1.1. Planificación 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 planificación de la actividad constructiva. Lo anterior converge en un interés, por parte de los trabajadores, en exceder sus expectativas y en la percepción como un desafío del alcance de las metas que se establecieron en conjunto en la toma de decisiones. El método que propone el autor busca que todas las personas involucradas en el proyecto (ingenieros, contratistas, proveedores, mano de obra, etc.) estén informadas e interactúen para lograr un común acuerdo en el establecimiento de las horas-hombre. Por consiguiente, la aplicación del método requiere de la realización de dos reuniones: en la primera, se debe mostrar todo el trabajo que se debe realizar y, además, el alcance del proyecto para acordar las tareas individuales; en la segunda, se integra la estimación de horas de trabajo de los partícipes y se soluciona cualquier conflicto o requerimiento de la mano de obra, con el fin de obtener una proyección de las horas hombre y un calendario de obra con la fecha de culminación del proyecto. Así se tiene comprometida moralmente a la mano de obra con un determinado número de horas de trabajo y con un calendario para completar las actividades asignadas.

1.2. Planeación estratégica del recurso humano para la gestión en la construcción

^{Maloney (1997)} afirma que, dentro de las organizaciones, las estrategias de gestión que involucran recursos humanos reciben una consideración menos formalizada y, en particular, las empresas del sector de la construcción que omiten, intencionalmente, las estrategias asociándolas al seguimiento que realiza el líder o a la gestión del recurso humano como organización 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. Razón por la cual, se deben desarrollar estrategias para la gestión del recurso humano de forma conjunta a otras estrategias de la organización, con la finalidad de resolver problemas como la disponibilidad de mano de obra calificada.

En suma, además 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 organización. Esto se logra con el mejoramiento del desempeño de los trabajadores. En la Figura 1 se evidencia la manera cómo el autor clasifica la mejora del desempeño mediante cinco enfoques que miden el grado de participación de los empleados; en el lado izquierdo los trabajadores solo siguen órdenes relacionadas con el qué hacer y cómo se debe hacer, mientras que a medida que se llega el extremo derecho del gráfico los trabajadores se involucran en decisiones importantes que exigen un juicio basado en su experiencia y conocimientos.

Fuente. Elaboración propia con base en Maloney 1997

Figura 1 Participación de los trabajadores. 

1.3. Asignación y optimización de la distribución de mano de obra parcialmente polivalente/multiskilled

^{Gomar, Haas y Morton (2002)} investigaron la asignación y distribución de mano de obra polivalente en un proyecto de construcción en el cual se desarrolla un modelo de programación lineal para optimizar el proceso. La polivalencia de mano de obra se refiere a múltiples tareas esenciales que puede ejecutar un individuo durante la construcción y que le permite participar en más de un proceso constructivo. La asignación de estos individuos es una estrategia que permite reducir el costo y mejorar el rendimiento de la mano de obra, aunque el éxito 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 según la experiencia y habilidades de los trabajadores. Los autores, después de ejecutar el modelo, demuestran que los empleados pueden realizar más de una tarea esencial y que, de acuerdo a sus habilidades, estos incrementan su tiempo de participación en el proyecto, como se observa en la Figura 2. Sin embargo, después de 2 o 3 habilidades es muy corto el incremento del beneficio en la duración de la participación de la mano de obra.

Fuente. Elaboración propia con base en ^{Gomar et al., 2002}

Figura 2 Promedio de duración de los trabajadores en el proyecto respecto al número de habilidades poseídas. 

1.5. Modelo de planificación basado en construcción ajustada para obras de corta duración

Virgilio Cruz-Machado y Pedro Rosa (2007) desarrollaron un modelo de planificación basado en la construcción sin perdidas (Lean Construction), modelo que puede aplicarse a obras de corta duración con énfasis en los recursos de planificación. Para los autores el medio humano es esencial, limitado y renovable, es el componente más complejo de planificar en cualquier actividad, debido a los múltiples factores que lo afectan como el rendimiento, la ergonomía, la productividad, entre otros. La gestión del recurso humano es un proceso en el cual se debe tener claro qué perfiles profesionales se necesitan para lograr de manera exitosa la ejecución 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 planificación, como se evidencia en la Figura 3, en la que se identifica la mayoría de problemas que pueden presentarse durante la ejecución del proyecto y que, por lo general, generan retrasos y sobrecostos.

