tratando de conseguir un balance entre los tres factores

tos de calidad

n y los requisitos de seguridad

os biomédicos y fisiológicos

ntos funcionales y operativos

tes cognitivos

equipo

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Ergonomie

Die Vorgehensweise beim Analysieren eines Prozesses soll klar definiert sein:

• Identifikation von möglichen Schwierigkeiten.

• Entwicklung eines konzeptionellen Modells des Arbeitssystems.

• Bestimmung der Größe der Gefahr, in dem zu analysierenden System.

• Entwicklung eines Blickpunktes für das zu analysierende System.

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Ergonomía

El procedimiento para el análisis de un proceso debe estar claramente definido: • Desarrollo de un modelo conceptual del sistema de trabajo.

• Identificación de las posibles dificultades.

• Determinar la magnitud del riesgo en el sistema a analizar.

• Desarrollo de un punto de vista para el sistema a ser analizado.

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Annahme

Mögliche Probleme Als mögliche Probleme identifizierte ich: • Handpflückung • Gewichttragung • Transport vom Ernte- zum Aufbereitungsort • Sortierung der Kirschen • Wasserverbrauch Für die Handpflückung sehe ich keine Möglichkeit, die diese ablösen könnte, da die kolumbianischen, wie auch die kongolesischen Kaffeebauern, Kaffee das ganze Jahr hindurch ernten.

Einen Großteil meiner Zeit widmete ich dem Problem des „Cocogewichtes“ und den damit sehr harten Arbeitsbedingungen der Kaffeepflücker, die nur für sehr geringen Lohn arbeiten. Meine Idee war daher eine Art “Ergonomischen Rucksack” für die Pflücker zu gestalten.

Nach meiner ersten Recherche, hatte ich erkannt, dass die geographische Lage Kolumbiens vorteilhaft für den Kaffeeanbau ist, aber dass die Bauern überwiegend Plantagen besitzen, die in den Bergen liegen, was den Transport vom Ernte- bis zum Aufbereitungsort sehr kompliziert macht.

Die Sortierung der Kaffeekirschen war für mich ein wichtiges Thema, da dies ein Mehrwert schaffen könnte, sowie in manche Plantagen schon gemacht wird.

Der Wasserverbrauch in solchen Plantagen und Aufbereitungsorten sollte auch drastisch reduziert werden, auch wenn Kolumbien extrem viel Süßwasserquellen besitzt.

posibles problemas Los posibles problemas que identifiqué durante mi estadia en Colombia fueron: • Recogida del Café manualmente • Carga y transporte de pesos • El transporte desde la cosecha hasta el procesamiento • Clasificación de las cerezas • El consumo de agua En la recogida manual del Café, no veo por el momento manera alguna de desprenderse, de esta problematica, puesto que la situación

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Pre-supuestos

climatica y geografica, obliga a los productores de café colombianos y congoleños a la cosecha manual del café durante todo el año.

Dediqué gran parte de mi tiempo al problema del peso del „Coco“ y por lo tanto las condiciones de trabajo tan duaras durante la recolección de café, asi como la situacion de los „Cojedores“, que trabajan por salarios muy bajos. Así que mi idea era hacer una especie de „Mochila ergonómica“ para los recolectores.

Después de mi investigación inicial, me di cuenta que la ubicación geográfica de

Colombia es ventajosa para el cultivo de café, pero que los agricultores tienen principalmente las propias plantaciones en las montañas, por lo que el transporte de la cosecha es muy complicado.

La clasificación de las cerezas del café era un gran problema para mí, ya que esto podría crear un valor añadido, cosa que ya se presenta en varias plantaciones.

El consumo de agua en las plantaciones y los sitios de procesamiento debe ser reducido drásticamente, a pesar de que Colombia tiene una gran cantidad de fuentes de agua dulce.

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Recherche in Kolumbien

Zielsetzung Wie in der Annahme klar zu erkennen ist, sind die Grundziele sehr abwechslungsreich und decken Bereiche ab, wie: • Soziale Gerechtigkeit • Gesundheit und Arbeit • Qualität- und Mehrwertschaffung • Nachhaltigkeit • Optimierung des Prozesses • Wirtschaftlicher Profit • Faires Arbeiten

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Aufgrund der Vielfältigkeit, die meine Arbeit gewonnen hatte, habe ich bemerkt dass eine Recherche vor Ort, unvermeidbar war, um die wahre Lage zu untersuchen.

Bewertung der Annahmen.

Während meiner Reise durch Kolumbien musste ich feststellen, dass viele von den vorher angenommenen Problemen wichtig waren, aber dass sie nicht als Prioritäten von den Pflückern und Bauern zu sehen waren.

Investigación en Colombia

• Optimización del proceso • Beneficio Económico • Trabajo Justo Debido a la diversidad que mi trabajo había ganado, me di cuenta de que una investigación en Colombia, era inevitable para comprender realmente cual era la situación real.

Calificacion de presunciones Durante mi viaje por Colombia, me di cuenta que muchos de mis preconcepciones sobre la situacion y los posibles problemas son efectivamente importantes, pero que no lo son tanto. Por esto hice encuestas para entender cuales son las prioridades de los recolectores y caficultores.

En la parte organizativa del proceso es muy dificil hacer cambios, sobretodo por que la „Federación Nacional de Cafeteros“ lleva muchos años optimizando estos y como entidad esperta en Café es la mas adapta para continuar esta labor.

Objetivos Como se puede ver claramente en la suposición, los objetivos básicos son muy diversos y cubren áreas tales como: • Justicia social • Salud y Trabajo

La „Federación“ ofrece Agronomos y demas expertos en temas como organización fisica de la Plantacion, tempistica de sembrado, catastrofes naturales, combatimiento de la „Broca y Roya“, adquisición y posicionamento de los „Beneficiaderos“. Por estos es muy dificil poder ingresar en esta parte pues ya existe una entidad bien posicionada en ese mercado.

• Calidad y creación de valor agregado • Sostenibilidad

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Recherche in Kolumbien

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Investigaci贸n en Colombia

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Recherche in Kolumbien

Im organisatorischen Bereich ist es sehr schwer etwas zu verändern, vor allem, weil das Ganze durch einen sehr großen Verbesserungsprozess von der „Federación Nacional de Cafeteros“ gegangen ist.

Die „Federacion“ bietet Agronome und andere Experten für Bereiche wie Plantagenorganisation, Zeitplanung für die Pflanzung, Klimaschäden, Bekämpfung der Broca und Roya, Anschaffung und Positionierung der „Beneficiaderos“ an.

Deswegen ist es sehr schwer, eine Veränderung in diesem Bereich zu erwirken.

Tatsächliche Problemfeststellung Sehr interessant sind die Prozesse für die Optimierung der Qualitätserzeugung.

Darünter auch Qualitäts-Siegeln.

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Investigaci贸n en Colombia

Reconocimiento de los problemas reales.

Muy interesantes encuentro los procesos para crear valor agregado en el producto final. En esta parte existen muchos factores que son muy importantes, entre estos los que otorgan sellos de calidad o autosostenibilidad.Estos sellos son principalmente otorgados por entidades privadas y son vistos en europa como algo normal y en muchos casos como un factor que decide la compra o no del producto, en latinoamerica lastimosamente este aun no es el caso.

Por esta razon es de vital importancia desde mi punto de vista la implementacion de procesos de generacion de valor agregado.

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Recherche in Kolumbien

Diese Siegel werden überwiegend von privaten Institutionen verliehen und werden hier in Europa mittlerweile als normal angesehen, in Lateinamerika ist es leider noch anders.

Auch sehr wichtig und für mich vielleicht der wichtigste Punkt, der sich verbessern lassen kann, ist der Mehrwert-Punkt, das heißt die Prozesse, die den Kaffee von einem guten zu einem „Gourmet“ Kaffee machen.

Diese Prozesse habe ich in nur zwei Ansätzen gesehen: •Reinhaltung der Pflanze und der Plantage, so wenig Einsatz von Pestiziden wie möglich und eine ständige Erneuerung der Pflanzen mit Hilfe unterschiedlicher Prinzipien.

•Spezielle Auswahl der besten Kaffeekirschen Je besser die Sortierung, desto höher die Qualität des Endproduktes. Genau an diesem letzten Aspekt würde ich gerne arbeiten, um die Mehrwertschaffung zu verstärken.

Erstaunlicherweise kam es mir so vor, als ob die Arbeiter nicht unglücklich über die harten Arbeitsbedingungen sind, da es ihnen bewusst ist, dass sie aufgrund ihres Ausbildungsniveaus kaum eine andere Möglichkeit der Arbeitsbeschaffung haben.

Deshalb würde ich gerne das Selbstbewusstsein der Kaffeepflücker stärken und einer Art Ausbildung im Bereich des Kaffeeanbaus organisieren.

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Investigación en Colombia

Zu deren Arbeitskleidung und -instrumenten „Coco“ und „Cincho‘“ konnte ich keine weiteren Details von den Arbeitern erfahren. Auch wenn ich gezielt danach gefragt habe, wurde mir gesagt, dass diese Instrumente in Ordnung seien, dass sie keine Verletzungen verursachen und auch bei der Ausübung der Tätigkeit nicht stören.

Die Leiter mehrere Plantagen haben mir gesagt, dass die „Cocos“ und die selbst geflochtenen „Cinchos“ umgerechnet 2 bis 3 Euro kosten. Sie meinten auch, dass die Arbeiter nicht in der Lage seien bzw. nicht wollen, dafür Geld auszugeben, obwohl sie diese Instrumente über mehrere Jahre benutzen. Deswegen muss jede Alternative, die den Kaffeepflückern angeboten wird, preislich unter dem heutigen Preis liegen und gleichzeitig deren Arbeitsbedingungen und Effizienz optimieren.

