CASO DE ESTUDIO: OPTIMIZACIÓN DE TIEMPOS MUERTOS EN PROCESOS DE

CONSTRUCCIÓN ATRAVEZ DE LA IMPLEMENTACIÓN DE LÍNEAS DE BALANCE

M. Rivera-Infante, J. L. Ponz-Tienda

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Facultad de Ingeniería,

Universidad de los Andes.

Resumen

Las líneas de balance son sin duda una de las metodologías más utilizadas para la

programación de proyectos con procesos repetitivos, permitiendo la interacción entre

diferentes factores de programación como lo son el tiempo y el recurso humano requerido

haciéndolo una metodología integral. Sin embargo, en la actualidad no es implementada

durante la ejecución de proyectos ya que para las empresas predomina la programación

tradicional dejando de lados factores como la distribución adecuada de recursos para la

ejecución de las actividades. El objetivo de este artículo es proponer una programación por

medio de la metodología líneas de balance donde se incluya el manejo del recurso humano

para la optimización de tiempos muertos durante la ejecución de las diferentes actividades.

Finalmente, el documento muestra un caso de estudio donde fue implementada esta

metodología en la torre final logrando tener un mejor desarrollo de actividades vs las

ejecutadas bajo la programación tradicional.

1. Introducción

Los gerentes de proyectos de construcción tienen la tarea de controlar y dirigir

proyectos a través de sus múltiples dimensiones. Las dimensiones importantes de los

proyectos son el tiempo, el costo, su alcance 3D y las operaciones para lograrlo. Existe un

importante cuerpo de conocimiento con respecto a las herramientas que permite a los

gerentes de proyectos modelar y controlar la dimensión temporal de sus proyectos, lo que

en su totalidad se llama programación. (Arditi et al., 2001)

Al gestionar un proyecto, el jefe de proyecto (PM) realiza tres pasos distintivos:

planificación, integración de recursos, y ejecución y control. Planificación, según lo definido

por Kerzner (1998a) es "la función de seleccionar los objetivos de la empresa y establecer

las políticas, procedimientos y programas necesarios. para lograrlos ".

Las líneas de balance (LOB) es una de las herramientas implementadas por los gerentes

a la hora de ejecutar la planeación y control, ya que es una herramienta analítica útil para

actividades repetitivas en proyectos de construcción, que permite mostrar cuál es el equipo

asignado a la unidad de trabajo repetitivo para una actividad. (Su & Lucko, 2015) y asume

que el rendimiento es uniforme (Arditi et al., 2001)

Adicionalmente, considera la información de cuantas unidades deben ser completadas

en un día para alcanzar las unidades de entrega programadas; de acuerdo a diferentes

estudios los pasos básicos son (Su & Lucko, 2015) y mantiene la continuidad del equipo de

trabajando para las actividades de una unidad a otra, sin permitir interrupciones mediante

restricciones (Agrama, 2011).

El objetivo de este caso de estudio es evaluar las técnicas de programación de

proyectos para la optimización de tiempos muertos, a través del método de Línea de

Balance (LOB) aplicándolo a un proyecto de construcción, constituido por 168 unidades de

vivienda completamente iguales. A partir de los resultados, se espera determinar si este

método de programación permite optimizar los intervalos de tiempo muerto donde los

equipos de trabajo designados para una actividad tienen un menor rendimiento.

Inicialmente, se realiza la planeación de las actividades del proyecto teniendo en

cuenta que la programación inicial está basada en la experiencia del planificador, posterior

a esto se establecen las relaciones entre las actividades para poder aplicar el método de

Línea de Balance, el cual establece unas restricciones, obtenido como resulto los tiempos

de inicio y fin para las diferentes actividades de la planeación del proyecto. Por último, se

obtienen otros datos importantes como lo son la distribución del recurso humano destinado

para la ejecución de cada una de las actividades, este dato junto con las restricciones,

permitirá determinar si por medio de este método es posible la optimización de tiempos a

través del recurso humano. Seguido a esto, se realiza el análisis y comparación de los

resultados obtenidos.

