3.01 Tesis doctorado

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A method to identify virtual design and construction implementation strategies from a lean construction perspective.
(2016) Mandujano Rodríguez, María Guadalupe; Alarcón Cárdenas, Luis Fernando; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Existen importantes avances en las sinergias entre el modelado de información de construcción (BIM), como parte del diseño y construcción virtual (VDC), y la construcción lean. Sin embargo, la literatura no explora completamente la naturaleza o razones conceptuales detrás de estas sinergias. Una mejor comprensión de estas sinergias permitiría a la industria de la arquitectura, la ingeniería y la construcción (AEC) lograr una mejor implementación entre lean y VDC, y sería un peldaño para seguir diseñando nuevas sinergias.Además, en los últimos años, la industria AEC ha ampliado el uso de VDC; especialmente los métodos de construcción lean, para ofrecer un mayor valor a sus clientes. VDC incluye el uso de la gestión de producción utilizando métodos lean como parte integral de su método y teoría. Múltiples casos de estudio han concluido que se logran mejores resultados mediante la implementación de ambas iniciativas en conjunto.A pesar de la gran importancia de ambas metodologías, VDC sigue siendo un desafío ya que las empresas carecen de estrategias de implementación y su relación con la construcción Lean.El objetivo de esta investigación es diseñar una metodología sistemática que permita a las empresas AEC identificar las mejores estrategias de implementación de los modelos VDC y su impacto en el desempeño con la construcción lean como moderador.Para alcanzar el objetivo final d se llevaron a cabo los siguientes objetivos específicos:• Se llevó a cabo una revisión de la literatura para explorar las sinergias entre la construcción lean y VDC, incluyendo BIM (producto), modelado de procesos y organización;• Se creó un modelo de interacciones entre los elementos de VDC, incluyendo moderadores en relaciones específicas;• Se analizó la frecuencia de las referencias en la literatura utilizando un método estadístico (cuadrados mínimos parciales de PLS) para probar las hipótesis nulas y evaluar el significado de las relaciones y los moderadores. • Se informaron y discutieron los resultados.• Se dibujaron las conclusiones en base a los resultados.Este estudio tiene contribuciones académicas y prácticas. La principal contribución teórica al conocimiento en el campo de VDC y Lean es el diseño del modelo de influencia VDC/Lean, basado en evidencia estadísticamente significativa entre las relaciones de los elementos en la implementaciones de VDC con Lean como moderador. Los resultados indican que se alcanzan mejores resultados del proyecto cuando Lean es un elemento integral dentro de la implementación de VDC.Una contribución práctica es que los profesionales pueden usar las ideas y los hallazgos para apoyar las decisiones sobre la implementación de VDC y Lean dentro de la industria AEC.Como se mencionó, los modelos de VDC se implementan de acuerdo con anécdotas y creencias basadas en proyectos pasados, que han motivado a muchos proyectos y empresas en muchos países a usar métodos VDC, pero aún no han llevado a la adopción universal en todo el mundo.
