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Revista ingeniería de construcción

versión On-line ISSN 0718-5073

Rev. ing. constr. v.24 n.1 Santiago  2009

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-50732009000100001 

Revista Ingeniería de Construcción Vol.24 N°1, Abril de 2009 www.ing.puc.cl/ric PAG. 05-32

 

Integración conceptual Green-Lean en el diseño, planificación y construcción de proyectos

 

Patricia Martinez *1, Vicente González *, Eduardo Da Fonseca*

* Universidad de Valparaíso, Valparaíso. CHILE

Autor de correspondencia:


RESUMEN

El actual escenario de competitividad en el que se mueven las empresas de ingeniería, demanda nuevos enfoques de producción, donde las variables medioambientales juegan un papel relevante. En este sentido el concepto de sustentabilidad debe empezar a ser manejado por todos los agentes involucrados: ingenieros, arquitectos, mandantes, entre otros. El concepto de sustentabilidad, por ser de carácter general, se ha mantenido en un ámbito más bien conceptual,

haciéndose complejo el desarrollo de herramientas que faciliten su consideración a través del ciclo de vida completo de un proyecto. Este estudio tuvo por propósito integrar las filosofías de Construcción sustentable, o Green Building, y Lean Construction, esta última empleada como el complemento necesario para entregar una base de análisis centrada en la gestión de producción. Se definió como ciclo de vida acotado las etapas de diseño, planificación y construcción, determinándose vectores de integración por medio del análisis morfológico y matrices de impacto cruzado. Se determinaron los vectores con relación directa para la implementación de la integración Green-Lean. Para operacionalizar la integración Green-Lean se empleó como herramienta de implementación la Constructabilidad, la que permitió secuenciar los procesos de construcción, ejercicio conceptual aplicado sólo a la etapa de diseño. Como resultado, se estableció a nivel conceptual que las herramientas aplicadas en la gestión de proyectos de construcción (Lean Construction y Constructabilidad), entregan un soporte sólido para la operacionalización, y futura aplicación, de criterios de sustentabilidad en los procesos y etapas que involucra el ciclo de vida completo de los proyectos de construcción.

Palabras Clave: Construcción sustentable, lean construction, green-lean, integración, matrices de impacto cruzado, análisis morfológico


 

 

1. Introducción

Chile se ha incorporado de manera exitosa a la integración global, concretando importantes tratados de libre comercio. Este proceso se ha logrado gracias al reconocimiento de una economía sólida, que incluye políticas estables de comercio e inversión extranjera. Sin embargo, es importante tener presente que la globalización demanda una mayor competitividad de las empresas privadas y públicas, la que debe enfocarse no sólo en los temas relacionados con la eficiencia de los sistemas de producción, si no también en aquellos factores de la producción que involucran la preservación del medio ambiente, empleando por tanto herramientas eficientes en ambos contextos de la producción. En este escenario complejo, es necesario modernizar las políticas actuales, orientándolas hacia el desarrollo de nuevos conceptos, que mejoren la noción de competitividad (Esty y Winston, 2009).

La industria de la construcción, conocida globalmente como una de las principales áreas productivas, debe involucrarse activamente en cada uno de los cambios que lo anterior involucra. En este sentido, filosofías innovadoras de producción, administración, medioambiente, entre otras, comienzan a ser implementadas en proyectos de construcción. Tal es el caso de proyectos desarrollados desde la perspectiva de la Sustentabilidad y Lean Construction (Mao y Zhang, 2008; Gutiérrez, 2007; Kohler y Lützkendorf, 2002). Los avances logrados en estas materias confirman los efectos positivos que tiene la consideración de enfoques de este tipo sobre los resultados de los proyectos de construcción, entre ellos: reducción de residuos, reducción de costos de producción, reducción de inventarios, entre otros.

Previo a la presentación del objetivo del presente estudio, se estima necesario presentar brevemente los alcances de las filosofías de preservación del medioambiente y producción usadas en este artículo. Kibert (1994) señala que construcción sustentable es el desarrollo de la construcción tradicional pero con una responsabilidad considerable con el medio ambiente por todas las partes participantes. Ello involucra como elementos claves la reducción del uso de fuentes energéticas y de recursos minerales, la conservación de las áreas naturales y de la biodiversidad, y la mantención de un ambiente interior saludable (CIB, 2000). La segunda filosofía de interés en este estudio se denomina Lean Production. Esta filosofía de producción se basa en los principios desarrollados por Toyota, cuyo propósito es producir en función de los requerimientos del cliente, minimizando las pérdidas e incrementado la eficiencia de las actividades que agregan valor (Womack et al., 1990). La conceptualización de este paradigma de producción en la construcción ha dado origen a lo que se conoce como Lean Construction, la que constituye una nueva filosofía de producción para la construcción (Koskela, 2000; Ballard, 2000; Alarcón y Ashley, 1999; Tommelein, 1998).

La idea de emplear los principios de Lean Construction en la Construcción Sustentable surge de la problemática de que no existen herramientas de gestión desarrolladas para la implementación de proyectos sustentables, en un escenario donde sólo se han establecido criterios generales y el cumplimiento de requerimientos finales (USGBC, 2007, Martínez et al, 2004; Roldan, 2002; ISO, 1997). Además, muchos proyectos que tienen en perspectiva alcanzar ciertos grados de Sustentabilidad, terminan con sobre costos de producción en su construcción (Smith, 2003), por una no consideración sistemática de aspectos de gestión de producción en la implementación de la sustentabilidad. Una adecuada implementación de los principios de sustentabilidad en un proyecto, debiera generar ahorros de tiempo y costo, y mejoramientos generales de su desempeño. Por tanto, podría pensarse entonces, que existe un balance o "trade-off entre la Sustentabilidad y la Eficiencia Productiva. Los autores de este artículo sostienen que los medios usados para alcanzar estos objetivos, aparentemente contradictorios en un proyecto, pueden ser alineados a través del trabajo conjunto de los principios de Construcción Sustentable y Lean Construction.