Der Verbesserungswille ist teilweise da, überwiegend aber auf Seiten der Arbeitgeber.

Die alten Herren der „Caficultura“, sowie die Kaffeepflücker, sind nur teilweise an einer Veränderung interessiert, denn für sie ist das Ganze mehr eine Tradition, die sie nicht verlieren wollen.

Um mögliche Veränderungen umsetzen zu können, müssen alle am Prozess teilnehmenden sowohl direkt als auch indirekt mit einbezogen werden.

Junge und eher dynamische Firmen bzw. die Firmen, die von jungen Unternehmern geleitet werden, streben nach Innovationen und Verbesserungen, aber natürlich nur, solange es risikofrei zu finanzieren ist.

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Recherche in Kolumbien

Meiner Meinung nach es ist nicht nur möglich sondern auch nötig, neue Instrumente zu gestalten, welche nicht nur die Produktivität steigern, sondern auch der sozialen Wichtigkeit des Kaffeesektors in Kolumbien gerecht werden.

Este tipo de procesos los pude observar solo en dos diferentes casos:

Mantenimiento de la plantacion con bajo consumo de pesticidas y continua renovacion de los cultivos atravez de diferentes principios.

Seleccion de las mejores „Cerezas de Café“.

Justo en este ultimo proceso me gustaría trabajar, es decir, en la creación de un valor agregado en la producción del café.

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Investigación en Colombia

Sorprendentemente, no me parecio que los trabajadores fueran infelices con las duras jornadas de trabajo y la difícil condición bajo la que lo realizan; esto tambien debido a la convicción que por su bajo nivel de educacion, no van a lograr conseguir ningun otro tipo de trabajo.

Por esto me gustaria trabajar para re-fortalecer la Autoestima de los recolectores y demas personas que trabajan alrededor del café, para esto es necesario organizar unos talleres de formación sobre el café colombiano.

Sobre la ropa y los instrumentos de trabajo que se utilizan durante el proceso (Coco, Cincho, completos, pasamontaña) no escuche ningun comentario negativo por parte de los trabajadores, nisiquiera cuando pregunte directamente sobre estos temas.

Los dirigentes de las plantaciones, me comentaron que los Cocos y los Cinchos cuestan al rededor de 2 o 3 Euros, tambien que los trabajadores no estan en la capacida de pagar mas poe estos instrumentos, apesar de que los usan por varios años.

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Recherche in Kolumbien

Por este motivo, igual que tipo de alternativa se les ofrezca a los recolectores en este sector, esta debe ser más economica y tiene que traer alguna mejoria en la situacion de trabajo y al mismo tiempo portar consigo una mayor eficiencia.

La voluntad de mejoria y cambio esta presente en varias plantaciones, estas pero se presentan con mayor fuerza en empresas donde personas jovenes tienen el comando.

Los „Viejos Señores“ de la Caficultura asi como los recolectores tienen solo parcialmente interes en relizar cambiamentos radicales en el proceso de producción, pues la Caficultura es una tradicion cultural que consideran en riesgo.

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Investigaci贸n en Colombia

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Recherche in Kolumbien

Anforderungsprofil Um den wirtschaftlichen Faktor zu verbessern, müssen die extrem langen Sortierungsarbeiten gekürzt werden.

Um die Qualität und die Einkommen zu erhöhen, muss der Sortierungsprozess optimiert werden.

Die Maschine soll leicht zu bedienen sein, so dass auch die Leute, die die Kirschen per Hand sortieren, die Maschine bedienen können.

Die Maschine, die die Sortierungsfunktion übernehmen soll, muss nach dem Baukastenprinzip gebaut werden.

Die Maschine soll bei hoher Luftfeuchtigkeit genauso wie unter hohen Temperaturen problemlos arbeiten.

Die Maschine soll möglichst kostengünstig sein.

Die Maschine soll weitere Informationen wie Prozentzahlen der unterschiedlichen Farbanteile liefern können.

Mit dem Einsatz der Maschine sollen keine Arbeitsplätze verloren gehen, deswegen soll die Anschaffung der Maschine mit einer entsprechendenErklärung von Seiten der Arbeitgeber einhergehen.

Die Maschine soll keinen Wasserverbrauch haben und diesen in anderen Teilen des Prozesses mindern.

Die Maschine soll mit Opensource-Teilen

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gebaut werden, alle Informationen rund um die Maschine sollen kostenfrei im Internet abrufbar und erhältlich sein.

Die Maschine soll so wenige Teile wie nötig haben.

Die Maschine soll Mitten in den Prozess eingesetzt werden, nach der Pflückung und vor dem Schälen.

Die Maschine soll die Kirsche unbeschädigt sortieren

Investigación en Colombia

Die Maschine soll unterschiedliche Bereiche haben, die bestimmte Funktionen jeweils erledigen sollen.

Jeder Bereich soll austauschbar und erweiterbar sein.

Konstruktion arrangiert werden können.

Die Maschine soll so konstruiert werden, dass sie problemlos in einen geschlossenen Raum wie auch draußen benutzt werden kann.

Für die Grundstruktur sollen Standardteile verwendet werden.

Die Elemente der Maschine sollen sowohl in eine senkrechte als in eine waagerechte

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Recherche in Kolumbien

Para poder efectuar cualquier tipo de cambios en el proceso es necesario incluir a todos los actores del proceso.

Empresas jovenes y dinamicas o empresas que son dirigidas por personas mas jovenes estan buscando activamente la innovacion en el campo de la caficultura, siempre que estas sean financiables con muy poco riesgo.

A mi parecer no es solo posible, si no necesario desarrollar y diseñar nuevas herramientas que permitan una mayor eficiencia en la productividad y que permitan un mejoramiento en el aspecto social de las personas involucradas en el sector del café, dandole a la caficultura el valor que se merece en Colombia.

Perfiles de exigencia Para mejorar el factor económico, las operaciones de clasificación de las cerezas, que son extremadamente largas, deben ser reducidos.

Para aumentar la calidad y el ingreso, el proceso de clasificación debe ser optimizado.

La máquina debe ser fácil de usar por lo que incluso las personas que hoy separan las cerezas a mano, puedan operar la máquina.

La máquina, que se hará cargo de la función de clasificación debe ser construida según el principio modular.

La máquina tiene que funcionar a alta humedad, así como a altas temperaturas sin ningún problema.

La máquina debe ser capaz de proporcionar información en porcentajes de los distintos componentes de color.

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Con el uso de la máquina hay empleos se perderán, por lo que durante la compra de la máquina o de una de sus partes(en caso de venta) se debe hacer una declaración apropiada por parte de los empresarios asociados, en donde se deje claro que ningún trabajador debe quedar sin trabajo debido al utilizo de la maquina.

La máquina no debe tener el consumo de agua y reducir el mismo en otras partes del proceso.

La máquina va a ser construida con componentes „OpenSource“, toda la información sobre la máquina debe ser accesible y estar disponible de forma gratuita en Internet.

Investigación en Colombia

La máquina debe tener el menor número de piezas que sea necesario, esto para reducir al minimo factor el costo de la misma.

Los elementos de la máquina deben ser capaces de ser dispuestos tanto en una vertical como en horizontal.

La máquina debe ser utilizada en medio del proceso, después de la cosecha y antes de la torrefación.

La máquina debe estar construida de manera que pueda ser utilizada con seguridad en un espacio cerrado, como en el exterior.

La máquina debe separar las cerezas manteniendolas intactas y sin maltrato.

La máquina debe tener diferentes áreas, que lleven a cabo ciertas funciones, respectivamente. Cada área debe ser intercambiable y extensible. Para esto se usaran la mayor cantidad posible de piezas estándar para la estructura básica.

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Buscando soluciones Después de mi visita a varias empresas en Colombia, me di cuenta de que tenía que buscar una solución al problema de deterioro mediante la mezcla de cerezas de café de maduración total y no completamente maduras.

Existen diferentes métodos que se utilizan hoy en día para garantizar esta función, luego de analizar estas, encontré rápidamente que existen demasiadas variables que no se tienen en cuenta en estas soluciones, por lo tanto no proporcionan los resultados deseados.

El primer metodo que llegué a conocer fue el de selección manual, que aplica también mi

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principal socio-estrategico en Colombia, Café San Alberto. Café San Alberto vende „granos de café verde“ en el extranjero, pero tambien café listo para el consumo.

Café San Alberto utiliza el metodo de clasificación „Quíntuple Selección“, que significa „Clasificando cinco veces.“ San Alberto utilizó este término para indicar la mayor calidad de su café y así justificar sus altos precios.

En la clasificación manual, que se aplica sólo en unas pocas empresas, el café producido tiene una muy alta calidad, pero también es muy costoso.

En la clasificación manual, las cerezas del café se extienden sobre una mesa de manera que

Analisis y comparación de las soluciones existentes

toda la superficie este cubierta con cerezas.

Las cerezas son ordenadas por color a mano y se colocan en pequeños cubos, los cubos traen algunas veces los colores coordinados con el color de las cerezas, que se colocan en el mismo, pero esto ocurre muy raramente.

Todo esto ocurre en una habitación sin paredes, de modo que la luz del sol se pueda utilizar todo el tiempo. La iluminación es natural con el apoyo de tubos largos de neón. Un techo protege al empleado del sol y la lluvia y separa la habitación del mundo exterior, lo que obviamente no funciona con el ruido y la temperatura. También la utilización del espacio es muy ineficiente en este método, ya que este espacio se utiliza sólo para clasificación manual, mientras que otras actividades se llevan a cabo en otros locales.

