1/12/2022
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LEAN CONSTRUCTIÓN
LÍNEA DE BALANCE
Docente:
Ing. Oscar Azcue Mollinedo MBA, AOD, CEC
DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA E INGENIERÍAS DE LA
CONSTRUCCIÓN
ESCUELA INGENIERÍA CIVIL
‘to fail to plan is to plan to fail…’
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LINEA BALANCE PARA PRODUCIVIDAD, Esquemas y mapas conceptuales de Productividad y Gestión de Tiempo
LINEA BALANCE PARA PRODUCIVIDAD
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
2021/2022
1 / 19
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LEAN CONSTRUCTIÓN
LÍNEA DE BALANCE
Docente: Ing. Oscar Azcue Mollinedo MBA, AOD, CEC
DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA E INGENIERÍAS DE LA
CONSTRUCCIÓN
ESCUELA INGENIERÍA CIVIL
‘to fail to plan is to plan to fail…’
Existe una variedad extensa de herramientas que permiten incrementar la probabilidad de tomar mejores decisiones en cualquier organización; algunas de estas herramientas son:
- CPM (Método de la Ruta Crítica.
- PDM (Método de Diagramas de Precedencias).
- PERT (Técnica de Programación, Evaluación y Revisión)
- LDB (Método de Línea de Balance).
La técnica LDB ha sido objeto de numerosos estudios, la gran mayoría de ellos a favor de la misma, principalmente por la sencillez de los principios en que se basa y por las múltiples ventajas que implica su utilización. Carr y Meyer (1974) se apoyan en el trabajo realizado por Khisty para encontrar las cantidades de recursos necesarios en la LDB en cualquier momento en el transcurso del proyecto O’Brien (1975 y 1984) concluyó que los edificios de tipo repetitivo se programan mejor con la LDB En 1986, Arditiy y Albulak describieron un experimento con la LDB programando un proyecto de construcción de una carretera. Utilizando 1 Km de carretera como la unidad, desarrollaron un programa de obra en la LDB que les permitió acelerar el ritmo de trabajo original del proyecto Al Sarraj, en 1990, presenta un desarrollo formal de la Línea de Balance. En las dos últimas décadas (1990-2010) se han publicado los resultados de un gran número de proyectos de investigación, entre los que destacan los realizados por Ardity y Albulak (1986), Ardity y Psarros (1987), Ardity et al. (1999), Ardity et al. (2002), Hafez (2004), Harris y Ioannou (1998), Jongeling y Olofsson (2007), Kenley (2004), Lutz y Halpin (1992), Lutz et al. (1994), Moselhi y El-Rayes (1993), Nageeb y Johnson (2007) y Spencer y Lewis (2005), la gran mayoría de ellos basados en proyectos reales de construcción. Un proyecto típico podría ser uno de vivienda consistente en varias unidades que requieren el mismo tipo de trabajo, tal como cimentación, muros de block, techos de concreto y acabados e instalaciones. Si estas actividades fuesen programadas con CPM, PDM o PERT, el correspondiente diagrama de barras sería como el que se muestra en la Figura.
Ahora bien, si el mismo proyecto se programa con la técnica de Línea de Balance, éste se vería como se muestra en la Figura LDB muestra el “ritmo” de trabajo al cual deben ser realizadas todas las actividades que conforman el proyecto para concluirlo de acuerdo a lo programado, la relación de un grupo de actividades con respecto al grupo subsecuente y, si un grupo está atrasado, el impacto de éste sobre el grupo posterior. En este sentido, una gráfica de LDB no muestra relaciones directas entre actividades individuales; muestra una relación de resultados entre las diferentes operaciones y cómo cada operación debe ser completada a un ritmo particular para que la subsecuente proceda al ritmo requerido. En la Figura, se muestra la gráfica de la LDB actualizada al término de la semana 12 del proyecto. Se puede ver que la Cimentación está dentro de programa y casi concluida pero los Muros y la Losa están retrasados. Los Acabados todavía no inician, pero el ritmo de trabajo esperado ya ha sido graficado y, por extrapolación, se ve que la primera unidad será completada tres semanas tarde. Esta demora puede corregirse incrementando los ritmos de producción de los Muros, la Losa y los Acabados, ya sea tomando medidas para incrementar la eficiencia o incrementando los recursos necesarios a aquella operación donde no se está logrando la producción esperada.
En la figura anterior se puede ver claramente que el "ritmo" de trabajo, o rendimiento, del proyecto en cuestión se puede determinar fácilmente, ya que corresponde a la pendiente de la línea que une las terminaciones de la primera y la última unidad. Para propósitos ilustrativos y mayor claridad, esta relación se presenta en la Figura y corresponde a la ecuación R = (n - 1) / (t - t 0 ).
