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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias
Sociales y Administrativas
Sección de Estudios de Posgrado e Investigación
“PROPUESTA DE MEJORA PARA EL EDIFICIO TERMINAL EN EL
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE PUERTO ESCONDIDO,
OAXACA”
TESIS
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
PRESENTA
Alfredo Valdés Ahumada
DIRECTOR
M. en C. María del Carmen López Rosas
México D.F. Primavera del 2015
Gracias
a mis profesores
a mis padres
al Conacyt
a Dios
Indice general
0.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1. Situacion actual del Aeropuerto Internacional de Puerto Es-condido, Oaxaca (AIPE) 31.1. Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2. Situacion actual del AIPE y el problema de congestionamiento 7
1.2.1. Congestion aerea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2.2. Capacidad de infraestructura . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.2.1. Condiciones actuales de operacion . . . . . . 91.2.3. Analisis de la demanda . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.3.1. Estadısticas de pasajeros . . . . . . . . . . . . 101.2.3.2. Concentraciones horarias de pasajeros . . . . 111.2.3.3. Demanda futura . . . . . . . . . . . . . . . . 131.2.3.4. Pasajeros en hora crıtica . . . . . . . . . . . . 141.2.3.5. Estacionamiento de automoviles . . . . . . . . 14
1.2.4. Analisis demanda-capacidad . . . . . . . . . . . . . . . 171.2.4.1. Indicadores y parametros de diseno . . . . . . 171.2.4.2. Calculo de capacidad de zona terminal . . . . 171.2.4.3. Estacionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . 181.2.4.4. Vialidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.2.4.5. Congestionamiento de instalaciones . . . . . . 19
1.3. Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.4. Justificacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.5. Hipotesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.6. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.6.1. Objetivos especıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.7. Metodologıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1
2. Fundamentos teoricos del diseno de la propuesta de mejora 282.1. Causas del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.2. Capacidad en aeropuertos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.3. Alternativas de solucion para problemas de capacidad aero-
portuaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342.3.1. Incremento de capacidad . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3.1.1. Construccion de nuevas instalaciones . . . . . 342.3.1.2. Ampliacion de instalaciones existentes . . . . 36
2.3.2. Reduccion de la demanda . . . . . . . . . . . . . . . . 362.3.2.1. Procesamiento remoto . . . . . . . . . . . . . 362.3.2.2. Desarrollo de mega centros de distribucion . 372.3.2.3. Preliberacion de tramites de pasajeros de lle-
gadas internacionales . . . . . . . . . . . . . . 372.3.2.4. Relocalizacion de ciertas operaciones de transi-
to aereo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372.3.2.5. Aviacion general . . . . . . . . . . . . . . . . 372.3.2.6. Cambio del transito aereo de corto itinerario
a otros modos de transporte . . . . . . . . . . 382.3.3. Redistribucion de los picos de demanda . . . . . . . . . 38
2.3.3.1. Medidas economicas . . . . . . . . . . . . . . 382.3.3.2. Medidas administrativas . . . . . . . . . . . . 392.3.3.3. Restriccion de las operaciones de la aviacion
general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392.3.4. Innovaciones tecnologicas y operacionales . . . . . . . . 40
2.3.4.1. Tecnologıa de las aeronaves . . . . . . . . . . 402.3.4.2. Diseno de terminales . . . . . . . . . . . . . . 402.3.4.3. Automatizacion de la asignacion de salas de
abordaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412.3.4.4. Incremento en la velocidad del procesamiento
de pasajeros en la terminal . . . . . . . . . . 412.3.4.5. Modelacion y simulacion computacional . . . 412.3.4.6. Practicas operacionales . . . . . . . . . . . . . 41
2.3.5. Eleccion de alternativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422.4. Modelos de un sistema de transporte . . . . . . . . . . . . . . 43
2.4.1. Caracterısticas de los problemas de transporte . . . . . 442.4.1.1. Caracterısticas de la demanda de transporte . 442.4.1.2. Caracterısticas de la oferta de transporte . . . 442.4.1.3. Equilibrio de la oferta y demanda . . . . . . . 45
2
2.5. Modelado y simulacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472.5.1. Tipos de sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472.5.2. Tipos de modelos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.5.2.1. Modelos estaticos respecto a modelos dinami-cos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.5.2.2. Modelos deterministas respecto a modelos es-tocasticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.5.2.3. Modelos continuos respecto a modelos discretos 502.5.2.4. Modelos de simulacion de eventos discretos . 512.5.2.5. Partes de un modelo de simulacion de eventos
discretos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512.5.3. Etapas de un proyecto de simulacion . . . . . . . . . . 522.5.4. Modelado de sistemas orientados a eventos discretos . . 53
2.5.4.1. Formalizacion de modelos conceptuales . . . . 572.5.4.2. Modelos de flujos . . . . . . . . . . . . . . . . 572.5.4.3. Redes de colas . . . . . . . . . . . . . . . . . 582.5.4.4. Redes de Petri . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.5.5. Simulacion y el analisis estadıstico . . . . . . . . . . . 622.5.5.1. Analisis de entradas: Especificacion de parame-
tros y distribuciones del modelo . . . . . . . 622.5.5.2. Datos historicos vs distribuciones . . . . . . . 632.5.5.3. Ajuste de distribuciones de entrada . . . . . . 632.5.5.4. Consideraciones para seleccionar entre las dis-
tribuciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632.5.5.5. Simulaciones terminantes vs de estado estable 642.5.5.6. Analisis estadısticos de resultados de las si-
mulaciones terminadas . . . . . . . . . . . . . 642.5.5.7. Intervalos de confianza para sistemas termi-
nados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 652.5.5.8. Analisis estadıstico de estado estable . . . . . 662.5.5.9. Calentamiento y longitud de ejecucion . . . . 67
2.5.6. Programas de computo existentes . . . . . . . . . . . . 682.5.6.1. Arena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692.5.6.2. Simio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.6. Casos de estudio relacionados . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712.6.1. Instalaciones de aeropuertos . . . . . . . . . . . . . . . 722.6.2. Lıneas aereas, asignacion de mostradores de factura-
cion para pasajeros (check-in) y manejo de equipaje . . 74
3
3. Desarrollo de la propuesta de mejora 763.1. Estadısticas y procesos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.1.1. Numero de llegadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 773.1.2. Plantilla de personal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783.1.3. Equipo e instalaciones en el edificio terminal . . . . . . 78
3.1.3.1. Proceso revision de equipaje . . . . . . . . . . 803.1.3.2. Mostradores de facturacion . . . . . . . . . . 803.1.3.3. Instalaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 803.1.3.4. Inspeccion de artıculos personales . . . . . . 813.1.3.5. Equipo para manejo de equipaje . . . . . . . 813.1.3.6. Sala de ultima espera . . . . . . . . . . . . . 81
3.2. Simulacion del aeropuerto AIPE . . . . . . . . . . . . . . . . 843.2.1. Formulacion del problema y objetivos . . . . . . . . . . 84
3.2.1.1. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . 863.2.1.2. Objetivos especıficos . . . . . . . . . . . . . . 86
3.2.2. Diseno del modelo conceptual . . . . . . . . . . . . . . 873.2.2.1. Red de Petri . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.2.3. Recogida de datos y analisis estadıstico . . . . . . . . . 873.2.3.1. Estacionamiento de automoviles . . . . . . . . 873.2.3.2. Facturacion (check-in) . . . . . . . . . . . . . 923.2.3.3. Filtros de Revision . . . . . . . . . . . . . . . 933.2.3.4. Sala de ultima espera . . . . . . . . . . . . . 983.2.3.5. Sala de reclamo de equipaje . . . . . . . . . . 98
3.2.4. Construccion del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . 1003.2.4.1. Llegada de pasajeros . . . . . . . . . . . . . . 1003.2.4.2. Numero y destino de aerolınea los pasajeros . 1003.2.4.3. Proceso de revision de equipaje . . . . . . . . 1023.2.4.4. Procesos de facturacion (check-in) . . . . . . 1023.2.4.5. Procesos de revision personal: detector de me-
tales y maquina rayos x . . . . . . . . . . . . 1033.2.5. Verificacion y validacion . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.2.5.1. Validacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1053.2.5.2. Validacion de los datos . . . . . . . . . . . . . 1063.2.5.3. Verificacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.2.6. Analisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1073.2.6.1. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1073.2.6.2. Planteamiento de desarrollo del aeropuerto . . 112
4
I Resultados 119
II Conclusiones 122
5
Indice de tablas
1.1. Total de pasajeros transportados por ano . . . . . . . . . . . . 101.2. Itinerario vuelos de salida con destino Cd. de Mexico. . . . . . 131.3. Pronostico pasajeros al ano 2025. . . . . . . . . . . . . . . . . 131.4. Pronostico pasajeros en hora crıtica. . . . . . . . . . . . . . . 151.5. Pronostico lugares en estacionamiento de automoviles . . . . . 161.6. Indicadores y parametros de diseno. . . . . . . . . . . . . . . . 181.7. Superficie requerida para el edificio terminal de pasajeros. . . 191.8. Superficie requerida para el estacionamiento de automoviles. . 201.9. Resumen de elementos area terminal del AIPE. . . . . . . . . 21
2.1. Etapas de un proyecto de simulacion . . . . . . . . . . . . . . 552.2. Aspectos que contribuyen a potenciar las RdP para el mode-
lado de sistemas de eventos discretos . . . . . . . . . . . . . . 612.3. Datos de ejemplo de diez replicas . . . . . . . . . . . . . . . . 652.4. Analisis estadıstico de diez repeticiones . . . . . . . . . . . . . 652.5. Evolucion del software de simulacion . . . . . . . . . . . . . . 70
3.1. Numero de llegadas 2011-2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 773.2. Movimiento de llegadas y salidas de pasajeros . . . . . . . . . 783.3. Hora de llegada-salida por tipo de aeronave . . . . . . . . . . . 793.4. Plantilla de personal activo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 803.5. Numero de procesos y recursos en el edificio terminal . . . . . 823.6. Estadısticas del estacionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . 893.7. Tiempo entre llegadas de pasajeros . . . . . . . . . . . . . . . 903.8. Tiempo de servicio de facturacion (check-in) . . . . . . . . . . 943.9. Tiempo de servicio para revision de equipaje . . . . . . . . . . 963.10. Tiempo de servicio en revision final . . . . . . . . . . . . . . . 993.11. Tiempo promedio de espera de los pasejeros . . . . . . . . . . 1083.12. Tiempo total dentro del edificio terminal de pasajeros . . . . . 108
6
3.13. Tiempo de espera en fila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1093.14. Utilizacion de recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103.15. Variables de desempeno de Secretarıa de Comunicaciones y
Transporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1113.16. Variables de desempeno criterio IATA . . . . . . . . . . . . . 1123.17. Tiempo promedio de espera de los pasejeros . . . . . . . . . . 1143.18. Tiempo total dentro del edificio terminal de pasajeros . . . . . 1143.19. Tiempo de espera en fila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1143.20. Utilizacion de recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153.21. Variables de desempeno de Secretarıa de Comunicaciones y
Transporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1163.22. Variables de desempeno criterio IATA . . . . . . . . . . . . . 117
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Indice de figuras
1. Subsistemas aeroportuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1. Composicion del Sistema Aeronautico Nacional al ano 2012 . . 51.2. Porcentaje de pasajeros movilizados en transporte aereo ano
2012. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.3. Total de pasajeros transportados por ano. . . . . . . . . . . . 111.4. Pasajeros transportados por mes, ano 2013 . . . . . . . . . . . 121.5. Pronostico pasajeros al ano 2025. . . . . . . . . . . . . . . . . 141.6. Pronostico pasajeros en hora crıtica y capacidad actual. . . . . 151.7. Pronostico estacionamiento de automoviles y capacidad actual. 16
2.1. Tamano promedio de las lıneas de espera en las pistas de unaeropuerto en funcion de su utilizacion promedio . . . . . . . . 29
2.2. Diagrama causa-efecto del problema de congestionamiento . . 302.3. Nivel de servicio y grado de uso de la capacidad . . . . . . . . 332.4. Esquema de alternativas de solucion para problemas de capa-
cidad aeroportuaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352.5. Congestion y sus efectos externos . . . . . . . . . . . . . . . . 452.6. Evolucion de un sistema continuo . . . . . . . . . . . . . . . . 482.7. Metodologıa de un estudio de simulacion . . . . . . . . . . . . 542.8. Representacion de una estacion de trabajo mediante redes de
colas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582.9. Analisis estadıstico de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . 682.10. Interfaz grafico de modelado de un simulador . . . . . . . . . . 692.11. Interfaz grafico de modelado en Simio . . . . . . . . . . . . . . 71
3.1. Diagrama de flujo de procesos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 833.2. Metodologıa de un estudio de simulacion . . . . . . . . . . . . 853.3. Red de Petri del edificio terminal . . . . . . . . . . . . . . . . 88
8
3.4. Distribucion exponencial resultante . . . . . . . . . . . . . . . 913.5. Distribucion logonormal resultante . . . . . . . . . . . . . . . 933.6. Distribucion uniforme resultante . . . . . . . . . . . . . . . . . 973.7. Distribucion logonormal resultante . . . . . . . . . . . . . . . 983.8. Procesos de llegada de pasajeros . . . . . . . . . . . . . . . . . 1003.9. Plano estacionamiento de automoviles . . . . . . . . . . . . . . 1013.10. Procesos de destino de aerolınea de los pasajeros y equipaje . 1013.11. Procesos de revision de equipaje . . . . . . . . . . . . . . . . . 1023.12. Procesos de facturacion (check-in) . . . . . . . . . . . . . . . . 1023.13. Procesos de esparcimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1033.14. Procesos de revision equipaje de mano y detector de metales . 1043.15. Fila check-in por aerolınea. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
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Resumen
Este trabajo presenta antecedentes del problema de congestion en el sis-tema de transporte aereo alrededor del mundo y en Mexico. Despues nosenfocamos en el Aeropuerto Internacional de Puerto Escondido Oaxaca. Sedescribe la situacion actual de este aeropuerto, la capacidad de infraestruc-tura, condiciones actuales de operacion y el pronostico de la demanda depasajeros al 2025. Despues de una revision literaria de diversas alternativasde solucion al problema de congestion, la propuesta de mejora se basa en laintegracion de la simulacion de eventos discretos y la construccion de nue-vas instalaciones. Finalmente se formula la problematica, los resultados yconclusiones.