Dado que la clasificación se realiza a mano, se asocia con una alta subjetividad del empleado. Este factor (subjetividad) es un factor problematico, ya que la calidad y la velocidad de la clasificación está directamente vinculada a las posibilidades físicas y psicológicas de las personas que participan en el proceso.

Por ejemplo, un problema físico puede influir en la eficacia de la obra, por lo tanto, la capacidad de distinguir entre los colores se puede reducir por factores físicos, que daría lugar a diferencias en la calidad.

Aparte de la subjetividad que este método es muy ineficiente economicamente hablando, puesto que a los trabajadores se les paga

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Costos generales

Efectividad

Trabajo Manual

Cérezas o cemillas sorteadas por dia

Tiempo requerido

Espacio necesario

Consumo de Agua

Costos de compra Trabajo manual

Seguridad/ Cuidado de la salud

Costo de mantenimiento/ Costo de salud

Consumo de Electricidad

Reparabilidad

Longevidad / Reutilización

Open Source

Utilizo de energia y material

Analisis ecologico (arriba) y economico (abajo) de la solucion Pre-sorteado manual.

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Analisis y comparación de las soluciones existentes

una tarifa fija por día, no vinculada al rendimiento. Es decir cuando un miembro del personal hace su trabajo, pero no es lo suficientemente bueno o no lo suficientemente rápido, todavía obtienen su salario diario al final de la semana, sin importar el servicio prestado.

Con un máximo de 100 kg de cerezas de café por día, una mujer muy practica y con experiencia alcanza a sortear de 50 a 60 kilogramos de derezas de café en plena maduración. El resto de las cerezas son o inmaduras, no está completamente maduras, demasiado maduras o completamente maduras pero son incorrectamente descartadas.

A estas mujeres se les paga de 25.000 hasta 30.000 pesos colombianos por día, lo que corresponde a unos 10 €. El costo de la clasificación manual por lo tanto, puede representar aproximadamente el 20% del precio final del café.

Las diferencias en la calidad y el uso ineficiente del tiempo conducen a una sobrevaloración del producto final, que ha de ser evitada.

Con este metodo, es realista que una mujer logre separar de 70 a 80 kilogramos de granos de café por día, es decir, alrededor de 10 kg por hora o 160 g por minuto.

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

A continuación, he analizado el sorteado con agua. Esta es la solución tipo más utilizada en la industria del café, ya que esta integrada en las plantas de procesamiento del café (torrefacción).

Las cerezas son vertidas en una especie de embudo lleno de agua, este tiene en su parte mas baja, una coneccion a un tubo que tiene en su interior un tornillo sin fin, este se encarga de llevar las cerezas maduras (que por su densidad tienden a hundirse) a la proxima parte del proceso, las no maduras, por el contrario permanecen flotando, ya que son menos densas que el agua.

Rapidamente, me di cuenta de que la eficacia de esta solución es moderada, pero logra elaborar una gran cantidad de cerezas al día y no necesita de ningún trabajo humano.

Las soluciones actuales tienen un consumo de agua muy alto debido a que el agua se consume no sólo para la clasificación de las cerezas, si no tambien para su procesamiento.

Pinhalense LSC-5PX maquina de sorteo con agua.

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La „Federación Nacional de Cafeteros“ esta patentando otra solucion con cero consumo de agua con las mismas prestaciones.

En la solución se sorteado mecánico, existe un altísimo Nivel de eficiencia y efectividad, puesto que factores como trabajo manual y consumo de agua son minimizados al máximo, al mismo tiempo la cantidad de semillas sorteadas en función del tiempo necesitado es excelente, lo mismo que la calidad de la distinción.

Esta solución presenta también desventajas, sobretodo desde el punto de vista social, ya que debido a sus altísimos costos de compra y generales (debidos en parte al espacio que estas maquinas necesitan, así como a la alta cantidad de energía que consumen y el problema de la altísima sistematización de esta maquina, que impide „In primis“ una reparación de la misma en caso de mal funcionamiento, o en el mejor de los casos, la reparación con altísimos costos.

Analisis y comparaci贸n de las soluciones existentes

Costos generales

Efectividad

Trabajo Manual

C茅rezas o cemillas sorteadas por dia

Tiempo requerido

Espacio necesario

Consumo de Agua

Costos de compra Trabajo manual

Seguridad/ Cuidado de la salud

Costo de mantenimiento/ Costo de salud

Consumo de Electricidad

Reparabilidad

Longevidad / Reutilizaci贸n

Open Source

Utilizo de energia y material

Analisis ecologico (arriba) y economico (abajo) de la solucion sorteo con agua.

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Lösungsfindung Nach meinem Besuch in verschiedenen Betrieben in Kolumbien wurde mir bewusst, dass ich nach einer Lösung für das Problem der Qualitätsminderung durch das Mischen von vollgereiften und nicht vollgereiften Kaffeekirschen suchen musste.

Ich habe die unterschiedlichen Methoden, die heute angewendet werden um diese Funktion zu gewährleisten, analysiert und schnell festgestellt, dass diese viel zu viele Variablen nicht berücksichtigen und dementsprechend nicht die gewünschten Ergebnisse liefern.

Als erstes habe ich die Methode der Handsortierung kennengelernt, welche auch mein Hauptpartner in Kolumbien, Café San Alberto, anwendet. Café San Alberto ist eine sehr junge und innovative Firma die „Grüne Kaffeebohnen“ ins Ausland verkauft, aber auch fertigen (gerösteten) Kaffee in Kolumbien und Lateinamerika verkauft.

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der Kirschen abgestimmt sind, die in die Eimer gefüllt werden. Dies ist jedoch nur sehr selten der Fall.

Das Ganze geschieht in einem Raum ohne Wände, so dass die ganze Zeit Sonnenlicht genutzt werden kann. Diese natürliche Beleuchtung wird durch lange Neonröhren unterstützt. Ein Dach schützt die Mitarbeiter vor Sonne und Regen und trennt den Raum von der Außenwelt, was natürlich nicht für Geräusche und Temperaturschwankungen gilt.

Auch sehr unwirtschaftlich ist die Raumausnutzung bei dieser Methode, da dieser Raum nur für die Handsortierung genutzt wird, während weitere Tätigkeiten in anderen Räumlichkeiten stattfinden.

In Café San Alberto heißt dieser Prozess der Handsortierung „Quintuple Selección“ was auf Deutsch so viel heißt wie „fünffach sortiert“. San Alberto benutzt diese Bezeichnung, um die deutlich höhere Qualität seines Kaffees anzudeuten und dadurch seine höheren Preise zu rechtfertigen.

Da die Sortierung per Hand erfolgt, ist sie mit einer hohen Subjektivität der Mitarbeiter verbunden. Dieser Faktor (Subjektivität) ist ein Problemfaktor, da die Qualität und Geschwindigkeit der Sortierung direkt an die physischen und psychischen Möglichkeiten der Personen, die an dem Prozess teilnehmen, gebunden ist. Das heißt, dass zum Beispiel physische Probleme die Effektivität der Arbeit beeinflussen können; so könnte die Fähigkeit Farben zu unterscheiden durch physische Faktoren verringert werden, was Qualitätsunterschiede zur Folge hätte.

Bei der Handsortierung, die in nur sehr wenigen Betrieben angewendet wird, entsteht Kaffee mit sehr hoher Qualität, aber auch unter extrem hohen Kosten.

Neben der Subjektivität ist diese Methode sehr unwirtschaftlich, da die Sortierung nicht nach Leistung, sondern pauschal pro Tag bezahlt wird.

Bei der Handsortierung werden Kaffeekirschen auf einen Tisch ausgebreitet, so dass die komplette Fläche mit Kirschen bedeckt ist. Die Kirschen werden per Hand nach Farbe sortiert und in kleine Eimer gefüllt, wobei die Eimer teilweise auch farblich mit der Farbe

Macht eine Mitarbeiterin ihre Arbeit nicht gut genug bzw. nicht schnell genug, bekommt sie trotzdem ihren Lohn am Ende der Woche – unabhängig von ihrer erbrachten Leistung.

Analisis y comparación de las soluciones existentes

Allgemeine Kosten

Effektivität

Menschliche Arbeit

Aussortierte Kirschen/Bohnen pro Tag

Verbrauchte Zeit

Raumbedarf

Wasserverbrauch

Anschaffungskosten Menschliche Arbeit

Sicherheit/ Gesundheitsschonend

Wartungskosten/ Gesundheitskosten

Stromverbrauch

Reparierbarkeit

Langlebigkeit/ Wiederverwendbarkeit

Open Source

Energie- und Materialeinsatzt

Umweltfreundlichkeits- (oben) und Wirtschaflichkeitsanalyse (unten) der Lösung Handsortiereung.

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Bei maximal 100 kg Kaffeekirschen pro Tag schafft es eine sehr versierte und erfahrene Frau etwa 50 bis 60 kg vollgereifte Kaffeekirschen auszusortieren. Die restlichen Kirschen sind entweder unreif, nicht vollständig gereift, überreif oder vollständig gereift, aber falsch getrennt. Es ist jedoch eher realistisch, dass eine Frau 70 bis 80 kg statt 100 kg Kaffeekirschen pro Tag sortiert, also etwa 10 kg pro Stunde oder 160 g pro Minute.

Bezahlt bekommen diese Frauen zwischen 25.000 und 30.000 Kolumbianische Pesos pro Tag, was etwa 10€ entspricht.

Die Kosten der Handsortierung betragen somit etwa 20% des Endpreises des Kaffees.

