Software para el apoyo a la toma de decisiones en el sector agrícola

Diagnóstico

Con el objetivo de estudiar las vías prácticas mediante las cuales se organiza el diseño productivo de las entidades de la provincia y el manejo de herramientas informáticas. Para la elaboración del diagnóstico del proyecto se seleccionó como herramienta de trabajo la construcción de un diagrama de causa-efecto. La técnica grupal empleada fue la Tormenta de Ideas. Con el objetivo de reducir y centrar los esfuerzos encaminados a la solución del problema, se decidió aplicar la Matriz Relacional de Análisis Estructural, o Matriz de Véster.

Tipo de aplicación

Una aplicación web es una aplicación informática que se utiliza mediante el acceso a un servidor web a través de Internet o de un intranet mediante cualquier navegador. Las aplicaciones web nos permiten interactuar con la información y se puede acceder a las mismas a través de una conexión a internet, sin tener que distribuir e instalar programa a miles de usuarios (Diaz-Ortiz & Romero-Suarez, 2017Diaz-Ortiz, J. J., & Romero-Suarez, M. (2017). Desarrollo e implementación de un aplicativo web, utilizando la metodología Scrum, para mejorar el proceso de atención al cliente en la empresa Z Aditivos S. A. [Tesis (en opción al título de Ingeniero de Sistemas)]. Universidad Autónoma del Perú. Lima, Perú.).

Arquitectura. La arquitectura cliente/servidor es un modelo para el desarrollo de sistemas de información en el que las transacciones se dividen en procesos independientes que cooperan entre sí para intercambiar información, servicios o recursos. Se denomina cliente al proceso que inicia el diálogo o solicita los recursos y servidor al proceso que responde a las solicitudes (Sepulveda Ibañez, 2014; citado por (Loja-Mora et al., 2020Loja-Mora, N. M., Molina-Ríos, J. R., Morocho, R. R., & Porras-Suriaga, C. M. (2020). Mensajería cliente-servidor aplicando sockets en las herramientas GEANY IDE 1.31, PHYTON 3.7 y POSTGRESQL 9.5 en el sistema operativo CENTOS 7: Client-server messaging applying sockets in GEANY IDE 1.31, PHYTON 3.7 and POSTGRESQL 9.5 tools in CENTOS 7 operating system. 4(1), 177-185, ISSN: 2588-056X, Issue: 1.).

El Domain Driven Design (DDD) es un proceso que alinea su código con la realidad de su problema dominio. Loscalzo (2018)Loscalzo, J. (2018). Medium, https://medium.com/@jonathanloscalzo/domain-driven-design-principios-beneficios-y-elementos-primera-parte-aad90f30aa35 refiere como beneficios de su empleo: comunicación efectiva entre expertos del dominio y expertos técnicos a través de Ubiquitous Languge; foco en el desarrollo de un área dividida del dominio (subdominio) a través de Bounded Context’s; el software es más cercano al dominio, y por lo tanto es más cercano al cliente; código bien organizado, permitiendo el testing de las distintas partes del dominio de manera aisladas; lógica de negocio reside en un solo lugar, y dividida por contextos; y mantenibilidad a largo plazo.

Metodología el desarrollo de software

Scrum no es un proceso, técnica o método definitivo. Más bien, es un marco de trabajo dentro del cual se pueden emplear varios procesos y técnicas. A partir de la comparación de metodologías de desarrollo de software de Pérez (2011)Pérez, O. A. (2011). Cuatro enfoques metodológicos para el desarrollo de Software RUP-MSF-XP-SCRUM. Inventum, 6(10), 64-78, ISSN: 2590-8219. http://dx.doi.org/10.26620/uniminuto.inventum , se observa que tanto Programación Extrema (XP) como SCRUM, son metodologías ágiles orientadas al cliente y con entrega de resultados rápidos, sin embargo se elige la metodología SCRUM debido a que ésta no es dependiente de tecnologías ni estrictamente sistemática; es decir, que no se sigue necesariamente el orden de prioridad definida por el cliente, sino que el equipo puede cambiarlo si se considera mejor para el desarrollo de las tareas y obtención de resultados. Otras razones para elección de esta metodología son: permite elaborar una documentación equilibrada y se enfoca a la obtención de resultados rápidos, ya que se cuenta con tiempos límites establecidos para poder implementar la solución. La misma requiere de la participación activa de los interesados para validar que la solución a desarrollar esté acorde a las necesidades del negocio; además, por ser necesario mostrar entregas iterativas del producto funcional a los clientes y poder validar el avance del mismo, y sobre todo por su respuesta a los cambios que se presentan en el proyecto de desarrollo del programa, que permite hacer una correcta negociación de los mismos con los clientes sin quitar valor a los entregables.