La investigación que se presenta a continuación tiene por propósito desarrollar una integración conceptual entre Construcción Sustentable y Lean Construction, denominada en este artículo "Green-Lean". En otras palabras, la investigación propone el desarrollo de un cuerpo de conocimiento coherente y práctico para la aplicación de la Construcción Sustentable o Green Building, usando los principios de Lean Construction. Con esto, se persigue mejorar la eficiencia de las empresas del área de la construcción, creando las bases necesarias para el futuro desarrollo de proyectos de construcción sustentable, desde una perspectiva lean. Por ejemplo, Forbes et al (2002) plantean en este sentido que si bien es muy importante diseñar edificios que sean sustentables en el tiempo, también lo es usar métodos para construirlos que reduzcan pérdidas, costos y plazos, es decir, desarrollar proyectos que sean "lean". Esto sugiere que la vinculación explícita de ambas filosofías permitiría su aplicación óptima en proyectos de construcción.

Desde un punto de vista práctico, los conceptos que se originen de la integración conceptual Green-Lean deben ser operacionalizados a través de un enfoque que mantenga la consistencia teórica de la integración, así como también, facilite su posterior implementación en los proyectos. Como medio para la implementación práctica de los conceptos de la integración conceptual Green-Lean, los autores proponen la Constructabilidad. Esta consiste en la incorporación sistemática de la experiencia de construcción en las etapas tempranas de desarrollo de un proyecto (por ejemplo, diseño y planificación), mejorando la aptitud constructiva y la eficiencia de los procesos de producción de un proyecto (CU, 1993). Los demostrados mejoramientos del desempeño de proyectos que han usado la Constructabilidad, su enfoque global sobre el ciclo de vida de un proyecto (CU, 1993) y sus evidentes conexiones con los principios de Sustentabilidad (Pulaski et al., 2003) y Lean Construction (Bogus et al., 2000), justifican su uso como medio para la implementación de los conceptos Green-Lean en construcción.

El desarrollo del enfoque integrado de las filosofías de Construcción Sustentable y Lean Construction se analiza dentro del Ciclo de Vida de un proyecto, el que para esta investigación ha sido acotado a las etapas de Diseño - Planificación -Construcción, excluyéndose las etapas de Operación y Deconstrucción. De este modo se abarca el Ciclo Productivo o de Materialización de un proyecto de construcción, contemplándose para otras fases de este estudio las etapas de explotación o uso (operación) y de término de su vida útil, etapa final donde debiese considerarse el re-uso y reciclaje de cada una de sus partes o componentes (deconstrucción) (Martínez, 2005).

Para efectos del análisis del estudio, las etapas involucradas se definen como:

• Diseño: Etapa en la cual se desarrollan los diseños de ingeniería, construcción y/o arquitectura (en proyectos de edificación), así como, se establecen las especificaciones técnicas del proyecto y sus términos de referencia para presupuestar y planificar el proyecto. Definición de los tipos de equipos y maquinarias relevantes.

• Planificación: Etapa en la cual se programan las actividades del proyecto y se definen los métodos de trabajo definitivos, lay-out, proveedores, políticas de inventario, el programa de adquisiciones de equipos y maquinarias relevantes, la calidad y cantidad de personal, y el presupuesto (entre los elementos más importantes de esta etapa).

• Construcción: Etapa en la cual se realiza la materialización física del proyecto con todos los recursos materiales (mano de obra, equipos, materiales, etc.) e inmateriales (diseños, políticas de inventarios, protocolos de trabajo, etc.) necesarios.

En las próximas secciones se discuten la estrategia de investigación, los fundamentos teóricos de Construcción ustentable y Lean Construction, así como, el enfoque de integración de ambas filosofías (Green- Lean). A continuación se describe la Constructabilidad y su rol en la implementación de los conceptos integrados Green-Lean en el Ciclo de Vida acotado de un proyecto de construcción. Finalmente, el artículo propone un ejemplo del análisis realizado a nivel de la etapa de diseño de un proyecto.

2. Estrategia de desarrollo de la investigación y alcances

El desarrollado de la investigación se articula considerando los siguientes pasos: Primero, se establecen los principios de las dos filosofías abordadas, construcción sustentable y lean construction, que sirven como fundamento teórico para el enfoque integrado de producción sustentable en construcción "green-lean". Segundo, la integración conceptual de ambas filosofías se realiza usando conceptos de Matrices de Impacto Cruzado (MIC) y Análisis Morfológico (AM). De este análisis se obtienen las interacciones o intercepciones entre los principios de ambas filosofías, los cuales se denominan vectores de integración. Tercero, para la implementación y operacionalización de estos vectores de integración Green-Lean en un proyecto de construcción, se establece como herramienta de implementación la Constructabilidad, y el Ciclo de Vida acotado de un proyecto de construcción como el marco temporal de integración. A partir de esto, se establece el marco definitivo de integración, que está formado por las etapas de diseño, planificación y construcción. De esta forma, se establecen matrices de integración que contienen los distintos vectores de integración para las distintas etapas del ciclo de vida acotado de un proyecto de construcción.

En esta investigación la integración conceptual Green-Lean, usando las técnicas MIC y AM, fue elaborada por los autores, usando su propia experiencia para determinar los puntos de conexión o integración entre Construcción Sustentable y Lean Construction. Lo anterior se ajusta al carácter exploratorio y teórico de la investigación.

Se contempla realizar en el mediano plazo la validación tanto de la integración como del enfoque de implementación, considerándose para ello la opinión de expertos en los temas analizados, y la posterior aplicación en proyectos reales para el planteamiento de una propuesta de integración Green-Lean definitiva y aplicable en la industria. Finalmente, el contexto de aplicación de los conceptos y metodología desarrollados en este investigación debieran ser aplicables a cualquier tipo de proyecto. Sin embargo, se ha pensado inicialmente en proyectos de edificación (edificación en extensión y en altura) cuyo ciclo de vida y naturaleza de su producción se adapta naturalmente al ciclo de vida acotado y enfoque de esta investigación. La aplicación a otros proyectos es parte también del proceso continuo de desarrollo de esta investigación.