Advanced monitoring of construction safety using UAS and positioning technologies
(2020) Martínez Ribón, Jhonattan Guillermo Tercero; Alarcón Cárdenas, Luis Fernando; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La alta tasa de fatalidad en la industria de la construcción es una de las principales preocupaciones entre los profesionales y los investigadores. La naturaleza dinámica de la construcción, el número limitado de gerentes de seguridad y la dificultad de visitar lugares inaccesibles, de difícil acceso o inseguros son algunos de los factores que afectan negativamente la capacidad de monitorear los sitios de construcción de manera frecuente y, por lo tanto, identificar riesgos. Sistemas aéreos no tripulados (UAS) y las tecnologías de posicionamiento han surgido como herramientas potenciales para mejorar las tareas relacionadas con la seguridad en los sitios de construcción. Este estudio tiene como objetivo el desarrollo, la evaluación y la implementación in situ de UASs personalizados y sensores de posicionamiento para mejorar el monitoreo de seguridad y el proceso de identificación de riesgos en los sitios de trabajo de construcción. Para lograr este objetivo, se realizó un estudio de caso exploratorio para evaluar la percepción de riesgo de los gerentes de seguridad mediante el uso de contenido visual generado por UASs y contenido visual tradicional. Más tarde, se desarrolló y probó un sistema de posicionamiento basado en ultrasonido en un sitio de construcción real. El objetivo principal del sistema fué determinar la posición de los trabajadores y calcular su tiempo de exposición al peligro en un ambiente interior, especialmente donde los UAS no pueden operar para recopilar datos visuales. Finalmente, se diseñaron, desarrollaron y probaron dos UASs utilizando software y hardware de código abierto disponibles comercialmente. El primer UAS fue equipado con un GNSS de doble frecuencia (L1/L2) y tecnología de post procesamiento cinemático (PPK), cuyo objetivo fue aumentar la calidad y precisión de la representación visual en 3D de los sitios de construcción. Un segundo UAS conocido como iSafeUAS fue diseñado y probado para minimizar los riesgos potenciales de seguridad asociados con el despliegue de UASs para aplicaciones relacionadas con la seguridad de la construcción. El resultado de esta investigación mostró que el uso sistemático de UASs y tecnologías de posicionamiento en los sitios de construcción permite mejorar la percepción de riesgo de los gerentes de seguridad, reduce el tiempo y los esfuerzos durante el proceso de recopilación de datos, aumenta la cantidad y calidad de la información recuperada y minimiza el riesgo asociado con el proceso de recolección de datos.
Advancing knowledge of design-build and best-value in highway projects
(2020) Calahorra Jiménez, María Inmaculada; Alarcón Cárdenas, Luis Fernando; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En Chile, 74% de los proyectos viales experimentan sobrecostos. En EEUU, 80% de estos proyectos se adjudican a la empresa más barata. Lo anterior, en última instancia, repercute negativamente en la gestión de recursos públicos. El objetivo de esta investigación fue desarrollar conocimiento para mitigar sobrecostos en proyectos viales de Chile; y hacer más influyentes los criterios técnicos en la selección de los equipos en EEUU. En Chile, se entrevistaron 41 profesionales y se analizaron formas colaborativas de gestión de proyectos. En base a ello, se propusieron, como principales medidas de mitigación, la integración temprana del constructor y el uso de licitaciones basadas en el “mejor valor”. En EEUU, se utilizó teoría de análisis de decisiones y se estudiaron 540 criterios de evaluación para proponer un enfoque estructurado que guie la creación de criterios más influyentes. Además, el análisis de 1.970 puntuaciones técnicas y económicas y el uso de simulación, determinó que ponderaciones del costo mayores de 57%, implican selecciones que no considera criterios técnicos. Esta investigación permitirá que los gestores públicos minimicen sobrecostos y elijan a los mejores equipos. Futura investigación mejorará las formas de contratación y desarrollo de proyectos como medio para mejorar el desempeño de proyectos viales.En Chile, 74% de los proyectos viales experimentan sobrecostos. En EEUU, 80% de estos proyectos se adjudican a la empresa más barata. Lo anterior, en última instancia, repercute negativamente en la gestión de recursos públicos. El objetivo de esta investigación fue desarrollar conocimiento para mitigar sobrecostos en proyectos viales de Chile; y hacer más influyentes los criterios técnicos en la selección de los equipos en EEUU. En Chile, se entrevistaron 41 profesionales y se analizaron formas colaborativas de gestión de proyectos. En base a ello, se propusieron, como principales medidas de mitigación, la integración