Modelado dinámico del desempeño en la ejecución de proyectos de infraestructura

System dynamic model for infrastructure project management

Resumen.

En este artículo se generan y evalúan diversas estrategias de ejecución en el desempeño de proyectos de infraestructura a través de un modelo de simulación dinámica. La simulación de sistemas dinámicos fue usada como herramienta complementaria para gerenciar la complejidad dinámica de los proyectos de infraestructura. El modelo representa las interacciones entre el desempeño del equipo y los ciclos de realimentación presentes en la organización del proyecto. El modelo estructura los distintos componentes del proyecto dentro de una visión global del proyecto, sustentando gestión de la integración del proyecto. Como resultado, se muestran gráficos de completación de las actividades, donde se evidencia el efecto de parámetros como recursos, productividad y complejidad del trabajo en el desempeño global del proyecto. El modelo fue validado con respecto a un proyecto real, con el fin de contar con una herramienta confiable para evaluar distintas alternativas y diseñar la estrategia óptima de ejecución de proyectos de infraestructura.

Introducción

En la actualidad, el entorno donde se realizan los proyectos es muy cambiante, por tanto es muy difícil estimar si se alcanzarán las metas del proyecto en costo, tiempo y calidad. Por ejemplo, en promedio solo el 31 % de los proyectos culminan a tiempo, en base a una muestra representativa de 140 proyectos de diversos sectores realizados en Venezuela (Palacios y Yamin, 2002). Por otro lado, el entorno económico actual ejerce enorme presión para producir resultados rápidamente, empujando a las organizaciones hacia la reducción del ciclo de vida y el incremento del desempeño de los proyectos. Además, la tendencia competitiva actual de las organizaciones a estar interconectadas con múltiples socios se traduce en más áreas internas y externas a ser consideradas en los proyectos, creando gran complejidad. Todo esto lleva a las organizaciones a realizar proyectos bajo nuevas condiciones, donde las estrategias de ejecución, las premisas y los paradigmas exitosos en el pasado, podrían no ser efectivos en el presente o en el futuro (Tilk 2003).

En este entorno, los proyectos pueden considerarse sistemas constituidos por innumerables subsistemas interrelacionados, que exhiben un comportamiento dinámicamente complejo. Entonces, el enfoque de sistemas surge como un proceso lógico y disciplinado de resolución de problemas y de desarrollo de proyectos (Kerzner, 2001). Además, este enfoque puede ser operacionalizado a través de la simulación de modelos de dinámica de sistemas, permitiendo representar, analizar y explicar la dinámica de los proyectos (Sterman, 1992). En este sentido, los modelos de sistemas dinámicos (SD) han sido una herramienta altamente efectiva para mejorar el desempeño de proyectos complejos en diversas industrias. Estos modelos han considerado aspectos particulares de los proyectos; por ejemplo, han sido usados en proyectos para estudiar el impacto del cliente (Rodríguez y Williams, 1996), para simular el uso de los recursos (Repenning, 1999), para simular procesos de negociación (Gordon, 1999), en investigación y desarrollo de productos (Ford 1995) y en muchas otras aplicaciones en proyectos (por ejemplo, Williams 2003 presenta un resumen de la aplicación de modelos en gerencia de proyectos). También han sido utilizados como herramientas de aprendizaje para gerentes de proyectos a través de laboratorios computacionales (Choi y col., 2002).

En este artículo se identifican estrategias de ejecución y se evalúa su impacto en el desempeño de un proyecto de infraestructura a través de un modelo de simulación dinámico. En este sentido el modelo propuesto permite aplicar la gerencia de la integración del proyecto, ya que, es posible considerar parámetros de calidad, tiempo y costo dentro de una visión global del proyecto entendido como sistema. El resultado cuantifica el desempeño del proyecto y permite evaluar la efectividad de cada estrategia de ejecución de proyectos propuesta antes de ponerla en práctica. Entonces, el modelo puede servir como herramienta de apoyo en la toma de decisiones gerenciales y como herramienta de la gerencia de la integración en proyectos de infraestructura. El proyecto presentado es un ejemplo accesible para comprender la potencialidad de los sistemas dinámicos en la planificación de proyectos de infraestructura.