3. Definición de criterios y principios de construcción sustentable y Lean Construcción

Para abordar la integración conceptual Green- Lean es necesario, en primer lugar, discutir los conceptos de Construcción Sustentable y Lean Construction, y establecer una estructura de análisis similar a ambas filosofías, con el propósito de facilitar la detección de puntos de interacción o intercepción. Para ello resulta fundamental discutir los alcances y el contexto de análisis tanto de la Construcción Sustentable como de Lean Construction. En este sentido, esta sección tiene por propósito estructurar ambas filosofías en criterios, los que servirán de contexto o marco de referencia para la determinación de principios de acción de cada una de las filosofías analizadas. Lo anterior se realiza dentro del marco temporal acotado considerado en el estudio.

3.1 Construcción sustentable

Martínez (2003) indica que es difícil dar una definición de Construcción Sustentable que resulte lo suficientemente completa como para abarcar todos los aspectos que ésta debiese considerar. Al respecto indica que los tres pilares fundamentales sobre los cuales se apoya el Desarrollo Sustentable de la Industria de la Construcción son: en primer lugar el reciclaje y conservación de los materiales y recursos; en segundo término el mejoramiento de la durabilidad de las estructuras; y por último, el uso y aprovechamiento de los sub-productos de otras industrias, los que habitualmente son considerados residuos. Estos tres pilares están soportados por un enfoque holístico que permite determinar el carácter de interdependencia que tiene cada uno de los pilares enunciados. Por ejemplo, si se analizan decisiones tomadas respecto a la durabilidad de las estructuras desde el enfoque clásico de tipo reduccionista, sólo se considerarán los beneficios en cuanto al aumento de la vida útil de la obra. Sin embargo, dentro de la óptica del enfoque holístico, se podría decir que las mejoras en la durabilidad, permiten, además, generar ahorros de energía en los procesos de construcción, así como conservar los materiales, sólo por nombrar algunos de los efectos positivos adicionales asociados al aumento de la durabilidad de las edificaciones. Lo anterior es un ejemplo de cómo se debe pensar el ciclo de vida de una estructura, integrando el conocimiento de todos los procesos involucrados.

Un enfoque constructivo concebido dentro de la óptica de la Construcción Sustentable debe, por tanto, contemplar cada una de las etapas de un proyecto de construcción, desde la selección de los materiales para la construcción hasta la etapa de término de la vida útil del proyecto, lo que implicaría su deconstrucción. El propósito de lo anterior es la minimización del uso de recursos, de modo de evitar o prevenir el agotamiento de los recursos naturales, prevenir la degradación ambiental, y proporcionar un ambiente saludable, tanto en el interior como en el entorno de los edificios. Estos últimos pueden ser considerados como los criterios más importantes sobre los que se debe sustentar una industria de la construcción sustentable, sin dejar de lado los aspectos económicos y sociales (Martínez et al., 2004). Contextualizando lo anterior en la actualidad de Chile, la sustentabilidad en el área de análisis se ha mantenido como un concepto un tanto utópico y difícil de poner en práctica, aspecto que por lo demás también se observa internacionalmente. Surge en consecuencia la oportunidad de mejorar la competitividad en este sector desde el punto de vista de su desempeño sustentable (Martínez et al., 2004), aspecto que poco a poco se está transformando en una de sus dimensiones claves, por lo tanto, debiera ser fuertemente considerado durante la gestión de un proyecto. La competitividad involucra, entre otras cosas, la capacidad de innovación y de anticipación a los cambios, siendo la sustentabilidad un nicho potencial de desarrollo, innovación y mejoramiento que involucra el desempeño eficiente de nuestro accionar, en un sentido holístico.

El CIB (2000) indica que el concepto de Construcción Sustentable lleva asociado tres verbos claves: Reducir, Preservar y Mantener, aspectos que deben tenerse en consideración al momento de establecer criterios globales que sirvan de marco conceptual para la puesta en práctica de la construcción sustentable.

Finalmente, y persiguiendo el objetivo de definir un marco de análisis para la construcción sustentable, se puede establecer que los modelos internacionales de evaluación tendientes a determinar el desempeño ambiental de las estructuras de construcción (hasta ahora aplicados o diseñados principalmente para el área de la edificación), consideran como base los siguientes criterios de evaluación: Terreno, Energía, Calidad del Ambiente Interior, Materiales y Recursos, y Eficiencia del Agua (Chávez, 2005; Osses, 2004). Estos criterios son considerados básicos, encontrándose dentro de los requisitos que deberían cumplir las edificaciones sustentables, es decir, consumir una mínima cantidad de energía y agua a lo largo de su vida, hacer un uso eficiente de materias primas, generar cantidades mínimas de residuos y emisiones, y crear un ambiente interior saludable, entre otros.

Considerando los aspectos discutidos en esta sección, se estableció como marco de referencia para la conceptualización de la Construcción Sustentable el que se detalla en la Tabla 1, definiéndose una estructura en base a criterios y principios que faciliten la integración de las filosofías en análisis (se incluyen solo los acrónimos de los criterios de Construcción Sustentable, por razones de uso posterior en la integración Green-Lean).

Tabla 1. Estructura de criterios y principios de Construcción Sustentable, en el marco de las etapas de un proyecto de construcción

Vale reiterar que la estructura presentada en la Tabla 1 es aplicada dentro del marco temporal acotado asociado al ciclo de vida del proyecto (etapas de diseño, planificación y construcción). Se excluyen en esta etapa de investigación las etapas de operación y deconstrucción.