Tecnología Web del lado del servidor

ASP.NET CORE es un marco multiplataforma de código abierto y de alto rendimiento que tiene como finalidad compilar modernas aplicaciones conectadas a internet y basadas en la nube. Las aplicaciones ASP.NET Core son ligeras y modulares, con compatibilidad integrada para la inserción de dependencias, lo que permite una mayor capacidad de prueba y mantenimiento (Roth et al., 2021Roth, D., Anderson, R., & Luttin, S. (2021). Microsoft. https://docs.microsoft.com/es-es/aspnet/core/introduction-to-aspnet-core?view=aspnetcore-6.0 ).

Sistema gestor de base de datos

SQL Server es un gestor de bases de datos que destaca son el soporte de transacciones, su escalabilidad, estabilidad y seguridad. Entre los beneficios de su empleo, acorde a Microsoft (2018)Microsoft. (2018). Microsoft SQL Server 2019 Technical white paper. Microsoft Corporation. se encuentran, razonar sobre los datos en cualquier lugar; elección del idioma y la plataforma; rendimiento y seguridad líderes en la industria; la única base de datos comercial con IA integrada.

DOCKER

Es un motor de contenedores que automatiza la creación distribución y despliegue de cualquier aplicación de programas informáticos a través contenedores, que son ligeros, portables, autosuficientes y pueden ejecutarse en cualquier entorno (Raj et al., 2015Raj, P., Chelladhurai, J. S., & Singh, K. (2015). Learning Docker: Optimize the power of Docker to run your applications quickly and easily. Packt Publishing, Packt Publishing. Birmingham, UK.). El empleo de Sql Server virtualizado en docker permite el uso sin requerimiento de pago de licencias.

Tecnología Web del lado del cliente

Visual Studio Code es el primer editor de código multiplataforma para el desarrollo, compatible con OS X, Linux y Windows, en la familia Visual Studio. La versión Code ya tiene muchas de las características que los desarrolladores necesitan en un código y editor de texto, incluida la navegación, soporte de teclado con enlaces personalizables, resaltado de sintaxis, coincidencia de corchetes, sangría automática y fragmentos, con soporte para docenas de idiomas.

VUE.JS

Framework JavaScript progresivo se utiliza en el desarrollo de interfaces web de usuario y Single Page Applications (SPA). Su núcleo es bastante pequeño y se escala a través de plugins. Engloba en un mismo archivo HTML, CSS y JavaScript (Díaz-Otero, 2019Díaz-Otero, R. (2019). Herramienta para la generación de blogs [Trabajo Fin de Grado (en opción al título de Ingeniería Informática)]. Universidad de La Coruña. La Coruña, España.).

Se decide trabajar con Vue.js porque según Torres-Atochero (2018)Torres-Atochero, A. (2018). Desarrollo de una aplicación ME AN. para créditos al consumo [Trabajo Fin de Grado (en opción al título de Ingeniería Informática)]. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Informáticos. Universidad Politécnica de Madrid. Madrid, España, Publisher: ETSI_Informatica. posee una baja curva de aprendizaje y su rendimiento. Además, cuenta con una extensa documentación y una gran comunidad detrás. Según Egido-González (2018)Egido-González, M. (2018). Aplicación para la gestión y uso de escalas de evaluación en el ámbito sanitario [Trabajo Fin de Grado (en opción al título de Ingeniería Informática)]. Escuela Politécnica Superior, Universidad Autónoma de Madrid, Madrid, España. una de las grandes ventajas de Vue es el tamaño de su core (en Kbits), esto hace que sea un código muy compacto y, por tanto, los tiempos de carga y velocidad sean reducidos. Vue está dotado de un DOM Virtual que aligera la ejecución de las aplicaciones. Los templates en Vue son escritos en Html directamente y pueden ser modificados fácilmente por cualquier miembro del equipo de desarrollo. Vue tiene Vie-Cli como herramienta de generación de estructuras básicas (scaffolding), eso hace que el desarrollo sea más rápido. En comparaciones realizadas por Kelly-Ferreira & Donizete-Zuchi (2018)Kelly-Ferreira, H., & Donizete-Zuchi, J. (2018). Análise comparativa entre frameworks frontend baseados em javascript para aplicações web. Revista Interface Tecnológica, 15(2), 111-123, ISSN: 2447-0864, DOI: http://dx.doi.org/10.31510/infa.v15i2.502. con los framework más empleados en la actualidad se ubica en el primer lugar en cuanto al tiempo de renderizado de las páginas con 767 ms, en segundo lugar, en cuanto al tamaño del archivo JavaScript generado con 11 kb y una amplia fuente de recursos de comunicación. Además, según su documentación oficial, Vue admite cualquier navegador capaz de interpretar EcmaScript 5, es decir, el más reciente en el mercado y algunas de sus versiones anteriores.

