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¿Cuál es la relación entre Lean Construction, Integrated Project Delivery y
Building Information Modeling en la industria de la construcción?
Andrés Mauricio Merchán Vargas [email protected]
José Luis Ponz Tienda [email protected]
Universidad de los Andes – Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Grupo de Investigación en Ingeniería y Gerencia de la Construcción – INGECO
Mayo 2019
El desarrollo de nuevas metodologías y tecnologías ha hecho que la industria de la construcción se preocupe por implementarlas buscando la reducción de costos, desperdicios y la necesidad de mantener un control durante todo el proceso constructivo. Para estos retos, surgen metodologías de gestión y colaboración como Lean Construction (LC), Integrated Project Delivery (IPD) que buscan precisamente elaborar un equipo multidisciplinario, enfocado en la colaboración y gestión de personas. Por otro lado, Building Information Modeling (BIM) pretende brindar herramientas de modelación computacional para la toma de decisiones y manejo de programación para su comparación y contraste con el proceso constructivo. Hoy en día existe la posibilidad de integrar los conceptos mencionados y potenciar el trabajo en equipo, la colaboración y beneficiar el proyecto, por esto se desea evaluar la probabilidad de que la relación de estos conceptos sea satisfactoria. Este documento pretende evaluar la posible relación entre los tres conceptos mencionados enfocado en las etapas de diseño y construcción de un proyecto de infraestructura, para conseguir esto se presentará una descripción de lo que es y cómo funciona cada metodología y tecnología por separado, seguido de esto se evaluaran relaciones en pares, es decir, IPD-BIM, Lean-BIM y Lean-IPD. Finalmente, se concluirá sobre la posibilidad de integrar las tres metodologías y tecnologías para el beneficio de la industria de la construcción.
2 1. Introducción
La industria de la construcción es un sector caracterizado por el trabajo multidisciplinario, el riesgo, la incertidumbre entre otras características que hacen que cada uno de los proyectos desarrollados sean únicos. Dentro de cada proyecto es importante mantener un cronograma de actividades y un control estricto para evitar cualquier tipo de imprevistos, sin embargo, muchas veces es necesario tomar decisiones bajo presión para la solución de estos contratiempos y que no afecten la duración del proyecto. A lo largo de los años, la industria se ha venido renovando mediante nuevas metodologías y tecnologías que han llevado a que la información de cada proyecto sea más precisa y a que las decisiones bajo presión puedan ser tomadas desde un punto de vista más completo, donde se conozca a mayor detalle las variables del proyecto.
Dentro de las metodologías se encuentra Integrated Project Delivery (IPD), Lean Construction, y Building Information Modeling (BIM), cada uno de estos conceptos se centra en ideas como: ahorrar costos, aumentar la productividad, mejorar la eficiencia, eliminar desperdicios entre otras que buscan optimizar el proceso de construcción de un proyecto.
A lo largo del documento se presentará información representativa de los conceptos mencionados para entender la manera en la que surgieron y comprender los objetivos y características de cada uno. Al momento de entrar en detalle con las relaciones propuestas, se hará uso de tablas y diagramas para sintetizar la información y facilitar la comparación entre las metodologías y tecnología.
2. ¿Qué es Lean Construction (LC)?
Lean Construction es una filosofía de gestión, producción y logística que se basa en la cooperación y colaboración entre proveedores y clientes. La metodología nace en los años 50 dentro de la industria automotriz, exactamente en Toyota, como tal no se llamó Lean, sino que los diferentes directores fueron desarrollando metodologías para la optimización de recursos y reducción de perdidas (Hashem, 2015). Sakichi Toyoda, padre del fundador de Toyota implantó un concepto conocido como “5-Whys”, su objetivo es preguntarse cinco veces ¿Qué es lo que ocurre? Cuando se presenta un problema, de esta manera es posible averiguar su causa y evitar que se repita. Su hijo, Kiichiro Toyoda, introdujo el concepto de “Just in time”, una práctica para asegurar que las piezas para el montaje en los automóviles estuvieran en la misma línea de producción y justo a tiempo para su ubicación en el vehículo. Finalmente, Taiichi Ohno director
3 de producción introdujo un último concepto llamado “Kaizen”, su objetivo es mejorar constantemente siempre enfocado en la reducción de costos de producción y de mano de obra, para aumentar la calidad del producto final (Hashem, 2015).