Fuente. Elaboración propia con base en Virgilio Cruz-Machado y Pedro Rosa, 2007

Figura 3 Modelo de planificación. 

1.4. Aproximación grafica para la planificación de la mano de obra en redes de infraestructura

^{Elhakeem y Hegazy (2005)} desarrollaron una forma de planificar el recurso humano para la construcción de redes de infraestructura con base en el modelo de planificación distribuido (Distributed Scheduling Model - DSM) (Hegazy, Elhakeem y Elbeltagi, 2004), el cual permite planificar recursos, optimizar costos y realizar la programación de obra para mega proyectos de construcción. Dentro de la planificación 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 terminación del proyecto es calculada a partir de la duración 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 cálculo de cuadrillas, los autores desarrollaron un nomograma que representa gráficamente la formulación matemática. Sin embargo, debido a la variabilidad en las condiciones de trabajo, la productividad puede disminuir, es decir, se hace necesario un mayor número de cuadrillas para finalizar las actividades en el tiempo estipulado. De esta manera, se plantea un segundo nomograma que ajusta el número inicial de cuadrillas que prevé un riesgo de retraso en la ruta crítica de las actividades.

Para planificar los recursos humanos a partir de la simulación del proceso constructivo en modelos BIM se propone el siguiente proceso, el cual fue aplicado en un caso de estudio que consiste en la simulación de la construcción de una estructura en concreto reforzado. En este sentido, se tiene como base algunos de los pasos desarrollados en: «Metodología para la elaboración de modelos del proceso constructivo 5D con tecnologías "Building Information Modeling"» (Porras-Díaz et al., 2015). En el proceso se realiza una optimización que permite integrar de forma genérica la planificación 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 están representadas visualmente por un color característico durante la simulación del modelo BIM 5D. Adicionalmente, se genera un algoritmo UML, de planificación de los recursos humanos, que puede ser empleado a cualquier proyecto de construcción.

2.1. Identificación de variables para la planificación de recursos humanos

Las variables necesarias para realizar la planificación de recursos humanos, a partir de la simulación de modelos BIM, se identificaron según lo planteado por ^{Bohórquez (2016)} mediante una búsqueda bibliográfica relacionada con las siguientes palabras clave: manpower, human resources allocation, manpower in construction, workforce, BIM and manpower, planning manpower with.

2.2. Elección del caso de estudio.

El caso de estudio es una estructura en concreto reforzado de una edificación de tres plantas, en la cual se realiza la planificación detallada del recurso humano con la implementación de la simulación BIM 5D. La empresa JM CONSTRUCCIÓN & CONSULTORIA S.A.S suministra los documentos de diseño para fines académicos. Estos documentos corresponden al proyecto CASA LA CASTELLANA, la cual está 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 información, sobre el proceso constructivo, en modelos BIM es conocido como modelado BIM 3D. Para el caso de estudio, la información de entrada son los dibujos CAD 2D y el software utilizado para el modelamiento es Autodesk Revit. Así, con el modelo BIM 3D se obtiene la información física del proyecto, centralizada en una única base de datos. Además, incluye la información de construcción de los elementos del proyecto: zapatas, vigas de cimentación, columnas, vigas aéreas, placa aligerada; estructuras temporales: formaletas, parales, tableros y cerchas.

2.4. Planificación 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 culminación de la obra en el año 2017. Se integra, además, la información de rendimientos y cantidades de obra con el fin de asignar el recurso humano que ejecuta cada actividad. En relación con el proceso de planificación se describe, detalladamente, de la siguiente manera:

La información para asignar los rendimientos de obra se obtiene, a partir de la investigación "Análisis de rendimientos de mano de obra para actividades de construcción-Estudio de caso Edificio J UPB-" (^{Sánchez, 2009}) en donde se toman medidas del tiempo que emplea cada cuadrilla para realizar las actividades básicas de la construcción de estructuras en concreto reforzado (refuerzo, encofrado, fundida y desencofrado). En lo que respecta a la selección de la fuente de rendimientos, esta se encuentra basada en consideración con las características de las construcciones J UPB y CASA LA CASTELANA, que se encuentran ubicados en la región del área metropolitana de Bucaramanga, Colombia.