3.2 Lean Construction

Lean Construction es una nueva filosofía de producción para la construcción basada en Lean Production (Koskela, 2000; Ballard, 2000; Alarcón y Ashley, 1999; Tommelein, 1998). Uno de los elementos centrales de Lean Construction es la reinterpretación de la forma en que se entiende la producción en construcción, modificando el conocido modelo de conversión. El modelo de conversión básicamente representa un proceso de producción donde los insumos o entradas son transformados en productos o salidas, donde el cambio de substancias de las entradas en salidas es tratado como una "caja negra". Koskela (1992) sugiere las siguientes limitaciones para el modelo de conversión: (i) No diferencia entre las actividades de proceso (actividades que agregan valor) y las actividades de flujo (actividades que no agregan valor). Este modelo considera que todas las actividades agregan valor; (ii) Una de las premisas fundamentales del modelo, estima que el costo total del proceso puede reducirse minimizando los costos de cada subproceso, ignorando los efectos producidos por la interdependencia entre subprocesos, la variabilidad de los resultados y los trabajos rehechos; y (iii) No existe preocupación por el impacto que produce en el producto final, la mala calidad de los recursos, la variabilidad y la incertidumbre. Koskela (1992) propone el modelo de flujos como pilar fundamental de Lean Construction, donde se distinguen explícitamente los flujos (o actividades que no agregan valor) y las conversiones (actividades que agregan valor).

Los diferentes principios y heurísticas establecidos para Lean Construction fueron propuestos inicialmente por Koskela (1992, 2000). Estos principios permiten sistematizar las aplicaciones de Lean Construction en diversas dimensiones de gestión en los proyectos de construcción. La Tabla 2 muestra los criterios (contexto) y principios de Lean Construction aplicables durante el marco temporal definido para un proyecto (se incluyen solo los acrónimos de los principios de Lean Construction, por razones de uso posterior en la integración Green- Lean).

Tabla 2. Principios básicos de Lean Construction en el marco de las etapas de un proyecto de construcción

La integración y consistencia de aplicación de cada criterio y principio, para cada filosofía, en las distintas etapas del ciclo de vida acotado de un proyecto se analiza en la siguiente sección.

4. Metodología de integración Green- Lean

La integración Construction Sustentable-Lean Construction, que tiene como objeto encontrar las relaciones entre ambos enfoques, es realizada a un nivel conceptual aplicando principios del Análisis Morfológico (AM) y Matrices de Impacto Cruzado (MIC). Dado que esta integración es esencialmente conceptual, y por lo tanto, cualitativa, se ha optado por usar los criterios y directrices generales que estas técnicas proporcionan para efectuar un análisis e integración racional y coherente de ambos enfoques.

El AM es una alternativa para los métodos puramente matemáticos y de modelación causales, siendo una forma de modelación no-cuantitativa que descansa en procesos de juicio y consistencia interna en vez de análisis de causalidad. A cierto nivel de complejidad (p.e. a nivel social, político o cognitivo) el AM permite que los procesos de juicio sean más confiables y robustos ya que establece una sólida base metodológica (Ritchey, 1998). El AM fue desarrollado entre los años 1930 y 1940 por Fritz Zwicky basándose en el análisis de la morfología de las interrelaciones estructurales estudiadas por otras áreas de la ciencia como anatomía, geología, botánica y biología. Zwicky propuso generalizar, sistematizar y extender la investigación morfológica a otras áreas del conocimiento donde las interrelaciones estructurales pudieran ser analizadas desde una perspectiva más abstracta, como los conceptos e ideas (Zwicky, 1969). En la práctica, el AM es un método para identificar e investigar el conjunto total de posibles relaciones o "configuraciones" contenidas en un problema complejo dado (Ritchey, 1998).

La técnica de MIC fue desarrollada originalmente por Theodore Gordon y Olaf Helmer en 1966 (Gordon, 1994), idea que fue extendida posteriormente por Gordon y Hayward (1968). Esta técnica surge de una simple pregunta: Los pronósticos pueden estar basados en percepciones o juicios acerca de ¿cómo eventos futuros pueden interactuar entre sí? (Gordon y Helmer, 1968). La noción general de las MIC surgió con el juego "Future" creado por Gordon y Helmer para la corporación Kaiser Corporation (Gordon , 1994) y fue adaptada a otras áreas del conocimiento relacionadas con pronósticos y predicciones (Alarcón y Ashley, 1996). Básicamente las MIC permiten evaluar analíticamente las interacciones entre eventos, desde el punto de vista de la influencia que estas interacciones tienen sobre las probabilidades de ocurrencia de cada evento en el futuro. Estas probabilidades pueden ser ajustadas a través de la opinión de expertos analizando las interacciones potenciales entre eventos. En la práctica, la mayoría de los eventos y desarrollos están de alguna manera relacionados. Por ejemplo, un simple evento como el desarrollo del primer reactor nuclear fue posible debido a una serie de sucesos científicos, tecnológicos, políticos y económicos concomitantes entre sí y con grados de influencia distintos. A su vez, la producción de energía del primer reactor atómico influenció muchos otros eventos y desarrollos técnicos. Muchos eventos aparentemente no relacionados y distintos permiten la ocurrencia de otros eventos.

Desde este flujo interconectado hay incluso efectos más profundos que interactúan en cadena y afectan a otros eventos. Es difícil imaginar que un evento cualquiera no haya sido influenciado por otro para su ocurrencia o que este mismo no deje marca sobre otros. Esta interrelación entre eventos y desarrollos es llamada "impacto cruzado" (Gordon, 1994).