temprana del constructor y el uso de licitaciones basadas en el “mejor valor”. En EEUU, se utilizó teoría de análisis de decisiones y se estudiaron 540 criterios de evaluación para proponer un enfoque estructurado que guie la creación de criterios más influyentes. Además, el análisis de 1.970 puntuaciones técnicas y económicas y el uso de simulación, determinó que ponderaciones del costo mayores de 57%, implican selecciones que no considera criterios técnicos. Esta investigación permitirá que los gestores públicos minimicen sobrecostos y elijan a los mejores equipos. Futura investigación mejorará las formas de contratación y desarrollo de proyectos como medio para mejorar el desempeño de proyectos viales.En Chile, 74% de los proyectos viales experimentan sobrecostos. En EEUU, 80% de estos proyectos se adjudican a la empresa más barata. Lo anterior, en última instancia, repercute negativamente en la gestión de recursos públicos. El objetivo de esta investigación fue desarrollar conocimiento para mitigar sobrecostos en proyectos viales de Chile; y hacer más influyentes los criterios técnicos en la selección de los equipos en EEUU. En Chile, se entrevistaron 41 profesionales y se analizaron formas colaborativas de gestión de proyectos. En base a ello, se propusieron, como principales medidas de mitigación, la integración temprana del constructor y el uso de licitaciones basadas en el “mejor valor”. En EEUU, se utilizó teoría de análisis de decisiones y se estudiaron 540 criterios de evaluación para proponer un enfoque estructurado que guie la creación de criterios más influyentes. Además, el análisis de 1.970 puntuaciones técnicas y económicas y el uso de simulación, determinó que ponderaciones del costo mayores de 57%, implican selecciones que no considera criterios técnicos. 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El objetivo de esta investigación fue desarrollar conocimiento para mitigar sobrecostos en proyectos viales de Chile; y hacer más influyentes los criterios técnicos en la selección de los equipos en EEUU. En Chile, se entrevistaron 41 profesionales y se analizaron formas colaborativas de gestión de proyectos. En base a ello, se propusieron, como principales medidas de mitigación, la integración temprana del constructor y el uso de licitaciones basadas en el “mejor valor”. En EEUU, se utilizó teoría de análisis de decisiones y se estudiaron 540 criterios de evaluación para proponer un enfoque estructurado que guie la creación de criterios más influyentes. Además, el análisis de 1.970 puntuaciones técnicas y económicas y el uso de simulación, determinó que ponderaciones del costo mayores de 57%, implican selecciones que no considera criterios técnicos. Esta investigación permitirá que los gestores públicos minimicen sobrecostos y elijan a los mejores equipos. 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Analysis of the use of target value design in the generation of value in design
(2021) Giménez de Benavides, Zulay Mercedes; Alarcón Cárdenas, Luis Fernando; Mourgues Álvarez, Claudio Enrique; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El proceso tradicional de diseño en la industria AEC (Arquitectura, Ingeniería y Construcción) no logra generar el valor esperado por el cliente. El diseño requiere el establecimiento de requerimientos del cliente, usualmente mal formulados y ambiguos, para generar un diseño completo y posteriormente evaluar aspectos de costo, tiempo, constructabilidad y otros criterios que, al ser considerados tardíamente, no necesariamente cumplen con los requerimientos del cliente, e históricamente han tenido resultados de ineficiencia y falta de calidad. Dentro de la industria AEC se han desarrollado prácticas de gestión que mejoran la productividad y generación de valor, tales como Target Value Design (TVD). Se cree que, al desplazar los esfuerzos de diseño hacia actividades preliminares, y considerando tempranamente objetivos de costos y valor del cliente, aplicando TVD, se generará mayor valor que en el diseño tradicional. El presente proyecto tiene como objetivo entender cómo TVD contribuye a generar valor en el diseño. Por ende, se desarrolla un modelo de análisis de valor a través de indicadores cuantitativos de valor en el diseño, para ser aplicado en: (1) proyectos bajo el esquema de proceso de diseño tradicional y (2) en proyectos bajo la intervención de TVD, con el fin de evaluar las diferencias y visualizar la influencia del TVD sobre el valor logrado en el diseño. Los principales resultados de esta investigación son, (1) un modelo de análisis de valor en la etapa de diseño, que ofrece mecanismos de medición de generación de valor e identificación de pérdidas de valor, (2) una mayor comprensión de pérdidas de valor durante el proceso de diseño tradicional y (3) evidencia del impacto sobre la generación de valor del uso de TVD en proyectos inmobiliarios.
