Michael Tull y Cameron Hufford
Publicado en las actas de la conferencia profesional ASCE CRC
"Arquitectura" Cuestiones de gestión y liderazgo en la gestión y Liderazgo"
Hilton Head, Carolina del Norte, 24-26 de marzo de 2004
Resumen
El creciente número de proyectos AEC Complejidad, los requisitos para la construcción civil y los estudiantes de ingeniería para comprender el pensamiento sistémico y la insuficiencia de las herramientas de gestión de proyectos actuales apuntan a la necesidad de un simulador de vuelo de gestión de proyectos (PMFS). PMFS permitirá a los aspirantes a gerentes de proyectos aprender los principios de gestión de proyectos sirviendo como gerente de un sistema de proyectos virtual. Este artículo proporciona una descripción general de los principios básicos del pensamiento sistémico y la dinámica de sistemas, así como el uso histórico de los simuladores de vuelo de gestión en la enseñanza de los principios de gestión empresarial. Luego, el artículo describe el modelo de dinámica de sistemas detrás del PMFS de construcción desarrollado por el autor utilizando el software Ithink. Resume las decisiones que los usuarios de PMFS deben tomar y las relaciones causales en el modelo que determinan los resultados de las decisiones de los usuarios. Un beneficio importante de un modelo basado en la dinámica de sistemas es que facilita la inclusión de variables cualitativas como la buena voluntad, la capacidad y la fatiga. Por lo tanto, los usuarios de PMFS entienden que la gestión exitosa de proyectos implica gestionar personas, no sólo tareas.
Introducción
La enseñanza eficaz de habilidades de gestión de proyectos a estudiantes de arquitectura (civil), ingeniería y construcción (AEC) es un tema oportuno e importante por muchas razones. Quizás el trabajo de AEC se base más en proyectos que otras disciplinas, ingeniería u otras disciplinas. Además, los proyectos de construcción son cada vez más comunes debido a la creciente complejidad técnica de las instalaciones de construcción, la demanda del mercado por el menor tiempo de finalización posible y el hecho de que el diseño y la ingeniería simultáneos (es decir, el seguimiento rápido) se están volviendo más comunes. administrar. Por lo tanto, dotar a los estudiantes de AEC de sólidas habilidades de gestión de proyectos es fundamental para el futuro de sus carreras individuales y de la industria AEC en su conjunto.
Además, profesores y profesionales sugieren que los graduados en ingeniería civil deben poseer más habilidades de pensamiento sistémico (Revelle, Whitlach y Wright, 2004). La gestión de proyectos grandes y complejos, la gestión de la infraestructura en deterioro y con financiación insuficiente de Estados Unidos (ASCE 2003) y la integración de enfoques de ingeniería sostenible en la profesión requieren la capacidad de demostrar un pensamiento holístico. Un libro muy popular sobre pensamiento sistémico, "La Quinta Disciplina" (Senge 1990), ha mejorado la conciencia sobre el pensamiento sistémico entre los directivos de empresas.
Los investigadores de gestión de proyectos familiarizados con la dinámica de sistemas escriben que las herramientas actuales de gestión de proyectos son inadecuadas para gestionar la construcción y otros proyectos dinámicos (Sterman 1992, Love, Rodrigues y Bowers 1996, Love et al. 2002). La estructura de los sistemas de gestión de proyectos es demasiado compleja y volátil, y contiene demasiada aleatoriedad inherente, para ser gestionada eficazmente por AR lineal, que es una herramienta determinista que se centra en una parte del sistema a la vez. Estos investigadores sugirieron que los principios y herramientas de gestión de proyectos podrían mejorarse integrando la dinámica del sistema. Específicamente, como señalaron Rodrigues y Bowers (1996), la aplicación de la dinámica de sistemas en la gestión de proyectos está motivada por tres objetivos principales:
Adoptar un enfoque holístico (reconocer que el todo es mayor que la suma de sus parts );
Comprender mejor el comportamiento no lineal en los sistemas de gestión de proyectos;
Proporcionar herramientas de laboratorio de aprendizaje para los aspirantes a directores de proyectos.