Si bien esto no se aplicó a la construcción, fue Lauri Koskela quien vio la aplicación a la industria y continuo con una extensa investigación sobre esta metodología basada en los conceptos mencionados anteriormente (Koskela,2000). Dentro de la investigación el autor menciona los siguientes 10 principios:
1. Reducir las actividades que no agregan valor.
2. Incrementar el valor. 3. Reducir la variabilidad.
4. Reducir el tiempo de los ciclos. 5. Simplificar los procesos.
6. Aumentar la flexibilidad de los procesos.
7. Incrementar la transparencia de los procesos.
8. Enfocar el control en los procesos globales.
9. Introducir la mejora continua (Kaizen).
10. Controlar y referencias; hacer benchmarking.
3. ¿Qué es Integrated Project Delivery (IPD)?
La metodología nace alrededor de los años 90 cuando la empresa “BP in-house” conformo un equipo multidisciplinario donde se lograban combinar sus habilidades e intereses, este grupo se le otorgo el nombre de “Alliancing”, el concepto continúo evolucionando hasta que años después fue conocido como Integrated Project Delivery (Fakhimi, Sardroud, & Azhar, 2016). El concepto de IPD es conocido actualmente como un método de gestión a larga escala en el sector de la construcción, su objetivo es el de crear un equipo de trabajo en el que se encuentren los dueños, diseñadores, constructores y demás partes interesadas en el proyecto para llegar a reducir costos y desperdicios (American Institute of Architects (AIA), 2007).
El propósito de conformar un grupo multidisciplinario va ligado a alinear los intereses de todos los participantes y cerrar la brecha que se pueda crear entre ellos al tener diferentes profesiones. Dentro de los objetivos que plantea la metodología se encuentran, responsabilidades mutuas, respeto, confianza y colaboración en toma de decisiones (Fakhimi, Sardroud, & Azhar, 2016).
4 Adicionalmente, la metodología tiene 6 características que la diferencian de otro tipo de métodos como el Project Delivery (PD), estas características se presentan a continuación:
1. Contrato múltiple entre partes.
2. Participación temprana de las partes clave. 3. Control y toma de decisiones colaborativa. 4. Ganancias y riesgos mutuos.
5. Repercusión dentro de los participantes. 6. Objetivos desarrollados de manera conjunta.
La asociación americana de arquitectos (AIA) establece diez beneficios que trae consigo la implementación de la metodología de IPD en los proyectos de construcción, estos son enunciados a continuación:
1. Reducir o eliminar el conflicto en los equipos de proyecto.
2. Optimizar los esfuerzos de los equipos.
3. Mejorar la comunicación entre los stakeholders.
4. Definición clara de los objetivos. 5. Creación de incentivos.
6. Reducción de desperdicios. 7. Mejora del tiempo de entrega. 8. Pensar en las necesidades del
cliente.
9. Mejor distribución de los beneficios y riesgos.
10. Reducción de los costos de mantenimiento.
4. ¿Qué es Building Information Modeling (BIM)?
Como su nombre lo indica es la construcción de un modelo capaz de almacenar gran información, sus inicios y aplicaciones al sector de la construcción se remontan al año 2000 en los Estados Unidos. Un proyecto en BIM es una simulación que como mínimo tiene componentes en 3D conectados a la información del proyecto en las etapas de planeación, construcción y operación. El uso de la tecnología BIM lleva a tres beneficios principales, la visualización, la colaboración y la eliminación (Mohandes & Omrany, 2013).
• Visualización: Brinda la posibilidad de observar desde una perspectiva diferente los aspectos del proyecto, creando una estimulación visual de las necesidades y maneras efectivas de actuar en él.
5 • Colaboración: La tecnología BIM necesita obligatoriamente una participación del equipo de trabajo debido a que es necesario juntar cada una de las partes para crear un modelo con la información suficiente para la modelación.
• Eliminación: Este se hace presente durante todo el proceso BIM y se refiere a reducir el desperdicio, el riesgo y los conflictos que se puedan presentar durante el proyecto. Lo dicho anteriormente se relaciona directamente con el nivel de información que se tenga en el modelo, no necesariamente mayor información significa un mejor modelo, ni poca información lo vuelve un peor modelo. Antes de comenzar con la modelación es fundamental analizar el nivel de detalle, para que vaya acorde con las metas del proyecto, se debe tener en cuenta que, a mayor información, la modelación toma más tiempo, su costo de elaboración incrementa y se obtiene un modelo BIM muy pesado. Esto puede ser muy interesante si se está desarrollando un proyecto de gran envergadura que necesite este tipo de detalle, sin embargo, si es para un proyecto de carácter sencillo y de dimensiones menores, el modelo propuesto tendrá información que no será valiosa y su funcionalidad disminuye.