Impact of BIM/LEAN on the interaction of construction project design teams
(2020) Herrera Valencia, Rodrigo Fernando; Alarcón Cárdenas, Luis Fernando; Mourgues Álvarez, Claudio Enrique; Pellicer, Eugenio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Los equipos de diseño de los proyectos de construcción están compuestos por diferentes interesados; esto podría dificultar las interacciones. Las metodologías BIM y Lean tienen un impacto positivo en los proyectos de construcción. Además, hay pruebas de la aplicación conjunta de BIM y Lean; sin embargo, se desconoce la relación empírica entre las prácticas Lean y los usos de BIM en la fase de diseño. Tampoco existe una comprensión más profunda de los fenómenos sociales que se generan entre los equipos de diseño cuando se aplican las metodologías de gestión BIM-Lean. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación es entender el impacto de las prácticas de gestión de diseño Lean (LDM) y los usos BIM en la interacción de los equipos de diseño de los proyectos de construcción. El método de investigación tiene dos fases: 1) la creación de herramientas para evaluar el nivel de aplicación de las prácticas LDM y los usos BIM, y para comprender las interacciones en un equipo de diseño; y 2) el análisis de las relaciones entre BIM, Lean y la interacción, basado en información empírica de proyectos de construcción en fase de diseño. Los resultados presentan un instrumento de evaluación de usos del BIM y un cuestionario de prácticas de LDM para medir la gestión del diseño, y un método para comprender los diferentes tipos de interacción en un equipo de diseño. Basados en los datos de 64 proyectos, un análisis chi cuadrado reveló 33 relaciones empíricas entre los usos del BIM y las prácticas LDM; además, la aplicación de los usos del BIM implica una mayor aplicación de las prácticas LDM. El proyecto que aplica la gestión BIM-Lean logra numerosas interacciones en su equipo de diseño; flujos de información transparentes, ordenados y estandarizados; un entorno de colaboración, confianza y aprendizaje; y una gestión del compromiso. Todos estos elementos de interacción no son visibles en el proyecto, en el que no se aplicó la gestión BIM-lean.
Modelo de gestión y maduración de conocimiento en empresas de construcción
(2014) Arriagada Domínguez, Ricardo; Alarcón Cárdenas, Luis Fernando; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La gestión de conocimiento no es un tema nuevo. Por cientos de años los propietarios de negocios familiares han traspasado a sus hijos su sabiduría comercial; los maestros artesanos han enseñado cuidadosamente su oficio a los aprendices; y los trabajadores han intercambiado sus experiencias con sus colegas. En la actualidad, el conocimiento se ha convertido en una de las principales estrategias de competitividad en las empresas. El sector de la construcción no ha estado ajeno a esta realidad, considerando que son organizaciones intensivas en conocimiento y altamente dependientes de las competencias de sus profesionales y colaboradores temporales, pero sus esfuerzos en esta dirección no han tenido los resultados esperados. Como la gestión de conocimiento es un proceso de intervención organizacional multidimensional, y en toda organización existen prácticas de gestión de conocimiento tácitas consuetudinarias, se considera necesaria una adecuada caracterización organizacional multidimensional, en el contexto en el cual la empresa opera, que permita observar los estilos de gestión de conocimiento de la empresa y sus equipos de terreno, así como también el rol que juega en estas prácticas la organización, la cultura y la tecnología.Para satisfacer la necesidad anterior, se diseñó un modelo de gestión y maduración de conocimiento para caracterizar los estilos de gestión de conocimiento en las empresas constructoras, mediante el grado de socialización y de sistematización de sus prácticas consuetudinarias, analizadas en tres dimensiones, lo que permitió relacionar estos estilos de gestión con la organización de sus equipos en el sitio de los proyectos, como también identificar las mejores prácticas de gestión de conocimiento de acuerdo al tipo de organización adoptada en el sitio de la obra. El presente documento analiza en profundidad las variables que participan en el proceso de gestión de conocimiento y los criterios mediante los cuales es posible relacionarlas conceptualmente para formular una estructura operable, a la que denomina modelo de gestión y maduración de conocimiento. Junto con esto, diseña las bases de datos para transitar de un modelo conceptual a uno relacional; selecciona los instrumentos y medios para capturar los datos necesarios para alimentar la base; y desarrolla las claves gráficas para representar datos cualitativos, permitiendo el tránsito desde un modelo conceptual a uno operacional.El modelo de gestión y maduración de conocimiento ha proporcionado cuatro grandes beneficios; el primero, caracterizar una organización; el segundo, observar el grado en que se encuentran balanceadas las dimensiones organizacional, cultural y tecnológica; el tercero, ha generado una suerte de Benchmarking; y el cuarto, ha permitido generar estrategias de maduración de conocimiento, al observar que las mejores prácticas de gestión de conocimiento detectadas en una empresa y/o equipo de terreno, pueden ser reproducidas en otra interviniendo una o más dimensiones. La adopción de una estrategia específica para mejorar la competitividad, no es más ni menos que una intervención organizacional que obliga a revisar: cómo se están haciendo las cosas; cómo se propone hacerlas, y qué se debe hacer para transitar entre los dos estados. El elemento central en cualquier propuesta de cambio, es el conocimiento. Queda en evidencia que toda propuesta de cambio organizacional es multidimensional; y no sólo eso, sino que además las propuestas de intervención deben balancearse de acuerdo a las características de cada organización. Son un traje a la medida.