Unterschiede in der Qualität und nicht effiziente Nutzung der Zeit führen zu einer Überteuerung des Endproduktes, was vermeidbar ist.

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Analisis y comparaci贸n de las soluciones existentes

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Allgemeine Kosten

Effektivität

Menschliche Arbeit

Aussortierte Kirschen/Bohnen pro Tag

Verbrauchte Zeit

Raumbedarf

Wasserverbrauch

Anschaffungskosten Menschliche Arbeit

Sicherheit/ Gesundheitsschonend

Wartungskosten/ Gesundheitskosten

Stromverbrauch

Reparierbarkeit

Langlebigkeit/ Wiederverwendbarkeit

Open Source

Energie- und Materialeinsatzt

Umweltfreundlichkeits- (oben) und Wirtschaflichkeitsanalyse (unten) der Lösung Wassersortiereung.

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Analisis y comparación de las soluciones existentes

Als Nächstes habe ich die Wassersortierung analysiert. Diese ist die am meisten angewandte Sortiermethode in der Kaffeeindustrie, da sie in den Verarbeitungsanlagen fest integriert ist.

Bei dieser Methode musste ich feststellen, dass die Effektivität mittelmäßig ist, dafür können jedoch sehr viele Kirschen am Tag verarbeitet werden und zudem wird hierbei keine menschliche Arbeit benötigt.

Bei den aktuellen Verfahren besteht ein sehr hoher Wasserverbrauch, weil das Wasser nicht nur für die Sortierung, sondern zusätzlich für die Verarbeitung verbraucht wird.

Die „Federación Nacionál de Cafeteros“ patentiert gerade eine weitere Methode, die wesentlich weniger Wasser verbraucht, aber weiterhin dieselbe Leistung erbringt.

Hierbei werden Kirschen in einen mit Wasser gefüllten Trichter gegossen, der eine Verbindung zu einem Rohr mit einer darin integrierten Förderschnecke besitzt.

Diese Förderschnecke transportiert die reifen Kirschen, welche aufgrund ihrer hohen Dichte nach unten sinken, in einen weiteren Trichter, in dem der „Torrefacción-Prozess“ beginnt.

Pinhalense LSC-5PX maquina de sorteo con agua.

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

En la solución post-sorteado automatico, existe un altísimo Nivel de eficiencia y efectividad, puesto que factores como trabajo manual y consumo de agua son minimizados al máximo, al mismo tiempo la cantidad de semillas sorteadas en función del tiempo necesitado es excelente, lo mismo que la calidad de la distinción.

defectuosos, es decir como un posterior control de calidad del producto importado. es decir al final del proceso de elaboración del café, que normalmente sucede en el país donde este será consumido, por lo que el valor agregado y a su modo la ganancia mayor resta en el lugar donde se realiza este paso.

Esta solución presenta también desventajas, sobretodo desde el punto de vista social, ya que debido a sus altísimos costos de compra y generales debidos en parte al espacio que estas maquinas necesitan, así como a la alta cantidad de energía que consumen y el problema de la altísima sistematización de esta maquina, que impide „in primis“ una reparación de la misma en caso de mal funcionamiento, o en el mejor de los casos, la reparación con altísimos costos.

Este tipo de maquinaria, ampliamente usada en la industria del reciclaje, debido a sus altísimas prestaciones, separa gracias a un sistema de reconocimiento óptico los diferentes fragmentos de vidrios colorados y los sortea gracias a ráfagas de aire comprimido que alcanzan a los fragmentos en el momento justo con tal de enviarlos al contenedor indicado.

Maquina clasificadora de cristal de alta tecnología msort por Allgaier Mogensen en el nuevo diseño de designship

Estas maquinas son muy costosas, demasiado costosas para un productor mediano de café tanto en Colombia, como en cualquier otra región del mundo.

El principio de sorteo óptico me parece el correcto, pero este tipo de maquinarias esta diseñada para compañías multinacionales con mucho dinero y no para pequeños o medianos productores.

También hay que decir, que estas maquinas, aplicadas a la industria cafetera, se emplean principalmente como separador de granos

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Sortex Z+1 - Optical Coffee Sorting Machine por Bühler

Analisis y comparaci贸n de las soluciones existentes

Costos generales

Efectividad

Trabajo Manual

C茅rezas o cemillas sorteadas por dia

Tiempo requerido

Espacio necesario

Consumo de Agua

Costos de compra Trabajo manual

Seguridad/ Cuidado de la salud

Costo de mantenimiento/ Costo de salud

Consumo de Electricidad

Reparabilidad

Longevidad / Reutilizaci贸n

Open Source

Utilizo de energia y material

Analisis ecologico (arriba) y economico (abajo) de la solucion Post-sorteado automatico.

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Bei der Methode der Automatischen Nachsortierung gibt es ein hohes Maß an Effizienz und Effektivität, da Faktoren, wie Handarbeit und Wasserverbrauch minimiert werden, während die Menge an aussortiertem Saatgut im Verhältnis zur gebrauchter Zeit sehr gut ist. Genauso gut ist die Qualität der Unterscheidung.

Dieses Verfahren hat jedoch auch Nachteile, insbesondere in Bezug auf den sozialen Standpunkt. Zum einen sind die hohen Anschaffungskosten und allgemeinen Wartungskosten zu nennen, die zum Teil auf den Raum, den diese Maschinen benötigen, sowie auf die hohe Menge an Energie, die sie verbrauchen, zurückzuführen sind. Zum anderen besteht das Problem der hohen Systematisierung dieser Maschinen, die die Reparatur vom nicht-Experten „in primis“ verhindert oder die extrem hohe Reparaturkosten mit sich bringt.

Glassortieranlage, Msort von Allgaier Mogensen mit neue design vom designship designship

Diese Art von Maschinen, die weithin in der Recycling-Industrie verwendet werden, erbringt eine sehr hohe Leistung.

Sie sortiert farbige Glassplitter aus, indem sie durch optische Erkennungssysteme die Glassplitter identifiziert und sie mit gezielten Druckluftstrahlen aussortiert.

Diese Maschinen sind sehr teuer; zu teuer für einen mittelgroßen Kaffeebauern in Kolumbien sowie in anderen Entwicklungsländern.

Das Prinzip der optischen Aussortierung empfinde ich als richtig, allerdings werden diese Art von Maschinen überwiegend für multinationale Unternehmen mit viel Kapital und nicht für kleine und mittelgroße Bauern entwickelt und gestaltet.

Sortex Z+1 - Optical Coffee Sorting Machine por Bühler

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Analisis y comparación de las soluciones existentes

Allgemeine Kosten

Effektivität

Menschliche Arbeit

Aussortierte Kirschen/Bohnen pro Tag

Verbrauchte Zeit

Raumbedarf

Wasserverbrauch

Anschaffungskosten Menschliche Arbeit

Sicherheit/ Gesundheitsschonend

Wartungskosten/ Gesundheitskosten

Stromverbrauch

Reparierbarkeit

Langlebigkeit/ Wiederverwendbarkeit

Open Source

Energie- und Materialeinsatzt

Umweltfreundlichkeits- (oben) und Wirtschaflichkeitsanalyse (unten) der Lösung Mechanische Sortierung.

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Allgemeine Kosten

Effektivität

Menschliche Arbeit

Aussortierte Kirschen/Bohnen pro Tag

Verbrauchte Zeit

Raumbedarf

Wasserverbrauch

Stromverbrauch

Anschaffungskosten

Reparierbarkeit

Menschliche Arbeit

Sicherheit/ Gesundheitsschonend

Wartungskosten/ Gesundheitskosten

Langlebigkeit/ Wiederverwendbarkeit

Open Source

Energie- und Materialeinsatzt

Umweltfreundlichkeits- (oben) und Wirtschaflichkeitsanalyse (unten) der Vorsortierung Opensource.

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Analisis y comparación de las soluciones existentes

Eigene Lösung: OpenSource automatische Vorsortierung.

Während der Forschung und Analyse in Kolumbien habe ich beschlossen, das Problem der Mehrwertschaffung in der Kaffeeproduktion zu lösen.

Dafür habe ich eine Maschine konzipiert, die fast vollständig ohne menschliche Arbeit funktioniert (abgesehen von der Zuführung des Rohmaterials, was auch automatisiert werden kann), kein Wasser verbraucht und nur sehr niedrige Kosten verursacht.

Dafür habe ich den Markt der „Hardware“, die unter CC-Lizenzen (Creative Commons) oder OpenSource arbeiten, analysiert. Unter anderem habe ich eine Organisation namens „Open Source Ecology“ gefunden, welche darüber informiert wie man Maschinen, die in verschiedenen Bereichen der Wirtschaft eingesetzt werden können, auf lokaler Ebene sowohl produzieren als auch instand halten kann.

Dieses DIY-Projekt erlaubt Landwirten und Bauern weltweit deren eigenen Maschinen, mit hoher Qualität und niedrigen Kosten zu bauen. Open Source Ecology bietet TutorialVideos an, in denen gezeigt wird, wie man die Maschinen selber bauen kann.

Dieses Projekt hat mir sehr geholfen, da es mir viel Inspiration geliefert hat, vor allem in der Design-Phase der „Hardware“ der Maschine. Mir wurde bewusst, wie man ein Objekt auf den kleinsten Faktor minimieren kann, so dass das Ergebnis nur auf die Optimierung der Funktion orientiert ist.

Gleichzeitig bestätigte sich meine Theorie, dass Objekte, die für die Arbeit entworfen werden, in erster Linie die Funktionalität optimieren sollen.

Die Funktionalität beinhaltet sicherlich auch Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit und alle Faktoren, die die Objekte charakterisieren, mit der der Mensch eine Art von Interaktion hat.

