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Simulación de procesos


Introducción

Una parte importante de la planeación de un proyecto es aquella que se enfoca en los procesos constructivos en obra.  Este proceso de planeación tradicionalmente se alimenta con la experiencia de los involucrados y con información disponible de procesos similares, realizados en el pasado.  Las herramientas que dan apoyo a esta planeación tradicionalmente incluyen
diagramas de flujo, redes CPM, y otras herramientas complementarias, y se fundamentan en análisis determinísticos.
    
Sin embargo, estas herramientas tradicionales adolecen de desventajas que las limitan en sus posibilidades de pronóstico. La realidad de los procesos indica que existe una alta variabilidad en el desarrollo de las actividades que componen a  los  procesos constructivos. Igualmente, es importante contar con adecuados instrumentos para toma de decisiones; un modelo debidamente formulado, desarrollado y validado permite tomar decisiones sobre la asignación de recursos al proceso puesto que permite pronosticar con suficiente aproximación qué sucede con el proceso cuando hay cambios en alguna de las variables de entrada (frentes de  trabajo, asignación de  recursos, por ejemplo).

Conceptos básicos sobre modelación

La simulación digital aplicada a procesos constructivos modela el estado del sistema (proceso constructivo) a lo largo del tiempo, con base en una aproximación discreta. Es decir, se modelan eventos específicos que ocurren en el tiempo, como lo son principalmente el inicio o el final de una actividad del sistema por parte de un recurso.  Esto se conoce como simulación discreta, controlada por eventos (“eventdriven, discrete simulation”).  A continuación se presentan algunas definiciones de conceptos claves de simulación digital basados en Banks et al.(2000) y (Kelton et al. (2004).

        1. Estado de las variables del sistema: este es el conjunto de toda la información necesaria para definir qué está sucediendo en un determinado punto en el tiempo. El estado de las variables a través del tiempo es el objetivo del análisis del sistema. Un ejemplo de esto es el tiempo promedio que debe esperar un trabajador de la construcción para iniciar una actividad determinada.

        2. Entidad: es la representación de un objeto que debe ser explícitamente definido. Una entidad puede moverse por el sistema, un ejemplo de esto son los trabajadores de la  construcción que se mueven de una actividad constructiva a otra. Una entidad estática es definida por su inmovilidad en una determinada actividad del sistema, por ejemplo, una torre grúa para el   t ranspor te ver t ical  y hor izontal  de un determinado material.

        3. Atributo: es una propiedad de una entidad. La edad de los trabajadores, su cargo, su especialidad y su experiencia son atributos de las entidades llamadas “trabajadores de la construcción”. Es muy importante la adecuada definición de los atributos de las entidades, ya que esta en algún punto de la simulación puede definir los movimientos de las entidades en el sistema que se modeló.

        4. Recursos: son entidades que ofrecen servicios a las ent idades  que  se mueven por el sistema. Un almacenista es un ejemplo de recurso para los trabajadores de la construcción, ya que presta el servicio de almacenamiento de equipos y herramientas necesarios para desarrollar los diferentes procesos constructivos.

        5. Actividades: son cada uno de las subdivisiones de lo que se hace en el sistema. Cada actividad tiene incorporados una duración probabilística, unos recursos asociados a la actividad y una función que determina la forma como circularán las entidades en la actividad. Un ejemplo de actividad en un sistema de construcción es la fundición de concreto en un área determinada. La duración de esta actividad puede estar determinada por una distribución de probabilidad triangular, algunos de los recursos necesarios para realizar la actividad son la torre grúa para el transporte del concreto y el equipo para el afinado de las superficies. La entidad básica en esta actividad es el concreto y su forma de procesamiento es una cola FIFO (“first-in-first-out”), es decir, el primer concreto que es transportado por la torre grúa es el primero en ser instalado en la formaleta (encofrado) que está dispuesta para la actividad como un recurso.

        6. Evento: es una acción que ocurre en un punto determinado en el tiempo y que cambia el estado del sistema.

        7. Simulación de modelos con eventos discretos: en síntesis es aquella en la cual el estado de las variables que incorpora el sistema cambia en puntos determinados en el tiempo debido a la ocurrencia de un evento.

        8. Fases de la realización de un modelo: el plan para crear la simulación de un sistema, inicia con la formulación del problema a resolver.  Se determina la necesidad, el alcance y los objetivos que se desean lograr con la simulación. Es importante hacer un inventario general de la información que estaría disponible para el trabajo posterior, ya que esto en gran parte determinará la precisión a la que se llegará con los resultados. Una vez planteada la formulación del problema, los objetivos y una estrategia general de trabajo, partiendo de la base de que el problema al que se enfrenta es candidato seguro para una simulación, se deben realizar dos actividades en paralelo, estas son: la conceptualización del modelo y la recolección de datos. Seguidamente se realiza la codi f icación del  modelo y  se efectúa una verificación y validación del mismo. Si en el anterior paso no se obtienen los resultados acordes con la precisión requerida, se hacen de nuevo iteraciones de recolección de datos y modificaciones al modelo hasta obtener unos resultados adecuadamente validados. Posteriormente, con el modelo definitivo se procede a realizar las corridas de la simulación, una vez se ha seleccionado el nivel de confianza apropiado, teniendo en cuenta que el tamaño del error en los datos que se está dispuesto a tolerar es directamente proporcional a qué tan crítico es el trabajo que se está realizando.  Finalmente, se realiza la documentación necesaria de los resultados de la simulación y se genera un reporte final para efectuar la implementación de la solución propuesta al problema.

Referencias

    Ballesteros L.F. (1998), Estudios de productividad basados en tecnologías de diagnóstico y simulación digital, Tesis de Magíster, Depto. de Ing. Civil y   

    Ambiental, Uniandes.

    Banks J., J. Carson, B. Nelson, y D. Nicol. (2000), DiscreteEvent System Simulation, 3rd Ed., Prentice-Hall, New Jersey.

    Halpin D. y L. Riggs (1992), Planning and analysis of construction operations, Wiley.

    Kelton D., R. Sadowski, D. Sadowski (2004), Simulation with Arena. 3rd Ed., McGraw-Hill, Boston.

    López J.E. (1996), Control integral de calidad del concreto compactado con rodillo, Tesis de Magíster, Depto. de Ing. Civil y Ambiental, Universidad de los 

    Andes.

    Martínez J.(1996), STROBOSCOPE STate and Resource Based Simulation of Construction. ProcEsses, University of Michigan.

    Navarro L. (2001), Simulación Digital de Procesos Constructivos. Tesis de Magíster, Depto. de Ing. Civil y Ambiental, Universidad de los Andes.

    Páez H. (2007), Simulación Digital para el Mejoramiento de la Planeación de Procesos Constructivos. Tesis de Magíster, Depto. de Ing. Civil y Ambiental, Universidad de los Andes.

Recomendaciones

Una versión completa de este documento se encuentra en:

Simulación digital de procesos de construcción de estructura en concreto: casos de estudio práctico en Bogotá.

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