Se presentan algunas propuestas de solucion para aeropuertos con proble-mas de congestion. El objetivo es tomar la mejor alternativa de acuerdo a lascaracterısticas actuales del Aeropuerto Internacional de Puerto Escondido,Oaxaca (lado terrestre), de tal manera de equilibrar la capacidad y demandadel edificio terminal de pasajeros. El siguiente paso fue utilizar el modelo desimulacion para estudiar el desempeno actual y el flujo futuro de pasajerosa traves del sistema.
Palabras clave: Aeropuerto, congestion en aeropuertos, capacidad deinfraestructura, modelado, simulacion de eventos discretos, flujo de pasajeros.
Abstract
This work presents a background of the congestion problem in the airtransport system around the world and in Mexico. Then we focus on theInternational Airport of Puerto Escondido Oaxaca.The current status of thisairport, infrastructure capacity, current operating conditions and forecastpassenger demand until 2025 are described. After a deep literature reviewabout different solutions of congestion problems in airports, we propose animprovement base on integrate discrete events simulation tools and cons-truction of new facilities. Finally the problem, the results and conclusionsare formulated.
This work deals with some proposals of solution for airports with con-gestion problems. The aim is to take the best alternative according with thecurrent characteristics of the International Airport of Puerto Escondido, Oa-xaca (landside), in such a way to balance the passengers terminal buildingcapacity and demand. The next step was to use the simulation model tostudy the performance of the system in the present and the expected futurepassenger flow through the system.
Key words: Airports’ congestion, infrastructure capacity, modeling, dis-crete event simulation, airport, passenger flow.
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0.1. Introduccion
El crecimiento del trafico aereo se a convertido en un problema a nivelmundial. La construccion de nuevos aeropuertos o nuevas terminales y plata-formas de estacionamiento pueden dar solucion a dicho congestionamiento,pero son soluciones sumamente costosas. Es por ello, que mejorando las pro-gramaciones de los recursos en dichos aeropuertos esta adquiriendo cada vezmas relevancia en el sector, pues una programacion suficientemente optima,no solo aumenta la capacidad en los actuales aeropuertos sino que ademas,puede llegar a reducir considerablemente los costes operativos y de las com-panıas aereas. Ello se debe a que permite un uso mas eficiente de los recursosdisponibles, reduciendo los retrasos en las operaciones. Ası pues, en un con-texto altamente competitivo, como en el que se encuentra el transporte aereo,el objetivo es la de ser eficiente y competitivo. De ahı, el especial interes porel estudio y desarrollo de herramientas que puedan aportar soluciones maseficientes, en lo que se refiere a la programacion de la asistencia en tierra.
Los aeropuertos son infraestructuras con caracterısticas complejas, debidoa que estan configurados por una serie de subsistemas altamente relacionados.Estos subsistemas atienden a las distintas funciones que deben realizarse enla infraestructura aeroportuaria: aterrizajes y despegues de aviones, flujode pasajeros y equipajes a traves del aeropuerto y acceso de vehıculos porcarretera (automoviles particulares, taxis, autobuses, etc.).
El lado terrestre de un aeropuerto se define como el conjunto formado porlos edificios de la area terminal, los accesos terrestres del sistema de circu-lacion y las instalaciones para el estacionamiento de vehıculos. Tambien haytres elementos principales de transito: aeronaves, pasajeros (y acompanan-tes) y vehıculos de acceso terrestre (particulares, publicos y de transportede cargas). Por otro parte, el lado aereo se relaciona con las operaciones enlas pistas y calles de rodaje; en este segmento se tendran flujos de aeronavesunicamente. (Ver figura 1).
Dentro de la infraestructura aeroportuaria del paıs, Mexico, se encuen-tra el Aeropuerto Internacional de Puerto Escondido, Oaxaca, (AIPE). ElAeropuerto Internacional de Puerto Escondido (es un aeropuerto internacio-nal ubicado a 2 kilometros de la ciudad de Puerto Escondido, Oaxaca, en elPacıfico mexicano. Fue incorporado a la Red ASA en 1985), que en el 2012recibio a 78,092 pasajeros, mientras que en el 2013 recibio a 121,703 pasa-jeros (Direccion General de Aeronautica Civil, 2013). En el ano 2013 fue elnumero cuarenta y cinco, con respecto a los demas aeropuertos del paıs, en
1
Figura 1: Subsistemas aeroportuarios. Fuente: Nombela (2009).
relacion al numero de pasajeros transportados en ese ano. Sin embargo, huboun incremento del 55.84 % con respecto al ano 2012.
Por lo anterior y en coordinacion con la administracion de este aeropuerto(AIPE), Aeropuertos y Servicios Auxiliares, hizo un analisis de la capacidadde las infraestructuras existentes. En particular, se midio la relacion entrela capacidad y la demanda actual, lo cual permitio identificar problemas decongestion, principalmente en las epocas de temporada alta, y sobre todoanalizar cual sera esa relacion en escenarios futuros a mediano plazo coninversiones en diferentes proyectos alternativos.
Uno de estos proyectos fue el desarrollo de un modelo de simulacion deeste aeropuerto como una herramienta para evaluar cuantitativamente cual-quier cambio operativo, con objeto de mejorar su servicio y para efectos deplaneacion, operacion y desarrollo de infraestructura nueva en el aeropuerto.
En las siguientes secciones, primero se presenta la situacion actual delAIPE donde se describe la problematica y objetivos del presente trabajo.Despues se presenta un analisis de diversas alternativas de solucion paraaeropuertos con problemas de congestion y finalmente solo se introduce lapropuesta de solucion que busca integrar herramientas tales como simulacionde eventos discretos y la construccion de nuevas instalaciones.
2
Capıtulo 1
Situacion actual del AeropuertoInternacional de PuertoEscondido, Oaxaca (AIPE)
1.1. Antecedentes
El trafico aereo esta experimentando un notable aumento en el ambitomundial, mientras que la capacidad de los aeropuertos se ha estancado te-niendo como consecuencia la congestion de muchos de ellos. En Europa, cincode sus aeropuertos principales funcionan en el lımite de su capacidad, y demantenerse esta tendencia, 19 de los principales estaran tan congestionadosque para el ano 2030 habra retrasos en la mitad de sus vuelos (Garcıa, 2012).
El problema alrededor del mundo en el sistema de transporte aereo es larelacion existente entre la capacidad y demanda en los aeropuertos comer-ciales mas congestionados. En el caso de Estados Unidos se encuentran losaeropuertos de Nueva York: J. F. Kennedy y La Guardia. Los costos de lasdemoras y baja confiabilidad son significativos, este costo fue reportado porBarnhart et al. (2012) en el cual el costo total de la congestion del traficoaereo en los Estados Unidos asciende a $31,200 millones. Por lo tanto, serequieren acciones para evitar un futuro deterioramiento del nivel de servicioen los viajes aereos.
Las tendencias globales, en relacion al crecimiento de las ciudades, el desa-rrollo de nuevos centros urbanos, la evolucion de la tecnologıa en la aviacion,han llevado al transporte aereo a una posicion privilegiada de crecimiento
3
continuo. En el pasado, como en el presente, Europa, Asia Oriental y Es-tados Unidos son referentes economicos y generadores de trafico aereo. Sinembargo, en los ultimos anos han ganado mucho terreno la India, China y elsur de Sudamerica (Battista and Ierache, 2007). Los dos primeros apoyadospor una fuerte expansion economica y la ultima por el potencial turıstico queostenta.
La aviacion comercial ha pasado por muchas desaceleraciones en el pasa-do. Aun ası, su recuperacion ha sido rapida, gracias al previsible retorno alargo plazo de la industria a su tasa de crecimiento anual de alrededor del5 %. Esa misma elasticidad se mostro en la primera mitad del 2010. Se estimaque el trafico de pasajeros crecera un 6 % este ano, con tasas de crecimientoanuales similares para el perıodo 2012-2014 (de la Cruz, 2012).
En Mexico, en el sector aeroportuario, el principal HUB1 del paıs, es elAeropuerto Internacional de la Ciudad de Mexico (AICM), que se ha de-clarado saturado, pues en 2012 se observaron 52 ocasiones en las que lasoperaciones en el campo aereo rebasaron su capacidad maxima de 61 ope-raciones por hora, llegando a manejar picos de hasta 74 operaciones porhora (de Comunicaciones y Transportes, 2013). Esta situacion implica unaperdida de competitividad frente a aeropuertos extranjeros y, en algunas oca-siones, riesgos de seguridad. Contrariamente, existen otros aeropuertos comolos de Acapulco, Tuxtla Gutierrez, San Luis Potosı o Tampico, que cuentancon sobrecapacidad debido al bajo aforo, lo que desincentiva inversiones enmodernizaciones por parte de los concesionarios y encarece la tarifa de usodel aeropuerto, haciendolos menos atractivos a los prestadores de serviciosaereos.
La Secretaria de Comunicaciones y Transportes, Mexico, establecio en elPrograma Sectorial de Comunicaciones y Transportes 2013-2018 (de Comu-nicaciones y Transportes, 2013); estrategia 1.4, modernizar los aeropuertosregionales y ampliar la capacidad de aquellos saturados o logısticamente prio-ritarios. Dentro de los objetivos en aeropuertos se establece resolver el proble-ma de saturacion operativa del AICM, reducir costos logısticos del transporteaereo de acuerdo a las siguientes lıneas de accion:
Dar una respuesta de largo plazo a la demanda creciente de serviciosaeroportuarios en el Valle de Mexico y centro del paıs.
1HUB: Centro de distribucion o punto de intercambio de trafico de mercancıas y per-sonas.
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Desarrollar aeropuertos regionales y mejorar su interconexion moder-nizando la Red de Aeropuertos y Servicios Auxiliares (ASA)2, bajoesquemas que garanticen su operacion, conservacion y rentabilidad.
Sin embargo, en el AICM, a pesar de la construccion de la Terminal 2,entre otras construcciones recientes, el problema de saturacion en pistas semantiene.
En lo que respecta al Sistema Aeronautico Nacional, este se compone de76 aeropuertos, 1,388 aerodromos y 408 helipuertos, (ver figura 1.1). De los76 aeropuertos, 34 estan concesionados a grupos aeroportuarios, 19 los operade manera exclusiva ASA, 18 son administrados por los gobiernos estatales ymunicipales, 4 estan en sociedad de ASA con privados o estados y el AICM.
Figura 1.1: Composicion del Sistema Aeronautico Nacional al ano 2012(de Comunicaciones y Transportes, 2013).
Son 17 aeropuertos que concentran el 88 % de los 86.4 millones de pasaje-ros transportados en 2012, ası como el 98 % de los 747 miles de toneladas decarga transportada (de Comunicaciones y Transportes, 2012). El AICM por
2Aeropuertos y Servicios Auxiliares (ASA), es un organo descentralizado de la Secre-tarıa de Comunicaciones y Transportes, se encarga de la modernizacion y ampliacion dela infraestructura aeroportuaria instalada en Mexico; de la conservacion y mejora de losservicios de navegacion y del suministro de combustible, ası como de impulsar el desarrollode la aviacion comercial mexicana y las rutas turısticas.
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si solo concentra el 34 % de los pasajeros transportados y aproximadamenteel 23 % de las operaciones (ver figura 1.2).
Figura 1.2: Porcentaje de pasajeros movilizados en transporte aereo ano 2012.
Vale la pena destacar que actualmente operan 10 aerolıneas mexicanas entotal en los mercados de pasaje y carga, las cuales en conjunto poseen 258aeronaves, que tienen una edad promedio de 11.2 anos.
Dentro de la infraestructura aeroportuaria del paıs se encuentra el Aero-puerto Internacional de Puerto Escondido, Oaxaca, (AIPE)3, que enel 2012 recibio a 78,092 pasajeros, mientras que en el 2013 recibio a 121,703pasajeros (de Aeronautica Civil, 2013). En el ano 2013 fue el numero cuarentay cinco, con respecto a los demas aeropuertos del paıs, en relacion al numerode pasajeros transportados en ese ano. Sin embargo, hubo un incremento del55.84 % con respecto al ano 2012.
Por lo anterior y con base en el plan maestro de desarrollo de este ae-ropuerto (AIPE) 4 Aeropuertos y Servicios Auxiliares hizo un analisis de la
3El Aeropuerto Internacional de Puerto Escondido (codigo IATA: PXM), es un aero-puerto internacional ubicado a 2 kilometros de la ciudad de Puerto Escondido, Oaxaca,en el Pacıfico mexicano. Fue incorporado a la Red ASA en 1985.
4El Plan maestro del Aeropuerto Internacional de Puerto Escondido Oaxaca, es unreporte tecnico elaborado por la gerencia de planeacion de proyectos de Aeropuertos yServicios Auxiliares (ASA) en el cual se lleva a cabo la revision de las instalaciones del
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capacidad de las infraestructuras, tanto de las ya existentes como de los in-crementos de capacidad que aportarıa nuevas instalaciones. En particular,se midio la relacion entre la capacidad y la demanda actual, lo cual per-mitio identificar problemas de congestion, principalmente en las epocas detemporada alta, y sobre todo analizar cual sera esa relacion en escenariosfuturos a mediano plazo con inversiones en diferentes proyectos alternativos.
Uno de estos proyectos fue el desarrollo de un modelo de simulacionde este aeropuerto5 como una herramienta para evaluar cuantitativamentecualquier cambio operativo, con objeto de mejorar su servicio y para efectosde planeacion, operacion y desarrollo de infraestructura en aeropuertos.
Adicional a la participacion en este proyecto de simulacion del aeropuer-to de Puerto Escondido (modelado del edificio terminal), el presente trabajopretende dar una alternativa cuyo objetivo es mejorar la capacidad de in-fraestructura a nivel operativo y de diseno, especıficamente en el edificioterminal de pasajeros de este aeropuerto (AIPE). La propuesta en este tra-bajo busca integrar herramientas tales como simulacion de eventos discretosy optimizacion.