Auf diese Weise und mit den Anforderungen, die ich mir für dieses Projekt gesetzt habe, entwickelte ich ein Konzept, dass diese Anforderungen befriedigt und jenes Wissen anwendet, welches ich mir während meiner Recherche und Analyse aneignen konnte.

Als Ergebnis der Konzeptentwicklung gestaltete ich eine Methode, die die Kaffeekirschen optisch aussortiert, dabei die Kosten niedrig hält und ein hohes Maß an Effektivität und Effizienz besitzt.

Mit der Möglichkeit, rund 10 Kirschen pro Sekunde in seinem Kern-Modul auszusortieren, ist es möglich etwa 288.000 Kirschen in acht Stunden Arbeit auszusortieren.

Da auf einem Hektar Land rund 15.000 Bäume gepflanzt werden können und diese etwa 25.000 Kirsche pro Saison (geteilt durch die Monate zwischen August und November) liefern, können wir davon ausgehen, dass eine Plantage mittelmäßiger Größe (100.000 Bäume) während der Haupternte etwa 160 Millionen Kaffeekirschen liefern kann. Diese Anzahl an Kaffeekirschen verteilt sich auf die Monate der Haupternte, was rund 41,5 Millionen Kirschen pro Monat oder 1.388.000 Kirschen pro Tag bedeutet.

Dementsprechend ist eine Maschine mit fünf Basismodulen für eine Plantage mit etwa 100.000 Bäumen ausreichend, um der Notwendigkeit die Früchte zu trennen gerecht zu werden.

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Costos generales

Efectividad

Trabajo Manual

Cérezas o cemillas sorteadas por dia

Tiempo requerido

Espacio necesario

Consumo de Agua

Costos de compra Trabajo manual

Seguridad/ Cuidado de la salud

Costo de mantenimiento/ Costo de salud

Consumo de Electricidad

Reparabilidad

Longevidad / Reutilización

Open Source

Utilizo de energia y material

Analisis ecologico (arriba) y economico (abajo) de la solucion Pre-sorteado automatico OpenSource.

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Analisis y comparación de las soluciones existentes

Solución propia, Pre-sorteado automatico OpenSource.

Atravez de la investigación y el análisis hechos en Colombia, me decidí a solucionar el problema de la creación de valor agregado durante el proceso productivo del café.

Para esto preví una maquina que funciona casi completamente sin intervención humana (aparte de recibir la materia prima, este pasaje también puede ser automatizado), sin consumo de agua y a bajo costo.

Para esto revise en el mercado de los „Hardware“ que funcionan bajo licencias de CC (Creative Commons) o Opensource. Entre otros encontré una organización que se llama „Open Source Ecology“ que investiga, crea y distribuye informaciones sobre como construir maquinarias que pueden ser utilizadas en diferentes sectores de la economía, a un nivel local (tanto la producción como el mantenimiento).

Este proyecto DIY, permite a agricultores del mundo construir maquinarias de alta calidad, bajo costo y muy simples.

Open Source Ecology, esta haciendo vídeos, donde enseñan como fabricar las maquinas.

Este proyecto me sirvió mucho de inspiración, sobre todo en la fase de diseño de la maquina a nivel físico, puesto que me mostró como es posible minimizar un objeto hasta su mínimo factor, persiguiendo únicamente la optimización de la función.

tipo de interacción y con mayor importancia si están hechos para cumplir alguna labor en relación con el hombre.

De este modo y con las exigencias que yo mismo me plantee para este proyecto proseguí a desarrollar un concepto que satisfajera estos parámetros haciendo uso de los conocimientos adquiridos tanto a nivel del proceso, como a nivel ergonómico.

Como resultado del desarrollo del concepto, diseñe una solución que permite sortear las cerezas de café de manera óptica, que tiene un muy bajo costo, con un alto indice de eficacia y eficiencia.

Con la posibilidad de sortear al rededor de 10 cerezas por segundo en su modulo básico, podemos prever una elaboración de 288.000 cerezas en 8 horas de trabajo Teniendo en cuenta que en una hectárea de tierra con una plantación de cafe se pueden tener alrededor de 15.000 plantas con una producción de 25.000 cerezas por temporada (repartida entre los meses de agosto y noviembre), podemos suponer que una finca de grandeza intermedia (100.000 arboles) produzca en temporada de cosecha alrededor de 160 millones de cerezas de café, que repartidas entre los mese de cosecha principal darían alrededor de 41.5 millones de cerezas al mes o 1.388.000 cerezas al día, es decir que con cinco módulos básicos una plantación con alrededor de 100.000 arboles podría satisfacer completamente la necesidad de separar los frutos.

Al mismo tiempo ratifico mi teoría, que los objetos diseñados para el trabajo, deben perseguir primordialmente la optimización de la propia funcionalidad, esta funcionalidad comprende ciertamente la usabilidad y todos los factores de seguridad que caracterizan a los objetos con los que el hombre, tiene algún

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Costos generales Trabajo Manual

Tiempo requerido

Consumo de Agua Comparación de las cuatro soluciónes desde el punto de vista ecologico

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Analisis y comparaci贸n de las soluciones existentes

Efectividad

C茅rezas o cemillas sorteadas por dia

Espacio necesario

Consumo de Electricidad

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Costos de compra Trabajo manual

Seguridad/ Cuidado de la salud

Costo de mantenimiento/ Costo de salud Comparación de las cuatro soluciónes desde el punto de vista económico

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/

Analisis y comparaci贸n de las soluciones existentes

Reparabilidad

Longevidad / Reutilizaci贸n

Open Source

Utilizo de energia y material

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Allgemeine Kosten Menschliche Arbeit

Verbrauchte Zeit

Wasserverbrauch

Direkter Vergleich der Lösungsansetze (Umweltfreundlichkeitsanalyse)

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Analisis y comparaci贸n de las soluciones existentes

Effektivit盲t

Aussortierte Kirschen/Bohnen pro Tag

Raumbedarf

Stromverbrauch

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Analyse und Vergleich der existierende Lösungen und Lösungsansätze

Anschaffungskosten Menschliche Arbeit

Sicherheit/ Gesundheitsschonend

Wartungskosten/ Gesundheitskosten Direkter Vergleich der Lösungsansetze (Wirtschaftlichkeitsanalyse)

80

Analisis y comparaci贸n de las soluciones existentes

Reparierbarkeit

Langlebigkeit/ Wiederverwendbarkeit

Open Source

Energie- und Materialeinsatzt

81

Konzept bis Modell

Input de Material

Organizacion de las Cerezas

Reconocimiento del Color

Reihung der Kirschen

Erkennung der Farbe

Previsi贸n de andamiento del proceso

Materielle Inputs

M枚glische Prozessverlauf

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Del concepto hasta el Modelo

Sorteado por color

Espacio Color A

Output de Material

Espacio Color B Output de Informaci贸n

Sortierung nach Farbe

Farbfeld A

Materielle Outputs

Farbfeld B InformationsOutput

83

Konzept bis Modell

84

Del concepto hasta el Modelo

85

Konzept bis Modell

Farberkennung Die Trennung der Kirschen basiert auf der Definition von zwei Farbräumen, welche von mir entwickelt wurden. Die Farbräume konnte ich mithilfe der Bilder, die ich während meines Besuches auf den Plantagen gemacht habe, festlegen. In diesen Bildern dokumentierte ich die Definition der perfekten Kirsche für verschiedene Experten der Kaffeeindustrie.

Die von der Kamera gesammelten Bilder der Kirschen werden mit den Farbfeldern verglichen und aufgrund des Vergleichs wird letztendlich entschieden, ob die Kirsche in die eine oder die andere Gruppe gehört.

CMUcam4

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Um eine optimale Erkennung der Kirsche zu erreichen, ist es notwendig, den Erfassungsmechanismus effektiv zu positionieren. Dieser kann sich wie folgt befinden: • Parallel • In Serie • Sowohl parallel als auch in Serie Um die Bilder aufzunehmen, können die folgenden Erkennungsmechanismen verwendet werden: • Kleine Videokamera • Kleine Fotokamera (schwarzweiß) • Kleine Fotokamera (Farbe)

Del concepto hasta el Modelo

Arduino Due

• Professionelle Kameras Nach Überprüfung der verschiedenen Kameras auf dem Markt, habe ich mich dazu entschlossen die CMUcam4 zu verwenden.

Die CMUcam4 ist eine kleine Fotokamera, die „Color-tracking“ verwendet. Sie macht sowohl Fotos als auch Videos, da sie bis zu 30 Bilder pro Sekunde machen kann.

Zudem ist die CMUcam4 wie Arduino ein OpenSource-Projekt, wodurch automatisch alle Lizenzkosten entfallen.

Die CMUcam4 wurde als Schild für Arduino konzipiert, beide sind mit C + + programmierbar, was eine reibungslose Kommunikation zwischen den beiden Platten erlaubt.

Die CMUcam4 benötigt eine kontrollierte, von Sonnenlicht isolierte Beleuchtung (weich, neutral und indirekt).

Das Arduino-Board wird mit C + + so programmiert, dass es die Informationen (R, G, B Werte), die es von der CMUcam4 bekommt, analysieren kann.

Arduino vergleicht die drei Werte der Kirschen mit dem kleineren Farbraum, so dass es weiß, ob die Kirsche zu einem der beiden Farbräume gehört und um dementsprechend eine Entscheidung zu treffen.

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Konzept bis Modell

Chromatischer Input Die Farbe der Kirschen kann recht unterschiedlich sein. Sie kann zwischen grün, gelb, orange, rot und braun variieren. Des Weiteren sind auch Mischungen von diesen Farben möglich.