Contenidos del sitio

Inicio: es la página principal y dispone de una barra de navegación, que contiene un vínculo a cada funcionalidad de la aplicación, a la página de contactos, a las opciones de administración y gestión de usuarios solo accesibles por el administrador del sistema, así como la opción de logout con el nombre del usuario activo; le sigue el nombre del software y su logo, una zona central donde se muestran tres tarjetas con enlace a las funcionalidades principales y una breve descripción de las mismas.

Adecuación de variedades: Esta funcionalidad consta de cuatro interfaces de navegación vinculadas, tres para solicitud de datos y una última para muestra de resultados. En cada página se realiza la solicitud de parámetros edafoclimáticos y fisiogeográficos requeridos una correcta adecuación de variedades, en la misma el usuario puede seleccionar la unidad de medida en la que desee trabajar cada indicador. A mayor cantidad de variables se introduzca más fiable será el reporte obtenido (Figura 4).

Rotación de cultivos: En esta interfaz se realiza la solicitud de la información necesaria para el diseño de la sucesión, compuesta por los principios, la situación actual del área, la fecha de inicio, el modelo de rotación a emplear y la variante de época de siembra a considerar, constituye la base para la elaboración del modelo de rotación (Figura 5).

Modelo de rotación de cultivo. Esta página permite agregar de forma individual en la rotación, aquellas variedades que cumplieron los principios definidos, para lo cual se exige que se defina su ciclo y tiempo de preparación de suelo. También admite eliminar la última variedad agregada al modelo, obtener detalles de una variedad seleccionada (imágenes, descripción y datos técnicos de interés) e imprimir el modelo, además muestra una barra de tiempo que registra el tiempo empleado y el restante de la rotación en curso. De manera similar, muestra en la zona central una pizarra de sucesión en ejecución, que permite visualizar de cada variedad agregada su imagen y datos principales referentes a la rotación.

Buscador de variedades: Esta funcionalidad consta de cuatro interfaces de navegación vinculadas, tres para solicitud de datos y una última para la muestra de resultados. Mediante esta página se solicitará toda la información que pueda ser relevante para buscar una variedad determinada, como son: la tecnología de cultivo, plaga por agrupamiento y grado de resistencia de la variedad a la misma, los parámetros edafoclimáticos y fisiogeográficos (topografía y altitud) de interés, entre otros (Figura 6).

Contactos: se cita una lista de varios miembros encargados de la gestión de la página web para poder realizar retroalimentación con los usuarios.

Administración: Mediante esta opción los usuarios que tienen privilegios para ello podrán gestionar (adicionar/eliminar/editar) la información de cada entidad de la base de datos.

Beneficios tangibles e intangibles

La rotación de cultivos tiene muchos beneficios agronómicos, económicos y ambientales en comparación con el cultivo en monocultivo. La rotación apropiada de cultivos aumenta la materia orgánica en el suelo, mejora la estructura del suelo, reduce la degradación del suelo y puede dar como resultado mayores rendimientos y rentabilidad de la granja a largo plazo. El aumento de los niveles de materia orgánica del suelo mejora la retención de agua y nutrientes, y disminuye los requerimientos de fertilizantes sintéticos. A su vez, una mejor estructura del suelo mejora el drenaje, reduce los riesgos de acumulación de agua durante las inundaciones y aumenta el suministro de agua del suelo durante las sequías (Sudha et al., 2017Sudha, A. C., Rajalakshmi, M., & Sathya, K. (2017). Web based Crop Rotation Recommendation in Agrarian Society. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 5(17), 1-5, ISSN: 2278-0181. DOI: http://dx.doi.org/10.17577/IJERTCONV5IS17044 ). Sin una adecuada rotación de cultivos o sin una explotación apropiada del suelo, éste puede degradarse (Perfetti et al., 2019Perfetti, J. J., Bravo-Ureta, B. E., García, A., Pantoja, J., Delgado, M., Blanco, J., Jara, R., Moraga, C., Paredes, G., & Naranjo, J. (2019). Adecuación de tierras y el desarrollo de la agricultura colombiana: Políticas e instituciones (p. 456). Fedesarrollo, Centro de Investigation Economical y Social. Bogota, Colombia.).

La rotación de cultivos se usa también para controlar malezas y enfermedades, y limitar las infestaciones por insectos y otras plagas, lo que reduce de forma significativa el uso de pesticidas. Además, devuelve diferentes nutrientes al suelo y restaura su fertilidad (Sudha et al., 2017Sudha, A. C., Rajalakshmi, M., & Sathya, K. (2017). Web based Crop Rotation Recommendation in Agrarian Society. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 5(17), 1-5, ISSN: 2278-0181. DOI: http://dx.doi.org/10.17577/IJERTCONV5IS17044 ).

