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Planificacion de recursos humanos a partir de la simulacion del proceso constructivo en modelos BIM 5D.

Planning of human resources from the simulation of the construction process in BIM 5D models

Planejamento de recursos humanos a partir da simulacao do processo construtivo em modelos BIM 5D

Introduccion

Los proyectos de construccion se caracterizan por requerir una cantidad considerable de recursos, entre los que se encuentran los humanos, necesarios para el desarrollo de las actividades de construccion, los cuales se desatacan por influir de forma significativa en las variables: tiempo y costo (Nie, Staub-French, Froese, 2007); razon por la cual, resulta indispensable un ejercicio riguroso de planificacion, con anterioridad al inicio de las actividades de construccion. La planificacion de los recursos humanos en un proyecto de construccion es una tarea compleja que es determinada por el gran numero de elementos y variables relacionadas; ademas de las condiciones cambiantes, propias de la fase de construccion (Elhakeem y Hegazy, 2005). Entre los metodos propuestos de planificacion de recursos humanos se desta can los que se fundamentan en tecnicas de regresion multiple, enfocados en predecir la demanda de mano de obra que se requiere en el desarrollo de la fase de construccion de un proyecto (Ho, 2010; Sing, Love y Tam, 2012; Sing et ai., 2016). Estas tecnicas resultan herramientas utiles para las organizaciones gubernamentales en la gestion estrategica de los proyectos de infraestructura (Sing et al., 2012; Sing, Love y Tam, 2014), dado que buscan predecir la cantidad de personal competente para el desarrollo de la fase de construccion (Ho, 2010).

La planificacion de recursos humanos es afectada por la tipologia del proyecto, por el hecho de que las actividades de construccion son de naturaleza unica. Cada proyecto cuenta con caracteristicas propias que lo diferencian de los demas, esto conlleva que puedan presentarse distintos procesos constructivos en donde varian los rendimientos de las cuadrillas de trabajo y su grado de experticia. Por lo tanto, suele presentarse que la planificacion del recurso humano se de a partir de la experiencia en proyectos similares terminados (Elhakeem y Hegazy, 2005; Persad, O'Connor y Varghese, 1995).

El proceso de planificacion de recursos humanos, en un proyecto de construccion, consiste en un conjunto de decisiones enfocadas a establecer el numero de trabajadores requeridos, los tiempos de contratacion y la asignacion de actividades a desarrollar, en donde se busca la optimizacion de las variables tiempo y costo, sin sacrificar las condiciones de seguridad de los trabajadores y del proyecto mismo (Elhakeem y Hegazy, 2005; Braimah, 2014). Un buen ejercicio de planificacion aumenta las posibilidades de exito en el desarrollo de un proceso de construccion mediante la realizacion de las actividades requeridas en los tiempos establecidos y de acuerdo a las especificaciones tecnicas. Por tanto, la planificacion debe brindar herramientas que permitan realizar un control constante de las actividades (Shaffer, 1988). No obstante, en un numero significativo de casos se pasan por alto las actividades de control. Ello provoca que los resultados obtenidos sean obsoletos en la etapa de planificacion (Gomar, Haas y Morton, 2002; Shing-Tao, 2001).

"El principio fundamental que guia la toma de decisiones de la planificacion del recurso humano es: 'poner a la persona adecuada en el lugar apropiado y en el momento preciso'" (Wu y Issa, 2014, 1479). En este sentido, se observa la necesidad de una replica del proyecto, en donde sea posible asignar los recursos humanos a cada uno de los elementos que lo conforman; ademas de la posibilidad de realizar simulaciones de diferentes procesos constructivos y alternativas del recurso humano en procura de la optimizacion. En este sentido, dichas necesidades pueden ser satisfechas mediante la aplicacion de la tecnologia BIM 5D.

Por consiguiente, BIM puede ser definido como una base de datos digital que permite almacenar e integrar la informacion de un proyecto de construccion a partir de una replica virtual (Azhar, 2011), en la que es posible gestionar la informacion en pro del mejoramiento de las caracteristicas del plan y la anticipacion de situaciones indeseadas (Bynum, Issa y Olbina, 2013; Ashcraft, 2008) a lo largo de las diferentes fases del ciclo de vida de un proyecto (Lu et al., 2012; Shujaa et al, 2013; Quiroga, 2015). Adicionalmente, BIM se concibe como herramienta de visualizacion y simulacion para la evaluacion de diferentes alternativas en tiempos reducidos, (Nepal et al, 2012) las cuales pueden ser configuradas mediante la variacion de caracteristicas como: geometrias, relaciones espaciales, informacion geografica, propiedades de elementos de construccion, costos, materiales, tiempos, entre otros. De esta manera, se brinda la opcion de simular el comportamiento a traves del tiempo (Su y Cai, 2014).