Una herramienta potencial para abordar los desafíos planteados por los factores anteriores es el Project Management Flight Simulator (PMFS), una simulación por computadora que permite a los aspirantes a gerentes de proyectos aprender los principios de la gestión de proyectos y trabajar en un entorno dinámico y efectivo. Toma de decisiones. PMFS ofrece el potencial para lograr los tres objetivos. Los estudiantes aprenden los principios de gestión de proyectos estudiando las relaciones individuales de causa y efecto en modelos de dinámica de sistemas basados en simulación.
Los estudiantes también aprenden que esta relación es parte del sistema general y que su estructura puede conducir a un comportamiento no lineal del sistema y afectar significativamente los resultados de la simulación. Debido a que PMFS basado en dinámica de sistemas permite la inclusión de variables cualitativas o "blandas", los estudiantes también pueden comprender cómo los atributos y comportamientos de las personas, como los jefes y los subdirectores de proyectos, afectan el progreso del proyecto. Luego, los estudiantes se ven obligados a desarrollar conscientemente formas de gestionar a estos individuos para lograr los objetivos del proyecto. Al permitir a los estudiantes actuar como administradores de proyectos virtuales, el modelo proporciona una herramienta de aprendizaje que les permite realizar experimentos, observar resultados y modificar sus modelos mentales para que coincidan con el modelo de simulación.
PMFS también brinda oportunidades para cumplir objetivos de enseñanza no relacionados con la dinámica del sistema. Muchos estudios muestran que los métodos de enseñanza tradicionales no producen una comprensión profunda y duradera (National Research Council 1999). Los estudiantes que realizan múltiples tareas casi cada minuto fuera de clase tienen dificultades para mantenerse concentrados en un entorno de aprendizaje pasivo. Las plantas de ingeniería de todo el país se están dando cuenta de que los métodos tradicionales de enseñanza deben complementarse con métodos de enseñanza innovadores para promover el aprendizaje activo, colaborativo y basado en problemas (Prince et al., 2002).
Enseñar la gestión de proyectos es particularmente desafiante porque los conceptos son muy abstractos. La experiencia del primer autor es que los estudiantes de ingeniería a menudo aprenden fácilmente técnicas cuantitativas de gestión de proyectos, como cómo construir diagramas de red (es decir, CPM o PERT), pero les cuesta comprender plenamente los conceptos de gestión porque normalmente nunca han trabajado en una organización. PMFS puede hacer que los conceptos abstractos sean más significativos incorporándolos en un entorno que simule el "mundo real" y exigiéndoles que funcionen a un alto nivel de la taxonomía de Bloom. Es decir, en lugar de simplemente memorizar términos y saber cómo se aplican, se pedirá a los estudiantes que demuestren análisis, síntesis y evaluación. Como resultado, los estudiantes aprenderán más profundamente de lo que sería posible mediante la instrucción tradicional basada en conferencias.
Este artículo describe los principios básicos de la dinámica de sistemas e introduce un simulador de vuelo de gestión de proyectos desarrollado por el autor. Se espera que el simulador se utilice no sólo para mejorar la enseñanza de la gestión de proyectos, sino también para promover la integración del pensamiento sistémico y la gestión de proyectos.
Introducción a la dinámica de sistemas y gestión Flight Simulator
Para ayudar a los lectores a comprender por qué las herramientas de gestión de proyectos actuales son imperfectas y por qué se necesita un programa de simulación de gestión de proyectos basado en sistemas, es apropiado para Se proporcionará al lector información básica y principios clave de la dinámica de sistemas.
La dinámica de sistemas es un método y un conjunto de herramientas basadas en el pensamiento sistémico. La dinámica de sistemas fue fundada por el profesor Jay Forrester en el MIT y poco a poco se extendió a otras universidades e industrias. Originalmente utilizada para modelar procesos electromecánicos, la dinámica de sistemas ahora se usa ampliamente para modelar sistemas organizacionales, sociales, económicos, biológicos y de otro tipo.
A continuación se resumen los conceptos, supuestos y herramientas básicos de dinámica de sistemas para simuladores de vuelo de gestión de proyectos. Estos conceptos básicos provienen de Forrest (1966 5438 0, 1969, 1971), Senge (1990) y Sterman (1994).