En este artículo el AM es usado para el análisis de las "variables conceptuales", las dimensiones y los escenarios de estudio (Ritchie, 1998), involucrados con la Construcción Sustentable y Lean Constraction. Por un lado, estas "variables conceptuales" caracterizan los "criterios" de la Constracción Sustentable seleccionados por su naturaleza general, la que puede ser entendida como un referente conceptual global casi para cualquier actividad productiva que desee ser sustentable en la industria de la construcción; y por razones de simplificación en el análisis del proceso de integración con Lean Constraction. Por otro, estas "variables conceptuales" caracterizan los "principios" de Lean Constraction, más específicos, y que guían la integración conceptual a un nivel específico en cuanto a su interpretación e influencia sobre los "criterios" de la Construcción Sustentable. Estas variables conceptuales forman la caja morfológica o caja de Zwicky (Ritchie, 1998) donde se establece una matriz de n-dimensiones con los criterios de la Constracción Sustentable y los principios de Lean Constraction. Finalmente, las etapas del ciclo de vida acotado de un proyecto representan los escenarios de estudio para el AM.

En tanto, para hacer una evaluación de consistencia cruzada de la importancia entre pares de "variables conceptuales" Construcción Sustentable y Lean Constraction (es decir, la magnitud de esta relación) en un "campo morfológico", se usan conceptos de las MIC. Luego, cada "par conceptual" Constracción Sustentable y Lean Constraction es examinado a través de juicio experto para analizar si el par puede coexistir en términos de la consistencia de su relación. Se debe hacer notar que la evaluación hecha usando MIC no determina causalidad entre las variables, en términos analíticos, sino consistencia de la relación únicamente. Hay tres clases de inconsistencias: i) contradicciones puramente lógicas (aquellas basadas en la naturaleza de los conceptos involucrados); ii) restricciones empíricas (relaciones juzgadas como altamente improbables o sin evidencia empírica); y iii) restricciones normativas (relaciones normadas por aspectos éticos o políticos, por ejemplo) (Ritchie, 1998). En este artículo la primera clase inconsistencia es analizada.

La metodología de integración comprende los siguientes puntos:

i. Se determina el universo de principios de Lean Constraction (LC) a integrar: [P1, P2, P3,..., PN].

ii. Se determina el universo de criterios de Constraction Sustentable (CS) a integrar: [C1, C2, C3,..., CM].

iii. Se establece la caja morfológica, definiendo una matriz de integración de n-dimensiones (n=2 en este caso)

con los criterios CN y los principios PN.

iv. Se evalúan cada uno de las intersecciones conceptuales Pi- Cj, acordes a diversos escenarios: E1, E2, E3,..., EN

v. Se analiza el impacto cruzado en cada escenario, para cada par Pi Cj, "argumentando" lógicamente la relación de este cruzamiento en el "escenario" que corresponda.

La Tabla 3 muestra un ejemplo de integración de los principios de Lean Constraction y los criterios de Constracción Sustentable según los puntos (i) y (ii) de la metodología de integración (usando la nomenclatura de las Tablas 1 y 2 para cada filosofía). El punto (iii) de la metodología permite definir una matriz bidimensional con los principios de Lean Constraction y los criterios de Constracción Sustentable. Los escenarios analizados según el punto (iv) comprenden las etapas de Diseño, Planificación y Constracción de un proyecto, estableciendo tres escenarios posibles (El, E2 y E3, respectivamente).

Tabla 3. Matriz integración conceptual Lean Construction-Sustentabilidad

El punto (v) de la metodología permite establecer la magnitud, consistencia y dirección de las relaciones entre principios. Alarcón (1992) estableció patrones de relación de impacto cruzado con el objetivo de simplificar la adquisición de conocimiento obtenido a través del juicio experto.

En este enfoque, Alarcón (1992) clasifica los patrones de relación entre pares de variables como: "SIG-": significativa en la dirección opuesta (índice de impacto cruzado (IIC)=-3); "MOD-": moderado en la dirección opuesta (IIC=-2); "SLI-": leve en la dirección opuesta (IIC=-1); "SIG+": significativa en la misma dirección (IIC=+3); "MOD-": moderado en la misma dirección (IIC=+2); "SLI-": leve en la misma dirección (IIC=+1). Adaptando el enfoque propuesto por Alarcón (1992) al análisis de este artículo, es sugerida la siguiente "argumentación" lógica para el cruzamiento o integración de principios:

Relación Directa (D): Aquel argumento que demuestra una dependencia cercana o inmediata (independiente del tiempo) de un criterio o principio respecto del otro. También puede definirse como el mayor grado de incidencia que posee el efecto de un criterio o principio sobre el otro.

Relación Indirecta (I): Aquel argumento que demuestra una dependencia lejana o distante (independiente del tiempo) de un criterio o principio respecto del otro. También puede definirse como el menor grado de incidencia que posee el efecto de un criterio o principio sobre el otro.

Relación Potencial o Ninguna Relación (-): Es aquella que podría existir, pero no se ha visualizado; o también aquella relación que sencillamente no existe.

Las intercepciones formadas en la matriz de la Tabla 3, corresponden a pares ordenados, que son denominados vectores de integración que relacionan un "principio" de Lean Construction con su correspondiente "criterio" de Construcción Sustentable. Como se discutió más arriba, dada la especificidad de los "principios" de Lean Construction y la generalidad de los "criterios" de Construcción Sustentable, se determinó que en el análisis de la interacción se estudiará cómo un determinado "principio" de Lean Construction influye sobre un determinado "criterio" de Construcción Sustentable. La simbología determina, por ejemplo, si es una intercepción entre un principio Pío y un criterio Cl originando el vector Vio.l, de donde el "subíndice de integración" del vector "V" se genera a partir del par ordenado 10,1 de sus correspondientes "principios" y "criterios". La Tabla 4 muestra un ejemplo de los vectores de integración para los escenarios de diseño, planificación y construcción.

Para el análisis de las matrices de integración, la argumentación de la relación directa (D) entre principios permite establecer aquellas relaciones consistentes entre sí. Aquellas relaciones que no comprendan esta clasificación, son despreciadas para el posterior análisis de implementación usando Constructabilidad.