A saber, con BIM es posible modelar y simular el proceso constructivo de un proyecto a partir de cinco variables: el tiempo, el costo y tres dimensiones x, y, z; lo que se conoce como modelos BIM 5D, obteniendo una replica virtual del proceso constructivo de un proyecto a partir de un programa de obra. Lo cual, proporciona la posibilidad de evaluar distintas alternativas de planificacion de recursos humanos sin poner en riesgo vidas humanas ni capitales economicos considerables (Chong et al, 2016). Asimismo, resulta ser una herramienta de apoyo al proceso de toma de decisiones con ventajas notables a herramientas tradicionales como: diagramas de Gantt, diagramas de red y el metodo de la ruta critica (CPM) (Su y Cai, 2014). Gracias a la aplicacion de BIM es posible automatizar las actividades, lo cual disminuye la posibilidad de errores humanos y el esfuerzo para la obtencion de resultados (Sanchez-Rivera, 2015; Porras-Diaz et al., 2015).

Por consiguiente, se tienen presentes las necesidades de herramientas y metodologias automatizadas y confiables para el apoyo de la planificacion de recursos humanos de proyectos de construccion y el potencial del enfoque BIM en el desarrollo del presente trabajo. Por lo tanto, el objetivo principal del proyecto es proponer una metodologia para la planificacion de recursos humanos a partir de la simulacion del proceso constructivo BIM 5D. Para ello, se expone una revision bibliografica de un conjunto de tecnicas de planificacion del recurso humano en proyectos de construccion y se realiza un ejercicio de planificacion de un caso de estudio con el enfoque BIM 5D.

Marco teorico: Estrategias de planificacion del recurso humano

La asignacion del recurso humano a las actividades de obra en proyectos de construccion es una labor compleja, debido a que los proyectos deben cumplir con un tiempo, un costo y un alcance determinado; en la mayoria de proyectos, la asignacion de trabajo a las cuadrillas se realiza con base en la experiencia que tienen los directores de obra. La cual les permite tener una vision general de la magnitud del proyecto para establecer las horas-hombre de cada actividad constructiva y asi comprometerse con una fecha de entrega.

Igualmente, es crucial conocer los antecedentes con el fin de observar como se ha llevado a cabo la planificacion a lo largo del tiempo y que metodologias y estrategias se han aplicado en proyectos similares. Por esta razon, a continuacion se presentan algunos trabajos que establecen lineamientos importantes a la planificacion propuesta en esta investigacion.

1.1. Planificacion de la mano de obra--hacer un contrato moral

Schaffer (1998) manifiesta que incluir a los trabajadores en la toma de decisiones respecto al trabajo que realizan conlleva a que estos se involucren moralmente con el proyecto, lo cual permite que tanto empleadores como trabajadores alcancen los objetivos que se han propuesto en la planificacion de la actividad constructiva. Lo anterior converge en un interes, por parte de los trabajadores, en exceder sus expectativas y en la percepcion como un desafio del alcance de las metas que se establecieron en conjunto en la toma de decisiones. El metodo que propone el autor busca que todas las personas involucradas en el proyecto (ingenieros, contratistas, proveedores, mano de obra, etc.) esten informadas e interactuen para lograr un comun acuerdo en el establecimiento de las horas-hombre. Por consiguiente, la aplicacion del metodo requiere de la realizacion de dos reuniones: en la primera, se debe mostrar todo el trabajo que se debe realizar y, ademas, el alcance del proyecto para acordar las tareas individuales; en la segunda, se integra la estimacion de horas de trabajo de los participes y se soluciona cualquier conflicto o requerimiento de la mano de obra, con el fin de obtener una proyeccion de las horas hombre y un calendario de obra con la fecha de culminacion del proyecto. Asi se tiene comprometida moralmente a la mano de obra con un determinado numero de horas de trabajo y con un calendario para completar las actividades asignadas.

1.2. Planeacion estrategica del recurso humano para la gestion en la construccion

Maloney (1997) afirma que, dentro de las organizaciones, las estrategias de gestion que involucran recursos humanos reciben una consideracion menos formalizada y, en particular, las empresas del sector de la construccion que omiten, intencionalmente, las estrategias asociandolas al seguimiento que realiza el lider o a la gestion del recurso humano como organizacion de otros sectores. Es necesario crear oportunidades y ambientes laborales en los cuales los trabajadores puedan ser productivos, teniendo en cuenta que la productividad hace referencia a que el rendimiento de una unidad de trabajo debe funcionar al de sus capacidades, independientemente de la forma en que se emplee. Razon por la cual, se deben desarrollar estrategias para la gestion del recurso humano de forma conjunta a otras estrategias de la organizacion, con la finalidad de resolver problemas como la disponibilidad de mano de obra calificada.

En suma, ademas de gestionar y asignar el recurso humano a las actividades de obra, se requiere que los trabajadores se involucren con los proyectos y participen de forma continua y activa para lograr conjuntamente los objetivos de la organizacion. Esto se logra con el mejoramiento del desempeno de los trabajadores. En la Figura 1 se evidencia la manera como el autor clasifica la mejora del desempeno mediante cinco enfoques que miden el grado de participacion de los empleados; en el lado izquierdo los trabajadores solo siguen ordenes relacionadas con el que hacer y como se debe hacer, mientras que a medida que se llega el extremo derecho del grafico los trabajadores se involucran en decisiones importantes que exigen un juicio basado en su experiencia y conocimientos.