Modelos Dinámicos en la Integración del Proyectos

Los modelos de sistemas dinámicos generalmente se han usado para identificar causas y evaluar la magnitud de posibles retrasos y sobrecostos en proyectos. Por otro lado, es bien conocido que los modelos de simulación dinámica proveen de un entorno libre de riesgos para probar nuevas ideas y practicar nuevas formas de trabajar y pensar. En este articulo se agrega a lo anterior la aplicación de los modelos de sistemas dinámicos como herramientas para la gestión de la integración de proyectos (Capítulo 4 PMBOK 2000).

El enfoque de sistemas dinámicos aplicado a proyectos se basa en simular el comportamiento dinámico de los proyectos a partir de la interacción de sus componentes a través de ciclos de realimentación. Estos ciclos son muy apropiados para representar el comportamiento cíclico de los procesos de la gerencia de la integración del proyecto. La estructura del modelo integra los procesos principales de los proyectos con el fin de lograr que estos sean adecuadamente coordinados. Los resultados de la simulación dinámica aportaron valiosa información en el desarrollo del plan del proyecto (Project Plan Development). Como consecuencia, el modelo dinámico propuesto permitió gerenciar el desempeño de los proyectos y por tanto, gerenciar un proyecto de infraestructura (presentado como caso de estudio) con mayor efectividad.

Interacción entre el modelo mental y el modelo de SD

Figura 1 Interacción entre el modelo mental y el modelo de SD

En la Figura 1 se muestra un esquema de interacción entre el modelo mental gerencial y el modelo de SD. El ciclo verde es una representación simplificada de los procesos de la gestión de la integración del proyecto. A partir del modelo mental del equipo del proyecto se toman las decisiones y se elabora el plan del proyecto que integra a los distintos documentos de la planificación del proyecto. Luego, se ejecutan las acciones contempladas en el plan, se recogen indicadores y se mide el desempeño, con el fin de hacer el seguimiento y el control de la ejecución. Finalmente, de la decantación de la medición del desempeño y la incorporación de experiencias usando un procedimiento sistemático se obtienen lecciones aprendidas, las cuales son incorporadas en el modelo mental gerencial. La continua incorporación de experiencias y lecciones al modelo mental gerencial del equipo de proyectos promueve el aprendizaje muy lentamente. Esto es una debilidad en el entorno actual de los proyectos caracterizado por cambios vertiginosos, donde las estrategias exitosas en el pasado pueden no serlo en el presente o en el futuro.

Por otro lado, en el ciclo azul (Figura 1) se representa la forma en que el modelo dinámico del proyecto puede ser acoplado al modelo mental para acelerar el aprendizaje, mejorar la toma de decisiones e incrementar el desempeño. El equipo de proyecto puede generar estrategias de ejecución y probarlas en un modelo de SD. Los resultados del modelo permiten evaluar las estrategias propuestas antes de implantarlas y generar nuevos paradigmas.

Descripción del Proyecto

Se aplica el modelo de SD para representar la fase de implantación de un proyecto de infraestructura. En esta fase, las acciones que se pueden tomar para corregir el rumbo del proyecto tienen un costo considerable. Por tanto, es de gran importancia ensayar y evaluar el impacto de las posibles acciones (o decisiones) que puede tomar el gerente de proyectos, antes de llevarlas a cabo. Estas acciones pueden significar el éxito o el fracaso del proyecto de infraestructura.

El proyecto consiste en la instalación de un sistema de iluminación para una planta industrial. Este sistema permitirá realizar eficientemente las actividades operacionales, de seguimiento y de vigilancia de las instalaciones. El sistema se enfoca en la iluminación perimetral y de los edificios principales, y consta de postes de iluminación conectados a través de un cableado enterrado. El proyecto se debe realizar de manera acelerada afectar lo menos posible las operaciones durante la noche, esto sugiere la necesidad de coordinar las actividades de ejecución y reducir al mínimo el retrabajo. Adicionalmente, el proyecto involucra varias disciplinas (electricidad, civil, industrial) y a diversos actores (departamento de operaciones, vigilancia, mantenimiento). Entonces, el proyecto presentado posee una elevada complejidad dinámica, la cual se basa en la interdependencia de sus componentes. Por tanto, un cambio de alcance, de cantidad de obra o sencillamente un retraso en una parte, influye en el resto del proyecto.