Tabla 4. Matriz de integración "Construcción Sustentable-Lean Construction", en tres escenarios distintos

5. Proceso de implementación de la integración Green-Lean

La integración conceptual Green-Lean por sí sola se puede considerar sólo un ejercicio teórico. Es necesario operacionalizar su aplicación a través de una herramienta que permita poner en práctica los conceptos Green-Lean propuestos durante el ciclo diseñoplanificación- construcción. Esta herramienta es la Constructabilidad que se adapta naturalmente a los principios de Construcción Sustentable (Pulaski et al., 2003) y Lean Construction (Bogus et al., 2000).

5.1 Constructabilidad

La constructabilidad, consiste en mejorar la aptitud constructiva de un proyecto, por medio de incorporar la experiencia de construcción en las etapas preliminares de su desarrollo. Para esto se requiere de equipos multidisciplinarios formado por los profesionales que desarrollan el proyecto en sus distintas etapas, para integrar el conocimiento de construcción en las etapas preliminares del proyecto (CU, 1987). El impacto de decisiones robustas y confiables en etapas preliminares de un proyecto, tiene un mayor potencial de impacto sobre los resultados de un proyecto, que aquellas decisiones tomadas durante la ejecución del proyecto (Gibson et al., 1995). Esta es la premisa básica de la Constructabilidad, el impacto temprano de decisiones más eficiente que incluyen la experiencia de construcción en el resultado final de un proyecto.

Los conceptos básicos de constructabilidad están desarrollados dentro de dos grandes etapas de un proyecto de construcción (CU, 1993). La primera, es la planificación conceptual de un proyecto. La segunda, la etapa de diseño y adquisiciones. Finalmente, Serpell (1993) propone su aplicación en la etapa de construcción, para lograr mayor eficiencia en las operaciones y procesos.

La planificación conceptual implica definir requerimientos funcionales y de ejecución, evaluar la factibilidad del proyecto y estudiar los criterios para la ingeniería preliminar. Las decisiones hechas durante esta fase tienen un gran impacto sobre lo que resta del proyecto, particularmente sobre la construcción (Serpell, 1993). Es muy importante que en esta etapa ya exista un equipo multidisciplinario de profesionales bien definido, de lo contrario se pierde en gran medida el sentido para el cual se implementa la constructabilidad, es decir, eficiencia preliminar.

La etapa de diseño y adquisiciones es donde más se ha orientado el estudio para implementar los conceptos de constructabilidad. En esta fase se toman muchas de las decisiones que afectarán posteriormente a la ejecución física del proyecto, como por ejemplo, estandarización; prefabricación; modularización; simplicidad; especificaciones y planos adecuados; selección de materiales; accesibilidad de personal, de materiales, de equipos, entre otros (Serpell, 1993). En resumen, puede decirse que en esta etapa, es muy necesaria la opinión de todos los profesionales del área de la construcción (ingenieros de diseño y producción y/o arquitectos).

La fase de construcción está orientada fundamentalmente a mejorar la eficiencia de los procesos, aplicando métodos innovadores para construir, buena planificación de mediano y corto plazo, toma de decisiones inmediatas de distinto orden, mantener un buen control sobre todas las actividades, entre otras medidas (Serpell, 1993).

Las etapas consideradas en el ciclo de vida acotado de un proyecto de construcción son diseño, planificación y construcción. El análisis se centra en estas etapas pues son las que típicamente se distinguen en un proyecto (desde el punto de vista de la producción) y por simplicidad en el análisis. Luego, las etapas de desarrollo de la Constructabilidad descritas más arriba son adaptadas al ciclo de vida acotado propuesto. Los conceptos de Constructabilidad aplicados en esta investigación provienen principalmente de reportes del CU (1986, 1987, 1993) y de Serpell (1993), donde pueden ser encontrados más detalles al respecto.

5.2 Metodología de integración Green-Lean

Para implementar la integración conceptual de Construcción Sustentable y Lean Construction se empleó la Constructabilidad, considerando en el proceso los vectores cuyo argumento de conexión fuera Directo (D). La metodología de implementación tiene por propósito principal permitir secuenciar los procesos de construcción sustentable desde una perspectiva lean.

En este artículo se presenta a modo de ejemplo sólo el desarrollo de la implementación en la etapa de diseño. El detalle de todo el ciclo estudiado se encuentra en Da Fonseca (2004). Es importante indicar que la metodología presentada se basa en el trabajo desarrollado previamente por los autores (Da Fonseca, 2004), sin embargo se han introducido mejoras y aclaraciones en el proceso de integración.

La metodología de implementación usando la constructabilidad se muestra en la Figura 1, Básicamente se definió una secuencia para el desarrollo del proyecto a través de las tres etapas consideradas (diseño, planificación y construcción), secuencia que considera actividades críticas y complementarias, ambas definidas en función de los estrategias y metodologías establecidas en diversos estudios del CU para implementar Constructabilidad en proyectos de construcción (CU, 1993; 1987; 1986).

La metodología consiste en analizar cada uno de los vectores de integración dentro de la óptica de desarrollo de las respectivas etapas del proyecto, determinándose cuáles son los vectores pertinentes, con interacciones e influencias directas sobre cada una ellas, determinándose a modo de verificación, al final de cada etapa, si se cumple con los criterios de construcción sustentable definidos.

Figura 1. Metodología de Implementación para la Integración Green-Lean

Al final de la aplicación de la metodología de implementación se realiza un proceso de retroalimentación para verificar la validez de la influencia e interacción de los vectores sobre cada una de las etapas y actividades del proyecto.

6. Desarrollo de la integración conceptual Green Lean

A continuación se ilustra la aplicación de la integración conceptual Green-Lean en la etapa de Diseño, así como, enfoque de implementación en un proyecto de construcción.