1.3. Asignacion y optimizacion de la distribucion de mano de obra parcialmente polivalente/ multiskilled

Gomar, Haas y Morton (2002) investigaron la asignacion y distribucion de mano de obra polivalente en un proyecto de construccion en el cual se desarrolla un modelo de programacion lineal para optimizar el proceso. La polivalencia de mano de obra se refiere a multiples tareas esenciales que puede ejecutar un individuo durante la construccion y que le permite participar en mas de un proceso constructivo. La asignacion de estos individuos es una estrategia que permite reducir el costo y mejorar el rendimiento de la mano de obra, aunque el exito depende de la capacidad del jefe de asignar al trabajador apropiado para la labor indicada y de su efectividad al conformar las cuadrillas de trabajo segun la experiencia y habilidades de los trabajadores. Los autores, despues de ejecutar el modelo, demuestran que los empleados pueden realizar mas de una tarea esencial y que, de acuerdo a sus habilidades, estos incrementan su tiempo de participacion en el proyecto, como se observa en la Figura 2. Sin embargo, despues de 2 o 3 habilidades es muy corto el incremento del beneficio en la duracion de la participacion de la mano de obra.

1.4. Aproximacion grafica para la planificacion de la mano de obra en redes de infraestructura

Elhakeem y Hegazy (2005) desarrollaron una forma de planificar el recurso humano para la construccion de redes de infraestructura con base en el modelo de planificacion distribuido (Distributed Scheduling Model-DSM) (Hegazy, Elhakeem y Elbeltagi, 2004), el cual permite planificar recursos, optimizar costos y realizar la programacion de obra para mega proyectos de construccion. Dentro de la planificacion del recurso humano, el modelo muestra a las cuadrillas codificadas con un color para diferenciarlas en los distintos sitios de obra. En este sentido, la mano de obra necesaria para cumplir con la fecha de terminacion del proyecto es calculada a partir de la duracion y el costo de las distintas actividades constructivas.

Respecto a las condiciones favorables de trabajo, estas permiten que las cuadrillas laboren al cien por ciento de rendimiento. Ahora bien, con el fin de simplificar el proceso de calculo de cuadrillas, los autores desarrollaron un nomograma que representa graficamente la formulacion matematica. Sin embargo, debido a la variabilidad en las condiciones de trabajo, la productividad puede disminuir, es decir, se hace necesario un mayor numero de cuadrillas para finalizar las actividades en el tiempo estipulado. De esta manera, se plantea un segundo nomograma que ajusta el numero inicial de cuadrillas que preve un riesgo de retraso en la ruta critica de las actividades.

1.5. Modelo de planificacion basado en construccion ajustada para obras de corta duracion

Virgilio Cruz-Machado y Pedro Rosa (2007) desarrollaron un modelo de planificacion basado en la construccion sin perdidas (Lean Construction), modelo que puede aplicarse a obras de corta duracion con enfasis en los recursos de planificacion. Para los autores el medio humano es esencial, limitado y renovable, es el componente mas complejo de planificar en cualquier actividad, debido a los multiples factores que lo afectan como el rendimiento, la ergonomia, la productividad, entre otros. La gestion del recurso humano es un proceso en el cual se debe tener claro que perfiles profesionales se necesitan para lograr de manera exitosa la ejecucion de obra, en la cual se asigna uniformemente el recurso a las actividades y se reducen las sobrecargas de trabajo. Dentro del modelo desarrollado, se propone una fase de planificacion, como se evidencia en la Figura 3, en la que se identifica la mayoria de problemas que pueden presentarse durante la ejecucion del proyecto y que, por lo general, generan retrasos y sobrecostos.

2. Metodologia

Para planificar los recursos humanos a partir de la simulacion del proceso constructivo en modelos BIM se propone el siguiente proceso, el cual fue aplicado en un caso de estudio que consiste en la simulacion de la construccion de una estructura en concreto reforzado. En este sentido, se tiene como base algunos de los pasos desarrollados en: <<Metodologia para la elaboracion de modelos del proceso constructivo 5D con tecnologias "Building Information Modeling">> (Porras-Diaz et al, 2015). En el proceso se realiza una optimizacion que permite integrar de forma generica la planificacion del recurso humano en el proceso n-dimensional del modelado BIM.

Por ende, el proceso a gran escala consiste en construir los elementos estructurales por fases de forma secuencial, mediante el uso del recurso humano por cuatro cuadrillas de trabajo, conformadas por un oficial y un ayudante. Las cuadrillas estan representadas visualmente por un color caracteristico durante la simulacion del modelo BIM 5D. Adicionalmente, se genera un algoritmo UML, de planificacion de los recursos humanos, que puede ser empleado a cualquier proyecto de construccion.