En la Figura 2 se muestra el diagrama de precedencia con las macroactividades del proyecto y sus flechas de relación para indicar la precedencia. Como puede verse en una malla de actividades muy sencilla, sin embargo, el control del desempeño del proyecto es complejo debido a la multiplicidad de factores que influyen en la ejecución y al comportamiento dinámico de los parámetros del proyecto. Sin embargo, esta complejidad dinámica no es captada por el diagrama de la Figura 2.

Diagrama de precedencias del proyecto

Figura 2 Diagrama de precedencias del proyecto

Por otro lado, al llevar a cabo cada actividad se requiere de una cantidad recursos asociados con el esfuerzo de un equipo de profesionales (el equipo de proyectos). Se definen las cantidades de recursos como estimaciones de horashombre para cada actividad y se asignan porcentajes del tiempo empleado por cada miembro del equipo en las actividades asignadas.

Modelado Dinámico del Proyecto

El modelo fue elaborado a través de un proceso iterativo y sistemático (Figura 3), basado en el propuesto por Richmond (1997). El modelo fue cargado y simulado en un computador pentium III mediante el uso un software comercial de simulación dinámica, el cual facilita la interacción modelo usuario a través de consolas interactivas.

Procedimiento de elaboración del modelo

Figura 3 Procedimiento de elaboración del modelo

Propósito del Modelo

Con el desarrollo del modelo es posible representar y simular los procesos dinámicos que ocurren durante la ejecución de proyectos de infraestructura. Estos procesos enlazan la presión del cronograma y el grupo de trabajo con el desempeño del proyecto medido en tiempo y calidad. La presión del cronograma se refiere a la presión que impone la diferencia entre el tiempo disponible y el tiempo requerido para finalizar sobre los miembros del equipo que ejecutan las actividades del proyecto.

Hipótesis Dinámicas

img La diferencia entre el tiempo disponible y el tiempo requerido incrementa el esfuerzo para completar las actividades.

img La diferencia entre el tiempo disponible y el tiempo requerido empuja la fecha de finalización del proyecto el esfuerzo para completar las actividades.

img El apresuramiento en la ejecución contribuye a disminuir la calidad de las tareas

img El sobretiempo trabajado durante muchos días continuos incrementa el cansancio y reduce la productividad del equipo de proyectos.

Construcción del Modelo

El objetivo del modelo guió la selección de las variables fundamentales de los procesos dinámicos presentes en los proyectos. Luego se clasificaron las variables en internas y externas, y se interrelacionaron mediante el uso de diagramas de ciclos causales (Figuras 4,5 y 6). Los principales procesos presentes en los proyectos fueron integrados en tres diagramas (Figuras 4, 5, y 6) y se enmarcaron con óvalos segmentados los parámetros que pueden ser influenciados por el Gerente de Proyectos.

Estructura de actividades disponibles

Figura 4 Estructura de actividades disponibles

En la Figura 4, se representa el proceso de ejecución de actividades del proyecto donde se cuenta con las actividades planificadas, que son el resultado del alcance y de las restricciones de precedencia. Estas actividades se convierten en actividades disponibles para ejecución. Inicialmente, todas las actividades están disponibles para ejecución y, a medida que avanza la simulación, se convierten en actividades completadas de acuerdo con una tasa de ejecución. Las restricciones de precedencia se refieren a la secuencia de ejecución de las actividades estructurada en la red lógica del proyecto. Esta secuencia se determina a partir de un análisis de constructibilidad del proyecto, sin embargo, es posible solapar las actividades con el fin de acelerar el proyecto.

En la estructura de actividades disponibles se considera que las actividades se realizan correctamente al primer intento, sin embargo esto no siempre es así. En la Figura 5, se muestra el diagrama de ciclos causales de la estructura del retrabajo (Cooper, 1993). De la ejecución de actividades se obtienen actividades completadas sin errores y actividades completadas con errores no descubiertos. Esto permite no solo evaluar el retrabajo sino también, la diferencia entre el avance real y el avance percibido. La principal acción que puede tomarse sobre esta estructura es tratar de reducir la tasa de generación de errores e incrementar la capacidad para detectar actividades con errores.