2. Estado de arte

Durante la primera etapa de gestión del proyecto, el PM debe definir el alcance del

proyecto, precisar la Work Breakdown Schedule y seleccionar el método de programación

que se va a usar conforme al tipo de proyecto que se va a efectuar. Después de escoger un

método apropiado, este debe crear la secuencia de las actividades del proyecto, obteniendo

la programación general del mismo; Por último, debe seleccionar herramientas útiles para

llevar a cabo el control del avance del proyecto. (Yamín & Hamerlink, 2001)

Mientras transcurre la etapa de planificación, el método de programación usado debe

dar respuesta a cuestiones relacionadas con las actividades y procesos que van a ocurrir en

el curso del proyecto. Esto se refiere a: precisar cuál es la duración esperada de cada una

de las actividades, definir cómo son las relaciones y dependencias entre ellas, determinar

cuánto personal se requiere para ejecutarlas y, además, saber cuáles son sus principales

limitaciones de tiempo y disponibilidad de recursos como se muestra en la figura 1.

Adicionalmente, es de suma importancia que el método de programación represente de

manera clara las actividades y su relación entre sí, que permita calcular la productividad y

los recursos necesarios, y distinga claramente el camino crítico o las actividades que

determinan el makespan del proyecto. (Yamín & Hamerlink, 2001)

Ilustración 1. Técnica de ejecución Línea de Balance (A. McDaniel,2001)

En la fase de control, el gerente de proyectos debe realizar la actualización de la

programación inicial con el fin de obtener una retroalimentación sobre el progreso de las

actividades lo cual le permite realizar los ajustes necesarios y determinar si es necesario

realizar algún tipo de cambio o corrección sobre la programación original de forma

oportuna, es por esta razón que el método de planeación escogido debe ser de fácil uso y

alimentación para así facilitar su comprensión, esto con el fin de lograr que la programación

sea conocida y entendida por todos sus usuarios.

Basado en lo anterior se determinó que la metodología que se implementara en el caso

de estudio es la de líneas de balance (LOB) ya que es una técnica de programación única

basada en recursos que tiene un potencial significativo de aplicación beneficiosa para

proyectos de construcción con actividades repetitivas. Sin embargo, varias de sus

características básicas parecían no coincidir con las de los modelos de programación lineal.

En segundo lugar, la razón por la que el gráfico de cantidad de LOB comienza en 1 unidad

de trabajo es que la pendiente en LOB describe la tasa de entrega en incrementos de

enteros. (Su & Lucko, 2015)

Una de las ventajas de la programación escogida está en que permite una producción

eficiente, la cual requiere del equilibrio adecuado de materiales, instalaciones y habilidades

del personal. También requiere un medio para monitorear el proceso de producción (A.

McDaniel,2001)

Otra ventaja es que puede señalar problemas antes de que aparezca su impacto en las

entregas de productos terminados, lo que permite a los gerentes hacer correcciones.

También les permite a los gerentes ver, en medio de un contrato, si pueden cumplir con el

cronograma del contrato si continúan trabajando como lo han sido. Además, la metodología

LOB centra la atención a las actividades de producción donde hay problemas, facilitando así

el inicio de acciones correctivas. (A. McDaniel,2001)

Sin embargo, existen algunas limitaciones con la técnica LOB. Primero, es más

adecuado para procesos de producción y / o ensamblajes que son estables. Las actividades

que conforman el plan de producción deben ser definibles y estar bien entendido. Segundo,

aunque esta técnica señala dónde existe un problema, no puede identificar el problema

específico. (A. McDaniel,2001)

Por último, las Línea de Balance se definen como un proceso a través del cual se

distribuyen los elementos de trabajo dentro de una corriente de valor para cumplir con el

tiempo de recuperación ... equilibra las cargas de trabajo para que nadie está haciendo muy

poco o demasiado (Su & Lucko, 2015).

3. Caso de estudio Esta investigación tiene como fin determinar si las líneas de herramienta son una

metodología útil para optimizar los tiempos en donde el recurso humano se encuentra

detenido debido a una falla en la ejecución de las actividades producto de un atraso en la

secuencia constructiva.