6.1 Integración Green-Lean en la etapa de diseño Aplicando los pasos (i), (ii) y (iii) de la metodología de integración discutida en la sección 4, se establece la matriz mostrada en la Tabla 5 que considera los principios de Lean Construction (Pi) y los criterios de Construcción Sustentable (Cj). Los pasos (iv) y (v) de la metodología de integración son analizados en las Tablas 5 y 6. Específicamente, en la Tabla 5 se evalúan las intersecciones conceptuales Pi Cj en el escenario o etapa de diseño (paso iv). En la Tabla 5 se muestra además el detalle general del impacto cruzado para cada par PiCj, detallando si la Relación es Directa (D), Indirecta (I) o Ninguna Relación (-); y en la Tabla 6 se describe en detalle la "argumentación" lógica de cada vector de integración Green-Lean (Vij), pero solo aquellos cuyas argumentaciones lógicas establecieran Relaciones Directas (paso v). Las Relaciones Directas son aquellas que serán utilizadas posteriormente en el enfoque de implementación con Constructabilidad (sección 4).

Tabla 5. Matriz resumen de relaciones directas e indirectas entre CS y LC en diseño

 

Tabla 6. Argumentos y relaciones de integración en escenario de diseño

 

El enfoque usado para "Argumentar la Integración para el Diseño" mostrada en la Tabla 6, se explica en los siguiente ejemplos:

Caso (P3—>Cj)

Los vectores V3,1, V3,2, V3,3, V3,4 y V3,7 justifican el mejoramiento continuo (P3) en los procesos, pudiendo ser aplicables directamente en las diferentes sub-etapas del diseño, ayudando con esto a cumplir con los criterios C1, C2, C3, C4, y C7, , respectivamente. Por otro lado, hay vectores que caracterizan relaciones del tipo indirecto entre los principios Pi con los criterios Cj. Este es el caso del vector V3,6, el cual implica el mejoramiento del criterio C6 mediante el principio P3. El impacto del mejoramiento continuo (P3) es limitado sobre el mejoramiento de las condiciones de trabajo (C6) ya que el escenario de análisis es el diseño, y estimar el impacto de P3 sobre C6, siendo este último un criterio de construcción sustentable aplicable en la etapa de construcción (y estimado en la etapa de planificación), es una tarea difícil analizada solo preliminarmente en el diseño. Por lo tanto, describiría una incidencia solo indirecta de P3 sobre C6. Por otro lado, también existen no-relaciones como es el caso del vector V3,5 el cual implica el mejoramiento continuo (Pº) de la logística de construcción (C5). Sin embargo, esto último es analizado desde la etapa de planificación, lo que implicaría la no-relación para el vector comentado.

Caso (P10—>Cj)

La transparencia en los procesos (P10) es necesaria para mejorar la eficiencia de las actividades, ya que reduce la incertidumbre de los trabajadores con respecto al estado y evolución de los procesos que ejecutan. Sin embargo, su incidencia sobre los criterios C1 a C7 es indirecta, ya que el efecto o consecuencia de aplicar la transparencia en los procesos, podría ser no muy significativo ya que los trabajadores pueden observar sus impactos durante la construcción. De lo contrario, la influencia del principio Pío sobre los criterios de Construcción Sustentable podría no tener ningún efecto alguno eventualmente. No obstante, las etapas preliminares a la construcción podrían permitir estudiar y prever el efecto de la transparencia en la construcción.

La siguiente sección describe en detalle como los vectores de integración Green-Lean y sus conceptos asociados, pueden ser implementados durante la etapa de diseño de un proyecto de construcción usando Constructabilidad.

6.2 Desarrollo de implementación usando constructabilidad

En esta sección se ilustra la implementación de la integración Green-Lean en la etapa de diseño usando constructabilidad. La Figura 2 muestra la implementación basada en el enfoque propuesto en la sección 5.2. Se puede apreciar que las actividades centrales (1...6) representan las actividades críticas para implementar Constructabilidad en la etapa de diseño. Las actividades adyacentes (a...f) representan las actividades complementarias. A cada actividad (crítica o complementaria) se le asocian aquellos vectores de integración que mejor se adapten a la función de la actividad en cuestión. La lógica de la asignación de cada vector a un determinada actividad está dada por dos condiciones: i) Similitud o semejanza entre la función de la actividad y la función del vector de integración, y ii) Potencial impacto del vector de integración para implementar los conceptos Green-Lean en el proyecto a través de la actividad específica (mayor impacto posible).

Como muestra la Figura 2, la metodología en la etapa de diseño se inicia con la actividad (1) que determina como primer requisito la conformación de un equipo multidisciplinario de profesionales en las distintas especialidades del desarrollo de un proyecto (diseño, planificación, construcción, abastecimiento, etc.). Ellos son lo actores claves para la captación de requerimientos del cliente y el desarrollo de un diseño adecuado que se ajuste a sus requerimientos. Estos son representados por los vectores V11,1, V11,2,, V11,3, V11,4 y V11,7 que se asocian con la actividad (2) de la metodología. A partir de la actividad (2) e influenciados por los vectores V11,4 y V11,7, se tiene el despliegue de los vectores V9,4 y V9,7, respectivamente, los cuales influencian actividades posteriores de la metodología que permiten aplicar en el diseño los requerimientos del cliente.

Posteriormente se desarrolla la actividad (3) relacionada con el desarrollo del diseño preliminar y la actividad (4) donde hay una evaluación conjunta del equipo multidisciplinario respecto al diseño preliminar. Esta evaluación lleva al equipo a plantearse, por ejemplo, si el diseño de las operaciones de construcción es eficiente de acuerdo a los criterios de sustentabilidad que se relacionan directamente con los vectores de integración en esta parte de la metodología (C1, C2, C3, C4 y C7). De lo contrario, esto impone la reevaluación y mejoramiento de los sistemas y métodos constructivos propuestos para las operaciones de construcción. Esto también se denomina mejoramiento continuo, lo cual esta representado en la Figura 2 por los vectores V3,1, V3,2, V3,3, V3,4 y V3,7 y por el proceso de retroalimentación que se observa.