Un sistema se puede definir simplemente como un conjunto de cosas interconectadas, es decir, un conjunto de elementos que interactúan entre sí. Estas cosas pueden ser fácilmente cuantificables, como los ingresos de una empresa, o más intangibles y cualitativas, como la buena voluntad, la motivación y el agotamiento.
Muchas estructuras de sistemas y relaciones básicas se pueden representar utilizando diagramas de bucle causal (CLD). Por ejemplo, la Figura 1 muestra parte de un sistema de gestión de proyectos simple. Si la tasa de finalización real de las tareas (productividad de la tarea) aumenta, la variación del cronograma disminuirá. Si aumenta la variación del cronograma, hará que el gerente del proyecto dirija horas extras, lo que aumentará las tasas de finalización de tareas. (El signo más en los CLD significa que cuando la variable junto a la cola de la flecha aumenta, la variable junto a la punta de la flecha también aumenta. El signo negativo significa que cuando una variable aumenta, la otra variable disminuye).
Figura 1: Ejemplo de diagrama de bucle causal
Un beneficio importante de crear un diagrama de bucle causal es la capacidad de obtener y comparar modelos mentales de los individuos. La gente suele suponer erróneamente que todos comparten su comprensión de cómo una cosa afecta a otra.
Cuando las personas no están de acuerdo sobre cómo se debe resolver un problema específico, generalmente es porque tienen diferentes modelos mentales del sistema en cuestión.
Parte de la estructura del sistema puede incluir bucles de retroalimentación, donde el elemento A afecta al elemento B, el elemento B afecta al elemento C y el elemento C afecta al elemento A. La causalidad alrededor de un bucle a menudo surge con el tiempo, es decir, un cambio en el elemento A requiere múltiples iteraciones para provocar cambios en otras variables en el bucle de retroalimentación. Los bucles de retroalimentación pueden ser positivos o negativos. Los bucles positivos se refuerzan a sí mismos; es decir, las variables del bucle positivo seguirán aumentando indefinidamente. Los bucles negativos se autoequilibran; es decir, las variables del bucle negativo se estabilizan con el tiempo.
El patrón de cambio en los valores de las variables a lo largo del tiempo en un sistema simple (es decir, la forma del gráfico de variables) a menudo se puede predecir basándose en la estructura del sistema, especialmente el número de variables acumuladas. dentro del circuito de retroalimentación. Por otro lado, en sistemas más complejos (es decir, sistemas que incluyen muchas variables acumulativas y más de un circuito de retroalimentación) los valores de las variables pueden no ser fácilmente predecibles. De hecho, estos patrones pueden resultar bastante contrarios a la intuición.
El Management Flight Simulator (MFS) se creó para utilizar un entorno simulado para enseñar principios de pensamiento sistémico que los estudiantes pueden comprender sin conocimientos avanzados de una industria específica o tecnología subyacente. Así como los simuladores de vuelo permiten a los usuarios convertirse en pilotos en una cabina virtual, MFS permite a los usuarios convertirse en administradores de organizaciones virtuales. Un MFS muy conocido es People Express MFS desarrollado por MIT Sloan School of Management. Como director ejecutivo de una famosa aerolínea de descuento, los usuarios de este MFS deben tomar decisiones estratégicas cada trimestre, como cuántos aviones comprar, cuántos empleados contratar y qué precios cobrar. Luego, la simulación avanza un trimestre y permite al usuario observar el estado actual de la empresa. Los usuarios se dan cuenta rápidamente de que decisiones aparentemente racionales llevan inevitablemente a sus empresas virtuales a seguir un patrón que se asemeja mucho al rápido crecimiento, seguido de graves problemas que conducen a la quiebra, expresados por personas reales. La Escuela de Negocios de Harvard lanzó un software de simulación de dinámica de sistemas llamado "The Balanced Corporate Scorecard" para un usuario que era director ejecutivo de una empresa de tecnología virtual.