Multidimensional analysis of the interaction between the organization, management pratices and performance in construction
(2018) Castillo Campoverde, Tito Oswaldo; Alarcón Cárdenas, Luis Fernando; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Hay varios factores que determinan el desempeño de las empresas de construcción, incluidos los relacionados con sus prácticas de gestión y organización. Sin embargo, los estudios desarrollados sobre estos factores se han llevado a cabo de manera aislada, lo que hace que se pierda la perspectiva global de las operaciones de la compañía. La aplicación de un análisis holístico que considere al menos estos tres factores dentro de las empresas y sus proyectos es de suma importancia, ya que el desempeño de las empresas constructoras está vinculado al desempeño de sus proyectos, y al éxito financiero y la satisfacción de sus clientes. Entonces, las acciones tomadas en la empresa están relacionadas, en mayor o menor grado, con los resultados obtenidos en los proyectos, así como las acciones aplicadas en los proyectos pueden favorecer el desempeño corporativo. Además, las condiciones de las organizaciones que realmente llevan a cabo el trabajo en las empresas y los proyectos, conocidas como redes sociales, deben explorarse para identificar sus condiciones óptimas con respecto al desempeño de la empresa. Esta investigación tuvo como objetivo identificar relaciones relevantes entre las prácticas de gestión de las empresas constructoras, sus organizaciones y el desempeño empresarial. Para el efecto, se identificaron las principales prácticas de gestión comunes entre las empresas, se caracterizaron las organizaciones a través de sus redes sociales y finalmente se estableció la existencia de correlaciones entre dichas prácticas, las redes sociales y el desempeño de las empresas constructoras. En esta tarea, una cuestión clave fue determinar las diferencias entre las prácticas de gestión utilizadas por las empresas constructoras, que les proporcionan una ventaja competitiva, y la relación con el desempeño que obtienen en sus proyectos. Además, esta investigación exploratoria examinó la relación entre el desempeño de los proyectos y las características organizativas de las empresas constructoras. Por otra parte, la investigación también se centró en las relaciones mediante las cuales las prácticas de gestión de Last Planner System (LPS) y las características de la organización impactan el desempeño del proyecto. Para lograr el objetivo planteado, nueve empresas constructoras participaron en un ejercicio de benchmarking colaborativo que permitió obtener información confiable sobre las tres variables indicadas anteriormente. Mediante la aplicación de encuestas se evaluó la implementación de prácticas de gestión en las empresas. También, por medio del uso de listas de verificación se evaluó la implementación de Last Planner System (LPS) en la gestión de sus proyectos. Aplicando el análisis de las redes sociales (SNA), se caracterizaron las organizaciones dentro de las empresas y los proyectos de construcción. El desempeño de las empresas se midió por el desempeño de sus proyectos de construcción, a través de indicadores clave de desempeño (KPI). Finalmente, se aplicó un análisis de correlación y se encontraron relaciones significativas, que muestran cómo se relacionaron estas variables dentro de las empresas constructoras que participaron en el estudio, tanto a nivel de empresa como a nivel de proyectos de construcción.Los resultados destacan la relevancia del manejo de la información y la comunicación y la importancia de las prácticas de gestión Lean como herramientas para el análisis y la planificación o para la mejora de los procesos. También se descubrió que un alto nivel de implementación de las prácticas de LPS suele estar relacionado con un mejor desempeño de los proyectos, aunque esto no siempre se asocia con las mejores métricas de redes sociales. Comprender estas relaciones es importante para diseñar estrategias que permitan la mejora del desempeño de las empresas y sus proyectos de construcción.
