Modelamiento y programación de herramienta para optimización del dimensionamiento de flotas de maquinaria de compactación masiva en obras civiles

Abstract

El tema de investigación consiste en desarrollar una herramienta capaz de optimizar los costos incurridos al momento de determinar los equipos a usar en los trabajos de compactación de suelos. Por ello, se estudia el proceso de producción con el objetivo de encontrar la mejor opción y, para lograrlo, se realiza la investigación de operaciones del problema, posteriormente se realiza el modelamiento y parametrización a través métodos analíticos con el fin de encontrar una solución real y factible al problema formulado. Para ello se estudian los componentes que influyen en el trabajo de ejecución del relleno controlado tales como las características del proyecto -especificaciones técnicas y de material-, así como también las características de los equipos disponibles para la compactación -características geométricas y productividad-, tomando en cuenta siempre la zona en donde se va a construir. El problema de optimización de recursos se convierte en un problema de programación lineal, construyendo las restricciones correspondientes y formulando la función objetivo, buscando el minimizar los costos de alquiler de equipos y, en consecuencia, obtener la flota más eficiente con la que se debe contar para ejecutar el trabajo de compactación. Ello se soluciona a través del método simplex, en su variante del método de las dos fases. El algoritmo devuelve la solución de la función objetivo y esta, nos indica la cantidad y tipo de equipo a utilizar en el proyecto. Todo este proceso se materializa a través de la programación de un software, una aplicación llamada OptimiAPP, desarrollada para teléfonos móviles. Esta aplicación requiere del ingreso de data para su procesamiento y muestra de datos. El software desarrollado se implementó en el proyecto Línea Amarilla, específicamente en los frentes donde se ejecutaron los muros de tierra armada de los viaductos 6.1 y 4.2, dando como resultado la flota óptima y generando ahorros en costo y plazo. El motivo principal de nuestro estudio es analizar por qué ocurren bajos niveles de productividad en obras en donde las partidas de movimiento de tierras son las más incidentes en costo y plazo. Poder entender el proceso y luego mejorarlo a través de métodos analíticos nos llevará a actualizar la forma de ejecución de este tipo de trabajos fundamentales para el desarrollo de proyectos civiles y mineros.

This research topic consist of developing a tool (software) capable of optimizing the costs incurred when a contractor company needs to determining the equipment to be used in soil compaction work. For this reason, the production process is studied in order to find the best option and, to achieve this, the Operations Investigation of the problem is carried out. Subsequently, modeling and parameterization is carried out through analytical mehods in order to find a real and feasible solution to our formulated problem. For this, the components that influence the work of executing the controlled fill are studied, such as the characteristics of the projects -technical and material specifications-, as well as the characteristics of the available equipment for compaction -geometric characteristics and productivity-, taking into account the area where it is going to be built. The resource optimization problem becomes a linear programming problem, constructing the corresponding restrictions and formulating the objective function, seeking to minimize equipment rental costs and, consequently, the most efficient fleet that must be counted on for run the compaction work. This is solved through the simplex method, in its variant of the two-phase method. The algorithm returns the solution of the objective function and this indicates the amount and type of equipment to be used in the project. All this process is materialized through the programming of a software, an application called OptimiAPP, developed for mobile phones. This application requires data entry for data processing and display. The software developed was implemented in the Linea Amarilla project, specifically on the fronts where the reinforced earth walls of viaducts 6.1 and 4.2 were executed, resulting in the optimal fleet and generating savings in cost and time. The main reason for our study is to analyze why low levels of productivity occur in works where earthmoving items are the most incidents in terms of cost and time. Being able to understand the process and then improve it through analytical methods will lead us to update the form of execution of this type of fundamental work for the development of civil and mining projects.