Cabe mencionar que otros investigadores han creado varios modelos de simulación relacionados con la gestión de proyectos. El MIT utilizó los programas WAKE y CO en las décadas de 1980 y 1990 para permitir a los usuarios administrar una organización de construcción; sin embargo, no se basaban en la dinámica del sistema; Peña-Mora y Park (2001) utilizaron diagramas de bucle causal y simulaciones por computadora detalladas para investigar el impacto del diseño y la construcción simultáneos (seguimiento rápido) en el tiempo y el costo de finalización de la construcción. Love et al. (2002) utilizaron diagramas de bucle causal para comprender mejor el impacto de los cambios de alcance en los proyectos de construcción. El PMFS presentado aquí difiere de los modelos anteriores en dos aspectos fundamentales. En primer lugar, se centra únicamente en gestionar la parte de construcción del proyecto, en lugar del diseño y la construcción u organización de la construcción. En segundo lugar, la estructura del sistema del modelo está diseñada para ser analizada por los usuarios para aumentar su valor como herramienta de aprendizaje. La infraestructura de ARO·USAL y Copeland no es accesible para los usuarios, y las otras dos simulaciones mencionadas anteriormente son sólo para análisis y no para el aprendizaje de los estudiantes.
Antecedentes y operaciones de PMFS
Los autores crearon un PMFS diseñado para mejorar la enseñanza de conceptos y habilidades de gestión de proyectos. Debido a que PMFS se utilizará en cursos de gestión de proyectos de ingeniería civil y asignaturas optativas de ingeniería de construcción, el proyecto virtual que los usuarios del modelo deben gestionar es la construcción de un edificio de oficinas comerciales. La simulación se creó utilizando el software I think, un software propietario basado en dinámica de sistemas vendido por High Performance Systems. (Me siento muy parecido a STELLA, que ha sido utilizado por el mundo académico durante décadas). Este modelo aún no está listo para su lanzamiento público. Está operativo, pero su interfaz gráfica de usuario aún es un trabajo en progreso.
La simulación comienza con una sesión informativa para el usuario.
Le dijeron que era gerente de proyecto para un contratista general que tenía un contrato de precio fijo con un cliente para construir un edificio de oficinas, que se completaría mediante contratos de precio fijo con 19 subcontratistas. Cada subcontratista está asociado con una tarea, que tiene un monto de contrato, una estimación de trabajo y una duración predefinidos. Como gerente de proyecto, su objetivo es completar el proyecto dentro del presupuesto predeterminado, dentro del plazo predeterminado, a satisfacción del cliente y sin lesiones graves en el sitio.
Después del briefing, el usuario debe tomar una serie de decisiones preliminares. Primero, debe contratar de dos a tres subdirectores de proyectos (APM) de un grupo de cuatro candidatos con diferentes experiencias, requisitos salariales y personalidades, y asignar tareas a cada APM. Luego elige si los nuevos empleados deben recibir capacitación, cuánta autonomía les dará y cómo los motivará (ignorarlos, elogiarlos verbalmente, darles una tarde libre ocasional o darles un bono en efectivo). Los usuarios también pueden elegir el énfasis relativo que se pone en los plazos, los costos, la seguridad y la calidad, la frecuencia de las visitas al sitio y con qué frecuencia y cómo comunicarse con los APM, jefes y clientes.
Una vez que el usuario ingresa sus decisiones iniciales a través de la interfaz gráfica de usuario, hace clic en el botón "Ejecutar", lo que hace que el software simule inmediatamente una semana de actividades del proyecto. Luego, los usuarios pueden determinar rápidamente el estado de las variables clave del proyecto, como las variaciones de cronograma y costos relacionadas con las tareas individuales y el proyecto completo, así como el nivel general de seguridad, calidad y satisfacción del cliente y del jefe del proyecto. Luego, el usuario tiene la oportunidad de cambiar el énfasis relativo puesto en los objetivos específicos del proyecto o la frecuencia de la comunicación antes de indicarle al modelo que simule durante un segundo período de tiempo. A lo largo de la simulación, el usuario puede decidir interrumpir misiones individuales, lo que reduce la duración de la misión pero aumenta los costos del proyecto, aumenta las tasas de lesiones y reduce la calidad. El usuario continúa avanzando en la simulación, un período de tiempo a la vez, hasta que se completa el proyecto. El éxito general del usuario depende de la fecha final de finalización, el costo, el historial de accidentes y la satisfacción del cliente y del propietario.