Conceptos básicos del método de la
Línea de Balance (LDB)
Es importante reconocer que para que el ritmo de trabajo R se cumpla, se deberá contar con todos los recursos necesarios. Ahora bien, esta condición también es premisa necesaria para cualquier otra técnica de programación, sea ésta CPM, PDM, PERT, o cualquiera otra. Generalmente, cuando se realiza la programación inicial de un proyecto de construcción, independientemente de la técnica usada, se considera que se cuenta con recursos ilimitados, y posteriormente se realiza la redistribución o “balanceo” de recursos.
Análisis de una gráfica de la Línea de Balance
(LDB)
Se supone un ejemplo sencillo como lo es la construcción de un pequeño muelle. Éste consiste en tres operaciones:
- Hincado de pilotes
- Colocación de trabes y
- Colocación de la plataforma de rodamiento o losa.
- El muelle consta de 10 tramos
La interrelación de estas tres operaciones se muestra en un sencillo diagrama lógico (red de actividades), como se muestra. Para facilitar cualquier margen de error en cuanto al plazo para finalizar cada operación, normalmente se coloca una “holgura o espera condicionada” (buffer, en inglés) entre una operación y otra, como se muestra.
De manera similar ocurre con la cuadrilla C2 al pasar de la sección 2 a la 4. Al avanzar la ejecución del proyecto, también se observa que la sección 5, no puede iniciar sino hasta después del día 47, en vez del día 43; el buffer aumenta ahora de 5 a 9 días (+ 4 días). En síntesis, la actividad Trabes demora su terminación en 8 días debido a la restricción de cuadrillas asignadas a ella. Por otra parte, la sección 10 de la actividad Losa también debe cumplir con la restricción de tener un buffer de 5 días luego de concluida la sección 10 de la actividad Trabes; es decir, la última sección de la actividad Losa inicia el día 93 y concluye el día 103, que es a su vez la duración total del proyecto. Para calcular el “ritmo de trabajo real” (r), utilizamos los valores de la Figura en la ecuación r = (n - 1) / (t - t 0 ), es decir r = (10 – 1)/(88 – 35) = 0.17 Trabe/día ó 0. Trabe/semana, que es menor a lo programado de una sección por semana. Supongamos ahora que podemos disponer de una tercera cuadrilla, C3, para la actividad Trabes y que queremos emplear a ésta y a las otras dos, C1 y C2, de manera eficiente; es decir, estarán todo el tiempo ocupadas. El resultado de tal condición se muestra en la Figura. Al contar con 3 cuadrillas, C1, C2 y C3, la primera ejecuta cuatro secciones: 1, 4, 7 y 10, mientras que C y C3 sólo realizan tres cada una de ellas; C2 ejecuta las secciones 2, 5 y 8 y C3 las secciones 3, 6 y 9. Se observa que la cuadrilla C1 pasa de la sección 1 a la 4 sin interrupción alguna, como igualmente sucede para las secciones restantes que le corresponden. Observe también que, el inicio de la primera sección de la actividad Trabes ahora tiene un buffer de 14 días en vez del programado de 5 y que el buffer entre las secciones 10 de las actividades Pilotes y Trabes permanece de 5 días. Resulta paradójico que al disponer de mayores recursos la duración total del proyecto ahora es de 104 días, en virtud de la demora que ahora tiene el inicio de la actividad Trabes. Para calcular el “ritmo de trabajo real” (r) en la actividad Trabes utilizamos los valores de la Figura en la ecuación r = (n - 1) / (t - t 0 ); es decir, r = (10 – 1)/(80 – 44) = 0. Trabe/día ó 1.25 Trabe/semana, que es mayor a lo programado de una sección por semana.
Desde luego, el responsable de la programación podría optar por la solución inicial, pero deberá estar consciente de que tal condición implicará que las cuadrillas pudieran estar inactivas durante cierto tiempo, tal como se muestra, con los respectivos impactos en términos de costo que resultarían de tal decisión. En última instancia, deberá comparar estos costos adicionales contra aquellos que resulten de concluir el proyecto en un mayor tiempo para tomar la decisión final. El análisis de las condiciones anteriores nos indica que si decidimos emplear de manera eficiente (sin tiempos muertos) ya sea 2 ó 3 cuadrillas en la actividad Trabes, ésta se desbalancea con respecto a las otras dos, impactando entonces en la duración total del proyecto. Esto también se puede interpretar como que, para que la actividad Trabes esté balanceada con las demás, entonces el número ideal o teórico de cuadrillas está entre 2 y 3, lo cual es irreal e imposible para propósitos prácticos. Esta condición se puede identificar desde la programación inicial, utilizando un cartabón o plantilla con una duración correspondiente a la unidad de tiempo preestablecida, que para este caso es de una semana, tal como se observa.