1.2. Situacion actual del AIPE y el problema
de congestionamiento
En esta seccion se describen las causas del problema de congestion enel sistema de aviacion de forma general. Despues, con base en la seccionanterior, se explica a detalle el contexto en el que se presenta el problema decongestion en el AIPE. Se describe y analiza la capacidad y demanda de la
aeropuerto con la finalidad de detectar las necesidades inmediatas, de corto, mediano ylargo plazo, para que responda con la calidad, rapidez y confort que el servicio requiere.Referencia del reporte: Ortız Gonzalez et al.
5Este proyecto formo parte del Fondo Sectorial Investigacion para el Desarrollo Aero-portuario y la Navegacion Aerea (http://www.conacyt.mx/index.php/fondos-sectoriales-constituidos2/item/asa-conacyt), convocatoria ASA-CONACYT 2011(http://2006-2012.conacyt.gob.mx), nombre del proyecto: ”Desarrollo de un sistema de analisis decapacidad vıa simulacion tridimensional con aplicacion a la planeacion, operacion y desa-rrollo de infraestructura de aeropuertos”, clave: 163661, Institucion proponente: InstitutoPolitecnico Nacional (IPN). A traves de la Escuela Superior de Ingenierıa Mecanicay Electrica (ESIME), Unidad Profesional Ticoman, en colaboracion con la Seccion deEstudios de Posgrado e Investigacion (SEPI), Unidad Profesional Interdisciplinaria deIngenierıa y Ciencias Sociales y Administrativas (UPIICSA).
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infraestructura actual de los elementos principales involucrados.
1.2.1. Congestion aerea
El problema de congestion en el sistema de transporte aereo alrededordel mundo es la relacion existente entre la capacidad y demanda. La falta desuficiente capacidad en un aeropuerto para satisfacer la demanda resulta enproblemas de congestion y demoras (Hamzawi, 2002).
En el sistema aeroportuario hay flujo de vehıculos y usuarios los cualespueden clasificarse en tres rangos: niveles bajos de trafico para los que sedan las condiciones normales de uso (la interaccion entre vehıculos o usuarioses mınima para esos niveles), una segunda fase en la que surgen problemasde congestion y los tiempos comienzan a elevarse, y finalmente una ter-cera fase de saturacion, que se produce cuando los flujos sobrepasan undeterminado umbral y los tiempos se disparan (Nombela, 2009).
El lado terrestre, en el cual se enfoca este trabajo, esta conformado porlas instalaciones del edificio terminal de pasajeros, estacionamientode automoviles y vialidad (el camino de acceso al aeropuerto). Hay trestipos de flujo de entidades en este sistema: aeronaves, pasajeros, y vehıculosterrestres de acceso al aeropuerto (tales como taxis y automoviles particula-res).
Dentro del sistema aeroportuario nacional y particularmente en el Ae-ropuerto Internacional de Puerto Escondido-Oaxaca (AIPE) el incrementode pasajeros transportados en los anos pasados ha sido estable y se estimaque esta tendencia continue en el futuro. Esta tendencia, tuvo como respues-ta la propuesta de ampliacion y remodelacion de la terminal de pasajerospor parte de ASA. Ası mismo, en su plan maestro de desarrollo del AIPE,se midio la relacion entre el nivel de capacidad y la demanda actual, lo cualpermitio identificar problemas de congestion y se analizo cual serıa la relacionentre la capacidad y la demanda futura con las instalaciones existentes.
1.2.2. Capacidad de infraestructura
El area terminal es donde el pasajero realiza sus tramites para el abor-daje de las aeronaves, ası como para el arrendamiento de algun medio detransporte o adquisicion de otro tipo de servicio. Con base en informacion
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del plan maestro de desarrollo del AIPE6 las areas o instalaciones que con-forman la zona terminal se detallan a continuacion.
El edificio terminal actualmente es la unica instalacion existente parael proceso de los distintos tipos de pasajeros que utilizan el aeropuerto. Seencuentra construido en un solo nivel en una superficie total de 1,270 m2
destinados a los pasajeros. De esta area, hay una superficie disponible quepermite atender alrededor de 115 pasajeros en las horas de mayor demanda,con un indicador de 12 m2 por pasajero.
El estacionamiento para automoviles (vehıculos automotores) se ubi-ca en el frente del edificio terminal, construido en una superficie de 1,300 m2,con capacidad de 26 lugares.
Para acceso a la terminal aerea, existe una vialidad propia del aeropuertoen dos carriles (ida y vuelta) que conduce al mismo, el cual entronca con lacarretera No. 200. Dicha vialidad cuenta con 320 metros de longitud y 7metros de ancho.
1.2.2.1. Condiciones actuales de operacion
El edificio terminal, con su superficie total de 1,270 m2 destinados alservicio de los pasajeros actualmente presenta problemas de congestionamien-to, principalmente en el area destinada a vestıbulo general o ambulatorio, yaque se han presentado horarios con concentraciones de hasta 205 pasajeros,lo cual es muy superior a la capacidad general ofrecida.
El estacionamiento se encuentra en buenas condiciones, sin embargo elhecho de que el circuito de acceso al edificio de pasajeros para embarque ydesembarque de los mismos, se aloje en el mismo espacio, hace que se observefalto de capacidad y limitado para su posterior desarrollo.
Actualmente con su capacidad de 26 lugares disponibles, no es una ga-rantıa de que pueda satisfacer la demanda local de visitantes. Aunque elaeropuerto tenga vocacion turıstica, en un momento determinado se puedenpresentar problemas de congestionamiento.
Por lo que corresponde a la vialidad para acceso a la terminal aerea, semenciono anteriormente que se dispone de 2 carriles en buenas condiciones(uno por sentido), los cuales enlazan con la carretera principal que conducea la ciudad.
6Los datos mostrados se han modificado de los valores originales por cuestiones de usode los datos, sin embargo son proporcionales y representativos de los reales. Referencia delreporte: Ortız Gonzalez et al.
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1.2.3. Analisis de la demanda
Para poder determinar las perspectivas de crecimiento de la demanda ensus diferentes etapas de desarrollo, es indispensable analizar el comporta-miento historico de la misma, el registro de actividad, a efecto de prever lasnecesidades futuras de ampliacion, modernizacion o complementacion de susinstalaciones.
Por lo anterior, esta seccion se presenta en los siguientes apartados:
Analisis de las estadısticas y concentraciones horarias de pasajeros .
Elaboracion de proyecciones de la demanda futura.
1.2.3.1. Estadısticas de pasajeros
A continuacion se presentan los registros del numero total de pasajerostransportados desde el ano 1990 (ver tabla 1.1).
Ano No. Pasajeros Tasa % Ano No. Pasajeros Tasa %
1990 96, 411 - 2002 42, 518 -5,30
1991 80, 744 -16,25 2003 46, 646 9,71
1992 81, 868 1,39 2004 53, 760 15,25
1993 80, 178 -2,06 2005 58, 358 8,55
1994 83, 107 3,65 2006 66, 278 13,57
1995 74, 337 -10,55 2007 67, 550 1,92
1996 63, 046 -15,19 2008 69, 410 2,75
1997 57, 758 -8,39 2009 72, 117 3,90
1998 48, 248 -16,47 2010 66, 205 -8,20
1999 52, 519 8,85 2011 47, 249 -28,63
2000 46, 297 -11,85 2012 78, 092 65,28
2001 44, 896 -3,03 2013 - -
Tabla 1.1: Total de pasajeros transportados por ano (ASA, 2014).
En el periodo 1990-1995 la demanda pasajeros inicio un proceso de con-traccion, alcanzando el ultimo ano un poco mas de 74,337 pasajeros, lo querepresento una reduccion del 30 %. Para el perıodo 1996-2002 la demanda
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continuo su proceso de desaceleracion y se extendio hasta el ano 2002, ano enel cual se atendieron 42,518 pasajeros. No obstante que la actividad paso porun proceso de contraccion, posiblemente por las polıticas economicas del paıs,ası como por acontecimientos internacionales en cuestiones de seguridad, apartir del ano 2003 hubo un incremento donde el movimiento de pasajerosalcanzo una tasa promedio anual del 5 %. (ver figura 1.3).
Figura 1.3: Total de pasajeros transportados por ano.
1.2.3.2. Concentraciones horarias de pasajeros
A fin de prever el crecimiento de elementos como el edificio terminaly el estacionamiento, es importante considerar las concentraciones horariasque se presentan en determinados periodos del ano. Para ello se realizaronmuestreos de los periodos crıticos (temporada alta), por ejemplo, en el mesde diciembre se han presentado las concentraciones horarias mas crıticas delaeropuerto. La congestion de pasajeros se ha manifestado por el momento enhorarios de un solo vuelo, cuya mezcla de llegadas y salidas proporcionaronun valor combinado, de hasta 205 pasajeros (115 llegadas + 90 salidas),correspondiente a la actividad nacional y cuyo pico maximo se presenta en el
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mismo mes. Por ejemplo, en el ano 2013 en diciembre (13,928 pasajeros) y lesiguieron los meses de enero (11,526 pasajeros) y agosto (10,785 pasajeros),(ver figura 1.4).
Figura 1.4: Pasajeros transportados por mes, ano 2013(ASA, 2014).
El comportamiento de los pasajeros y el problema de congestion del sis-tema esta en relacion de los horarios de llegadas y salidas de cada vue-lo. Actualmente hay dos aerolıneas (aerolınea A y B) con vuelos PuertoEscondido-Ciudad de Mexico que representan el mayor porcentaje de pasa-jeros transportados en el AIPE. Los itinerarios de operacion se muestran enla tabla 1.2 marcados con una ”x”. Los vuelos de llegada estan programadospara llegar 20 minutos antes de la hora de salida. Por lo tanto, coinciden enun mismo momento los pasajeros de llegadas como los de salida ocasionandoque los indicadores de servicio salgan fuera de lımites recomendados.
Con respecto al estacionamiento de vehıculos, como se menciono anterior-mente, aunque la vocacion del aeropuerto es turıstica el numero de lugaresde estacionamiento disponibles (26) se observa reducido si se considera quetambien lo utilizan las unidades de servicio y empleados del aeropuerto.
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Aerolınea Hora Lun. Mar. Mier. Juev. Vier. Sab. Dom.
A 10:30 x x x x x x -
B 12:20 x - x x x x x
A 14:10 - - - - - - x
B 14:25 - - - x - - -
B 15:10 x x x x x x -
Tabla 1.2: Itinerario vuelos de salida con destino Cd. de Mexico.
1.2.3.3. Demanda futura
A continuacion se presenta informacion del pronostico de la demanda depasajeros que existira en el aeropuerto7. El calculo es anual en un horizontehasta el ano 2025.
Ano Pasajeros Ano Pasajeros
2010 - 2018 95047
2011 69515 2019 98849
2012 72991 2020 102803
2013 76641 2021 105887
2014 80473 2022 109063
2015 84496 2023 112335
2016 87876 2024 115705
2017 91391 2025 119176
Tabla 1.3: Pronostico pasajeros al ano 2025.
Partiendo de que en el ano 2010 el aeropuerto atendio a 66,205 pasajeros,aplicandoles una tasa de crecimiento promedio anual en el inmediato plazo del5 % que comprende el periodo 2011-2015, se recibira al finalizar de este lapsola cantidad de 84,000 personas. Con respecto al mediano plazo (2016-2020)
7Informacion y analisis basados en plan maestro de desarrollo del AIPE; Referencia delreporte: Ortız Gonzalez et al. Los datos mostrados se han modificado de los valores origi-nales por cuestiones de uso de los datos, sin embargo son proporcionales y representativosde los reales.
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cuya tasa promedio de crecimiento anual es del 4 %, al concluir el periodohabra atendido a 102,000 usuarios. Para el largo plazo que comprende eldesarrollo 2020-2025, con tasa de crecimiento anual promedio del 3 %, alfinalizar este periodo, la infraestructura atendera a 119,000 pasajeros, (verfigura 1.5).
Figura 1.5: Pronostico pasajeros al ano 2025.
1.2.3.4. Pasajeros en hora crıtica
Para la proyeccion de los pasajeros horarios, se toma como partida elregistro combinado del mes de diciembre del 2010, en donde se alcanzo elregistro de 205 pasajeros (en promedio) en un solo vuelo, ver tabla 1.4.
Cabe senalar que se consideran el total de pasajeros que inciden en unvuelo nacional (llegadas mas salidas), generando saturaciones y sobre di-mensionamiento de elementos dado que la capacidad actual es de 115pasajeros, ver figura 1.6.
1.2.3.5. Estacionamiento de automoviles
La capacidad actual del estacionamiento es de 26 lugares dis-ponibles y se pronostican 89 lugares necesarios para el ano 2025, ver tabla
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Ano Pasajeros Ano Pasajeros
2010 - 2018 299
2011 215 2019 312
2012 226 2020 326
2013 237 2021 339
2014 249 2022 353
2015 262 2023 367
2016 273 2024 381
2017 286 2025 397
Tabla 1.4: Pronostico pasajeros en hora crıtica.
Figura 1.6: Pronostico pasajeros en hora crıtica y capacidad actual.
1.5.El metodo de pronostico es el mismo usado con los pasajeros, mediante
tasas promedio de crecimiento anuales que se reducen del 5 al 3 % (ver figura1.7). Como se ha mencionado anteriormente, la ocupacion de los estaciona-mientos en aeropuertos de vocacion turıstica es baja, por lo que se considera
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Ano Lugares Ano Lugares
2010 - 2018 67
2011 48 2019 70
2012 51 2020 73
2013 53 2021 76
2014 56 2022 79
2015 59 2023 82
2016 61 2024 86
2017 64 2025 89
Tabla 1.5: Pronostico lugares adicionales en estacionamiento de automoviles.
una proporcion de 0.22 vehıculos por pasajero en hora pico8, (ver tabla 1.6).
Figura 1.7: Pronostico estacionamiento de automoviles y capacidad actual.
8De acuerdo a las normas mınimas requeridas para las operaciones aeroportuarias dela Organizacion de Aviacion Civil Internacional (OACI), anexo 14.