Estructura del modelo
La Figura 2-5 proporciona una descripción gráfica de las partes clave del modelo de dinámica de sistemas PMFS. El modelo consta de aproximadamente 150 variables únicas, aproximadamente 50 de las cuales desempeñan un papel importante en el control y determinación de los resultados de la simulación. Las variables restantes son similares a las variables contables que realizan cálculos de costos y cronogramas.
Existen tres tipos básicos de variables en el modelo: inventarios (cajas rectangulares), flujos (estructuras tipo tuberías y válvulas) y convertidores (círculos). Las acciones son como depósitos: almacenan su valor anterior y hacen que las cosas se acumulen con el tiempo. La acumulación o consumo de cosas en un inventario determinado está determinada por el flujo de entrada y salida de ese inventario. Es decir, el flujo actúa como una válvula al regular la rapidez con la que los artículos se acumulan o se dispensan del inventario. Las transmisiones pueden ejecutarse en función de ecuaciones fijas determinadas por el usuario, o pueden cambiar con el tiempo según las entradas de otros inventarios, transmisiones y convertidores. Un convertidor no almacena valores anteriores, sino que simplemente acepta una o más entradas, realiza operaciones matemáticas en esa entrada y proporciona una salida a otro convertidor o flujo.
En general, las ecuaciones que controlan las relaciones entre variables son relativamente simples y normalmente constan de álgebra básica y una o más declaraciones "If/Else". Debido a limitaciones de espacio, las ecuaciones que gobiernan las relaciones entre las variables del modelo no se presentan aquí, pero se pueden encontrar en una tarea determinada para cada período de tiempo. Otros departamentos de tareas obtienen esta y otra información y determinan el cronograma, los costos, las variaciones del cronograma y otros cálculos para esa tarea en particular. Luego, se extraen los datos de cronograma y costos de cada tarea individual y se combinan para realizar un análisis del valor ganado (EVA) de todo el proyecto. Otros departamentos aceptan las aportaciones de los usuarios y determinan las tasas de incidentes, la calidad general del proyecto y la satisfacción del "jefe" del propietario y del usuario con el proyecto. Uno de los sectores más críticos es el de las minas antipersonal. Este departamento determina qué tan efectivo es cada APM para llevar los proyectos a su finalización. Todos estos sectores están interconectados y se influyen entre sí, algunos muy obvios y otros muy contrarios a la intuición.
La Figura 2 muestra los cinco departamentos relacionados con el cronograma y el costo planificado y real de la Tarea 1, el uso de horas extras y la fatiga resultante de los trabajadores. Las partes del modelo asociadas con las tareas 2 a 19 son las mismas que se muestran en la Figura 2 y no se muestran. La Figura 3 muestra las capacidades, la carga de trabajo y el nivel de buena voluntad (es decir, la moral) del departamento de APM, incluido el Subdirector de Proyecto 1. No se muestran sectores idénticos para otras APM. La Figura 4 muestra las tres secciones relacionadas con el presupuesto y cronograma de todo el proyecto, las cuales son un resumen del presupuesto y cronograma de las 19 tareas. La Figura 5 muestra los tres componentes relacionados con el nivel de calidad y seguridad del proyecto y la credibilidad de los clientes y jefes usuarios del proyecto.
Figura 2: Departamento de Tareas
Figura 3: Departamento Asistente de Gestión de Proyectos
Figura 4: Departamento de Cronograma y Costos del Proyecto
Figura 5 : Departamento de Calidad, Seguridad, Cliente y Jefe del Proyecto
Varias relaciones clave afectan en gran medida los resultados del proyecto. Primero, la productividad de cada APM afecta el progreso de todas las tareas de las que es responsable el APM (consulte la sección de progreso de la tarea en la Figura 2). La productividad de APM depende de su capacidad, la preferencia de su jefe (usuario), su carga de trabajo y el énfasis relativo del usuario en los plazos (consulte la parte de APM en la Figura 3). Las capacidades de APM siempre crecen a medida que avanza el proyecto