Las cantidades de obra fueron estimadas de forma automatizada mediante el modelo BIM 3D, el cual realiza una codificación, que permite dividir por fases constructivas el proyecto, con el propósito de asignar un número de actividades a cada una de las cuadrillas de la obra en gestión. Ejemplos de la codificación 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 duración de las actividades constructivas, se elabora el producto entre el rendimiento y la cantidad de obra de las actividades básicas de construcción. Las labores relacionadas con el uso de concreto reforzado se dividen en cuatro actividades: refuerzo, encofrado, fundida y desencofrado. Dada a la utilización 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 según un orden lógico y realizable. Por último, se identifica cada cuadrilla de un oficial y un ayudante a partir de un código representativo: C1, C2, C3, C4.

Por consiguiente, es necesario asignar a las cuadrillas sus respectivas actividades, de modo que cada integrante esté comprometido al cien por ciento con el número 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 integración del modelo BIM 3D y el programa de obra, lo que se traduce en agregar la dimensión del tiempo. Para la planificación del recurso humano se agrega la variable de asignación de la mano de obra al modelo BIM 4D y se obtiene un modelo BIM 5D. Para la elaboración 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 asignación de un color y la información 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 obtención de un modelo BIM 6D. Para el objeto de análisis 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 planificación del recurso humano

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

3.1. Variables para la planificación de recursos humanos.

Las variables necesarias para realizar la planificación de recursos humanos mediante la simulación de modelos BIM (^{Bohórquez, 2016}) se resumen en la Tabla 1 y se describen a continuación:

Tabla 1 Variables identificadas 

Fuente. Elaboración propia.

3.1.5. Secuencia del proceso constructivo.

La secuencia del proceso constructivo es importante para saber en qué 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 esté terminado el armado del refuerzo de vigas y viguetas del piso correspondiente. Dicha sucesión de actividades es representada mediante el uso de la columna, predecesoras del diagrama de Gantt de Microsoft Project y de la organización de las tareas por fases de actividad constructiva, para cada elemento estructural y temporal de cada piso de la estructura.

3.2. Dibujos 2D del caso de estudio

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

Fuente: Elaboración propia

Figura 4 Sección de un plano de Despiece. 

3.3. Modelo BIM 3D del caso de estudio

En la Figura 5 se constata el modelo BIM 3D mediante una representación virtual de los elementos de construcción del caso de estudio (zapatas, vigas de cimentación, columnas, vigas aéreas, placa aligerada), el modelo contiene información del diseño. Por otro lado, la Figura 6 muestra el modelo BIM 3D con detalle en las estructuras temporales (formaletas, parales, tableros y cerchas).

Fuente. Elaboración propia en el software Autodesk Revit 2016

Figura 5 Modelo BIM 3D. 

Fuente. Elaboración propia en el software Autodesk Revit 2016

Figura 6 Sección del Modelo BIM 3D. 

3.4. Planificación del recurso humano del caso de estudio

A continuación, se muestran los resultados de los pasos definidos para realizar la planificación de recursos humanos:

3.4.1. Rendimientos de obra.

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

Tabla 2 Nomenclatura de las actividades constructivas 

Fuente. Elaboración propia

Tabla 3 Rendimientos medidos en función de la cantidad de concreto 

Fuente. Elaboración propia

Tabla 4 Rendimiento medido en función de la cantidad de acero 

Fuente. Elaboración propia

3.4.2. Cantidades de obra.

En la Figura 7 se observa el cálculo 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.

Fuente. Elaboración propia en el software Autodesk Revit 2016

Figura 7 Cantidades de obra del caso de estudio. 

Tabla 5 Resumen de cantidades de obra 

Fuente. Elaboración propia

3.4.3. Programa de obra.

El programa de obra se realiza según la jornada laboral de 48 horas totales, presentadas en la Figura 8. En este sentido, la Figura 9 señala la manera cómo está conformado el programa de obra: las actividades constructivas organizadas en fases y capítulos, los rendimientos, las cantidades de obra y el tiempo de duración de las actividades. Adicionalmente, las relaciones de procedencia. Se presenta el código de la cuadrilla asignada a cada actividad (C1, C2, C3, C4). Así, la Figura 10 refleja la asignación de actividades para la cuadrilla C4, en donde se destaca la dedicación del cien por ciento.

Fuente. Elaboración propia

Figura 8 Horario laboral. 