5. Relación entre LC – IPD – BIM
Las metodologías y tecnologías descritas previamente son utilizadas ampliamente en el sector de la construcción, cada una de ellas tiene aspectos positivos que se reflejan durante las diferentes etapas de un proyecto, sin embargo, su uso es limitado al ser consideradas independientes, es por esto por lo que a continuación se analiza si es posible relacionar las metodologías entre ellas mejorando el trabajo colaborativo.
5.1. Relación IPD – BIM
La relación que existe entre la metodología de Integrated Project Delivery y Building Information Modeling es una de las más estrechas, debido a que comparten una gran cantidad de beneficios y conceptos, por tal su implementación no es un problema porque al compartir visiones similares son un gran complemento para cada una. El hecho de que IPD sea una metodología y BIM una tecnología crea un gran ambiente de trabajo que no interfiere en la realización de las labores de cada una, sino que las integra.
6 A continuación, se presenta una tabla en la que es posible visualizar los aspectos positivos que presenta BIM y IPD, la tabla nos permite comparar cuales de estos se comparten y cuales son netamente de BIM y de IPD.
Tabla 1 Beneficios tecnología BIM y metodología IPD Elaboración Propia – Fuente: (Ilozor & Kelly, 2011)
Beneficios BIM IPD
Planeación ✓ ✓ Conceptualización ✓ ✓ Diseño ✓ ✓ Fabricación ✓ Costo ✓ ✓ Programación ✓ ✓ Calidad ✓ Trabajo en equipo ✓ Gestión de construcción ✓ Productividad ✓
Como se observa en la tabla 1 se presentan diez beneficios entre la tecnología BIM y la metodología IPD, dentro de ellos, cinco son compartidos y son las áreas en las que ambos conceptos pueden apoyarse entre sí para potenciarse y mejorar el trabajo dentro de un proyecto. Sin embargo, los espacios de color amarillo representan los aspectos que no son mutuos, por lo tanto, son las áreas en las que BIM y IPD pueden complementarse para formar un gran equipo de trabajo y aportar más durante el desarrollo de un proyecto. A modo de ejemplo, encontramos que BIM tiene el beneficio de la gestión de construcción, sin embargo, tiene una ausencia de trabajo en equipo que IPD ofrece, por tal la unión de estos conceptos brindaría las herramientas para aprovechar la información de los modelos de BIM y lograr integrar a las partes interesadas del proyecto con esta información y generan un gran equipo de trabajo.
Con lo descrito anteriormente es posible representar como sería la relación entre IPD-BIM en el proceso de diseño y construcción de un proyecto, evidenciando los aspectos que se verían afectados positivamente.
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Ilustración 1 Beneficios IPD-BIM en el proceso de Diseño y Construcción Elaboración Propia – Fuente: (Ilozor & Kelly, 2011)
En la ilustración 1 se presenta el modelo de integración entre IPD-BIM durante la etapa de diseño y la etapa de construcción. Como se observa, los beneficios van de acorde a los presentados en la tabla 1, los primeros dos son compartidos por ambos conceptos, mientras que “Productividad” y “Trabajo en Equipo” son aspectos que hacen falta en la tecnología BIM y son el valor agregado de la metodología IPD.
Tabla 2 Desafíos implementación IPD + BIM
Elaboración Propia – Fuente: (Fakhimi, Sardroud, & Azhar, 2016)
Desafíos IPD + BIM
Proceso Mano de obra calificada.
Distribución de riesgo entre las partes.
Personas Comunicación entre los equipos.
Cambio cultura organizacional.
Herramientas Interoperabilidad.
Ausencia de productos BIM.
En la tabla 2 se presentan los desafíos que se podrán presentar durante la implementación de IPD y BIM, estos desafíos fueron divididos en tres categorías, proceso, personas y herramientas. Como se observa en la sección de proceso es necesario que exista mano de obra calificada para que sea capaz de manejar las herramientas BIM y sacar provecho de toda la información que se puede obtener. En el aspecto de personas, es necesario que los equipos tengan una muy buena comunicación para lograr integrar a todas las partes en el
8 proceso de IPD y lograr compartir la información de la mejor manera posible. En el aspecto de las herramientas un gran desafío es reducir el número de software diferentes durante el proceso de modelación para evitar problemas de interoperabilidad, si bien existe el formato IFC es posible que la información se pierda a medida que se opera el archivo en diferentes softwares.