2.1. Identificacion de variables para la planificacion de recursos humanos

Las variables necesarias para realizar la planificacion de recursos humanos, a partir de la simulacion de modelos BIM, se identificaron segun lo planteado por Bohorquez (2016) mediante una busqueda bibliografica relacionada con las siguientes palabras clave: manpower, human resources allocation, manpower in construction, workforce, BIM and manpower, planning manpower with.

2.2. Eleccion del caso de estudio.

El caso de estudio es una estructura en concreto reforzado de una edificacion de tres plantas, en la cual se realiza la planificacion detallada del recurso humano con la implementacion de la simulacion BIM 5D. La empresa JM CONSTRUCCION & CONSULTORIA S.A.S suministra los documentos de diseno para fines academicos. Estos documentos corresponden al proyecto CASA LA CASTELLANA, la cual esta compuesta por una estructura en concreto reforzado de 4 plantas, ubicada en el departamento de Santander.

2.3. Modelado BIM 3D del caso de estudio

El proceso de almacenamiento de informacion, sobre el proceso constructivo, en modelos BIM es conocido como modelado BIM 3D. Para el caso de estudio, la informacion de entrada son los dibujos CAD 2D y el software utilizado para el modelamiento es Autodesk Revit. Asi, con el modelo BIM 3D se obtiene la informacion fisica del proyecto, centralizada en una unica base de datos. Ademas, incluye la informacion de construccion de los elementos del proyecto: zapatas, vigas de cimentacion, columnas, vigas aereas, placa aligerada; estructuras temporales: formaletas, parales, tableros y cerchas.

2.4. Planificacion del recurso humano

En el software Microsoft Project 2016 se realiza el programa de obra con un calendario de trabajo que incluye los tiempos de inicio y culminacion de la obra en el ano 2017. Se integra, ademas, la informacion de rendimientos y cantidades de obra con el fin de asignar el recurso humano que ejecuta cada actividad. En relacion con el proceso de planificacion se describe, detalladamente, de la siguiente manera:

La informacion para asignar los rendimientos de obra se obtiene, a partir de la investigacion "Analisis de rendimientos de mano de obra para actividades de construccion-Estudio de caso Edificio J UPB-" (Sanchez, 2009) en donde se toman medidas del tiempo que emplea cada cuadrilla para realizar las actividades basicas de la construccion de estructuras en concreto reforzado (refuerzo, encofrado, fundida y desencofrado). En lo que respecta a la seleccion de la fuente de rendimientos, esta se encuentra basada en consideracion con las caracteristicas de las construcciones J UPB y CASA LA CASTELANA, que se encuentran ubicados en la region del area metropolitana de Bucaramanga, Colombia.

Las cantidades de obra fueron estimadas de forma automatizada mediante el modelo BIM 3D, el cual realiza una codificacion, que permite dividir por fases constructivas el proyecto, con el proposito de asignar un numero de actividades a cada una de las cuadrillas de la obra en gestion. Ejemplos de la codificacion realizada son: RZF2: refuerzo zapatas fase 2, CZF2: concreto zapatas fase 2, EZF2: encofrado zapatas fase 2.

En el programa de obra se calcula la duracion de las actividades constructivas, se elabora el producto entre el rendimiento y la cantidad de obra de las actividades basicas de construccion. Las labores relacionadas con el uso de concreto reforzado se dividen en cuatro actividades: refuerzo, encofrado, fundida y desencofrado. Dada a la utilizacion de Microsoft Project se definen las fechas de comienzo y fin de cada una de las actividades, dentro del calendario de obra, y se asignan las precedencias segun un orden logico y realizable. Por ultimo, se identifica cada cuadrilla de un oficial y un ayudante a partir de un codigo representativo: C1, C2, C3, C4.

Por consiguiente, es necesario asignar a las cuadrillas sus respectivas actividades, de modo que cada integrante este comprometido al cien por ciento con el numero de horas de trabajo estipuladas que es de cuarenta y ocho por semana.

2.5. Modelado BIM 5D

El modelo BIM 4D se obtiene mediante la integracion del modelo BIM 3D y el programa de obra, lo que se traduce en agregar la dimension del tiempo. Para la planificacion del recurso humano se agrega la variable de asignacion de la mano de obra al modelo BIM 4D y se obtiene un modelo BIM 5D. Para la elaboracion del modelo BIM 5D se utiliza el software Autodesk Navisworks 2016, en el cual se tienen en cuenta las actividades suministradas a cada una de las cuadrillas definidas, mediante la asignacion de un color y la informacion proveniente del programa de obra elaborado en Microsoft Project.

El costo de la mano de obra es una variable que puede ser adicionada al modelo BIM 5D, que da pie para la obtencion de un modelo BIM 6D. Para el objeto de analisis se asume el costo de $19.135 por hora laboral para una cuadrilla, compuesta por un oficial y un ayudante. La unidad de medida de los costos es pesos colombianos.

2.6. Algoritmo UML para la planificacion del recurso humano

Finalmente, con las estrategias de planificacion enunciadas y el modelado y simulacion BIM 5D del caso de estudio, se formula un algoritmo en lenguaje UML (Unified Modeling Language) con los pasos necesarios para la planificacion de los recursos humanos de un proyecto de construccion. Se reitera y destaca la innovacion de integrar BIM como herramienta tecnologica para el mejoramiento de procesos y de toma de decisiones.