Estructura del Retrabajo

Figura 5 Estructura del Retrabajo

En la estructura mostrada en la Figura 6, se presenta el efecto que tiene la presión del cronograma sobre la cantidad de labor e intensidad de trabajo. Si se incrementa la presión del cronograma se incrementa el esfuerzo y/o los recursos necesarios para completar las actividades. De acuerdo con las Figuras 5 y 6, la presión del cronograma tiene un doble efecto sobre la completación del las actividades (Hernández y Méndez, 2003).

Estructura de la Ejecución de las Actividades

Figura 6 Estructura de la Ejecución de las Actividades

Probar el Modelo

Se probó el modelo para validar su capacidad de pronosticar el comportamiento futuro del proyecto. El modelo fue validado con respecto a datos históricos de proyectos similares y con respecto al juicio experto. Los resultados preliminares de la simulación se centran en estimar los rendimientos en la ejecución de las actividades y evaluar la sinergia del equipo de trabajo. Además, estos resultados permitieron calibrar las constantes y otros parámetros del modelo. Los resultados de la validación permiten revisar, corroborar o rechazar las hipótesis y suposiciones iniciales.

Implantación del Modelo

El modelo permitió mejorar el estimado de avance físico del proyecto. En la Figura 7 se comparan las curvas de avance físico planificadas, reales y simulada. Los resultados de la simulación se acercan más al comportamiento real que la curva planificada sin usar la simulación. El modelo puede ser usado no solo para identificar posibles problemas o desviaciones sino también para identificar posibles acciones para corregir o evitar un comportamiento del proyecto no deseado.

Comparación de Curvas de Avances Físicos

Figura 7 Comparación de Curvas de Avances Físicos.

Referencias

Choi, Carol. Kelly T., y Cooper K. (2002) The rework cycle game: learning complex project change impacts in a game setting. Incluido como artículo en Proceedings of the Project Management Institute Annual Seminars & Symposium. San Antonio, Texas, USA. (pp. 28-36). Pens Newtown Square, Pennsylvania: PMI.

Cooper, Kenneth (1993) THE REWORK CYCLE: Why Projects Are Mismanaged. PMNetwork, 24(2), 5-7

Ford, David. (1995). The dynamics of project management: An investigation of the impacts of project process and coordination on performance. Tesis de Doctorado no publicada, Massachusetts Institute of Technology. Boston.

Gordon, Sze (1999) System Dynamic Models for Construction Projects. Tesis de Maestría no publicada. Massachusetts Institute of Technology. Boston.

Hernandez, Hugo y Méndez, J. (2003). Gerencia del desempeño de la ingeniería de un proyecto: un enfoque de sistemas dinámicos. Artículo presentado en el IV Congreso Iberoamericano de Gerencia de Proyectos. Sao Paulo -Rio de Janeiro. Brasil.

Kerzner, Harold. (2001). Project Management: A Systems Approach to Planning, Scheduling and Controlling. New York: John Wiley & Sons. Séptima edición.

Palacios, Luis Enrique y Yamin R. (2002). Benchmarking de proyectos en Venezuela. Caracas: Universidad Católica Andrés Bello.

A Guide to the Project Management Body of Knowledge PMBOK (2000). Pens Newtown Square, Pennsylvania: Project Management Institute PMI.

Repenning, Nelson (1999) Resource Dependence in Product Development Improvement Efforts. Sloan School of Management. MIT. Reporte de Investigación. versión 1.0 (Diciembre 1999)

Richmond, Barry (1997) An Introduction to Systems Thinking. Hanover: High Performance Systems Inc.

Rodrigues, Alexandre. y Williams T. (1996). System Dynamics in Project Management: Assessing the Impacts of Cliente behavior on Project Performance. Working Paper 1996/6: Theory Method and Practice Series. Department of Management Science, University of Strathclyde

Sterman, John (1992) “System Dynamics Modeling for Project Management” Reporte de MIT System Dynamics Group. Sloan School of Management.

Tilk, David (2003) Project Success through Project Risk Management. Pricewaterhousecoopers, LLP. Catálogo de servicios.

William, Terry (2003) The Contribution of Mathematical Modelling to the Practice of Project Management. Management Science: Theory, Method & Practice Series. 2003/4

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© 2004, Hugo Hernández y Jolihtzahanna Méndez
Originally published as a part of 2004 PMI Global Congress Proceedings – Buenos Aires, Argentina

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