5.2. Relación LC – BIM
La interacción que existe entre la metodología Lean y BIM ha sido sumamente investigada en los últimos años y su aplicación en el sector de la construcción ha tenido gran acogida. Al igual que en la relación anterior, LC y BIM tienen un punto a favor al combinar una metodología (LC) y una tecnología (BIM) de esta manera no son mutuamente excluyentes. Rafael Sacks junto con Lauri Koskela y demás autores investigaron sobre la relación entre Lean y BIM, encontrando en total 56 interacciones entre las funcionalidades de BIM y los principios Lean. De acuerdo a la investigación, se analizaron 8 funcionalidades BIM y 16 principios Lean, a continuación, se presentan los aspectos más importantes que van acorde con este escrito.
Tabla 3 Interacción entre Lean y BIM
Elaboración Propia – Fuente: (Sacks, Koskela, Owen, & Dave, 2010)
En la tabla 3 se muestra una interacción entre las funcionalidades BIM y los principios Lean, la información de la tabla muestra tres funcionalidades BIM enfocadas en las etapas de diseño y construcción, contrastadas con cuatro principios Lean que se ven relacionados. Como se puede observar en la primera columna, la integración de la metodología Lean y la tecnología BIM es exitosa en las etapas mencionadas. A modo de explicación, la interacción entre la funcionalidad de Generación eficiente de alternativas de diseño y el
F u n ci o n a li d a d B IM Principio Lean ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Administración Visual. Verificación y Validación. Decisión en consenso. Colaboración en el diseño y construcción. Generación eficiente de alternativas de construcción. ✓ ✓ Generación eficiente de alternativas de diseño. Reducción de Variabilidad. ✓
9 principio de Reducción de Variabilidad es exitosa debido a que el modelo BIM permite apreciar un diseño completo del proyecto en su etapa temprana y lleva a evaluar cambios en el proyecto de manera sencilla, reduciendo la variabilidad que puede aumentar si esta decisión se toma sin la información obtenida del modelo.
Continuando con el análisis de la tabla 3 el principio de verificación y validación tiene una interacción exitosa en la funcionalidad de colaboración en el diseño y construcción y
generación eficiente de alternativas de construcción esta relación es satisfactoria debido a
que BIM es capaz de encontrar interferencias llamadas “clashes” entre elementos, como, por ejemplo, instalaciones sanitarias y elementos estructurales. Así mismo, con BIM es posible conocer la programación de obra en tiempo real para poder comparar y contrastas lo que debe estar sucediendo en el sitio de obra con la programación y el modelo en BIM. Si bien se ha mostrado como la relación de Lean Construction y BIM trae beneficios para la industria de la construcción, es necesario detallas en los desafíos que se pueden presentar si se opta por implementar la relación mencionada, a continuación, se pueden visualizar algunos de estos desafíos.
Tabla 4 Desafíos implementación Lean + BIM
Elaboración Propia – Fuente: (Fakhimi, Sardroud, & Azhar, 2016)
Desafíos LEAN + BIM
Proceso Proceso de cambio de las partes interesadas.
Personas Experiencia del equipo como una unidad.
Herramientas Compromiso con la gestión.
Interoperabilidad.
Al igual que en la tabla 2 los desafíos se dividieron en tres elementos, proceso, personas y herramientas. En la sección de proceso se encuentra el desafío de generar un cambio de las partes interesadas al momento de implementar Lean-BIM esto debido a que se deben acoger a los principios que tiene Lean para seguir sus pasos y poder general una interacción exitosa. En la sección de personas es necesario que el equipo comparta su experiencia entre todos y trabaje como una unidad, esto se relaciona con el primer desafío, puesto que Lean tiene como objetivo gestionar personas. Finalmente, la sección de herramientas presenta dos desafíos, uno de ellos es similar al que se mencionó, pues las personas involucradas
10 deben estar comprometidos a gestionar de acuerdo a los principios de Lean, el desafío de interoperabilidad se refiere al mismo problema de la relación IPD-BIM.
5.3. Relación LC – IPD
La última relación por analizar es la de Lean y IPD, esta relación tiene un mayor nivel de complejidad que las mencionadas anteriormente debido a que Lean y IPD son dos metodologías y por tal tienen mayor probabilidad de tener principios diferentes que se opongan entre sí, a continuación, se presentan dos aspectos positivos que se pueden encontrar al implementar Lean y IPD.
Tabla 5 Beneficios Lean + IPD
Elaboración Propia – Fuente: (Fakhimi, Sardroud, & Azhar, 2016)
Beneficios Lean + IPD
Proceso
Mayor valor agregado para el cliente. Mejora la eficiencia.