3. Resultados

3.1. Variables para la planificacion de recursos humanos.

Las variables necesarias para realizar la planificacion de recursos humanos mediante la simulacion de modelos BIM (Bohorquez, 2016) se resumen en la Tabla1 y se describen a continuacion:
Tabla 1.
Variables identificadas

Id                    Variable

1              Actividad constructiva
2                 Cantidad de obra
3                   Rendimiento
4                     Duracion
5        Secuencia del proceso constructivo
6                  Recurso Humano
7                 Jornada laboral
8             Calendario del proyecto

Fuente. Elaboracion propia.


3.1.1. Actividad Constructiva.

Representa que labor va a ejecutar cada cuadrilla de trabajo, dado que el caso de estudio es una estructura en concreto reforzado, las actividades principales analizadas son las de encofrado (E), colocacion del refuerzo (R), fundida (F) y desencofrado (D).

3.1.2. Cantidad de obra.

La cantidad de obra es indispensable, puesto que del tamano de la obra depende la cantidad de trabajadores a contratar. Esta variable fue medida con el software Autodesk Revit, en el que se destaca la automatizacion del calculo de cantidades; para lo cual, se crean agrupaciones asociadas al elemento estructural en concreto reforzado: vigas (V), columnas (C), zapatas (Z).

3.1.3. Rendimiento.

Hace referencia a un factor que representa el tiempo que se necesita para realizar una unidad de cantidad de obra, representativa en cada actividad constructiva (Mejia y Hernandez, 2007); por ejemplo, cuanto tiempo se requiere para la fundida de un metro cubico de concreto en una viga, en una columna, en una zapata o en una vigueta. En esta investigacion los rendimientos consultados estan dados en horas por metro cubico para: la fundida, el encofrado y el desencofrado del concreto; en horas por kilogramo para: el armado del acero de refuerzo.

3.1.4. Duracion.

Al tener el rendimiento y las cantidades de obra es posible calcular la duracion de cada actividad constructiva. Al definir el producto, resultante de las dos variables, se obtiene un valor de tiempo de construccion en horas. Esta duracion permite asignar fechas precisas de inicio y terminacion de las actividades de obra gracias al calculo realizado en el programa Microsoft Project.

3.1.5. Secuencia del proceso constructivo.

La secuencia del proceso constructivo es importante para saber en que orden se deben realizar las tareas del proyecto. Por ejemplo, antes de fundir una placa debe estar dispuesta la estructura temporal de soporte, y antes de vaciar el concreto es necesario que este terminado el armado del refuerzo de vigas y viguetas del piso correspondiente. Dicha sucesion de actividades es representada mediante el uso de la columna, predecesoras del diagrama de Gantt de Microsoft Project y de la organizacion de las tareas por fases de actividad constructiva, para cada elemento estructural y temporal de cada piso de la estructura.

3.1.6. Recurso Humano.

El recurso humano es el que ejecuta las actividades de construccion para hacer realidad cada elemento. Ademas de planificar que va a realizar cada trabajador durante la obra. Por ello, es importante conseguir mano de obra calificada que pueda rendir al cien por ciento de su capacidad; se hace uso del grafico de recursos de Microsoft Project, debido que los diagramas de barras muestran la asignacion porcentual del recurso humano. Esto se hizo con el fin de evitar que este medio se sobre-asigne o sub-asigne.

3.1.7. Jornada laboral.

Es importante planificar la Jornada laboral, puesto que esta establece los turnos de trabajo. Para el caso de estudio se crea un horario semanal de 48 horas de trabajo para cada cuadrilla. Ademas, se establecen turnos de la siguiente manera: de lunes a viernes en en la manana de 7:00 am a 12:00 m, en la tarde de 1:00 pm a 5:00 pm y el sabado de 8:00 am a 11:00 am.

3.1.8. Calendario del proyecto.

El calendario del proyecto se tiene en cuenta para establecer los dias laborables y asi evitar la asignacion de trabajo los dias festivos. No obstante, el calendario se puede ver afectado al imponerse una determinada fecha de entrega del proyecto por el dueno, variable que perjudica la necesidad de aumentar o disminuir las cuadrillas de trabajo.

3.2. Dibujos 2D del caso de estudio

En la Figura 4 se muestra un ejemplo de la informacion 2D con la que se elabora el modelo BIM 3D, la cual corresponde al refuerzo de una viga del segundo piso.

3.3. Modelo BIM 3D del caso de estudio

En la Figura 5 se constata el modelo BIM 3D mediante una representacion virtual de los elementos de construccion del caso de estudio (zapatas, vigas de cimentacion, columnas, vigas aereas, placa aligerada), el modelo contiene informacion del diseno. Por otro lado, la Figura 6 muestra el modelo BIM 3D con detalle en las estructuras temporales (formaletas, parales, tableros y cerchas).