El caso de estudio se llevará a cabo en el proyecto TORRES DE MONSERRAT el cual está

constituido por apartamentos idénticos construidos en sistema industrializado, el proyecto

se encuentra en la ciudad de Cúcuta, Norte de Santander, y es clasificado como vivienda

de interés social (VIS), está ubicado en el Barrio Prados del Este, tiene un estrato

socioeconómico nivel tres. Está constituido por de 168 unidades de vivienda distribuidas en

tres torres de catorce pisos, las unidades de vivienda tienen un área construida de 61,21

M2, cuentan con diseños y especificaciones estándar lo que las hace iguales, facilitando así

su ejecución y control puesto que se logra fundir cuatro apartamentos por día lo que

corresponde a un piso.

Ilustración 2. Torres de Monserrat

La programación general del proyecto está constituida por 15 actividades las cuales

corresponden a los principales hitos que se ejecutaran durante la construcción del proyecto,

la duración de estas actividades fue determinada por la experiencia del gerente de

proyectos (PM) quien es el encargado de realizar la programación general del proyecto,

para el caso de estudio se solicitó al gerente de proyectos adicionar a la programación el

número de personas requerido para ejecutar cada una de las actividades siendo

consecuente con la duración establecidas.

3.1 Estado Actual

La empresa realiza una programación inicial con la cual sale a ventas y es la estimada

para la ejecución del proyecto, al momento de iniciar la obra se realiza el primer ajuste de

la programación teniendo en cuenta las precedencias y las relaciones entre actividades.

A partir de esta programación se construyen las líneas de balance basados en la

duración asignando una fecha de inicio y fin para las 15 actividades que conforman la

programación inicial, durante este proceso se calculan la cantidad de recursos necesarios

para su ejecución, estos recursos son distribuidos equitativamente en la duración total del

proyecto para así optimizar sus funciones.

Esta asignación de duraciones se hace con base en la experiencia de los contratistas e

ingenieros encargados. Sabiendo que el principal uso de las líneas de balance es en

proyectos que contienen unidades idénticas, donde las actividades se repiten (Agrama,

2011). Esta programación se realiza para las 224 unidades construidas cada 4 unidades

simultáneamente en las cuales se ejecutarán las 15 actividades de la programación.

3.2 Descripción del Problema Actualmente la empresa usa la programación tradicional para la ejecución de los proyectos, estos métodos de programación convencionales tales como Diagramas de Gantt, son considerados una herramienta acertada en programación y control de obra, sin embargo, no son adecuados para representar proyectos de naturaleza repetitiva puesto que generalmente estas actividades poseen diferentes rendimientos. (Arditi, David Tokdemir, 2002)

Al tratarse de un proyecto de 15 actividades iguales para 168 unidades de vivienda, se

debe considerar el inicio y fin de cada una de las unidades las cuales están sectorizadas en

grupos de cuatro unidades, es decir, se requiere mínimo cuatro cuadrillas para cada

actividad ya que harán de forma consecutiva hoy en día estos aspectos han teniendo en

cuenta, cabe resaltar que, el uso ineficiente los recursos puede causar sobrecostos

excesivos en el presupuesto. (Lutz & Halpin, 1990)

4. Solución

4.1. Propuesta

El LOB es una técnica de monitoreo que advierte sobre problemas en un proceso de

producción continuo. La clave es detectar los problemas en un proceso de producción

temprano; De lo contrario, la programación se pierde. (Yamín & Hamerlink, 2001), logrando

así eliminar los tiempos muertos en las actividades tempranas para tener comienzos

oportunos en las actividades posteriores.

La solución propuesta para corregir los problemas previamente mencionados consiste

en la implementación de líneas de balance (LOB) para la programación de una de las torres

que comprenden el proyecto TORRES DE MONSERRAT. Al momento de seleccionar la

metodología de programación se tuvo en cuenta la cantidad de procesos repetitivos, ya que

es extremadamente complicado ver el detalle gráficamente si se usa un método de grafo

(Agrama, 2011).

La distribución de recursos se corrige mediante el cálculo de días de trabajo con

respecto en las fechas de la programación del proyecto, se asigna un recurso para cada día

que se ejecuta dicha actividad, se tiene en cuenta el calendario laboral, para calcularlo de

forma certera.

4.2. Resultados

Los resultados del estudio son presentados en un diagrama de líneas de balance, el cual

se genera con base a la programación inicial presentada por el gerente de proyectos para

la concepción del proyecto, se determinó que esta metodología es la forma más acertada

de programación ya que se tienen en cuenta los procesos repetitivos, la duración de cada

uno de ellos y el personal requerido para la ejecución de dichas actividades.