16
1.2.4. Analisis demanda-capacidad
En esta parte del trabajo se efectua la comparacion entre la capacidad ac-tual de los elementos y la demanda esperada de ellos en el periodo de estudio(2011-2025). Para ello, es necesario aplicar los indicadores y parametrosde diseno de los elementos mas importantes del aeropuerto, con la finalidadde poder detectar las areas conflictivas actuales y futuras.
1.2.4.1. Indicadores y parametros de diseno
Tomando en cuenta las zonas que configuran al Aeropuerto Internacionalde Puerto Escondido, Oax. y la actividad aerea que se atendera en el horizontede tiempo, se han establecido los siguientes indicadores y parametros con lafinalidad de determinar la magnitud de sus elementos principales.
De acuerdo con informacion en el plan maestro de desarrollo del AIPE,los indicadores y parametros de diseno se establecieron con base en las ca-racterısticas de operacion, ası como de la mezcla de aeronaves, frecuencia dedemanda y tipo de servicio para el aeropuerto. Es necesario senalar que seestablecen los criterios generales de diseno de los principales elementos delaeropuerto.
A continuacion se presenta en forma detallada la tabla de Indicadoresy Parametros de Diseno9, ası como las tablas y graficas de la magnitudrequerida de los elementos principales del aeropuerto, (ver tabla 1.6).
1.2.4.2. Calculo de capacidad de zona terminal
A continuacion se presenta el calculo de la capacidad de los elementos dela zona terminal que integran el AIPE: Edificio terminal, estacionamiento yvialidad.
El edificio terminal de pasajeros tiene superficie disponible en su conjuntode 1,270 m2, cuenta con una capacidad para atender adecuadamente entre105 y 115 pasajeros. De acuerdo a la tabla de indicadores (ver tabla 1.6) serequieren 12 m2 por pasajero, por lo tanto la capacidad es:
1270 m2
12 m2/pasajero= 105 pasajeros (1.1)
9Con base en las normas mınimas requeridas para las operaciones aeroportuarias de laOrganizacion de Aviacion Civil Internacional (OACI), anexo 14. Referencia: de AviacionCivil Internacional (2004).
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Cantidad Unidad Descripcion
16Operaciones enhora crıtica
Configuracion de la pista
12 m2
Para pasajeros de aviacion por pa-sajero en hora crıtica en edificio ter-minal.
0.22 CajonPara estacionamiento para la avia-cion comercial por pasajero en horacrıtica.
30 m2 De estacionamiento/cajon
21 CajonesPara estacionamiento de servicio porcada 1 millon de pasajeros anuales.
1,000 m2 De zona comercial por cada unmillon de pasajeros anuales.
1 CarrilDe acceso por cada un millon de pa-sajeros anuales.
Tabla 1.6: Indicadores y parametros de diseno.
La demanda promedio que se ha presentado en horas pico, en meses picoy en un dıa promedio es de 205 pasajeros, lo que indica que se tienen pro-blemas de congestionamiento, principalmente en las epocas de temporadaalta. Lo anterior, indica que en forma inmediata se tendran que implementarmedidas a efecto de incrementar la capacidad del edificio para atender lademanda insatisfecha actual, ası como la que se preve, por ejemplo, para el2015 de aproximadamente 262 pasajeros horarios (ver tabla 1.7), los cualesdemandaran una superficie de:
262 pasajeros x 12m2/pasajero = 3, 140 m2 (1.2)
1.2.4.3. Estacionamiento
Para este elemento, de acuerdo a las previsiones de la demanda, la capa-cidad instalada ya presenta congestionamientos en las horas de mayor mo-vimiento, al grado de no permitirse la pernocta de vehıculos por su bajacapacidad.
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Ano Superficie (m2) Ano Superficie (m2)
2010 2460 2018 3583
2011 2583 2019 3744
2012 2712 2020 3913
2013 2848 2021 4069
2014 2990 2022 4232
2015 3140 2023 4401
2016 3281 2024 4577
2017 3429 2025 4760
Tabla 1.7: Superficie requerida para el edificio terminal de pasajeros.
La superficie del estacionamiento es de 1300 m2. Actualmente, los 26 lu-gares disponibles se ocupan requiriendose por lo menos 20 lugares adicionalesque permitan las pernoctas de los vehıculos de los pasajeros.
Del analisis realizado, considerando el factor de 0.22 vehıculos por pasaje-ro en hora crıtica (ver tabla 1.6), se tienen los siguientes valores del inmueblereferido (ver tabla 1.8 ). Por ejemplo, para el ano 2015 se consideran 262 pasa-jeros (ver tabla 1.4) multiplicado por 30 m2 (ver tabla 1.6) mas la capacidadactual, se requerira una capacidad de:
(0.22 cajones/pasaj. x 262 pasaj. x 30 m2/cajon) + 1300m2 = 3027m2
De esta forma tambien se satisfacen los lugares requeridos (ver tabla 1.5),los valores que se alcanzarıan para el ano 2015, 2020 y 2025 serıan de 59, 73y 89 lugares, respectivamente.
1.2.4.4. Vialidad
En lo relativo a esta instalacion, con los dos carriles existentes (uno porsentido), sera suficiente para atender la demanda mas alla del horizonte deeste estudio (2025), por lo que no se necesitara ser ampliada en su capacidad.
1.2.4.5. Congestionamiento de instalaciones
Con base en la tabla 1.6, a continuacion se presenta en la tabla 1.9, elresumen de las necesidades de los elementos principales de la zona terminal
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Ano Superficie Ano Superficie
2010 2653 2018 3271
2011 2721 2019 3359
2012 2792 2020 3452
2013 2866 2021 3538
2014 2945 2022 3628
2015 3027 2023 3721
2016 3105 2024 3817
2017 3186 2025 3918
Tabla 1.8: Superficie requerida para el estacionamiento de automoviles.
del Aeropuerto Internacional de Puerto Escondido, Oax. considerando losanos 2015, 2020, 2025.
De acuerdo a la informacion de las anteriores secciones (ver tabla1.9), eledificio terminal de pasajeros requiere ampliar su capacidad de servicioactual de 105 pasajeros en hora crıtica a 262 pasajeros (previstos para el2015) ya que se han presentado en promedio 205 pasajeros (en hora y mescrıtico en un dıa normal de operacion) lo cual implicarıa una superficie de3, 140m2 para poder atender la demanda de area insatisfecha de los pasajeros.Posteriormente, se deberan cubrir los distintos requerimientos de espaciosconforme a la demanda, requiriendose para los anos 2020 y 2025 capacidadpara atender 326 y 397 (pasajeros) y superficies de 3, 913m2 y 4, 760m2,respectivamente.
El estacionamiento de automoviles, al igual que el edificio, su capa-cidad actual es muy reducida por lo que se requiere ampliar su capacidaden por lo menos 20 lugares mas, lo que implica una superficie de 3, 027m2
que permita atender la demanda actual, hasta llegar a atender la demandaprevista al final del horizonte de tiempo del 2025.
1.3. Planteamiento del problema
La principal area de oportunidad en el sistema de transporte del Aero-puerto Internacional de Puerto Escondido-Oaxaca (AIPE) es la congestionde pasajeros en el edificio terminal durante la hora de concurrencia de los
20
Edificio terminal
* Superficie disponible 1270m2.
Capacidad de
infraestructura
*Indicador/parametro de diseno: 12m2/pasajero(en hora crıtica).
*Capacidad 105 pasajeros (1270m2/12m2/pasaj.)
Condiciones
actuales de
operacion
Congestionamiento en vestıbulo general (ambulan-torio). Se presentan en promedio 205 pajeros en horay mes pico en dıa normal de operacion.
Pronostico pa-
sajeros en hora
crıtica
262(2015), 326(2020) y 397(2025).
Superficie que
sera requerida3140m2(2015), 3913m2(2020) y 4760m2(2025).
Estacionamiento de automoviles
*Superficie disponible 1300m2
Capacidad de
infraestructura
*Indicadores de diseno (por millon de pasajeros):0.22 cajones/pasajero , 30m2/cajon , 21 cajonesmınimo (valores anuales).
*Capacidad 26 lugares disponibles.
Condiciones
actuales de
operacion
*Proceso embarque y desembarque de pasajeros enmismo espacio.
*Tambien es usado por personal del aeropuerto.
Pronostico de
cajones59(2015), 73(2020), 89(2025).
Superficie que
sera requerida
3027m2(2015), 3452m2(2020), 3918m2(2025).Metodo: Tasas promedio de crecimiento anuales.
Vilalidad
Capacidad de
infraestructura
* 320m longitud y 7m de ancho
* 2 carriles (ida y vuelta)
*Indicador/parametro de diseno: un carril por cadamillon de pasajeros anuales
Tabla 1.9: Resumen de elementos area terminal del AIPE.
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vuelos de salida y llegada. Esta situacion se presenta principalmente durantelos meses de temporada alta (diciembre, enero y agosto) en un dıa normal deoperacion. Ası mismo se pronostica un incremento de la demanda de serviciosa atender con una tasa de crecimiento anual alrededor del 5 %.
La capacidad de servicio y espacio es superada por la demanda de pa-sajeros, impactando directamente en indicadores de calidad de atencion alcliente. Estos indicadores son parametros de diseno y servicio bajo los cualesdebe operar el aeropuerto de acuerdo a estandares establecidos10.
En el AIPE, el area principal en que se presenta el problema de congestionde pasajeros es en el vestıbulo general (ambulatorio) del edificio terminal. Ensegundo nivel, se encuentra el estacionamiento de automoviles. Partiendo delconcepto de que la congestion se produce cuando la demanda sobrepasa lacapacidad disponible, el edificio terminal y estacionamiento requieren porlo menos duplicar su capacidad de servicio y superficie para cumplir connormativas de aviacion y mejorar las condiciones actuales de operacion.
El edificio terminal de pasajeros tiene una superficie de 1270m2 permi-tiendo atender adecuadamente a 105 pasajeros de acuerdo a un indicadorde 12m2/pasajero mınimos requeridos. Actualmente, en promedio, se hanpresentado concentraciones de 205 pasajeros en un lapso de 60 minutos enmeses pico y se tiene un pronostico de aproximadamente 260 pasajeros parael ano 2015 lo que implicarıa aumentar la capacidad de servicio al cliente ysuperficie disponible alrededor de los 3140m2.
En los ultimos dos anos, el AIPE recibio en el 2012 a 78,092 pasajeros,mientras que en el 2013 recibio a 121,703 pasajeros (de Aeronautica Civil,2013). Lo anterior representa un incremento del 55.84 % y se espera que estatendencia se mantenga.
Por su parte, el estacionamiento de vehıculos tiene una superficie de1300m2 y capacidad de 26 lugares disponibles. Actualmente el proceso deembarque y desembarque se realiza en el mismo espacio generando conges-tionamiento durante estos periodos ademas de que no es posible la pernoctade automoviles. De acuerdo a parametros de diseno11 por cada millon de
10Indicadores y estandares de diseno de aeropuertos por la Asociacion de Aviacion CivilInternacional (OACI) y referencias de desarrollo de aeropuertos de la Asociacion Interna-cional de Transporte Aereo (IATA).
11Estandares para el diseno y operacion de aeropuertos internacionales. Hay tres nivelesde obligatoriedad: estandares (especificaciones obligatorias de caracterısticas fısicas y pro-cedimientos), recomendaciones (especificaciones deseables), y notas(caracter informativo);Referencia: de Aviacion Civil Internacional (2004).
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pasajeros anuales debe haber 0.22 cajones/pasajero y 30m2/cajon. Por lotanto y en relacion al pronostico de pasajeros para el ano 2015 se requeriranaproximadamente 60 lugares y una superficies de 3, 000m2.
La falta de suficiente capacidad en el aeropuerto para cumplir las de-mandas de servicio, y el problema consecuente de la congestion y demorasempeorara conforme el transito de pasajeros continue creciendo. La experien-cia con los sistemas de transporte aereo muestra que las demoras empiezana crecer sustancialmente cuando la demanda excede alrededor de 4/5 de lacapacidad disponible del sistema (Garcıa, 2006).
Por lo anterior, la problematica se puede resumir en el siguiente enuncia-do: El nivel de servicio requerido por los pasajeros en horas y meses pico haaumentado en un 100 % impactando en los indicadores de servicio generandoproblemas de congestionamiento en el edificio terminal del AIPE.
Por lo tanto, este trabajo pretende generar una alternativa para disminuirel deficit de capacidad disponible con respecto a la demanda de servicio enla zona terminal del AIPE. Al respecto, se analizaran teoricamente diversasenfoques para afrontar el problema de congestion en el sistema aeroportuario(lado terrestre), basando la propuesta final de mejora en la integracion de lasimulacion de eventos discretos con otras herramientas.
1.4. Justificacion
Actualmente, en los principales aeropuertos alrededor del mundo existeuna falta de capacidad para satisfacer la demanda de transporte pasajeros.Esto se traduce en problemas de congestionamiento entre los diferentes sub-sistemas que integran un aeropuerto.
Ası mismo se espera que esta tendencia continue a la alza por lo queadministradoras de aeropuertos y aerolıneas necesitan trabajar en conjuntopara encontrar una solucion. En el sistema aeronautico nacional hay variosaeropuertos que presentan problemas de saturacion; el principal de ellos esel aeropuerto de la Ciudad de Mexico. Por lo tanto, es importante evaluarposibles opciones que permitan equilibrar la demanda con la capacidad delsistema de transporte aereo.
En el entorno de los servicios de transporte, los aeropuertos, son posible-mente las infraestructuras de mayor complejidad organizativa, al estar cons-tituidos por diferentes subsistemas aeroportuarios, cada uno con sus propiascaracterısticas de capacidad y servicios disponibles (Nombela, 2009).
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Dentro del area terminal de un aeropuerto existen diversos subsistemasque dan servicio a los pasajeros en las distintas actividades que deben reali-zarse para atender a los flujos de salidas y llegadas. Debido a la complejidadde las interrelaciones entre estos diversos subsistemas, y a que existen muydiversas tipologıas de aeropuertos en cuanto a su diseno y organizacion (con-figuracion de los edificios, niveles para movimientos de salida y llegada depasajeros, localizacion de los subsistemas, etc.), tratar de describir todos es-tos aspectos por medio de un modelo matematico, es una tarea prohibitiva,sin embargo, sı pueden ser eficientemente (y relativamente facil) modeladosa traves de simulacion de eventos discretos (DES).