3.4. Planificacion del recurso humano del caso de estudio

A continuacion, se muestran los resultados de los pasos definidos para realizar la planificacion de recursos humanos:

3.4.1. Rendimientos de obra.

En la Tabla 2 se observa la nomenclatura que representa cada actividad constructiva ademas, en las Tablas 3 y 4 se evidencian los rendimientos correspondientes a las actividades en funcion con la cantidad de obra que representan.

3.4.2. Cantidades de obra.

En la Figura 7 se observa el calculo de cantidades de obra, el cual es obtenido del modelo BIM 3D. Paralelamente, en la Tabla 5 se presentan las cantidades totales del caso de estudio.

3.4.3. Programa de obra.

El programa de obra se realiza segun la jornada laboral de 48 horas totales, presentadas en la Figura 8. En este sentido, la Figura 9 senala la manera como esta conformado el programa de obra: las actividades constructivas organizadas en fases y capitulos, los rendimientos, las cantidades de obra y el tiempo de duracion de las actividades. Adicionalmente, las relaciones de procedencia. Se presenta el codigo de la cuadrilla asignada a cada actividad (C1, C2, C3, C4). Asi, la Figura 10 refleja la asignacion de actividades para la cuadrilla C4, en donde se destaca la dedicacion del cien por ciento.

3.5. Modelo BIM 5D y simulacion del proceso constructivo

La Figura 11 presenta 6 momentos de la simulacion BIM 5D, en los cuales se incluye: fecha, horas laboradas y costo acumulado de las cuadrillas planificadas.

Los colores representan cada una de las cuadrillas de la Tabla 4.

3.6. Algoritmo para planificacion del recurso humano en proyectos de construccion

Con el fin de planificar el recurso humano que se requiere en proyectos de construccion, se propone el algoritmo UML evidenciado en la Figura 12 y descrito a continuacion:

Dada la informacion del diseno del proyecto de construccion, se inicia el modelado que pretende obtener el modelo BIM 3D; el cual permite tener una vision general de la magnitud de obra, cuyo proposito es que el equipo planificador pueda asignar una duracion preliminar a partir de la experiencia y requerimientos de tiempo exigidos por el dirigente. Con la duracion establecida, se procede a realizar una reunion de planificacion general en la cual participen los actores involucrados en el desarrollo de la fase de construccion del proyecto. Lo anterior se desarrolla con el fin de definir la totalidad de actividades necesarias y el metodo constructivo a emplearse. Ademas, es necesario tener en cuenta a los proveedores para obtener informacion sobre la disponibilidad del material y, de esta manera, poder realizar la identificacion de riesgos que, posiblemente, se presenten durante la construccion del proyecto.

Con la informacion obtenida, duracion aproximada de obra, actividades necesarias y metodo constructivo, se determina el numero de cuadrillas que se deben emplear en el desarrollo del proyecto y se organizan los equipos de trabajo, mediante el establecimiento del ritmo laboral y de la estimacion de rendimientos de las actividades constructivas necesarias en cada fase de la planeacion del diseno. Desde el modelo BIM 3D se extraen las cantidades de obra, consolidadas de acuerdo a las actividades definidas; se procede, ademas, a la estimacion de la duracion de las actividades constructivas.

A saber, la informacion del procedimiento descrito permite proceder a la elaboracion del programa de obra en donde se organizan las fases de construccion con sus respectivas actividades. En este sentido, es necesario proseguir a la asignacion del recurso humano que debe efectuar las actividades. Adicionalmente, se definen las fechas de inicio y de fin. Por consiguiente, se procede a la integracion del programa de obra con el modelo BIM 3D para asi obtener el modelo BIM 4D. Las fechas obtenidas son indispensables para la planificacion del suministro de materiales requeridos con el fin de evitar contratiempos y aumentar la posibilidad de que los proveedores entreguen los materiales en las fechas indicadas. De esta manera, se elude cualquier posibilidad de retraso en la ejecucion de las labores. Ademas, si llegado el caso y los proveedores solicitan cambios minimos en la entrega del material, solo se debe realizar un ajuste al programa de obra, sin perturbar de forma significativa el diseno establecido inicialmente.

Finalmente, se comprueba que el tiempo asignado para la construccion coincida con el tiempo calculado en el programa de obra, de no ser asi se emprenden las estrategias para el ajuste del programa en una segunda iteracion. De esta manera, una vez cumplido el requerimiento temporal se procede a la actualizacion de la simulacion BIM 5D en la que es posible detectar y corregir falencias del programa de obra resultante. Si se observa, en la simulacion BIM 5D, que el programa de obra no se ajusta al metodo constructivo elegido de forma logica, es pertinente revisar el diseno y realizar ajustes en las relaciones de precedencia seleccionadas para cada actividad y fase constructiva. Cuando se cumplen todas las condiciones del algoritmo y se tiene seguridad sobre la viabilidad de la planificacion y de la simulacion constructiva, es conveniente proceder al analisis de los perfiles profesionales, requeridos para la ejecucion de la obra.