Se calculó la duración de cada una de las actividades con base a la duración inicial que

se determinó por el gerente del proyecto (PM) para la concepción del proyecto, pero en

este caso se tuvo en cuenta las restricciones y las dependencias que había entre cada una

de las actividades como se muestra en la tabla 1.

Tabla 1. tabla de prelaciones y dependencias

Con base a la información de la tabla 1 se calculó la duración de las actividades en días,

teniendo en cuenta que una semana tiene 6 días laborales (lunes a sábado) se obtuvo como

resulto los valores que se presentan en la tabla 2.

Tabla 2. Duración en días

Id Actividades DependeDur

(Semanas)

1 Preliminares 4

2 Cimentacion 1 7

3 Estructura 2 9

4 Inst. Hidraulicas y Sanitarias 1 11

5 Inst. electricas y citofonia 1 11

6 Pisos y Enchapes 4 7

7 Carpinteria metalica 6 3

8 Cubierta 3 1

9 Impermeabilizacion 8 1

10 Carpinteria Madera 7 4

11 Urbanismo 2 10

12 Aparatos sanitarios 10 4

13 Aparatos electricos 10 4

14 Aseo y Limpieza 13 6

15 Entrega 14 2

Al tener la duración en días se calculó el personal requerido para cada una de las

actividades teniendo en cuenta que se quiere reducir el número de cuadrillas al mínimo

necesario para obtener un ritmo constante y lograr optimizar los tiempos muertos

producidos por los picos de producción sin sincronizados, la metodología de LOB permite

tener un mayor control sobre los recursos y el momento en que deben entrar a cada uno

de los pisos para ejecutar las actividades asignadas, gracias a su fácil visualización.

Tabla 3. Personal Requerido

Id Actividad Inicio Fin Inicio Fin

1 Preliminares 0 28 23/04/2018 26/05/2018

2 Cimentacion 12 51 07/05/2018 25/06/2018

3 Estructura 30 82 29/05/2018 02/08/2018

4 Inst. Hidraulicas y Sanitarias 5 70 28/04/2018 18/07/2018

5 Inst. electricas y citofonia 5 70 28/04/2018 18/07/2018

6 Pisos y Enchapes 38,98 77,98 08/06/2018 27/07/2018

7 Carpinteria metalica 64,98 90,98 11/07/2018 11/08/2018

8 Cubierta 78 91 28/07/2018 13/08/2018

9 Impermeabilizacion 90 103 11/08/2018 28/08/2018

10 Carpinteria Madera 82,98 108,98 02/08/2018 03/09/2018

11 Urbanismo 48 113 21/06/2018 08/09/2018

12 Aparatos sanitarios 94,98 120,98 16/08/2018 17/09/2018

13 Aparatos electricos 94,98 120,98 16/08/2018 17/09/2018

14 Aseo y Limpieza 112,98 151,98 07/09/2018 24/10/2018

15 Entrega 144,96 157,96 16/10/2018 31/10/2018

Programación de Línea de Balance

Actividades DependeDur

(Semanas)

Cuadrillas

(oficial/ayudante)

Preliminares 4 4

Cimentacion 1 7 5

Estructura 2 9 6

Inst. Hidraulicas y Sanitarias 1 11 4

Inst. electricas y citofonia 1 11 4

Pisos y Enchapes 4 7 2

Carpinteria metalica 6 3 4

Cubierta 3 1 3

Impermeabilizacion 8 1 1

Carpinteria Madera 7 4 2

Urbanismo 2 10 4

Aparatos sanitarios 10 4 2

Aparatos electricos 10 4 2

Aseo y Limpieza 13 6 4

Entrega 14 2 1

En el grafico 1 se puede ver como los recursos se distribuyen para cada una de las

actividades generando así cuadrillas tipo para cada una de las actividades generando un

ritmo constante el cual va mejorando su tasa de producción a medida que pasa el tiempo

debido a la curva de aprendizaje generada por la experiencia.