Figura 2. Metodología de implementación integración Green-Lean en la etapa de diseño de un proyecto de construcción usando constructabilidad

Cuando se tiene un diseño preliminar que satisface los criterios de sustentabilidad comentados más arriba, se procede con la actividad (5) la cual establece el desarrollo del diseño para implementar la eficiencia de los procesos de construcción en terreno. Para esto, se hace necesario un estudio de las maquinarias, equipos pesados, grúas, u otros equipos a emplear que pudieran tener problemas de dimensionamiento con respecto al diseño del proyecto mismo. Además, se considera un proceso de análisis de ubicación de las instalaciones en terreno (layout), respecto del proyecto, de modo de optimizar los transportes en obra y mantener accesibilidad en terreno.

Cuando se ha logrado un diseño óptimo, considerando todas las actividades de la metodología en la Figura 2, se ejecuta la actividad (6) que se relaciona con el establecimiento del diseño definitivo que será implementado en terreno. Luego, teniendo inmediatamente un diseño constructivamente más simple se facilita la planificación de la logística de construcción y se mejora la planificación de las condiciones de trabajo, representadas por los vectores V9,5 y V9,6, vectores que influencian la etapa siguiente de la metodología (etapa de planificación en el ciclo de vida acotado).

Finalmente, la metodología mostrada en la Figura 2 indica el feedback o retroalimentación de las etapas siguientes. Específicamente, indica la retroalimentación desde la etapa de construcción del proyecto.

7. Discusión e implicancias de la integración

El desarrollo de la integración conceptual Green- Lean ha permitido dar un marco de aplicación concreta y objetivo a la filosofía de Construcción Sustentable, y más específicamente, abre una puerta para la aplicación práctica de estrategias de construcción sustentable en un sector de la economía con fuerte inercia. Se establece con esta integración, por tanto, una ruta claramente definida para la aplicación de criterios sustentables en los procesos de gestión de proyectos de construcción.

El uso del AM para el análisis de variables conceptuales generales, como lo son los criterios considerados dentro de la filosofía de construcción sustentable, sirvió de herramienta para la integración con los principios lean, de naturaleza más específica. Por otro lado, las MIC permitieron el análisis de cada uno de los pares conceptuales para identificar si estos eran lo suficientemente consistentes como para establecer relaciones de tipo directo.

Analizando cada uno de los pasos de la metodología desarrollada, es posible indicar, en primer término que la identificación de puntos de conexión entre los criterios de la construcción sustentable y los principios lean provee una base para la aplicación de las herramientas de gestión disponibles para mejorar los procesos de producción. A su vez, la definición clara de una secuencia de actividades criticas y complementarias derivadas de diferentes estudios de Constructabilidad, se convirtió en un importante nexo para la implementación de la integración green-lean.

La nueva metodología en estudio permitirá rediseñar los procesos para la concepción de proyectos de ingeniería y construcción en cada una de las etapas del ciclo de vida de un proyecto, con un enfoque sustentable, basado en criterios de impacto de largo plazo con una óptica holística de los impactos en cada una de las actividades de construcción.

Dentro de las implicancias más importantes que se desprenden de la futura aplicación de está metodología, que contempla la aplicación integrada de criterios de sustentabilidad y principios de lean construction, es la puesta en práctica de una herramienta objetiva que permita secuenciar los pasos y procesos de cada una de las etapas de construcción. Ello permitiría mejorar la eficiencia de los procesos y reducir pérdidas materiales y energéticas. A su vez, de esto último se puede desprender que se generarán reducciones de costos, se facilitará la aplicación de acuerdos de producción limpia, entre otros, todo ello conducente a la obtención de ventajas competitivas que permiten el acceso a nuevos mercados, tanto nacionales como internacionales.

8. Conclusiones

La integración green-lean enfocada en proyectos de construcción permite aplicar estrategias y herramientas de gestión, facilitando la obtención de ventajas competitivas al asociarlas al cumplimiento de objetivos medioambientales, los que generalmente son globales, careciendo se una estructura práctica para su aplicación y control. En este sentido, la metodología de integración conceptual desarrollada ha permitido secuenciar actividades de construcción en distintos escenarios dentro del ciclo de vida de un proyecto de construcción, facilitando el camino hacia una construcción sustentable desde una perspectiva lean, dentro del alcance teórico del estudio.

Es importante indicar que la conformación de equipos multidisciplinarios debe marcar el inicio de un proyecto de construcción (etapa de diseño) para la discusión de objetivos, captación de requerimientos de mandantes o clientes, y definición de estrategias de acción; que contemplen no solo objetivos económicos y de desempeño productivo, sino también medioambientales.

La validación de esta metodología en un ambiente real en condiciones de terreno es el paso necesario para apuntar a la implementación de esta herramienta en proyectos de construcción, detectándose como un fuerte obstáculo la tendencia a que todos los actores funcionan de manera independiente (mandantes, arquitectos, ingenieros civiles, ingenieros constructores, entre otros). Se debe llegar al convencimiento de que unir el esfuerzo de todos los actores para llevar a cabo un proyecto de construcción, es fundamental para mejorar radicalmente su eficiencia.

Se espera que el desarrollo de metodologías como la discutida en este trabajo aporten al cumplimiento y éxito de objetivos conducentes a direccionar las actividades del ser humano dentro de un ambiente medioambien taimen te amigable. Muchas herramientas deben ser desarrolladas para obtener los objetivos de una sociedad sustentable, muchos de ellos relacionados con el rediseño de procesos productivos. Buenas ideas con mejores intenciones pueden fallar por inadecuadas estrategias de gestión, o por estar enfocadas en aspectos irrelevantes o equivocados. En este escenario, se espera que la integración green-lean sea una herramienta de fuerte impacto para la obtención de lo que actualmente se conoce como "eco-advantage", facilitando la concreción de proyectos de construcción sustentables.

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E-mail:patricia.martinez@uv.cl

Fecha de recepción: 26/01/2009 Fecha de aceptación: 15/ 03/ 2009

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