Por consiguiente, la mano de obra solicitada debe estar en capacidad de realizar la mayor cantidad posible de actividades establecidas. Dado que el objetivo es asegurar la participacion de los trabajadores en las tareas asignadas, se hace necesario realizar un analisis polivalente del recurso humano, disponible en la zona en donde se implementa la construccion. Gracias a la informacion obtenida del analisis se procede a instaurar una convocatoria del personal, que debe ser capacitado, antes de la ejecucion del proyecto. La fase de instruccion se desarrolla mediante la aplicacion del concepto de contrato moral, en el que se presenta a los trabajadores en formacion el proceso de planificacion resumido en el modelo BIM 5D. Ademas, se debe informar al personal sobre la asignacion del color, representativo de las cuadrillas, que facilita la identificacion de actividades a realizar durante el avance del proyecto, determinado temporalmente con fechas de comienzo y fin para cada actividad. La implementacion del contrato moral, responde a la necesidad de motivar a los trabajadores en potencia, para comprometerlos con la ejecucion del proyecto a partir del mejoramiento continuo de su rendimiento. Por ultimo, se realiza un control de actividades de obra en el que se compare la planeacion y ejecucion de labores con la ayuda de la simulacion del modelo BIM 5D.

4. Conclusiones

La metodologia propuesta es un proceso de varias variables que interactuan en un modelo BIM 5D que incluye principalmente la informacion tridimensional (BIM 3D) del proyecto, el tiempo para ejecutar cada actividad en orden secuencial de acuerdo al proceso constructivo (BIM 4D) y la visualizacion del recurso humano representado en colores, caracteristicos durante la simulacion del proceso constructivo. Ademas, de la inclusion del costo del trabajo que se debe realizar (BIM 5D). Adicionalmente, el modelo resulta util para el monitoreo, control y seguimiento de las actividades ejecutadas por los trabajadores, mediante la comparacion de lo evidenciado en el video de la simulacion con el trabajo realizado en la obra.

Este trabajo ha dado cuenta de la importancia de la implementacion del metodo constructivo presentado, dado que su caracter iterativo y automatizado permite el diseno y evaluacion de diversas alternativas en relacion con la planificacion del recurso humano en tiempos reducidos. Lo anterior, con la finalidad de enriquecer el proceso de toma de decisiones, para que el equipo planificador disponga de un numero significativo de opciones, en donde sea posible elegir la mas conveniente y beneficiosa para el desarrollo del proyecto.

Ademas, la integracion de la simulacion BIM 5D con el concepto de contrato moral propicia la productividad en el desarrollo de un proceso de construccion, en vista de que se espera que los trabajadores se comprometan con el proyecto con el fin de mejorar la productividad. Por ello, cada unidad de trabajo debe funcionar al cien por ciento de su capacidad. Por consiguiente, se busca que la mano de obra ejecute habilmente una serie de actividades basicas (polivalentemente), para lograr la participacion en mas de un proceso constructivo y el aseguramiento de su permanencia en la ejecucion y culminacion del proyecto. En este sentido, la simulacion BIM 5D funciona como un medio de comunicacion que establece una mediacion practica y ventajosa hacia el cumplimiento de los objetivos propuestos, dadas las notables ventajas de visualizacion que proporciona la inclusion de metodologia BIM.

Durante el desarrollo de la planificacion del recurso humano del caso de estudio se observa que la identificacion proporcionada a cada cuadrilla de trabajo permite visualizar la participacion en las actividades de construccion. Ello puede ser utilizado como herramienta tecnologica para la deteccion de sobre-cargas o sub-cargas laborales que posibiliten el aumento de la eficiencia del proceso constructivo desde la etapa de planificacion del proyecto.

En suma, la simulacion del modelo BIM 5D puede ser utilizada para realizar el monitoreo, control y seguimiento de las actividades programadas y ejecutadas durante el desarrollo del proceso de construccion. Asi se configura como herramienta que posibilita la deteccion de atrasos e imprevistos de forma temprana mediante acciones de mitigacion de riesgo. De esta manera, se propicia la disminucion de inconvenientes temporales en relacion con el cronograma propuesto y los sobrecostos que puede generar el atraso del mismo. No obstante, en las organizaciones que utilizan las herramientas de diseno con el enfoque BIM, la actividad de elaboracion del modelo BIM 3D desaparece como actividad independiente y se convierte en informacion de entrada para la metodologia planteada. Por lo que, se recomienda a las organizaciones que la implementacion de BIM se realice en las distintas fases y actividades del ciclo de vida de los proyectos de construccion, esto teniendo presente el potencial del enfoque BIM para dar solucion a un numero significativo de problematicas existentes.

Agradecimientos

Los autores expresan agradecimiento al grupo de investigacion Geomatica, Gestion y Optimizacion de Sistemas de la Universidad Industrial de Santander, por el apoyo recibido para el desarrollo de la investigacion.

El autor Omar Sanchez agradece a Colciencias por el apoyo recibido mediante la Convocatoria 727 Doctorados Nacionales 2015.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener ningun conflicto de intereses.