El desarrollo y empleo de modelos computacionales para evaluar los nive-les prevalecientes de servicio; las posibles opciones para reducir la congestion;y como una herramienta para mejorar la eficiencia de la operacion y admi-nistracion aeroportuaria han sido ampliamente reconocidos y documentados(Garcıa, 2012). Tales modelos pueden utilizarse en la simulacion de, porejemplo: movimientos de aeronaves en pistas, calles de rodaje y plataformas;asignacion de salas de abordaje; flujos de pasajeros en el edificio terminal; ymovimientos de vehıculos en el sistema de transporte terrestre.
De acuerdo con ASA, tradicionalmente se han realizado proyectos de lasinstalaciones aeroportuarias con base en diagramas bidimensionales estati-cos, con los que se ha logrado el establecimiento de recorridos y ubicacion deelementos relacionados en forma adecuada, pero no optima. Con la finalidadde comparar diferentes ubicaciones de los sistemas pista, rodajes, platafor-mas, edificios, estacionamiento, etc., se hace necesario utilizar un sistemade simulacion que permita evaluar de forma rapida y precisa los distintosescenarios que se puedan encontrar en las instalaciones existentes y futurasde un aeropuerto, y ası determinar el mejor uso de espacios y recorridos deaeronaves, pasajeros, carga y equipaje (y Servicios Auxiliares, 2011).
En el ambito de la planeacion y diseno de instalaciones aeroportuariases necesario poder predecir los cambios en capacidad, cuando se modificala distribucion fisica del edificio terminal (layout) ası como la prediccionde la demanda (Nombela, 2009). Esto genera el requerimiento de un analisisdetallado de los flujos, a traves de los distintos subsistemas del aeropuerto. Elnivel de complejidad que implica realizar estas tareas necesita apoyo mediantemodelos computacionales avanzados para lograr alternativas de solucion enperiodos cortos de tiempo.
Los subsistemas se componen por los elementos principales del aeropuerto(zona terminal), por ejemplo, estacionamientos de automoviles, modulos de
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facturacion de pasajeros y equipaje, salas de espera, vestıbulos o ambulatorios(zonas de circulacion de pasajeros), bandas de reclamo de equipaje. Cadasubsistema es un conjunto de elementos interrelacionados que realiza unafuncion especıfica.
Estos subsistemas interconectados necesitan trabajar de forma sincroni-zada. Ya que si se detiene alguno de ellos, influye directamente en el desem-peno de los demas; afortunadamente la simulacion de eventos discretos tienela habilidad para tratar con modelos muy complicados de los sistemas co-rrespondientes (Kelton et al., 2007). Esto la hace una herramienta ideal ypoderosa para trabajar con nuestro caso de estudio.
El sistema de transporte aereo necesita frecuentemente mejorar e incre-mentar sus niveles de servicio. A traves de modelos de simulacion se puedeestudiar el desempeno del sistema bajo nuevas polıticas de servicio, se pue-de saber el desempeno del sistema mejorado, se pueden anticipar problemasimprevistos, se puede comprobar si el desempeno del proyecto de mejora jus-tifica los gastos, se puede calcular que recursos deben ser comprados y comodeben ser usados de tal manera que el nuevo sistema generare los beneficiosesperados, ademas de no tener que invertir en los nuevos cambios (Bazargan,2010).
Importantes grupos de aerolıneas12 y conferencias internacionales de si-mulacion 13 muestran un creciente numero de profesionales de la industria deltransporte aereo que han adoptado los estudios de simulacion como una he-rramienta importante para procesos de planeacion y resolucion de problemasde la aviacion. La simulacion ha sido aplicada a la planeacion de personal,asignacion de puertas de embarque, programacion de vuelos, etc. Los mo-delos de simulacion se han vuelto mas populares debido a que el softwareusado para estos modelos se ha vuelto mas facil de usar, y mas poderoso. Lareciente integracion de metodos meta-heurısticos en estos software de simu-lacion les ha permitido optimizar los parametros dentro de los modelos. Estacaracterıstica es un importante factor del crecimiento del uso de modelos desimulacion (Bazargan, 2010).
12The Airline Group of the International Federation of Operational Research Societies(AGIFORS), sitio web: www.agifors.org.
13Winter Simulation Conferences, sitio web: www.wintersim.org.
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1.5. Hipotesis
Es posible emplear modelos de simulacion para determinar la mejor op-cion que incremente la capacidad de servicio del edificio terminal de pasajerosen el Aeropuerto Internacional de Puerto Escondido, Oaxaca.
1.6. Objetivo general
Desarrollar una propuesta para mejorar la capacidad de servicio en eledificio terminal de pasajeros del Aeropuerto Internacional de Puerto Escon-dido, Oaxaca, con base en la modelacion de sistemas.
1.6.1. Objetivos especıficos
Construir un modelo de simulacion que considere los principales parame-tros operativos del edificio terminal y estacionamiento del AIPE, paraevaluar posibles opciones que permitan reducir la congestion de pasa-jeros.
Generar recomendaciones operativas con el fin de dar cabida a volume-nes de transito de pasajeros adicionales en el edificio terminal.
Calcular la capacidad maxima de transito de pasajeros que el edificioterminal, despues de la propuesta de mejora, podrıa acomodar.
Calcular y determinar la necesidad de adquirir nuevos equipos, perso-nal operativo y ampliacion de instalaciones con el fin de manejar unacapacidad de 100 mil pasajeros al ano y 200 pasajeros en promedio enhora y meses crıticos.
1.7. Metodologıa
Se realizo la formulacion del problema a resolver con base en un anali-sis de la informacion operacional del Aeropuerto de Puerto Escondido(AIPE), proporcionada por la administracion del mismo (ASA).
Se realizo una investigacion literaria de diferentes alternativas de solu-cion para problemas de congestion aeroportuaria.
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Se realizo un marco teorico de los modelos de simulacion donde seincluye un analisis de tecnicas que involucra este tema tales como:metodologıas, redes de petri y programa de computo disponibles.
Se realizo analisis de casos de estudio similares que utilizaron la tecnicade simulacion para resolver problemas de saturacion en aeropuertos.
Se recabaron datos de estadısticas, tiempos e informacion de la opera-cion del aeropuerto a traves de vıdeos de camaras de seguridad y unavisita al aeropuerto. Se describieron los procesos que ocurren desde lallegada de los pasajeros a la zona terminal (estacionamiento y edificioterminal) hasta el momento de partida para abordar su vuelo. Las es-tadıstica se detallan por cada uno de estos procesos ası como el numerode personal asignado a cada uno de ellos.
Se realizaron entrevistas con los principales actores relevantes al Aero-puerto de Puerto Escondido. Ası como un trabajo de campo para laidentificacion y diagramacion de procesos.
Se realizo trabajo de campo para determinar los mecanismos mas ade-cuados de captacion de la informacion relativa a indicadores opera-cionales. Se creo el inventario de recursos operativos del Aeropuertode Puerto Escondido. Se revisaron marcos de referencia conocidos deNormatividad internacional,OACI.
Se construyo el modelo de simulacion en un programa de computo.Se siguio una metodologıa determinada donde se incluye verificacion yvalidacion del modelo.
Se calculo la capacidad maxima de transito de pasajeros que el edificioterminal, despues de la propuesta de mejora, puede satisfacer. Ası co-mo recomendaciones operativas y los resultados obtenidos del presentetrabajo.
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Capıtulo 2
Fundamentos teoricos deldiseno de la propuesta demejora
En este capıtulo se presenta informacion y antecedentes que sustentan lapropuesta de este trabajo. Primero se analizan los principales factores queoriginan el problema de congestion en el aeropuerto de Puerto Escondido(AIPE). Posteriormente se define que es capacidad de una infraestructura,ası como elementos necesario para determinar un modelo de capacidad enaeropuertos. Despues, se presenta una revision de literatura de diferentes al-ternativas de solucion al problema de capacidad en el transporte aereo. Enseguida, la siguiente seccion se enfoca en el tema de modelos de simulacion yfinalmente, se presenta informacion de casos de estudio que utilizaron mode-los de simulacion en proyectos de desarrollo de aeropuertos que contribuyana la resolucion de nuestra problematica.
2.1. Causas del problema
En este capıtulo se incluye informacion que contribuya a la solucion dela problematica de congestion de pasajeros. Por consiguiente, en esta seccionse comienza a identificar los posibles factores o causas que lo originan.
En terminos generales, el problema de congestion en el sistema de trans-porte aereo es resultado de la relacion existente entre la capacidad y demanda.La falta de suficiente capacidad en un aeropuerto para satisfacer la demanda
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resulta en problemas de congestion y demoras (Hamzawi, 2002). Por ejem-plo, hay experimentos con modelos de simulacion aplicados a aeropuertos(Garcıa, 2006) que muestran que al igual que las demoras, los tamanos de lascolas de aeronaves a la entrada de las pistas (tanto en despegues como en ate-rrizajes), empiezan a crecer sustancialmente a partir de valores de utilizacionpromedio de las pistas mayores a 0.8 (ver figura 2.1).
Figura 2.1: Tamano promedio de las lıneas de espera en las pistas de unaeropuerto en funcion de su utilizacion promedio. Fuente: Garcıa (2006)
A partir de los datos y analisis de las secciones del capıtulo anterior, enla figura 2.2 se presenta un diagrama causa-efecto donde se identifican losfactores potenciales que originan el problema.
La falta de capacidad se identifica principalmente en las causas bajo laetiqueta Infraestructura (materia prima) que representa el materialtangible que el edificio terminal dispone. Por ejemplo el numero de modulospara facturacion de pasajeros y el numero de modulos donde se lleva a caboel proceso de inspeccion y control de seguridad de equipajes. Es decir, po-siblemente no hay suficiente numero de ellos lo que provoca el problema decongestionamiento.
Otra de las causas identificadas bajo la etiqueta Metodo se refiere a losprocedimientos de trabajo de diferentes procesos como el de facturacion de
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Figura 2.2: Diagrama causa-efecto del problema de congestionamiento. Fuen-te: Elaboracion propia a partir de informacion proporcionada por personaloperativo y administrativo del aeropuerto.
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equipaje y el del sistema de recoleccion y entrega del mismo. Posiblementeel metodo y capacidad respectivamente, no son los mas adecuados.
Con respecto al personal, las causas se encuentran bajo la etiqueta manode obra . Aquı se asume que posiblemente haya una falta del numero depersonas para el control de seguridad y/o atencion al cliente ası como depersonal en los modulos de las aerolıneas.
Tambien se incluyen las causas debidas al factor maquina con la etiquetamaquina y equipo. Aquı se contemplan los principales equipos que intervie-nen en el proceso de salida de pasajeros, es decir, en el proceso de seguridadestan los arcos detectores de metal y maquinas de rayos equis. En el procesode facturacion y reclamacion de equipaje estan las bandas transportadoras.
El factor de mediciones bajo la etiqueta medicion se refiere a los calculospara determinar la capacidad del aeropuerto ası como los pronosticos de lademanda. Posiblemente estos computos determinan parametros que no seapegan a la realidad o requieran ser determinados en conjunto con personalde las aerolıneas (no solo la administracion del aeropuerto). Lo anterior puedetraducirse en que se tengan valores superiores o inferiores e indirectamentese considere que hay un exceso o falta de capacidad.
Por ultimo esta el factor del entorno, con la etiqueta medio ambiente ,incluye causas como los aumentos de la demanda sin considerar sus respec-tivas subcausas), las condiciones actuales del sistema aeronautico nacional ylos itinerarios de vuelos debido al posible subfactor del tamano y frecuenciade las aeronaves.
2.2. Capacidad en aeropuertos
Antes de comenzar con las alternativas de solucion para problemas de ca-pacidad que se traducen en congestion aeroportuaria, se define que es capaci-dad de una infraestructura, ası como factores determinantes para determinarun modelo de capacidad en aeropuertos.
En el ambito de los medios de transporte, la capacidad de una infraes-tructura va a depender del modo de transporte y de una serie de factores.Sin embargo, los distintos modos de transporte comparten una caracterısticacomun que, desde un punto de vista conceptual, constituye una definicion desu capacidad: permiten el paso de un flujo maximo por unidad de tiem-po de vehıculos (coches, aviones, trenes o buques) o de usuarios finales(pasajeros, mercancıas), con unos niveles determinados de calidad y
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seguridad (Nombela, 2009).Al evaluar proyectos de transporte, resulta importante el analisis de la
capacidad de los activos ya existentes, ası como de la capacidad adicionalque aportan los nuevos proyectos. La capacidad puede ampliarse de variasformas: mediante la construccion de infraestructuras completamente nuevas,con inversiones para la mejora de infraestructuras existentes, o bien con otrotipo de polıticas de transporte no necesariamente basadas en inversiones yobras.
El nivel de capacidad depende extremadamente de las dimensiones o areasde la infraestructura, del tipo de trafico (aeronaves, pasajeros, vehıculos, etc.)y de parametros operativos (Abril et al., 2008). La medicion de la capacidadde infraestructuras puede abordarse a tres niveles:
Nivel operativo: Persigue determinar la capacidad de una infraestruc-tura ya existente para la cual se conocen todos sus parametros fısicos.
Nivel de diseno: Calculo de la capacidad optima para dar servicio aun volumen de demanda dado, del cual se conoce su distribucion tem-poral y sus periodos-punta. Se aborda en la fase de elaboracion de unproyecto.
Nivel de planificacion: Mismo objetivo anterior, pero en una etapa an-terior en la cual se dispone de menos informacion sobre la demanda,corresponde a la fase de decision sobre acometer o no un proyecto.
En el caso de un aeropuerto los principales factores que determinan sucapacidad son el numero y longitud de pistas de aterrizaje.