Los beneficios que se encuentran al utilizar las dos metodologías se encuentran ligados únicamente a la parte del proceso es decir del camino durante el desarrollo del proyecto. Los aspectos positivos son limitados, pero se centran en el cliente, y en mejorar su experiencia, agregándole valor al proyecto respecto a lo que el cliente puede pensar. Adicionalmente, las dos metodologías brindan una mejora en la eficiencia del proceso como tal, pero no en las personas ni en las herramientas.
Tabla 6 Desafíos Lean + IPD
Elaboración Propia – Fuente: (Fakhimi, Sardroud, & Azhar, 2016)
Desafíos Lean + IPD
Personas
Necesidad de un entrenamiento y de educación. Abiertas al cambio.
Compromiso con la gestión.
Los desafíos que se pueden presentar son relacionados con las personas, esto porque al tener dos metodologías interactuando es necesario que las personas sean capaces de adaptarse a los principios de ambas y estén abiertas al cambio. Por esto, uno de los desafíos
11 es el de educar y entrenar de una manera adecuada a las personas involucradas en el proyecto, esto para que sigan los lineamientos básicos de las dos metodologías. Finalmente, es de suma importancia que el entrenamiento y las decisiones de las personas a lo largo del proyecto se vean enfocadas en la gestión, pues como se dijo antes es muy importante gestionar el proyecto, gestionando personas.
6. Conclusiones
Con los conceptos mencionados, la industria de la construcción tiene la posibilidad de elegir la mejor opción u optar por una interacción entre ellos, todo con el fin de mejorar la gestión de un proyecto en sus etapas de diseño y construcción. Como se observó los conceptos que interactúan con BIM brindan una gran cantidad de beneficios y son capaces de potenciar un proyecto, esto ocurre porque las metodologías Lean y IPD cuentan con una serie de lineamientos mas no con un programa o herramienta computacional que logre mejorar o alcanzar los objetivos.
Como se observó con la relación de Lean y IPD esta tiene pocos puntos a favor y repercusiones en la construcción, por lo que su integración es complicada durante el proyecto. Sin embargo, se cree que es posible que esta relación se utilice en las etapas iniciales del proyecto como lo es la factibilidad, para crear valor hacia el cliente, potenciar el proyecto y lo más importante crear un equipo de trabajo enfocado en la eficiencia de sus tareas. Con la creación de este equipo, los desafíos que se presentan entre IPD-BIM y Lean-BIM se pueden solucionar rápidamente ya que entre ellos está la capacitación y creación de un equipo que se oriente a los lineamientos de la metodología.
Por lo dicho anteriormente, se concluye que la manera más eficiente de integrar los conceptos Integrated Project Delivery, Lean Construction y Building Information Modeling es comenzar con la relación Lean-IPD para las etapas tempranas agregando valor al proyecto y creando un equipo multidisciplinario. En las etapas de diseño y construcción la implementación de BIM lleva a potencializar la toma de decisiones y a mejorar todo el proceso constructivo aportando los beneficios ya mencionados en los literales anteriores. Este proceso finaliza con un proyecto con el equipo y herramientas necesarias para la toma de decisiones frente a la incertidumbre, la disminución de imprevistos, disminución de desperdicios y capacidad de agregar valor al producto final.
12 Referencias
Alarcon , L. F., & Pellicer, E. (2009). Un nuevo enfoque en la gestión: la construcción sin pérdidas. American Institute of Architects (AIA). (2007). Integrated Project Delivery: A Guide.
Ballard, G., & Howell, G. (Septiembre de 1994). Implementing Lean Construction: Stabilizing work flow. Santiago de Chile.
Fakhimi, A. H., Sardroud, J. M., & Azhar, S. (July de 2016). How can Lean, IPD and BIM Work Together?
Hashem, M. S. (Enero de 2015). Lean Construction Principles Past and Present – A Business Model Consistency.
Ilozor, B. D., & Kelly, D. J. (7 de August de 2011). Building Information Modeling an Integrated Project Delivery in the Commercial Construction Industry: A Conceptual Study.
Koskela, L. (1999). Management of production in construction: a theoretical view. Berkeley, CA. Koskela, L. (2000). An exploration towards a production theory and its application to construction. Mohandes, S. R., & Omrany, H. (October de 2013). Building Information Modeling in
Construction Industry: Review Paper.
Sacks, R., Koskela, L., Owen, R., & Dave, B. A. (2010). Interaction of Lean and Building Information Modeling in Construction.