Referencias bibliograficas

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Jherson Jhadir Bohorquez-Castellanos

Estudiante de Maestria en Ingenieria Civil, Universidad Industrial de Santander; Bucaramanga-Colombia. jhersonbohorquez@gmail.com (iD) orcid.org/0000-0003-4594-098X

Hernan Porras-Diaz

Doctor en Ingenieria Telematica, Universidad Politecnica de Madrid. Magister en Gestion Tecnologica, Universidad Pontificia Bolivariana. Rector de la Universidad Industrial de Santander; Bucaramanga-Colombia. hporras@uis.edu.co (iD) orcid.org/0000-0001-9402-9995

Omar Giovanny Sanchez-Rivera

Doctorando en Ingenieria-Gestion de Desarrollo Tecnologico, Universidad Industrial de Santander: Profesor Catedra, Universidad Industrial de Santander; Bucaramanga-Colombia.

omar.sanchez@correo.uis.edu.co (iD) orcid.org/0000-0001-6070-3910

Maria Camila Marino-Espinel

Estudiante de Ingenieria Civil de la Universidad Industrial de Santander; Bucaramanga-Colombia. camila_espinel@outlook.com (iD) orcid.org/0000-000l-6388-848X

Recibido: 17/09/2017 Aceptado: 20/11/2017

* http://dx.doi.org/I0.l804l/entramado20l8vl4nl.27l06 Este es un articulo Open Access bajo la licencia BY-NC-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/)

http://dx.doi.org/ 10.18041/entramado.2018v14n1.27106

Leyenda: Figura 1. Participacion de los trabajadores.

Leyenda: Figura 2. Promedio de duracion de los trabajadores en el proyecto respecto al numero de habilidades poseidas.

Leyenda: Figura 3. Modelo de planificacion.

Leyenda: Figura 4. Seccion de un plano de Despiece.

Leyenda: Figura 5. Modelo BIM 3D.

Leyenda: Figura 6. Seccion del Modelo BIM 3D.

Leyenda: Figura 9. Programa de obra para la planificacion del recurso humano.

Leyenda: Figura 10. Grafico de asignacion de la cuadrilla C4.

Leyenda: Figura 11. Simulacion BIM 5D para la planificacion del recurso humano del caso de estudio

Leyenda: Figura 12. Algoritmo de planificacion del recurso humano.

Leyenda: Tabla 6.
Tabla 2.
Nomenclatura de las actividades constructivas

Nomenclatura

E                    Encofrado
F                     Fundida
D                  Desencofrado
R                    Refuerzo

Fuente. Elaboracion propia

Tabla 3.
Rendimientos medidos en funcion de la cantidad de concreto

                        Rendimientos (Hr/[m.sup.3])

ELEMENTO        E          F          D
Zapatas        2.70       1.91       0.71
Columnas       2.54       1.91       1.03
Vigas          2.45       1.93       1.41

Fuente. Elaboracion propia

Tabla 4.
Rendimiento medido en funcion de la cantidad de acero

Nomenclatura      Rendimiento (Hr/Kg)

R                        0.03

Fuente. Elaboracion propia

Tabla 5.
Resumen de cantidades de obra

Cantidades por elemento           Refuerzo     Concreto

Vigas aereas                        3866         26.0
Columnas                            3804         9.8
Viguetas                            1329         8.8
Vigas de Cimentacion                1140         4.6
Losa Superior de entrepiso          428          9.4
Zapatas                             234          3.0
Losa de Cimentacion                 134          5.2
Losa Inferior de entrepiso           72          3.8
Total                             11007 kg        70

Fuente. Elaboracion propia

Figura 7. Cantidades de obra del caso de estudio.

<Structural Foundation Schedule>

A                      B                     C

Comments              Type                 Volume

CZF1             11000x1900x500      0.950000 [m.sup.3]
CZF1               900x900x500       0.405000 [m.sup.3]
CZF1: 2                              1.355000 [m.sup.3]
CZF2             1800x1200x500       0.480000 [m.sup.3]
CZF2             11100x2100x500      1.155000 [m.sup.3]
CZF2: 2                              1.635000 [m.sup.3]
CZF3             1800x1200x500       0.480000 [m.sup.3]
CZF3             11100x2100x500      1.155000 [m.sup.3]
CZF3: 2                              1.635000 [m.sup.3]
CZF4             11000x1900x500      0.950000 [m.sup.3]
CZF4             I 900X900X500       0.405000 [m.sup.3]
CZF4: 2                              1.355000 [m.sup.3]
Grand total: 8                       5.980000 [m.sup.3]

Figura 8. Horario laboral.

                                        HORARIO DE TRABAJO SEMANAL

LUNES-VIERNES      7:00 AM-12:00 M       1:00 PM-5:00 PM
SABADO             8:00 AM-11:00 AM
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Title Annotation:INGENIERIA Y TECNOLOGIA
Author:Bohorquez-Castellanos, Jherson Jhadir; Porras-Diaz, Hernan; Sanchez-Rivera, Omar Giovanny; Marino-Es
Publication:Revista Entramado
Date:Jan 1, 2018
Words:8266
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