Fuente. Elaboración propia en el software Microsoft Project 2016

Figura 9 Programa de obra para la planificación del recurso humano. 

Fuente. Elaboración propia en el software Microsoft Project 2016

Figura 10 Gráfico de asignación de la cuadrilla C4. 

3.5. Modelo BIM 5D y simulación del proceso constructivo

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

Fuente. Elaboración propia en el software Navisworks Manage 2016

Figura 11 Simulación BIM 5D para la planificación del recurso humano del caso de estudio  

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

Tabla 6 Colores por cuadrilla 

Fuente. Elaboración propia

3.6. Algoritmo para planificación del recurso humano en proyectos de construcción

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

Fuente. Elaboración propia con base en ^{Bohorquez (2016)}

Figura 12 Algoritmo de planificación del recurso humano.  

Dada la información del diseño del proyecto de construcción, se inicia el modelado que pretende obtener el modelo BIM 3D; el cual permite tener una visión general de la magnitud de obra, cuyo propósito es que el equipo planificador pueda asignar una duración preliminar a partir de la experiencia y requerimientos de tiempo exigidos por el dirigente. Con la duración establecida, se procede a realizar una reunión de planificación general en la cual participen los actores involucrados en el desarrollo de la fase de construcción del proyecto. Lo anterior se desarrolla con el fin de definir la totalidad de actividades necesarias y el método constructivo a emplearse. Además, es necesario tener en cuenta a los proveedores para obtener información sobre la disponibilidad del material y, de esta manera, poder realizar la identificación de riesgos que, posiblemente, se presenten durante la construcción del proyecto.

Con la información obtenida, duración aproximada de obra, actividades necesarias y método constructivo, se determina el número 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 estimación de rendimientos de las actividades constructivas necesarias en cada fase de la planeación del diseño. Desde el modelo BIM 3D se extraen las cantidades de obra, consolidadas de acuerdo a las actividades definidas; se procede, además, a la estimación de la duración de las actividades constructivas.

A saber, la información del procedimiento descrito permite proceder a la elaboración del programa de obra en donde se organizan las fases de construcción con sus respectivas actividades. En este sentido, es necesario proseguir a la asignación del recurso humano que debe efectuar las actividades. Adicionalmente, se definen las fechas de inicio y de fin. Por consiguiente, se procede a la integración del programa de obra con el modelo BIM 3D para así obtener el modelo BIM 4D. Las fechas obtenidas son indispensables para la planificación 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 ejecución de las labores. Además, si llegado el caso y los proveedores solicitan cambios mínimos en la entrega del material, solo se debe realizar un ajuste al programa de obra, sin perturbar de forma significativa el diseño establecido inicialmente.

Finalmente, se comprueba que el tiempo asignado para la construcción coincida con el tiempo calculado en el programa de obra, de no ser así se emprenden las estrategias para el ajuste del programa en una segunda iteración. De esta manera, una vez cumplido el requerimiento temporal se procede a la actualización de la simulación BIM 5D en la que es posible detectar y corregir falencias del programa de obra resultante. Si se observa, en la simulación BIM 5D, que el programa de obra no se ajusta al método constructivo elegido de forma lógica, es pertinente revisar el diseño 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 planificación y de la simulación constructiva, es conveniente proceder al análisis de los perfiles profesionales, requeridos para la ejecución 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 participación de los trabajadores en las tareas asignadas, se hace necesario realizar un análisis polivalente del recurso humano, disponible en la zona en donde se implementa la construcción. Gracias a la información obtenida del análisis se procede a instaurar una convocatoria del personal, que debe ser capacitado, antes de la ejecución del proyecto. La fase de instrucción se desarrolla mediante la aplicación del concepto de contrato moral, en el que se presenta a los trabajadores en formación el proceso de planificación resumido en el modelo BIM 5D. Además, se debe informar al personal sobre la asignación del color, representativo de las cuadrillas, que facilita la identificación de actividades a realizar durante el avance del proyecto, determinado temporalmente con fechas de comienzo y fin para cada actividad. La implementación del contrato moral, responde a la necesidad de motivar a los trabajadores en potencia, para comprometerlos con la ejecución del proyecto a partir del mejoramiento continuo de su rendimiento. Por último, se realiza un control de actividades de obra en el que se compare la planeación y ejecución de labores con la ayuda de la simulación del modelo BIM 5D.