A nivel conceptual, una caracterıstica comun a todos los modos de trans-porte es la existencia de funciones de tipo exponencial que relacionan el gradode utilizacion de la capacidad con los tiempos invertidos por los vehıculos olos usuarios pasajeros/mercancıas (Nombela, 2009). A partir de estas rela-ciones funcionales, los flujos de vehıculos o usuarios pueden clasificarse entres rangos: niveles bajos de trafico para los que se dan las condiciones nor-males de uso (la interaccion entre vehıculos o usuarios es mınima para esosniveles), una segunda fase en la que surgen problemas de congestion y lostiempos comienzan a elevarse, y finalmente una tercera fase de saturacion,que se produce cuando los flujos sobrepasan un determinado umbral y lostiempos se disparan (ver figura: 2.3)
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Figura 2.3: Nivel de servicio y grado de uso de la capacidad. Fuente: Abrilet al. (2008)
Este tipo de relacion flujo de vehiculos/hora y los tiempos de viaje de losusuarios resulta de gran utilidad para la evaluacion de proyectos de transporteen los cuales se consigue una ampliacion significativa de la capacidad.
El calculo de capacidad de un aeropuerto es un proceso complejo debidoa que hay diferentes elementos o subsistemas que lo componen: pistas deaterrizaje, plataforma de aeronaves, edificio terminal de pasajeros, estacio-namiento de automoviles, vialidad, etc. los cuales determinan la capacidadtotal del aeropuerto. El principal elemento que limita la capacidad globalson las pistas de aterrizaje ya que la programacion de los vuelos restringeoperaciones adicionales o con demoras. Por lo tanto un indicador clave es elnumero de operaciones/hora. Con respecto al lado terrestre, en el edificioterminal, el parametro son los pasajeros/hora.
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2.3. Alternativas de solucion para problemas
de capacidad aeroportuaria
A partir de los factores identificados en la seccion 2.1, la solucion delproblema de congestion debe enfocarse en encontrar maneras de equilibrarla demanda y capacidad. Esto se puede lograr por medio de incrementar lacapacidad o reduciendo (limitando) la demanda, o ambos (Hamzawi, 2002).
Diferentes alternativas de solucion para problemas de capacidad aeropor-tuaria son estudiadas en Garcıa (2006) y Hamzawi (2002); en las siguientessubsecciones se describen individualmente. Estas opciones se muestran en elesquema de la figura: 2.4.
Cabe senalar que las alternativas de solucion incluidas se enfocan en pro-blemas del lado terrestre (plataformas, los edificios del area terminal, losaccesos terrestres del sistema de circulacion, y las instalaciones para el esta-cionamiento de vehıculos). Las alternativas de solucion se dividen en cuatroprincipales apartados que a continuacion se describen.
2.3.1. Incremento de capacidad
Con esta opcion se incrementa la capacidad parcial (solo algunos elemen-tos) o total del aeropuerto al incrementar la oferta. Hay dos alternativas:Construccion de nuevas instalaciones o ampliacion de las existentes.
2.3.1.1. Construccion de nuevas instalaciones
Si se elige esta alternativa de forma inmediata hay mas espacio fısico y porlo tanto la capacidad de ciertos parametros aumenta. Sin embrago implicarestricciones a considerar como el factor economico, aspectos ambientales yla aceptacion de la comunidad que resultarıa afectada o beneficiada.
Otro aspecto importante radica en que esta opcion es a mediano y largoplazo debido a los tiempos de las etapas de diseno, planeacion, contruccion.Esta opcion a sido frecuentemente usada por diferentes autoridades de ae-ropuertos. Por ejemplo se pueden construir mas superficie de las platafor-mas para aeronaves, ampliacion del edificio terminal para un mayor espaciodisponible al transito de pasajeros o construccion de mas espacios para elestacionamiento de automoviles. En Mexico, dos casos importantes son laconstruccion La Terminal 2 del Aeropuerto de la Ciudad de Mexico (que
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Figura 2.4: Esquema de alternativas de solucion para problemas de capacidadaeroportuaria. Fuente: Garcıa (2006).
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representa el mayor transito en America Latina) y la Terminal B del Aero-puerto Internacional de Monterrey.
2.3.1.2. Ampliacion de instalaciones existentes
En esta opcion, se puede elegir cambiar la distribucion fısica (layout) ac-tual sin la necesidad de invertir en construcciones adicionales. Es convenienteevaluar y comparar los beneficios y costos que implicarıan modificaciones par-ciales a corto plazo o un proyecto de construccion de instalaciones a largoplazo.
2.3.2. Reduccion de la demanda
En esta opcion se limita la demanda de servicios del aeropuerto al tras-ladar la demanda a otro aeropuerto cercano u otro medio de transporte.
2.3.2.1. Procesamiento remoto
Se puede optar por diferentes iniciativas, una de ellas es el procesamientoremoto que se refiere a satisfacer ciertos servicios de la demanda en instala-ciones alternas a las del aeropuertos. Por ejemplo, ubicar el estacionamientode automoviles en una ubicacion cercana. Esto tambien se puede aplicar aprocesamiento de pasajeros y en posiciones remotas para aeronaves. Es im-portante considerar los requerimientos necesarios en materia de seguridad yjustificar economicamente que los beneficios son mayores a los costos impli-cados.
En el caso del estacionamiento de automoviles, este puede ubicarseen una locacion cercana e implementar un sistema de transporte por mediode autobuses hasta la terminal de pasajeros.
El procesamiento de pasajeros corresponde a procesos como la en-trega de pases de abordar o la revision de equipajes en un lugar donde lospasajeros de llegadas y salidas concurren. Como resultado, los pasajeros vandirectamente al aeronave.
Las posiciones remotas para aeronaves es consecuencia de que nohay suficiente espacio en la plataforma para embarque y desembarque depasajeros y la aeronave se ubica en una posicion remota. Los pasajeros sontransportados desde el edificio terminal hasta la aeronave por algun sistema
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de transporte de automoviles, autobuses o por medio de bandas transpor-tadoras en instalaciones subterraneas. El principal inconveniente con estaopcion es el costo de mantenimiento e implementacion.
2.3.2.2. Desarrollo de mega centros de distribucion
Una alternativa de solucion al problema de congestion en aeropuertos concon alto transito de pasajeros, es el desarrollo de aeropuertos de transferenciaremota (mega centros de distribucion o super-hubs) para manejar a estosflujos de pasajeros en transferencia, que de otra forma serıan dirigidos haciaaeropuertos congestionados. Estos aeropuertos deben estar conectados consistemas de transporte por vıa terrestre o aereo con tiempos de trasladorelativamente cortos.
2.3.2.3. Preliberacion de tramites de pasajeros de llegadas inter-nacionales
Se deriva de acuerdos comerciales de aviacion entre dos paıses. A travesde ellos, los pasajeros que se dirigen al paıs destino, pueden liberar tramitesde migracion y aduana en el paıs de origen. Es decir, el tratamiento que seles da a estos pasajeros es el de un vuelo local.
2.3.2.4. Relocalizacion de ciertas operaciones de transito aereo
Operaciones comerciales
Esta propuesta involucra decisiones de caracter directivo y administrativode aeropuertos y aerolıneas al tratar de incentivar el cambio de cierta partede las operaciones a otros aeropuertos menos utilizados. Sin embargo, unproblema radica en que las aerolıneas por sus intereses economicos no aceptanfacilmente estas modificaciones.
2.3.2.5. Aviacion general
La aviacion general consiste en vuelos no regulares y de aeronaves demenor envergadura. Estos vuelos generan pocas ganancias a los aeropuertosy como consecuencia les restringen el uso de instalaciones para maximizar lautilizacion de la capacidad disponible.
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2.3.2.6. Cambio del transito aereo de corto itinerario a otros mo-dos de transporte
Consiste en canalizar el transito de pasajeros de corto itinerario (hasta500 km de distancia) a otros medios de transporte como autobuses, trenes oenlaces de transporte aereo de aterrizaje corto, por ejemplo helicopteros.
2.3.3. Redistribucion de los picos de demanda
En esta opcion se separan los picos de la demanda a traves del horizontedel tiempo. Por lo tanto el sistema es mas eficiente. Consiste en aplicar me-didas economicas y administrativas para limitar la demanda ajustandola lacapacidad disponible. Esta alternativa es conveniente cuando la ampliaciono construccion de instalaciones no es factible o muy costosa ademas de quese puede implementar en menos tiempo.
2.3.3.1. Medidas economicas
La tarificacion en periodos pico es una alternativa que utiliza a losprecios como un instrumento para regular la demanda del transito. Consisteen una tarifa adicional en el uso del aeropuerto durante las horas de mayordemanda, con el objeto de alentar a las aerolıneas y otros usuarios a cambiarsus vuelos fuera de los periodos de mayor congestion hacia otros de menorutilizacion.
El resultado esperado es una reduccion de los volumenes de transito pi-co, ya que esta propuesta operarıa selectivamente sobre todos los que antesutilizaban al aeropuerto sin restricciones, por lo que se obtendrıa un perfilde demanda mas uniforme a lo largo del dıa.
Otra medida economica que puede aplicarse para reducir el nivel de de-manda durante los periodos pico es la subasta del servicio al mas mejorpostor el derecho del uso del aeropuerto (por ejemplo, para un aterrizaje o undespegue) durante cierto intervalo del dıa (slot). De esta forma, las fuerzasdel libre mercado determinaran el costo; el cual es simplemente el que losusuarios estan dispuestos a pagar, con base en su percepcion del valor delacceso al aeropuerto en un momento dado.
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2.3.3.2. Medidas administrativas
Los mecanismos anteriores basados en el mercado pueden dificultar suimplementacion y encontrar fuerte oposicion por parte de los usuarios delaeropuerto. Otra alternativa son procedimientos administrativos, dirigidos alimitar el volumen o el tipo de transito aereo; estos volumenes seran atendidosen otro aeropuerto dentro de sus lımites de capacidad o dentro de un nivelaceptable de demoras.
Una opcion es limitar el volumen de transito y distribucion deslots. Consiste en imponer un lımite de aeronaves que despegan y aterrizan,y el numero de de pasajeros a transportar. Estos limites deben estar dentrode las capacidades del sistema y puede aplicar de forma parcial o total a laspistas, salas de abordaje o el edificio terminal.
A diferencia de las medidas economicas descritas, esta propuesta se hautilizado en varios de los principales aeropuertos de los Estados Unidos yen muchos de aquellos que registran gran demanda de Europa y el LejanoOriente. Este metodo demostro ser efectivo para administrar la demanda enlos periodos pico, cuando se aplico en varios aeropuertos norteamericanos congran actividad aerea (Garcıa, 2006).
Otra opcion administrativa es el control de flujo de transito. Es unprocedimiento de administracion del transito aereo el cual restringe explıcita-mente el acceso al aeropuerto. Consiste en conocer en tiempo real los tiemposde llegada y salidas de aeronaves para evitar demoras o que sean al menorcosto. Al tener control del transito, para que una aeronave tenga derecho adespegar (desde el aeropuerto de origen), debera tener asignado un slot deaterrizaje en el aeropuerto de destino. Cabe destacar que los beneficios sonprincipalmente para el lado aereo, ya que no se incrementa la capacidad delsistema; mas bien, mejora la utilizacion de los recursos del aeropuerto.
2.3.3.3. Restriccion de las operaciones de la aviacion general
Una forma de maximizar la utilizacion de la capacidad del aeropuertoconsiste restringir el uso de los recursos a la aviacion no comercial. Al haceresto se libera capacidad para el uso de las aerolıneas. Esta alternativa seasocia con el lado aereo.
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2.3.4. Innovaciones tecnologicas y operacionales
Las propuestas descritas en las secciones anteriores reducen en determina-das medidas las demoras y congestion de aeropuertos. Sin embargo, algunasimplican inversiones muy costosas, requieren resolver problemas analıticoso implica resolver cuestiones administrativas, polıticas y legales. Por lo quese ha intentado implementar nuevas tecnologıas e innovaciones en la ope-raciones de los aeropuertos para maximizar el empleo de sus instalaciones.Esta opcion implica las innovaciones tecnologicas y operativas por lo que elsistema tiene un desempeno mas eficiente.
2.3.4.1. Tecnologıa de las aeronaves
Esta opcion se centra en dos nuevos tipos de aeronaves que permitirıanliberar la demanda de servicio del aeropuerto, en el lado terrestre o en elaereo, o en ambos. El primer tipo de aeronave es aquel que debido a suscaracterısticas no requerirıa el uso de un aeropuerto para su operacion (con-vertiplanos), y el segundo es el que aunque requiere de un aeropuerto paraoperar, tendrıa una capacidad sustancialmente mayor en el transporte depasajeros, por lo que se requerirıa un menor numero de operaciones en laspistas para transportar a un mismo numero de viajeros, o a mas usuarios conel mismo numero de operaciones (aeronaves de gran capacidad).
2.3.4.2. Diseno de terminales
Un ejemplo de una propuesta novedosa para el diseno de terminales queminimizan las distancias entre la entrada de la terminal y las salas de abor-daje, es la que utiliza el concepto de modulos de servicio de pasajeros. Paraeste concepto, los modulos son edificios de dos niveles (salidas en la partesuperior y llegadas en la inferior), con un puente colector para las aeronavesen cada una de sus esquinas; con capacidad de servicio para cuatro aeronavesal mismo tiempo. Los modulos se conectan entre sı por un sistema moviliza-dor de pasajeros. Los disenos de este tipo pueden construirse y operarse conun monto menor que los tradicionales metodos de construccion de edificiostradicionales, y con menos inconvenientes para los pasajeros.
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2.3.4.3. Automatizacion de la asignacion de salas de abordaje
La tecnologıa de inteligencia artificial y otros programas computacionales,recientemente se han utilizado para desarrollar sistemas potentes de asigna-cion de salas de abordaje, incorporando el conocimiento, destreza y experien-cia de los administradores de las salas de abordaje, mediante microcompu-tadoras rapidas y con pantallas de graficos de alta resolucion. El empleo deestas tecnologıas adquiere mayor utilidad y valor conforme el transito aero-portuario se incrementa, y los lımites de capacidad se alcancen.