Caso: aplicación de la Línea de Balance (LDB) Se pide elaborar un programa de obra con la técnica de la Línea de Balance para un proyecto consistente en la construcción de 20 almacenes idénticos ubicadas en el parque industrial de la ciudad. Se nos indica que es necesario entregar 3 bodegas cada semana (R), que la semana consta de 5 días hábiles y que en cada día hábil se trabaja 8 horas al día. Las actividades del proyecto son secuenciales y para evitar interferencias entre ellas se ha incorporado un buffer (b) de 5 días. Se indican las actividades a realizar, las horas-hombre estimadas para concluir las actividades de cada bodega, así como el número de integrantes de cada cuadrilla.
De acuerdo al procedimiento recomendado, pasemos entonces a dibujar el diagrama lógico de actividades, que es el que se muestra en la Figura, elaborar la tabla de cálculos necesarios (Tabla) y la correspondiente gráfica de la LDB. Obsérvese en la Tabla que, el valor de G es de 2.63, por lo que el responsable de la programación puede optar por asignar ya sea 1 ó 2 cuadrillas; habiendo decidido inicialmente para este proyecto contar con sólo una. Una ventaja que tiene la técnica de la LDB es que es sumamente fácil identificar si el procedimiento se está aplicando correctamente, ya que en la tabla de cálculos hay un par de columnas que nos pueden servir como "verificadores", éstas son la de Rendimiento real y la de Tiempo transcurrido del inicio de la primera sección al inicio de la última (columnas 6 y 8 respectivamente). Los valores que se obtengan, por lo general, deben fluctuar alrededor del valor del Rendimiento teórico (R), tal como se muestra en la Tabla. A manera de ejemplo tenemos que el valor de r para la actividad A, de 3.27 es ligeramente mayor a 3 (R), en virtud de que se está empleando a 9 trabajadores en vez de los 8.25 que se determinó en la columna 4.
Otra ventaja que tiene la LDB es que, el programador puede visualizar fácilmente otras posibles soluciones que permitan mejorar la programación inicial de un proyecto. Por ejemplo, puesto que la actividad D es la que está desbalanceada, se puede optar por empezar esta actividad con una cuadrilla para las primeras 10 bodegas y aumentar una segunda cuadrilla para completar las últimas 10, tal como se muestra en la Figura. Una segunda alternativa pudiera ser empezar la actividad con dos cuadrillas para las primeras 10 bodegas y después con solo una para las últimas
- En ambos casos se logra reducir la duración total del proyecto respecto a la programación inicial. Ahora bien, al optar por estas soluciones, el programador tendrá que verificar que se cumpla también la restricción respecto a los buffers en el punto de inflexión de la actividad D. Una tercera alternativa podría ser la de dividir la ejecución de la actividad D en dos etapas, interrumpiéndola por el número de días que considere necesario tal como se muestra en la Figura. Para esta condición, el programador tendrá que verificar que se cumpla también la restricción respecto a los buffers tanto antes como después de la interrupción de la actividad D. Al decidir por alguna de las alternativas anteriores el programador deberá analizar si los ahorros que se tiene al terminar más pronto el proyecto son menores a los costos que implica la movilización de recursos, tanto los humanos como los de maquinaria y equipo, además de los costos indirectos.
Finalmente, seguramente se preguntarán si la LDB permite la “aceleración” de la ejecución de un proyecto, condición que en CPM se conoce como compresión de redes Supongamos que el cliente nos indica que requiere que éstas estén listas en un plazo no mayor de 3 meses. Si consideramos 22 días hábiles por mes, entonces disponemos de 66 días para completar el proyecto. Tendremos que calcular ahora cuántos recursos son necesarios en cada actividad para satisfacer dicha restricción. El primer paso consiste en calcular la duración necesaria para completar una bodega, tal como se muestra en la Figura, y que para este ejemplo es de 42.
Entonces, la técnica programación de la LDB también puede ser aplicada para "acelerar" un proyecto de construcción. La principal restricción, al igual que en la utilización de otras técnicas como CPM, PDM o PET, es el poder contar con los recursos suficientes para poder ejecutar la obra a la velocidad de producción planeada.