Acorde a la FAO [Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura] Reeves et al. (2016)Reeves, T., Thomas, G., & Ramsay, G. (2016). Ahorrar para crecer en la práctica: Maíz, arroz, trigo. Guía para la producción sostenible de cereales. FAO [Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura], Roma, Italia., por concepto de aplicar una adecuada rotación, se puede incrementar en más de un 20 % el rendimiento.

El consenso actual entre investigadores sobre la rotación de cultivos es el aumento en el rendimiento y el beneficio económico que genera a los agricultores (Gutiérrez-Castorena et al., 2015Gutiérrez-Castorena, V., Gutiérrez-Castorena, M., & Ortiz -Solorio, C. A. (2015). Manejo integrado de nutrientes en sistemas agrícolas intensivos: Revisión. Revista mexicana de ciencias agrícolas, 6(1), 201-215, ISSN: 2007-0934, Publisher: Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias.). Una gestión adecuada de la misma contribuye a obtener el potencial productivo y económico de las especies cultivadas. Rodríguez-Guzmán et al. (2016)Rodríguez-Guzmán, R., Herrera, J. L., & Herrera, J. A. (2016). Fertilización fosfórica y potásica de la yuca (manihot sculenta, crantz) en rotación de cultivos. Universidad & ciencia, 5(2), 1-12, ISSN: 2227-2690. afirman que se aumentan los ingresos netos por unidad de superficie y se reduce el riesgo de malas cosechas.

Chamorro et al. (2016)Chamorro, A. M., Golik, S. I., Bezus, R., & Pellegrini, A. E. (2016). Análisis energético de cuatro secuencias de cultivo en la provincia de Buenos Aires, Argentina. Chilean journal of agricultural & animal sciences, 32(1), 20-31, ISSN: 0719-3890, Publisher: SciELO Chile. analizaron que uno de los insumos más costosos es el fertilizante nitrogenado (alrededor del 40 % de la energía indirecta para la secuencia), la fijación biológica por parte las leguminosas como cultivo de la rotación, puede reducir su costo energético y, a la vez, aportar otras ventajas al sistema, como el incremento de la biodiversidad y reforzar las funciones de autorregulación, como puede ser una menor utilización de plaguicidas.

La rentabilidad de los cultivos está sujeta a prácticas de manejo, al valor del producto y a los recursos productivos. La planificación de la rotación estabiliza la rentabilidad y la variabilidad (González et al., 2013González, U. J., Undurraga, P., Hirzel, J., & Martínez, G. I. (2013). Economic evaluation of a crop rotation portfolio for irrigated farms in central Chile. Chilean journal of agricultural research, 73(3), 243-249, ISSN: 0718-5839, Publisher: SciELO Chile.).

Beneficios tangibles. Los principales beneficios tangibles están relacionados con la reducción de la cantidad horas/hombre empleadas para el diseño de rotaciones de 4,8 días; la disminución del espacio físico empleado para almacenar la documentación de los cultivos, variedades, los análisis de adecuación y el diseño de rotaciones y la reducción del personal para el área producción a un solo especialista.

Beneficios intangibles. Entre los beneficios intangibles está la disminución del tiempo promedio para buscar información de variedades, la posibilidad de realizar análisis de adecuación de variedades y el diseño de las rotaciones, se reduce el número de errores; reducción de la pérdida de los análisis de adecuación y diseño de rotaciones; incremento de la productividad del personal, se genera información más precisa y confiable, que sirve de apoyo a la toma de decisiones; mayor y mejor aprovechamiento de los recursos tecnológicos e incremento en la imagen institucional.

El software presenta un diseño amigable y su funcionalidad es intuitiva, aunque requiere de conocimientos técnicos de agronomía para su uso, al ser una aplicación especializada para el sector, no exige de habilidades avanzadas de corte informático.

La aplicación web SADA constituye una herramienta de apoyo para la planificación y la toma de decisiones. Su uso no solo puede reportar ventajas por concepto de una adecuada rotación y selección de cultivos, sino también un ahorro económico para las entidades por concepto de salario, en una unidad productiva se requieren como media de cuatro especialistas para el diseño de las sucesiones, con un salario promedio mensual de 483,00 CUP y un consumo de tiempo ponderado de 4,9 días acorde a los resultado de las encuestas, lo que demanda un fondo de salario de 392,18 CUP para ese período; en contraposición, al aplicar la herramienta, solo se requiere de un especialista y una hora de trabajo para cumplir la tarea, con un gasto de salario de 2,52 CUP, lo que representa un ahorro de 99,35 % cada vez que se requiera realizar una adecuada rotación de cultivos.