Grafico 1. Grafico personal requerido

Grafico 2. Líneas de Balance (LOB)

Preliminares

Cimentacion

Estructura

Inst. Hidraulicas y Sanitarias

Inst. electricas y citofonia

Pisos y Enchapes

Carpinteria metalica

Cubierta

Impermeabilizacion

Carpinteria Madera

Urbanismo

Aparatos sanitarios

Aparatos electricos

Aseo y Limpieza

Entrega

0

2

4

6

8

10

12

14

0

20 40 60 80

100

120

140

160

180

Sub

act

ivid

ad

es

Duración

Linea de balance

4.3 Análisis

A partir del caso de estudio se evidencio que existen diferencia entre la programación

tradicional y la metodología propuesta ya que la metodología tradicional es más compleja

de comprender mientras que la de líneas de balance es de fácil entendimiento para todas

las partes.

A pesar de ser más fácil de comprender fue muy difícil lograr credibilidad en la

programación ya que los contratistas ni el personal administrativo están acostumbrados a

programar su trabajo o a seguir una hoja de ruta que les indique el camino día a día, el

control y seguimiento se realizó de forma diaria para así lograr tener un mayor control sobre

el personal, esto último también represento un conflicto para el caso de estudio ya que no

se acostumbra a tener un control sobre el recurso humano y los contratistas suelen cambiar

las cuadrillas para ejecutar varias actividades al tiempo, afectando la ejecución de las

actividades debido a que se genera un atraso.

Por último, se determinó que los gerentes de proyectos son parte importante en la

programación, pero es de vital importancia incluir al contratista ya que son pieza

importante en la ejecución de la obra y se debe determinar los recursos que deben incluir

para así lograr tener un control diario de las actividades.

5. Conclusiones

Se establece que las relaciones entre las actividades son de suma importancia y

deben estar presentes desde el inicio de la programación siendo acortes con el

proceso constructivo.

Se determinó que el tipo de metodología de programación que se escoja para la

ejecución de un proyecto debe ser certera y acorde, de no ser así se puede caer

errores como programaciones alejadas de la realidad que generan atrasos en el

proyecto.

Se concluye que cada tipo de proyecto es totalmente diferente y requiere de una

metodología de programación adecuado para el proceso constructivo como se

evidencia en este caso al tratarse de actividades repetitivas con recursos constantes

el uso de las líneas de balance es el más acorde.

Se evidencia que al implementar la metodología de LOB la distribución de recursos

es constante durante todo el proyecto lo que reduce los tiempos muertos

producidos por la mala asignación de los recursos para la ejecución de las

actividades a través del tiempo.

Se establece que el método de Líneas de Balance como el más adecuado para el tipo

de proyecto que se presenta como caso de estudio debido a la cantidad de

actividades repetitivas y permite un mayor control de las actividades.

Se determina que la distribución de recursos debe ser determinada desde el inicio

del proyecto ya que esto permite tener una mejor curva de aprendizaje permitiendo

un mayor rendimiento a través del tiempo

Se estima que la duración del proyecto es mayor al implementar el método de líneas

de balance, sin embargo, logra asemejarse a lo que sucede en la realidad teniendo

en cuenta las restricciones entre las actividades a ejecutar.

Se determinó que al tener un mayor control sobre el personal requerido logrando

aumentar su tasa de producción y disminuyendo la cantidad de cuadrillas requeridas

los tiempos muertos son menores puesto que se genera una sinergia entre cuadrillas

permitiendo una armonía entre procesos.

Referencias

Kerzner, H. (1998a). Project management: A systems approach to planning, scheduling,

and controlling, 6th Ed., Wiley, New York.

Yamín, R. A., & Hamerlink, D. J. (2001). Comparison of Linear Scheduling Model (LSM)

and Critical Path Method (CPM). Journal of Construction Engineering and Management,

127(October), 374–381.

Arditi, D., Tokdemir, O. B., & Suh, K. (2001). Effect of learning on line-of-balance

scheduling. International Journal of Project Management, 19(5), 265–277.

https://doi.org/10.1016/S0263-7863(99)00079-4

Agrama, F. A. E. M. (2011). Linear projects scheduling using spreadsheets features.

Alexandria Engineering Journal, 50(2), 179–185. https://doi.org/10.1016/j.aej.2011.01.018

Su, Y., & Lucko, G. (2015). Comparison and Renaissance of Classic Line-of-balance and

Linear Schedule Concepts for Construction Industry. Procedia Engineering, 123, 546–556.

https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.10.107