2.3.4.4. Incremento en la velocidad del procesamiento de pasaje-ros en la terminal
Tambien existen avances tecnologicos para acelerar el procesamiento delos pasajeros en los edificios terminales, y liberar presion en su capacidad.Actualmente, el programa ”Simplificando el Negocio”de la Asociacion Inter-nacional de Transporte Aereo (IATA), busca mejorar y hacer mas eficienteel servicio aereo, y generar ahorros para las aerolıneas. Para ello la IATAha concentrado sus esfuerzos en la aplicacion de varias iniciativas, cuatro delas cuales tambien benefician la capacidad operativa de los aeropuertos: elboleto electronico; el pase de abordaje mediante codigo de barras; los kios-cos de autoservicio de uso comun; y la identificacion por radiofrecuencia delequipaje.
2.3.4.5. Modelacion y simulacion computacional
Como una parte importante de la aplicacion de innovaciones tecnologi-cas, ha tenido un gran reconocimiento el desarrollo y utilizacion de modeloscomputacionales, para evaluar los niveles prevalecientes de servicio y las po-sibles opciones para reducir la congestion. Tales modelos pueden emplearsepara simular: los movimientos de las aeronaves en las pistas, calles de rodajey plataformas; la asignacion de las salas de abordaje para las aeronaves; losflujos de los pasajeros en el edificio terminal; y los movimientos de vehıculosen el sistema de transporte terrestre.
2.3.4.6. Practicas operacionales
Finalmente, pueden ser consideradas algunas practicas operacionales paramejorar la utilizacion de la capacidad aeroportuaria.
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Utilizacion de senalamiento temporal o removible de las aerolıneas enlos mostradores de las salas de documentacion de la terminal, parapermitir el uso de instalaciones comunes entre las distintas aerolıneas.
Documentacion en las salas de abordaje, para operaciones de cortoitinerario de pasajeros que solo llevan equipaje de mano.
Adopcion de estrategias operacionales en la asignacion de salas de abor-daje comunes, para maximizar la utilizacion de la capacidad de lassalas, en lugar de la utilizacion de salas exclusivas por aerolınea.
2.3.5. Eleccion de alternativa
De acuerdo a las secciones anteriores, se analizaron diferentes opcionespara solucionar el problema de congestion aeroportuaria por medio de incre-mentar la capacidad o limitar la demanda.
En general, la solucion para reducir los problemas de congestion y demorasconsiste en minimizar la relacion de la demanda con la capacidad a valoresmenores a 0.8, lo cual es deseable, debido a que los tamanos de las colas y delos tiempos de espera crecen en una proporcion acelerada, mas alla de estevalor (Garcıa, 2006).
De acuerdo a la situacion presente en el aeropuerto de Puerto Escondido,AIPE, hay dos opciones que se ajustan al contexto y caracterısticas de laproblematica actual. Se considera integrar la alternativa de ampliacion delas instalaciones existentes y los modelos de simulacion. La primerade estas es adecuada por que incrementa la capacidad del sistema a medianoy largo plazo, a demas de que se espera que la demanda continue creciendo deacuerdo a tasas planteadas anteriormente1. Y los modelos de simulacion sonconvenientes porque complementan la opcion anterior al permitir comparar eldesempeno actual con diferentes escenarios de configuracion de los elementosdel aeropuerto, de las cuales una sera la optima en el nuevo espacio disponible.Ademas de que contribuyen con un aspecto clave para evaluar proyectosde transporte (Nombela, 2009) que es medir la relacion entre el nivel decapacidad y la demanda actual, lo cual permite identificar problemas decongestion, y sobre todo analizar cual sera la relacion entre la capacidad
1Actualmente se encuentra en proceso de implementacion el plan de desarrollo queincluye obras de ampliacion de instalaciones del edificio terminal y estacionamiento delAIPE. referencia: Ortız Gonzalez et al.
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y la demanda futura, en escenarios con/sin actuaciones inversoras o condiferentes proyectos alternativos.
2.4. Modelos de un sistema de transporte
Un modelo es una representacion simple de una parte del mundo real(el sistema de interes) el cual se enfoca en ciertos elementos consideradosimportantes desde un punto particular de vista. Los modelos son, por lotanto, problema y punto de vista especıfico (de Dios Ortuzar and Willumsen,2001). Esta definicion nos permite incorporar modelos tanto fısicos comoabstractos. En la primera categorıa podemos encontrar, por ejemplo, aquellosusados en arquitectura o en mecanica de fluidos los cuales son basicamentecon objetivos de diseno. En la segunda categorıa, abarca un rango de losmodelos mentales que usamos en nuestra vida cotidiana, hasta los formalesy abstractos (generalmente analıticos) que son representaciones de algunateorıa acerca del sistema de interes y como este trabaja. Los modelos mentalesjuegan un rol importante de compresion e interpretacion del mundo real ynuestros modelos.
Un modelo es real desde un punto particular de vista, es decir, es validobajo cierto lımites y condiciones especıficas del problema. Hay diferentesformas de analizar un problema entre las cuales estan los metodos analıticos(cuyo resultado es un modelo matematico) y los metodos de imitacion (cuyoresultado son los modelos de simulacion) (Sadovnychyy, 2009).
En este trabajo nos enfocamos a los modelos de simulacion debido a lascaracterısticas especıficas y el contexto del problema donde los servicios yprocesos en los aeropuertos son parte de un sistema y subsistemas complejosy estocasticos. Estos son caracterizados por variables aleatorias describiendolos tiempos para completar las actividades, el complejo flujo de los pasaje-ros a traves del edificio terminal, los tiempos entre llegadas de los pasajeros,la disponibilidad de recursos compartidos entre las diferentes areas y per-sonal del aeropuerto. Por lo tanto, describir todos los aspectos por mediode un modelo matematico, es una tarea prohibitiva, de otra manera puedenser eficientemente (y relativamente facil) modelado a traves de modelos desimulacion (Hillier and Lieberman, 2010).
Ası mismo, un estudio de simulacion esta probando ser una parte in-tegrada y una forma alternativa de la modelacion matematica, donde losparametros principales son muy complejos y dinamicos. Al mismo tiempo,
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permiten al usuario analizar el escenario del ”que pasarıa si..”(what-if) bajodiferentes configuraciones (Bazargan, 2010).
2.4.1. Caracterısticas de los problemas de transporte
Antes de continuar con la descripcion y eleccion de los modelos de simu-lacion vale la pena explicar en terminos generales algunas caracterısticas delos sistemas de transporte y sus problemas asociados.
Los problemas de transporte se han extendido y se han vuelto mas se-veros que antes en paıses industrializados y desarrollados (de Dios Ortuzarand Willumsen, 2001). La escaeces de combustible, temporalmente, no es unproblema pero el incremento general del transito y demanda de transporte haresultado en congestion, demoras, accidentes y problemas ambientales masalla de condiciones aceptables hasta ahora. El crecimiento economico pare-ce ser que ha generado niveles de demanda que exceden la capacidad de lamayorıa de los modos de transporte.
2.4.1.1. Caracterısticas de la demanda de transporte
La demanda por transporte es un derivado, no es un fin en si mismo(de Dios Ortuzar and Willumsen, 2001). La gente viaja con la finalidad desatisfaces una necesidad (trabajo, ocio, salud, etc.) Hay diferentes carac-terısticas de la demanda de transporte como la hora del dıa, el dıa la sema-na, proposito del viaje, importancia de la velocidad y frecuencia, etc. Estascaracterısticas hacen mas difıcil analizar y pronosticar la demanda de losservicios de transporte. Tanto la demanda y la oferta tienen elementos muydinamicos ya que en el caso de la demanda del transporte esta concentradaen unas pocas horas del dıa, en particular, en areas urbanas donde la mayorparte de la congestion toma lugar durante especıficos periodos pico.
2.4.1.2. Caracterısticas de la oferta de transporte
La principal caracterıstica de la oferta de transporte es que es un servicio yno un bien. Por lo tanto, es imposible almacenarlo para usarlo en periodos dealta demanda. Un servicio de transporte debe ser consumido cuando y dondees producido, de otra manera es una perdida (de Dios Ortuzar and Willum-sen, 2001). El sistema de transporte requiere de infraestructura y unidadesmoviles, los vehıculos. La combinacion de estos hace posible el movimiento
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de personas y bienes. Una de las principales caracterısticas de la oferta detransporte es la congestion. La congestion crece cuando los niveles de deman-da se acercan a la capacidad de una instalacion y el tiempo requerido parautilizarla (tiempo para atravesarla) incrementa muy arriba del promedio encondiciones de demanda baja. En el caso de infraestructura de transporte lainclusion de un vehıculo adicional genera una demora adicional a los demasusuarios tambien, ver figura 2.5. Notar que al agregar un vehıculo adicionalal sistema hace mas grande la demora a todos los usuarios y esta es mayor enflujos mayores que en menores flujos. Este es un efecto externo de congestionpercibido por otros pero no por el causante.
Figura 2.5: Congestion y sus efectos externos. Fuente: de Dios Ortuzar andWillumsen (2001)
2.4.1.3. Equilibrio de la oferta y demanda
En terminos generales el rol de la planeacion del transporte es asegurarla satisfaccion de una cierta demanda D por los movimientos de personas obienes con diferentes propositos de viaje, en diferentes horarios del dıa y del
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ano, usando varios modos o un dado sistema de transporte con una ciertacapacidad de operacion (de Dios Ortuzar and Willumsen, 2001). El sistemade transporte esta conformado por :
Una infraestructura (ejemplo, pista de aterrizaje)
Un sistema de administracion (conjunto de reglas y estrategias de con-trol, por ejemplo senales de trafico).
Un conjunto de vehıculos de transporte y sus operadores
La planeacion tambien debe considerar un conjunto de volumenes en unared V , un conjunto correspondiente de velocidades S y una capacidad deoperacion Q, bajo un sistema de administracion M. En terminos muy gene-rales la velocidad en la red puede ser representadas por:
S = f{Q,V,M} (2.1)
La velocidad puede ser tomada como un valor aproximado para un in-dicador mas general del nivel de servicio (LOS) que provee un sistema detransporte. En terminos mas generales un LOS puede ser especificado poruna combinacion de velocidad o tiempos de viaje, tiempos de espera, tiemposde traslado a pie y efectos en los precios. El sistema de administracion Mpuede incluir esquemas de manejo del trafico, area de control de trafico, yregulaciones aplicables. La capacidad Q dependerıa del sistema de adminis-tracion M sobre los niveles de inversion I a traves de los anos, ası que:
S = f{I,M} (2.2)
En el caso de bienes y servicios, se puede esperar un nivel de demanda Dque depende del nivel de servicio provisto por el sistema de transporte y elconjunto de actividades A a traves del espacio:
D = f{S,A} (2.3)
Combinando las ecuaciones 2.1 y 2.3 para una actividad fısica de actividaddel sistema se podrıa encontrar un conjunto de puntos de equilibrio entre laoferta y la demanda de transporte. Sin embargo, la actividad del sistema porsi mismo cambiarıa su estado, ası como los niveles de servicio sobre el tiempoy espacio (de Dios Ortuzar and Willumsen, 2001). Por lo tanto, no es una
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tarea sencilla, el modelado de los puntos de equilibrio ayudarıa al desarrolloe implementacion de estrategias de administracion M y su inversion I enprogramas.
2.5. Modelado y simulacion
La simulacion digital es una tecnica que permite imitar (o simular) enun ordenador el comportamiento de un sistema real o hipotetico segun ciertascondiciones particulares de operacion (Guasch et al., 2003). Para analizar,estudiar y mejorar el comportamiento de un sistema mediante las tecnicas desimulacion digital es primero necesario describir bajo un cierto formalismo elconocimiento que se tiene sobre las dinamicas de interes (modelo concep-tual), y luego codificarlo en un entorno de simulacion para poder realizarexperimentos y analizar los resultados.
Para poder comprender la realidad y toda la complejidad que un sistemapuede conllevar, ha sido necesario construir artificialmente objetos y expe-rimentar dinamicamente con ellos antes de interactuar con el sistema real.La simulacion digital puede verse como el equivalente computarizado a estetipo de experimentacion. Para ello sera necesario construir objetos (modelos)que representen la realidad, de tal modo que puedan ser interpretados porun ordenador.
2.5.1. Tipos de sistemas
Para poder introducir el concepto de modelo de un sistema y presentarlos tipos modelos de simulacion y sus principales caracterısticas debe especi-ficarse que se entiende por sistema.
Un sistema puede definirse como una coleccion de objetos o entidades queinteractuan entre si para alcanzar un ciertos objetivo(Guasch et al., 2003).Por ejemplo, si se quiere determinar el numero de cajeros en un banco paraofrecer un servicio al cliente, los objetos en el sistema podrıan se los clientesen espera de ser atendidos, y los cajeros que realizan dicho servicio.
El estado de un sistema puede ser definido como el conjunto mınimode variables necesarias para caracterizar o describir todos aquellos aspectosde interes del sistema en un cierto instante de tiempo. A estas variables ladenominamos variables de estado. Cabe senalar que el numero y tipo deestas vienen condicionados por los objetivos de nuestro estudio. Ası pues, en
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el ejemplo anterior,las variables de estado pueden ser el cajero (ocupado olibre), numero de clientes en cola, ası como el numero total de clientes en elbanco.
Los sistemas pueden clasificarse en: continuos, discretos, orientados aeventos discretos y combinados, atendiendo tan solo a la relacion entre laevolucion de las propiedades de interes y la variable independiente tiempo.
Sistemas continuos : Las variables de estado del sistema evolucionan demodo continuo a lo largo del tiempo. Unos ejemplos de este tipo desistemas son: la evolucion de la temperatura en una habitacion durantecualquier intervalo de tiempo, el nivel del lıquido en un tanque o unproceso quımico (ver figura 2.6).
Figura 2.6: Evolucion de un sistema continuo. Fuente: Guasch et al. (2003)
Sistemas discretos : se caracterizan en que las propiedades de interesdel sistema cambian unicamente en un cierto instante o secuencia deinstantes, y permanecen constantes el resto de tiempo. La secuencia deinstantes en los cuales el estado del sistema puede presentar un cambioobedece a un patron periodico.
Sistemas orientados a eventos discretos : al igual que los sistemas dis-cretos, se caracterizan en que las propiedades de interes del sistemacambian unicamente en una secuencia de instantes de tiempo y, po-demos considerar que permanecen constantes el resto de tiempo. Lasecuencia de instantes en los cuales el estado del sistema puede presen-tar un cambio obedece a un patron aleatorio.