Study of lean and complex adaptative mechanism to regulate the function of production planning and control in construction projects
(2021) Zegarra Marmanillo, Omar; Alarcón Cárdenas, Luis Fernando; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La industria de Arquitectura, Ingeniería y Construcción (AEC) es una actividad económica relevante. Genera el 8% del PIB mundial mediante proyectos de capital, de alto costo y riesgo, e intrincadas redes de suministro. Pese a su importancia, la realización de un proyecto es a menudo problemática, presentado por ejemplo demoras y sobrecostos, y peor aún, la dificultad de los proyectos nuevos es cada vez mayor. Un aspecto crucial para la realización de un proyecto es el problema de la ´complejidad´. Esta característica sugiere que la interacción entre los elementos del proyecto y el nivel de incertidumbre son cruciales para su resultado final. En la actualidad, pese a que la evidencia sobre la importancia, rol e impacto de la complejidad crece notoriamente, el uso de conceptos tales como ´complejidad del proyecto´ aún no se ha extendido en la práctica. Una estrategia eficaz para afrontar problemas durante la ejecución de un proyecto se basa en la función de, planificación y control de la producción (PP&C). Esta función permite transformar resultados planeados en reales, mediante la articulación de actividades estratégicas y operativas en base a mecanismos constituidos por ´procesos de gestión´. No obstante, a pesar de los beneficios de la estrategia PP&C, ésta no aborda de forma regular el tema de la complejidad. A su vez, la complejidad de PP&C se puede dividir en 'complejidad de resultados' y 'complejidad estructural', donde ambos aspectos exhiben varias características desatendidas. Para abordar este problema, usando conceptos de 'Lean Management'´ y ´Complexity Science', esta investigación propone un nuevo mecanismo de PP&C. Este mecanismo proporciona una explicación causal y revela nuevas perspectivas y características sobre el trabajo de PP&C durante la etapa de construcción. Así, la presente tesis desarrolla una nueva herramienta llamada 'Sistema para la Función de Planificación y Control de la Producción' (sistema PCF) y prueba su viabilidad mediante una estrategia empírica influenciada por el método de 'estudio de caso' y el análisis de nueve proyectos. El sistema PCF se basa en un nuevo mecanismo para la gestión de PP&C y este documento discute tres de sus aspectos denominados: 'dinámica', 'estructura' y 'regulación'. Con este fin se analiza cinco proyectos ya finalizados (de áreas viales y mineras) y cuatro proyectos en proceso de construcción (en áreas de edificación en altura, vivienda en extensión e infraestructura hospitalaria). La implementación del sistema PCF reveló dos hallazgos principales sobre PP&C. Primero, los procesos de gestión de PP&C exhiben un patrón de propagación de variabilidad que impacta en su confiabilidad. Segundo, la complejidad de la estructura de gestión de la PP&C impacta su confiabilidad y en el progreso del proyecto. En consecuencia, el nuevo mecanismo ´lean´ y ´complejo adaptativo´ es considerado viable. Las implicaciones sugieren que el equilibrio entre la complejidad de proyecto (requerimientos) y la complejidad de PP&C (respuestas) genera valor durante la etapa de construcción, donde el nivel de complejidad de la PP&C es crítico para una respuesta adecuada. Aplicaciones potenciales incluyen la gestión estratégica de PP&C, y benchmarking de sistemas de PP&C entre proyectos, carteras y organizaciones. Las herramientas y mecanismo(s) del sistema PCF marcan la contribución de esta tesis. Finalmente, el uso combinado de Lean Management y de Complexity Science para el estudio de PP&C en proyectos de AEC sugiere una posible línea de investigación futura.

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