Ws2 2 programación optimizada con restricciones

Ricardo SolorioJEFE DEL GRUPO DE GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURA CARRETERA

Instituto Mexicano del Transporte

Programación optimizada de la conservación en una red vial con restricciones presupuestarias

Ciclo de vida de los activos viales

Identificación y factibilidad

Programación y diseño Construcción Operación, conservación y mejora Baja

Condición inicial o recuperada

Condición posterior al deterioro

Deterioro o dañoConservación o rehabilitación

Ciclo de deterioro / conservación

Estándares de desempeño y presupuesto requerido

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028

IRI p

rom

edio

pon

dera

do (m

/km

)

Año

Alternativa base Estándar 1 Estándar 2 Estándar 3

0

100

200

300

400

500

600

700

800

2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028

Cost

o (m

illon

es d

e U

SD)

Año

Estándar 1 Estándar 2 Estándar 3

Restricciones presupuestarias por periodos

0

100

200

300

400

500

600

700

800

2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028

Cost

o (m

illon

es d

e U

SD)

Año

ESTÁNDAR 3

Sin restricciones Alto Medio Bajo

Efecto de las restricciones en el desempeño

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027

% d

e lo

ngitu

d

E S TÁ N DA R 3 : P R E S U P U E S TO S I N R E S T R I C C I O N E S

Bueno Regular Malo

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027

% d

e lo

ngitu

d

E S TÁ N DA R 3 : P R E S U P U E S TO A N UA L A LTO

Bueno Regular Malo

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027

% d

e lo

ngitu

d

E S TÁ N DA R 3 : P R E S U P U E S TO A N UA L M E D I O

Bueno Regular Malo

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027%

de

long

itud

E S TÁ N DA R 3 : P R E S U P U E S TO A N UA L B A J O

Bueno Regular Malo

Met

odol

ogía

del

HDM

-4

Modelos dedeterioro y

efectos de lostrabajos

Modelos decostos deusuario

Flujo decostos

Flujo debeneficios

Cálculo deindicadores

derentabilidad

Alternativasóptimas

Optimizacióncon

restricciones

Restriccionespresupuestarias

Alternativasóptimas bajorestricciones

presupuestarias

Alternativas deintervención

Configuración

Red decarreteras

Tránsito

Flota vehicular

Análisis deprogramas yestrategias

Análisis de proyectosAlternativas de

proyecto

Análisis de proyectos

Diseño detallado

Pronóstico de desempeño

Costos e indicadores económicos

Criterios de selección

Escenarios de sensibilidad

Análisis de sensibilidad

Análisis multicriterios

Análisis de programasLista de proyectos

candidatos Presupuesto anual

Análisis de programas

Presupuesto plurianual estimado

Programa plurianual optimizado (VPN)

Programa anual optimizado (VPN)

Programa plurianual sin restricciones

Análisis de estrategiasRed de tramos

representativos Políticas diversasPresupuesto estimado

Análisis de estrategias

Nivel deseado de desempeño

Estimación de recursos

Programas sin restricciones

Pronóstico de desempeño

Programas opt. (VPN o IRI)

Criterios de jerarquización y optimización• Análisis de proyectos

• Los proyectos se analizan individualmente

• Análisis de programas• Jerarquización: VPN

• Optimización: incremento marginal de la relación VPN-costo, 𝐸𝐸𝑖𝑖𝑖𝑖 = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑗𝑗−𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑖𝑖𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝑗𝑗

• Análisis de estrategias• Jerarquización: VPN, ∆IRI

• Optimización, opción 1: incremento marginal de la relación VPN-costo

• Optimización, opción 2: decremento marginal del IRI promedio ponderado, 𝐸𝐸𝑖𝑖𝑖𝑖 = Δ𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝑖𝑖𝑗𝑗×𝑙𝑙𝐶𝐶𝑙𝑙𝑙𝑙𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝑗𝑗

Optimización multicriterios

Atributo deldesempeño

Factor deponderación Calificación Calificación

ponderada

Seguridad 0.3 6 1.8

Movilidad 0.3 7 2.1

Costos de operación 0.2 8 1.6

Confort 0.2 9 1.8

Total 7.3

Alternativa n

Métodos para la definición de alternativasLa optimización requiere suficientes alternativas para que puedan redistribuirse los recursos disponibles. Las alternativas pueden definirse a partir de:

• Estándares con características técnicas diferentes

• Estándares con distintos años para el inicio de su aplicación, por ejemplo:

Alternativa Estándares Año

Alternativa base Mantenimiento mínimo A partir del año 1

Conservación periódica en el año 1 Conservación periódica A partir del año 1

Conservación periódica en el año 2 Mantenimiento mínimoConservación periódica

A partir del año 1A partir del año 2

Conservación periódica en el año 3 Mantenimiento mínimoConservación periódica

A partir del año 1A partir del año 3

(…) (…) (…)

Taller de programación optimizada con restriccionesPARTE 1

1. Se desea evaluar la factibilidad técnica y económica de una estrategia sexenal para mantener el IRI promedio de una red de carreteras por debajo de 2.5 m/km. Para tal efecto, se utilizarán la red de carreteras “Red del taller” y los estándares de conservación “Mantenimiento rutinario” y “Reconstrucción y conservación periódica”, así como los siguientes parámetros:

a) Año de inicio: 2017

b) Periodo de análisis: 10 años

c) Tasa de actualización: 10 %

d) Serie de crecimiento del tránsito: “Crecimiento al 5 %”

e) Realizar un análisis de estrategias comparando dos alternativas vinculadas a cada uno de los dos estándares proporcionados, empleando la maximización del VPN como método de optimización y considerando que los dos estándares comienzan a aplicarse a partir del año 2017

Taller de programación optimizada con restricciones (cont.)PARTE 2

2. Optimizar el presupuesto considerando una disponibilidad anual máxima de recursos de USD 55 millones durante los primeros tres años, y esa misma cantidad para el resto del periodo

3. Repetir el análisis anterior maximizando la recuperación del IRI

4. Realizar un análisis de estrategias adicional, optimizando por IRI y considerando que el estándar “Reconstrucción y conservación periódica” puede aplicarse en cualquier año del periodo de análisis

5. Para el análisis anterior, optimizar el presupuesto considerando disponibilidades anuales máximas de recursos de USD 55 (100 %), 41.25 ( 75 %) y 27.5 (50 %) millones durante las primeros tres años, y esas mismas cantidades para el resto del periodo

Consideraciones sobre las aplicaciones del HDM-4• El análisis beneficio-costo es el principal método para la evaluación de alternativas

• Se aplica de la misma manera en los tres tipos de análisis

• Solo los análisis de programas y estrategias generan programas de obra y permiten su optimización

• El tipo de análisis está mayormente determinado por los objetivos que se persiguen y no por las características de las aplicaciones del HDM-4

• La jerarquización y optimización por VPN no es necesariamente aplicable en los casos en los que se requiere cumplir con ciertos requisitos de desempeño

• La jerarquización y optimización por ∆IRI resulta una opción atractiva en estos casos

• Se puede utilizar el análisis de estrategias para la evaluación de proyectos y programas siempre y cuando se utilicen los datos adecuados

InformaciónNombre

Ricardo Solorio

Cargo del RelatorJefe del Grupo de Gestión de Infraestructura Carretera

EmpresaInstituto Mexicano del Transporte

Sitio webwww.gob.mx/imt

Correo Electrónicorsolorio@imt.mx