Farbräume sind in A und B unterteilt, wobei B die weniger reifen Kirschen darstellt, was in der Tat über die Farbe zu erkennen ist.

Kirschen mit Farben zwischen grün und orange gehören in den Farbraum B, genauso wie diejenigen, die Mischungen aus diesen Farben mit rot enthalten.

Es ist wichtig zu erwähnen, dass die CMUcam4 dem Arduino einen durchschnittlichen Wert von der Farbe auf dem Bild, das heißt Mischungen, liefert.

Um nur die Kirschen mit einem hohen Reifegrad auszuwählen, war es notwendig, den Farbraum für diese Eigenschaft entsprechend zu definieren.

Diese Bestimmung habe ich nicht willkürlich gemacht, sondern nach Interviews mit mehreren Kaffeepflückern, Kaffeebauern und Experten aus der „Federación Nacional de Cafeteros de Colombia“. Auf diese Weise konnte ich einen genauen Wert für den Farbraum bestimmen, auch wenn dies teilweise abhängig von der Subjektivität der Befragten war.

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a

b

c

d

R: 255 MAX G: 080 MAX B: 080 MAX # ff 50 50 R: 255 MAX G: 000 MIN B: 080 MAX # ff 50 50

e

f

R: G: B: #c

R: G: B: #c

R: 255 MAX G: 000 MIN B: 000 MIN # ff 50 50

R: G: B: #c

R: 255 MAX G: 080 MAX B: 000 MIN # ff 50 50

R: G: B: #c

g

Definition des Farbfeldes

Identifizieren und Vergleichen

Das für die Kirschsortierung genutzte Programm wurde in Zusammenarbeit mit Marcel Weller, Mechatronik Student in der DHBW (Duale Hochschule Baden-Württemberg) in Stuttgart, geschrieben.

Programme wie Colortracker und andere Farberkennungssoftware sind als Open Source im Netz verfügbar. Diese konnten umgeschrieben werden, um den Vergleich zwischen der Farbe der Kirschen und den Farbräumen machen zu können.

Als Grundlage für die Farbe haben wir den Farbraum verwendet, welchen wir im Voraus bereits definiert haben. Im Anschluss haben wir die Grenzen des Farbraumes mit einer Funktion identifiziert, der den akzeptierten Wert definiert.

Del concepto hasta el Modelo

200 : 080 MAX 080 MAX c8 50 50

200 : 000 MIN 080 MAX c8 00 50

200 : 000 MIN 000 MIN c8 00 00

200 : 080 MAX 000 MIN c8 50 00

h

i

j

k

R: 100 MIN G: 040 B: 040 # 64 28 28

b c

b

R

R: 100 MIN G: 000 MIN B: 040 # 64 00 28

a

R: 100 MIN G: 000 MIN B: 000 MIN # 64 00 00

d 255

f

f

e

G

c

i h g 200

h

100

j

80

k

40

k

R: 100 MIN G: 040 B: 000 MIN # 64 28 00

40 80

B

Zuerst wird der Wert von R, dann der von G und anschließend der von B verglichen, so dass, wenn einer der Werte nicht mit dem Wert seiner Variabel übereinstimmt, der Vergleich mit den beiden anderen Variabel gespart wird.

Da R der wichtigste Wert für den Vergleich ist, können wir eine Menge Arbeitsspeicher in dem Prozess sparen. Dadurch kann Arduino auch bei einer Geschwindigkeit von 10 Bildern pro Sekunde eine optimale Leistung liefern.

Ausgabe Die Aussortierung der Kirschen kann gleichzeitig oder nach der Erkennung in einem weiteren Schritt erfolgen. In jedem Fall geschieht dies über Luftdruck. Wenn Arduino einen elektrischen Impuls sendet, öffnet sich das Magnetventil was dazu führt, dass die Kirschen durch eine Luftströmung hygienisch vom Förderband aussortiert werden.

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Konzept bis Modell

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Del concepto hasta el Modelo

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Konzept bis Modell

Detección del color El proceso de separación de las cerezas se basa en la definición de dos campos de color, estos fueron desarrollados gracias a las imágenes conseguidas en mi visita a Colombia, en estas imágenes se ve la definición de la cereza ideal por parte de diferentes expertos en el campo del café.

Las imágenes recolectadas por la camara deben ser comparadas con los campos de color y en base a la comparación se puede decidir si la cereza es aceptada en el uno o en el otro grupo.

CMUcam4

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Para lograr un optimo reconocimiento de la cereza, es necesario posicionar de manera efectiva el mecanismo de detección de la imagen. Este/-os pueden esta ubicados: • En paralelo • En serie • Tanto en paralelo que en serie Para obtener las imágenes debemos usar uno de los siguientes mecanismos de detección: •Pequeña/-s cámara/-s de vídeo •Pequeña/-s cámara/-s en blanco y negro •Pequeña/-s cámara/-s a color •Cámaras profesionales a gran costo

Del concepto hasta el Modelo

Arduino Due

Luego de verificar las diferentes cámaras presentes en el mercado, decidí usar la CMUcam4, esta es una pequeña fotocamara usada en reconocimiento de color, puede hacer vídeos y fotos, puesto que logra tomar hasta 30 fotogramas al segundo.

Ademas de esto, la CMUcam4 es al igual que Arduino, un proyecto OpenSource, lo que elimina automáticamente los posibles costos de licencias.

CMUcam4 esta diseñada como un „Shield“ (escudo) para Arduino, ambas platinas son programables con C++ lo que permite una comunicación perfecta entre las dos platinas.

La CMUcam4 necesita de una iluminación controlada, suave, neutral e indirecta, aislada de la luz solar.

La platina de Arduino debe ser programada con C++ para que reciba y analice las informaciones (datos R,G,B) que la CMUcam4 le propicia.

Arduino debe comparar los tres valores de las cerezas con el espacio color mas pequeño, de este modo puede saber si la cereza pertenece a uno de los dos y posteriormente que decisión tomar.

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Konzept bis Modell

Input cromatico El color de las cerezas puede ser muy variable, este puede variar entre verde, amarillo, naranja, rojo, marrón.

Mezclas entre estos colores son posibles.

Los espacios de color se dividen en A y B, donde B son las cerezas de menor maduración, hecho que se refleja en su coloracion. Las cerezas con colores entre verde y naranja serán incluidas en B, lo mismo que aquellas que presenten mezclas de estos colores con rojo.

Es necesario decir que la CMUcam4 da a Arduino un valor medio del color de la foto, es decir, que en caso de mezclas la decisión se hará en base al color predominante en la misma.

Para elegir dentro del grupo A solo a las cerezas con un elevado grado de maduración, es necesario establecer el espacio color que corresponde a esta característica.

Esta determinación no se ha tomado arbitrariamente, se hizo después de las entrevistas a varios recolectores de café, productores de café y expertos de la „Federación Nacional de Cafeteros de Colombia“ por lo que podemos determinar que los valores si no completamente fieles a la subjetividad de cada uno de los entrevistados, representa en gran medida el resultado de las entrevistas.

Identificar y comparar Colortracker y programas similares de reconocimiento de color están disponibles como código OpenSource en la red, estos podrían ser reescritos para hacer la comparación con las zonas de color y dar el output requerido.

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a

b

c

d

R: 255 MAX G: 080 MAX B: 080 MAX # ff 50 50 R: 255 MAX G: 000 MIN B: 080 MAX # ff 50 50

e

f

R: G: B: #c

R: G: B: #c

R: 255 MAX G: 000 MIN B: 000 MIN # ff 50 50

R: G: B: #c

R: 255 MAX G: 080 MAX B: 000 MIN # ff 50 50

R: G: B: #c

g

Definición del espacio color

El programa para nuestra maquina fue escrito en colaboración con Marcel Weller, estudiante de mecatronica en la DHBW (Duale-hochschule Baden-Württemberg) en Stuttgart.

Como base para el color, usamos el espacio color definido precedentemente e identificamos los limites del mismo con una función que define el valor aceptado.

Del concepto hasta el Modelo

200 : 080 MAX 080 MAX c8 50 50

200 : 000 MIN 080 MAX c8 00 50

200 : 000 MIN 000 MIN c8 00 00

200 : 080 MAX 000 MIN c8 50 00

h

i

j

k

R: 100 MIN G: 040 B: 040 # 64 28 28

b c

b

R

R: 100 MIN G: 000 MIN B: 040 # 64 00 28

a

R: 100 MIN G: 000 MIN B: 000 MIN # 64 00 00

d 255

f

f

e

G

c

i h g 200

h

100

j

80

k

40

k

R: 100 MIN G: 040 B: 000 MIN # 64 28 00

40 80

B

Primero el valor de R, luego el de G y posteriormente el de B, lo que permite que al no coincidir el valor de la primera variante, la comparación para las otras dos viene ahorrada, y siendo R el valor mas importante en la comparación, ahorramos mucha memoria en el proceso, permitiendo un optimo funcionamiento de Arduino incluso con un rate de10 fotos al segundo.

Output El sorteo de las cerezas puede ocurrir simultáneamente o después de la detección en una etapa adicional, en todo caso este sucede atravez de una rafaga de aire expulsada atravez de un válvula magnética que se abre cuando Arduino manda un impulso eléctrico, permitiendo expulsar la cereza de manera higiénica sin contacto con otros elementos.

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Konzept bis Modell

En cuanto al diseño de la forma, he decidido minimizar formalmente lo mas posible todos los elementos de la clasificadora de café de tal modo, que la forma sea solo el resultado de la minimización y la funcionalidad.

En los primeros sketches, se ve claramente la presencia de elementos formales, que no tienen ninguna función lógica, aparte de crear una mayor atractividad en el producto.

Aplique colores y bordes para resaltar la agresividad y la hombría de la maquina, creando de este modo una sensación de fuerza y virilidad, que posteriormente se demostraron innecesarias.

Otra razón muy fuerte que me ayudo a tomar decisiones sobre la forma y los elementos de diseño de la Clasificadora, es el hecho que la maquina debía ser diseñada para poder ser producida en los lugares mas remotos de las zonas cafeteras, por simples mecánicos (luego de la adquisición de las partes electrónicas), con el menor numero de soldaduras posibles y de modo tal, que al final de su vida útil pudiesen ser desensambladas y reutilizadas sin ningún contratiempo.

Por este motivo reduje la cantidad de formas posibles al mínimo dispensable, recurriendo a uniones a través de tornillos y tuercas, es decir, a uniones siempre de dos superficies tangentes.

Bajo estas circunstancias me fue claro que el cuerpo de mi maquina debía estar conformado por una serie de perfiles de aluminio (aunque si en realidad cada persona podría construirla con perfiles del material de su preferencia siempre y cuando la estructura logre sostener sin problemas el peso) cuadrados, que albergarían en si, los componentes mas grandes y pesados de la maquina, y un cuerpo saliente, que contendría los componentes

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Del concepto hasta el Modelo

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Konzept bis Modell

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Del concepto hasta el Modelo

electrónicos mas sensibles y al mismo tiempo que serviría como principal punto de interacción con la maquina (aparte del punto donde se haría el input de las cerezas).

La topología donde la maquina podría entrar en uso, tal como el peso y la cantidad de material a clasificar, el modo de uso y la relación hombre-maquina, me llevo a modificar en el trayecto del proceso de diseño varios elementos y posiciones de los mismos para permitir una optimisación en todos los sentidos.

Estos cambios a nivel formal y organizacional, representan en primera instancia las decisiones mas importantes a nivel de diseño, pues fueron estas las variables que me guiaron a la forma final de la maquina. luego de fijados varios parámetros decidí verificar los elementos que debería contener mi maquina (varios de estos los di por descontado, dada la inminente necesidad de utilizarlos).

En primera instancia decidí usar un ordenamiento horizontal, donde las cerezas serian colocadas en un tipo de embudo el cual dejaría pasar pequeñas cantidades a la vez.

Las cerezas que lograran pasar entrarían en un juego de bandas que las portarían a un ordenamiento singular, es decir, las cerezas se organizarían en linea, permitiendo a la cámara tomar las imágenes necesarias para el reconocimiento de la cereza.

También analice la opción de utilizar una banda transportadora, que guiase las cerezas en dirección a una rueda dentada, que a su vez dividiría las cerezas, organizadoras en una linea y de este modo permitiendo tomar las fotos necesarias. Con esta idea reduje la cantidad de partes necesarias, pero aun eran muchas.

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Konzept bis Modell

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Del concepto hasta el Modelo

Buscando siempre una posterior minimizaron del sistema, proseguí a unificar la banda transportadora con el elemento separador de las cerezas, de este modo logre eliminar una de las partes innecesarias en la maquina, logrando una mayor eficiencia en cuanto a la materia prima y los costos necesarios para la producción de la misma.

El elemento de la banda transportadora, sufrió a su vez varios cambios durante el proceso, paso de cintas como las de los cinturones de seguridad, a cadenas de bicicleta con contenedores agregados, hasta llegar al diseño actual

Esta banda transportadora, la diseñe inspirado en las correas de transmisión en los motores de los automóviles. en estos, las correas de transmisión, tienen una superficie dentada y otra liza, en esta ultima, me propuse crear agujeros que permitieran entrar solo una cereza a la vez, y de este modo resolver el problema de la separación de las cerezas El embudo fue desde el comienzo un elemento muy importante, puesto que cumple una función primordial en la maquina (contener las cerezas y dirigirlas hacia un lugar especifico) y es un factor formal muy importante, siendo el elemento mas visible de la maquina.

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Konzept bis Modell

Interaktions-elemente sind Farblich Die Interaktions-lemente kodiert und gut erkenntbar

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Del concepto hasta el Modelo

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Konzept bis Modell

El embudo también sufrió una serie de cambios importantes en función a la evolución del proyecto.

El embudo inicial poseía diversos escalonamientos que permitirían generar un recorrido mas largo para las cerezas, mientras que las individualizaba (parcialmente) en su camino hacia la banda de transmisión.

Paralelo a la evolución del embudo, la organización de los elementos de la maquina, sufrió un cambio drástico, paso de ser completamente horizontal, a ser inclinado.

Gracias a diferentes pruebas, simulando el embudo y la banda transportadora, pude darme cuenta que el ángulo de 40 Grados era el mas indicado para transportar las cerezas de manera segura y eficiente.

En una posterior evolución, el embudo tomo una forma mucho mas básica, adquiriendo una forma piramidal con un escalonamiento (que no cambiaba la dirección del andamiento de las cerezas) en tres de sus caras, dejando una completamente liza.

Razonamientos sobre el funcionamiento de la maquina, me llevaron a dividir la cara liza de la pirámide permitiendo el libre transcurso de la banda transportadora en su intermedio y dando la posibilidad de intercambiar la banda transportadora (en caso de desgaste) mucho mas fácilmente.

Elementos como el motor, la batería que daría la energía a la maquina, así como el compartimiento donde se encontrarían los elementos electrónicos tomaron forma.

Gracias a las variables y a las exigencias técnicas de los elementos electrónicos (Arduino y CMUcam4) definí el compartimiento donde se lleva a cabo

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el reconocimiento y el sorteo de las cerezas.

La desarmabilidad, fue uno de los factores mas importantes al momento de decidir la forma del mismo, para optimizar esta función decidí en un principio usar dos partes iguales que se cerrarían apoyados en lenguas que saldrían del perfil portante.

Posteriormente decidí hacer las dos partes diferentes, dandole a cada una, una función individual. de este modo logre reducir la cantidad de material utilizado para esta parte.

Apoyado a un perfil que parte desde la parte baja de la estructura, el compartimiento,

Del concepto hasta el Modelo

debía brindar espacio para albergar los componentes electrónicos, dejar pasar la banda transportadora por su interior y proteger la CMUcam4 de la luz solar.

Al mismo tiempo debería ser el lugar donde se lleva a cabo el encendido de la maquina y donde se encuentra una conexión USB para comunicarse con el Arduino y poder obtener datos sobre el sorteo de los colores.

una mayor coherencia formal a la maquina.

Durante el proceso de diseño de la maquina estuve tentado a hacer del contenedor un objeto casi ajeno al resto de la maquina, que mostrase mis habilidades para la generación de formas, pero muy pronto desistí de esta idea, conjugando el diseño del contenedor con el espíritu de sencillez, minimizaron y de funcionalidad que rigieron mi proyecto desde el inicio.

La forma del contenedor fue posteriormente reducida a superficies planas, con agujeros necesarios para la interacción y el ingreso y salida de la banda transportadora, dando

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Konzept bis Modell

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Del concepto hasta el Modelo

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Konzept bis Modell

Hinsichtlich der Gestaltung der Form, habe ich beschlossen, alle Elemente der Kaffeesortierung so viel wie möglich zu minimieren, so dass die Form nur das Ergebnis der Minimierung und der Funktionalität darstellt.

In den frühen Skizzen zeigte ich deutlich formale Elemente, die keine logische Funktion hatten, außer der Erhöhung der Attraktivität des Produktes.

Ich habe zudem Farben und Kanten benutzt, um die Aggressivität und Männlichkeit der Maschine hervorzuheben, wobei sich dieses Gefühl der Stärke und Männlichkeit später als unnötig bewies.

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Ein weiterer sehr wichtiger Aspekt, der mich bei der Entscheidung über die Form und Design-Elemente der Sortiermaschine beeinflusste, ist die Tatsache, dass die Maschine so gestaltet werden sollte, dass sie in den entlegensten Kaffeeanbaugebieten von einem einfachen Mechaniker (nach Erwerb der elektronischen Teile) mit möglichst wenigen Schweißnähten hergestellt werden kann. So wird gewährleistet, dass die Maschine am Ende ihrer Nutzungsdauer ohne Problem zerlegt und wiederverwendet werden kann.

Aus diesem Grund reduzierte ich die Anzahl der möglichen Formen und

Del concepto hasta el Modelo

entschied mich für die Verbindung zweier Oberflächen mit Schrauben und Muttern.

Unter diesen Umständen war klar, dass ich den Körper meiner Maschine aus viereckigen Aluminium-Profilen herstellen musste – auch, wenn jede Person letztendlich seine Maschine mit dem Stoff seiner Präferenz bauen könnte, solange die Struktur es schafft, das Gewicht zu tragen.

Die Grundstruktur beinhaltet sowohl den Motor als auch die Batterie und den Luftkompressor, während sich die elektronischen Komponenten in einer aus dem Grundkörper herausgehenden Struktur

befinden. In diesem Teil besteht auch die Hauptinteraktion zwischen Mensch und Maschine.

Die Topologie, wo die Maschine gebraucht werden könnte, das Gewicht, die Menge an Material, die aussortiert werden müsste, die Art der Nutzung sowie die Interaktionen zwischen Mensch und Maschine haben mich dazu bewegt, von Anfang an diese Faktoren in meinem Designprozess zu berücksichtigen und dementsprechend möglichst breite Optimierungen zu schaffen.

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Konzept bis Modell

Diese formalen und organisatorischen Änderungen stellten in erster Instanz die wichtigsten Entscheidungen in Bezug auf Design dar, da diese Variablen mich auf dem Weg zur endgültigen Form der Maschine führten.

Nachdem ich einige Parameter festgelegt habe, habe ich beschlossen die Elemente, die meine Maschine enthalten soll, zu überprüfen. Mehrere Elemente bedurften keiner Überprüfung, da ich sie angesichts des bevorstehenden Bedarfs sie zu

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verwenden als selbstverständlich empfunden habe.

Anfangs habe ich mich dazu entschieden, eine horizontale Staffelung zu benutzen, bei der Kirschen in einen Trichter gelangen, der kleine Mengen auf einmal durchgehen lässt.

Die Kirschen werden durch die Schwerkraft nach unten gedrückt, so dass sie einzeln auf ein Förderband fallen. Im Anschluss werden sie vor der Kamera durchlaufen, welche Bilder für die

Del concepto hasta el Modelo

Immer suchend nach weiteren Reduzierungen im System, versuchte ich das Förderband mit dem Trennelement zu vereinheitlichen. Damit gelang es mir, unnötige Teile in der Maschine zu vermeiden und dadurch mehr Effizienz in Bezug auf Rohstoff und Kostenaufwand bei der Herstellung zu erreichen.

Das Förderband selbst erlebte wiederum mehrere Veränderungen während des Prozesses. Von Sicherheitsgurten auf Fahrradketten mit einem extra dazu addierten Behälter bis zum aktuellen Design, die Veränderungen gingen immer in Richtung der Vereinfachung.

Erkennung der Kirschen aufnimmt.

Ich habe auch über der Möglichkeit nachgedacht, ein Förderband einzusetzen, das die Kirschen gegen ein Zahnrad transportiert. Gehen die Kirschen durch das Zahnrad durch, werden sie separiert und genügend Abstand wird zwischen sie gebracht, um die benötigten Bilder aufnehmen zu können.

Mit dieser Idee konnte ich jedoch meinem Anspruch, die Anzahl der erforderlichen Teile zu reduzieren, nicht gerecht werden.

Bei der Gestaltung des Förderbandes dienten mir Antriebsriemen in PkwMotoren als Inspiration. Die so genannten Keilriemen haben eine verzahnte Oberfläche und eine glatte Oberfläche, auf der ich Löcher anbringen wollte.

In diese Löcher sollte nur jeweils eine Kirsche rein kommen, so dass ich damit das Problem der Trennung der Kirschen lösen konnte.

Am Ende baute ich mir selbst eine Form und goss ich meinen Keilriemen.

Der Trichter war von Anfang an ein sehr wichtiges Element, da er eine bedeutende Rolle in der Maschine erfüllt, indem er die Kirschen erhält und diese an einen bestimmten Ort leitet. Auch formal ist der Trichter ein sehr wichtiger Faktor, weil er das sichtbarste Element der Maschine ist.

So durchlebte auch der Trichter eine Reihe wichtiger Veränderungen während der Entwicklung meines Projektes.

Der ursprüngliche Trichter hatte verschiedene Abstufungen, die einen längeren

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Del concepto hasta el Modelo

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Weg für die Kirschen verursachten, während er sie (teilweise) auf dem Weg zum Förderband vereinzelte.

Parallel zur Entwicklung des Trichters wurde die Organisation der Elemente in der Maschine drastisch verändert; sie ging von ganz flach auf geneigt.

Durch verschiedene Tests habe ich den Trichter und das Förderband simuliert.

Dabei konnte ich feststellen, dass ein Winkel von 40 Grad für den Transport der Kirschen sehr sicher und effizient ist.

In einer weiteren Entwicklung nahm der Trichter eine Pyramidenform mit einer Stufung auf drei Seiten an, so dass eine Seite völlig glatt blieb.

Nach mehreren Versuchen, Zeichnungen und CAD Modellen, musste ich die eine glatte Seite des Trichters in zwei teilen, so dass das Förderband dazwischen passte.

Elemente wie der E-Motor, die Batterie, die die Stromversorgung der Maschine gewährleisten muss, sowie das Fach, in das die Elektronik reinpassen soll, nahmen Form an.

Dank der Variablen und der technischen Anforderungen der Elektronik (Arduino und CMUcam4) habe ich das Fach definiert, in welchem die Erkennung und Aussortierung der Kirschen stattfindet.

Die Zerlegbarkeit war einer der wichtigsten Faktoren bei der Entscheidung welche Form die Maschine annehmen musste. Um diese Funktion zu optimieren, habe ich zunächst beschlossen, zwei symmetrische Teile zu gestalten, welche an einem aus dem Körper herauskommendem Profil

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festgeschraubt werden sollen.

Im Anschluss habe ich mich dazu entschieden, den Körper aus zwei unterschiedlichen Teilen zu gestalten, so dass jeder Teil eine eigene Funktion hat. Dadurch gelingt es mir, die Menge des Materials für diesen Teil zu verringern. Unterstützt durch ein Profil, welches am Boden des Körpers beginnt, sollte der Behälter genügend Platz haben, um die elektronischen Komponenten zu beinhalten, das Förderband durch den Innenraum durchlaufen zu lassen und zudem die CMUcam4 vor Sonnenlicht zu schützen.

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Otra de las exigencias para este proyecto es la modularidad y la posibilidad de expandir la efectividad a través del aumento de los elementos electrónicos.

Definida la forma del modulo base, me enfrente al problema de la organización espacial generando una solución muy sencilla, la colocación de un contenedor para las cerezas no aceptadas en la parte intermedia de dos modulos y dos contenedores para las cerezas AAA El posterior desarrollo de esta maquina permitirá abordar problemas que hasta el momento por falta de financiación no han podido ser abordados.

Pero como todo Proyecto OpenSource sera el publico y el resto de las personas a continuar trabajando y optimizando esta labor.

La primera piedra esta puesta, es tiempo de contruir nuevos valores para la humanidad.

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Gleichzeitig sollte dies der Ort sein, wo die Maschine an- und ausgeschaltet werden kann, wo sich der Not-Aus-Knopf befindet und wo eine USB-Verbindung vorhanden ist, um mit dem Arduino zu kommunizieren und Daten über die Aussortierung der Farben zu erhalten.

Die Form des Behälters wurde später auf gebogene flache Ebenen reduziert, was eine weitere formale Kohärenz an der Maschine ergab.

Während des Design-Prozesses von der Maschine habe ich anfangs versucht den Behälter so zu gestalten, dass er sich vom Rest der Maschine, die sehr minimalistisch und einfach gestaltet ist, abhebt. Dadurch wollte ich meine Fähigkeiten zeigen, interessante Formen zu erzeugen. Bald gab ich diese Idee jedoch auf und kombinierte stattdessen das Design des Behälters mit dem Geist der Einfachheit, Minimierung und Funktionalität, die mein Projekt von Anfang an stark beeinflusst haben.

Ein weiterer Anspruch für dieses Projekt ist die Modularität und die Möglichkeit der Erweiterung durch eine erhöhte Wirksamkeit der Elektronik.

Da das Basismodul schon definiert ist, steht man nun vor dem Problem der räumlichen Organisation, dessen Lösung im Einsatz von Behältern zu finden ist.

Der Behälter der Mitte dient primär dazu, die nicht voll-ausgereiften Kirschen zu sammeln. Er kann anschließend per Hand weggetragen und entleert werden.

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Del concepto hasta el Modelo

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Konzept bis Modell

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Del concepto hasta el Modelo

Zwei Behälter müssen die ausgereiften Kirschen auffangen.

Weitere Studien über die genaue Positionierung werden folgen.

Aufgrund des knappen Zeitrahmens und der Finanzierungsschwierigkeiten konnte ich nur die in meiner Arbeit aufgeführten Erkenntnisse sammeln, wobei weitere Analysen und Lösungsansätze in Zukunft folgen werden.

Wie jedes OpenSource-Projekt wird die Öffentlichkeit bestimmen, wie schnell und wie weit die Entwicklung von dieser Maschine voranschreiten wird.

Der erste Stein wurde gelegt. Es ist Zeit, um neue Werte für die Menschheit zu schaffen.

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Quellenangaben

Bibliografie und Sitografie / Bibliografia y Sitografia COSTE, rene: El Café: tecnicas agricolas y producciones tropicales: Barcelona : Blume, 1969.

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Quellenangaben

Bilder / Fotografias http://www.victorinox.com/medias/sys_master/celum_assets/8842228498462_SAK_1_6794_ T7__S1_47929_eps_1.jpg?1 http://confidencialcolombia.com/images/cache/548x340/crop/images%257Ccmsimage-000001199.jpg http://www.cafedecolombia.com/static/images/15375arreglada%20marca%20de%20agua.jpg http://www.federaciondecafeteros.org/static/bb-fnc/uploads/servicio_de_extension2.png http://www.federaciondecafeteros.org/static/bb-fnc/uploads/servicio.png http://eleconomista.com.mx/files/imagecache/nota_completa/cafe_mh_13_0.jpg http://www.scielo.org.co/img/revistas/ring/n33/n33a11f9.jpg http://blog.juanvaldez.com/media/2013/02/M3410014.jpg http://blog.juanvaldez.com/media/2012/07/ecologiaaaa.jpg http://www.pinhalense.com.br/app/timthumb.php?src=imgs/5.jpg&w=380 http://cache.lego.com/upload/contentTemplating/Creative2ProductsInspirations/images/ pic982BC50D4F4C7C81159E4B2FA15EF69B.jpg http://cache.lego.com/upload/contentTemplating/Creative2ProductsInspirations/images/pic6A8BC5D00387DC8ECDB855051D2BFFDF.jpg

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