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Sistemas combinados: aquellos que combinan subsistemas cuyas dinami-cas responden a caracterısticas continuas y discretas. Es el caso de siste-mas que contienen componentes que deben ser modelados segun algunode dichos enfoques especıficos.
2.5.2. Tipos de modelos
Existen alternativas a las tecnicas de simulacion digital para imitar (si-mular) el comportamiento de un sistema. Serıa el caso de construccion de unprototipo a escala del sistema real, la representacion analogica del sistemamediante circuitos electricos o la analogıa con otros sistemas fısicos o biologi-cos, como la experimentacion de drogas en animales para prever sus efectosen las personas. En el caso de los modelos de simulacion por computadora, lamayorıa de ellos son variacion de la Teorıa de Colas o de las Redes de Petri(Sadovnychyy, 2009).
Todas estas tecnicas tienen en comun que, para imitar el comportamientose un sistema, requieren (de algun modo) la descripcion de las caracterısticasinternas (mecanismos) del sistema en cuestion y ası prever su respuesta. Ladescripcion de las caracterısticas de interes de un sistema se conoce comomodelo del sistema, y el proceso de abstraccion para obtener esta descrip-cion se conoce como modelado (Guasch et al., 2003). Por lo anterior, unmodelo, es un objeto o concepto que utilizamos para representar cualquierotra entidad compleja (un sistema). Ası pues, mediante un proceso de abs-traccion se muestra en un formato adecuado las caracterısticas de interes deun objeto (sistema) real o hipotetico.
Una definicion adicional de un modelo es: Serie de supuestos acerca decomo funciona un sistema, los cuales suelen adoptar la forma de relacionesmatematicas o logicas. Un modelo se utiliza para tratar de obtener una ciertacomprension de como se comporta un sistema (Kelton et al., 2007).
Atendiendo a las caracterısticas que debe poseer un modelo de simulacion,ası como los objetivos del estudio de simulacion, los modelos de simulacionsuelen clasificarse en diferentes formas:
2.5.2.1. Modelos estaticos respecto a modelos dinamicos
Los modelos estaticos suelen utilizarse para representar el sistema enun cierto instante de tiempo; y en su formulacion no se considera el avancedel tiempo. Por ejemplo, un modelo matematico simple sobre la cantidad de
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material en un almacen de una fabrica:
inventario = inv. inicial + Material de entrada − Material consumido
En contraposicion a los modelos estaticos, los modelos dinamicos per-miten deducir como las variables de interes del sistema en estudio evolucionanrespecto al tiempo. Un ejemplo es la evolucion de inventario, que dependede los flujos de entrada y salida, cada uno de los cuales conlleva implıcita laevolucion del tiempo
Evolucion del inventario = Flujo de entrada − flujo de salida
2.5.2.2. Modelos deterministas respecto a modelos estocasticos
Un modelo se denomina determinista si su nuevo estado puede ser com-pletamente definido a partir del estado previo y de sus entradas. Es decir,ofrece un unico conjunto de valores de salida para un conjunto de entradasconocidas (Guasch et al., 2003).
Una definicion alternativa de un modelo de simulacion determinıstico esaquel que no contiene variables aleatorias. (Kelton et al., 2007). Un sistemacomplicado de ecuaciones diferenciales describiendo una reaccion quımicapodrıa ser un modelo determinıstico.
Los modelos estocasticos utilizan una o mas variables aleatorias paraformalizar las dinamicas de interes del sistema. En consecuencia, en la fasede experimentacion, el modelo no genera un unico conjunto de salida, sinoque los resultados generados sirven para obtener estimaciones de las variablesque caracterizan el comportamiento real del sistema (Guasch et al., 2003).
2.5.2.3. Modelos continuos respecto a modelos discretos
Los modelos continuos se caracterizan por representar la evolucion delas variables de interes de forma continua. En general suelen utilizarse ecua-ciones diferenciales ordinarias, si se considera simplemente la evolucion deuna propiedad respecto al tiempo, o bien ecuaciones en derivadas parcialessi se considera la evolucion respecto al espacio. De modo analogo, los mo-delos discretos se caracterizan por representar la evolucion de las variablesde interes de forma discreta. Es importante notar a partir de la clasificacionde los modelos realizada, que es posible describir un sistema continuo me-diante un modelo discreto y tambien es posible describir un sistema discreto
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mediante un modelo continuo. La decision de utilizar un modelo continuo odiscreto depende de los objetivos particulares de cada estudio y no tanto delas caracterısticas del sistema (Guasch et al., 2003).
2.5.2.4. Modelos de simulacion de eventos discretos
Los modelos de simulacion discretos son modelos dinamicos, es-tocasticos y discretos en los que las variables de estado cambian de valoren instantes no periodicos del tiempo sin estar dirigidos por un reloj (Wins-ton, 2005). Estos instantes de tiempo corresponden con la concurrencia de unevento. Por tanto, un evento se define como una accion instantanea que pue-de cambiar el estado del modelo. Por ejemplo, en el caso del banco, descritoanteriormente, los eventos que pueden ocurrir son: la llegada de un cliente ala cola, inicio de servicio con el cajero, fin de servicio y salida del sistema.
2.5.2.5. Partes de un modelo de simulacion de eventos discretos
Las partes que forman un modelo de simulacion son (Kelton et al., 2007):
Actividades : Son las tareas o acciones que tienen lugar en el sistema.Estan encapsuladas entre dos eventos. Por ejemplo, la reparacion deuna maquina, el procesado de una pieza o el transporte de un cliente.Las actividades generalmente tienen duracion temporal y, normalmen-te, precisan del uso de recursos.
Entidades : Son la parte dinamica del modelo. Las entidades son las queafectan al estado del sistema y a otras entidades. Usualmente se crean,atraviesan el sistema y luego son desechadas. Pueden existir varios tiposde entidades en un modelo y normalmente representan a objetos realesen el sistema. Ademas, de cada tipo pueden existir multiples instanciasconviviendo en el modelo durante la simulacion.
Entidades temporales : Son los objetos que se procesan en el sistema,como por ejemplo las piezas, los clientes o los documentos.
Atributos : Son una caracterıstica comun de las entidades, es decir, secomparte entre todas las entidades de un tipo, pero puede individualizara cada instancia.
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Variables : Las variables, siempre globales, permiten definir una carac-terıstica general del sistema. Las variables son al sistema lo que los atri-butos a una entidad. Pueden ser accedidas y modificadas por cualquierentidad. El reloj del sistema, encargado de llevar el tiempo simulado(distinto del tiempo que lleva realizar la simulacion) es una variableglobal que esta presente en toda simulacion.
Recursos o entidades permanentes : Son quienes dan servicio a las en-tidades para procesos u otros trabajos. Generalmente en los sistemasdel mundo real son maquinas o personas que trabajan sobre las en-tidades. La cantidad de recursos disponible en el sistema durante lasimulacion puede variar debido a que se representan casos como turnospara personal, etc.
Colas : Cuando una entidad necesita ocupar un recurso que no esta dis-ponible (por estar dando servicio a otra entidad) debe esperar a suturno para acceder al recurso. En ese caso la entidad espera en unacola. El comportamiento de la cola se puede manejar a discrecion porparte de quien disena la simulacion.
Acumuladores estadısticos : Para que la salida de una simulacion con-tenga informacion util para quien realiza el experimento se necesitaacumular datos durante el proceso. Para esto se crean los acumulado-res que llevan contabilizacion de distintos parametros del modelo paraque luego la informacion necesaria este disponible al terminar el expe-rimento.
Eventos : Un evento es lo que pasa a un determinado instante de tiemposimulado que genera o dispara una serie de cambios en el sistema. En lasimulacion de eventos discretos solo se generan cambios en los estadosdel sistema, nunca entre eventos.
Reloj de simulacion: Es la variable mas importante. Contiene el tiempoactual simulado. Considera el valor del ultimo evento ejecutado en lugarde correr tomado valores continuos como un reloj normal
2.5.3. Etapas de un proyecto de simulacion
De forma general, la construccion de modelos de simulacion es un procesopor el cual las caracterısticas basicas de un sistema son analizadas y simuladas
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por un ordenador. Entonces, el modelo de simulacion es usado para ver laforma en la que un nuevo sistema podrıa operar, usualmente a traves deanimaciones. Despues, es posible experimentar con distintos escenarios paraver que pasarıa bajo ciertas condiciones en las que el nuevo sistema deberıaoperar.
Un proyecto de simulacion es dinamico por naturaleza debido a los resul-tados que se van obteniendo a medida que se va desarrollando, sin embargo,para tener exito, es necesario emplear una aproximacion metodologica co-rrecta.
Existen varias metodologıas para realizar un estudio de simulacion, entrelos autores principales estan las propuestas de Kelton et al. (2007), Law andKelton (2000), Shannon (1997) y Banks (2000). Un analisis y comparacionde estas diversas metodologıas realizada por Salazar (2011) selecciona la pro-puesta de Law and Kelton (2000) como la mas completa y con una estructuraque incluye etapas adicionales y recomendaciones para un primer estudio desimulacion. Por lo cual, en este trabajo se empleara como guıa.
Las etapas de un estudio de simulacion definidas por Law and Kelton(2000), se muestran en la figura 3.2. En esta figura, aunque puede parecerque el desarrollo de un proceso de simulacion es un proceso secuencial, practi-camente no es ası. Por ejemplo, si el modelo de simulacion no supera la etapade validacion, es posible que sea necesario modificar tanto el modelo concep-tual como el de simulacion. Despues, en la tabla 2.1 se describen las etapasdel proyecto de simulacion.
2.5.4. Modelado de sistemas orientados a eventos dis-cretos
Como se indico anteriormente, en numerosos proyectos de simulacion laconstruccion de un modelo es en lo que debemos enfocarnos principalmentemas que en la resolucion del problema. En esta misma lınea, la obtencionde un modelo ejecutable se convierte erroneamente en un objetivo priorita-rio. La motivacion dominante deberıa ser la comprension del problema y laobtencion de soluciones. Para avanzar mas rapidamente en la consecucionde estos objetivos, es recomendable construir en primer lugar uno o variosmodelos simplificados que caractericen las partes mas esenciales del sistemade interes. En el siguiente capıtulo se muestra la forma en que se construyeel modelo de simulacion a partir de modelos descritos en esta seccion.
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Figura 2.7: Metodologıa de un estudio de simulacion. Fuente: Law and Kelton(2000)
En los sistemas logısticos, de fabricacion o de servicios, y en aquellos sis-temas en los que las entidades compiten para acceder a recursos compartidosy cuyo estado puede variar en forma asıncronica, se requiere de una buenametodologıa para describir el comportamiento del sistema. En este sentido,puede decirse que hoy en dıa todavıa no existe una metodologıa reconocida yaceptada por los distintos sectores empresariales, industriales y academicos,que permita formalizar el conocimiento que se tiene de los sistemas logısticos(Guasch et al., 2003).
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Etapa Descripcion
Formulacion
del problema
Define el problema que se pretende estudiar. Incluyepor escrito sus objetivos.
Diseno del
modelo
conceptual
Especificaciones del modelo a partir de las carac-terısticas de los elementos del sistema que se quiereestudiar y sus interacciones teniendo en cuenta losobjetivos del problema.
Recogida de
datos
Identificar, recoger y analizar los datos necesarios pa-ra el estudio.
Construccion
del modelo
Construccion del modelo de simulacion partiendo delmodelo conceptual y de los datos.
Verificacion
y validacion
Comprobar que el modelo se comporta como es de es-perar y que existe la correspondencia adecuada entreel sistema real y el modelo.
Analisis
Analizar los resultados de la simulacion con la fina-lidad de detectar problemas y recomendar mejoras osoluciones.
Documentacion Proporciona documentacion sobre el trabajo efectuado.
ImplementacionPoner en practica las decisiones efectuadas con elapoyo del estudio de simulacion.
Tabla 2.1: Etapas de un proyecto de simulacion. Fuente: Guasch et al. (2003)
En la seccion anterior se han presentado las etapas principales de unproyecto de simulacion. Posteriormente, se ha mencionado la necesidad deobtener un modelo conceptual del proceso de interes, previo a las etapas derecogida de datos y de construccion del modelo de simulacion. La especifica-cion de un problema de simulacion de manera textual lleva asociados todoslos siguientes problemas de una especificacion de manera textual:
Ambiguedad en el texto: la mera especificacion textual de un modelode simulacion es a menudo poco precisa y dificulta su correcta inter-pretacion.
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Especificaciones incompletas: en el texto no se describen correctamentetodos los aspectos relevantes dentro del problema de simulacion.
Ruido en la especificacion: aspectos no relevantes en el problema desimulacion estan descritos cuidadosamente
Las ventajas de disponer de un modelo conceptual frente a la descripciontextual de un problema de simulacion son:
Los modelos conceptuales recogen de forma detallada y precisa las re-laciones dinamicas entre los diferentes elementos del proceso de interesy, por tanto, constituyen en sı mismos una especificacion del modelodel proceso que se pretende estudiar.
El modelo conceptual facilita el dialogo y la coordinacion entre todaslas partes implicadas en el estudio.
El modelo conceptual constituye una representacion del modelo de si-mulacion independiente de la herramienta de simulacion escogida.
Los modelos conceptuales tambien pueden ser considerados modelos analıti-cos si pueden ser resueltos analıtica o numericamente. Si ello es posible, siem-pre es preferible obtener la solucion empleando tecnicas analıticas, dado queen general su coste de calculo sera menor. No obstante, en la mayorıa delos procesos reales la solucion analıtica es inviable si se pretende construir elmodelo con todo el nivel de detalle deseado.
De acuerdo con Guasch et al. (2003), es necesario un proceso de abs-traccion que permita formalizar todo el conocimiento que se tiene del com-portamiento de un sistema en un modelo conceptual facil de interpretar yası reducir la complejidad de los modelos de simulacion. Dichos modelos de-ben retener toda la informacion necesaria para obtener una representacion dela dinamica de los sistemas con suficiente precision para responder con exac-titud a los objetivos de la simulacion. Por proceso de abstraccion se entiende:Capturar los aspectos esenciales del comportamiento del sistema sin incluirlos detalles sobre como dicho conocimiento se implementara en un codigo desimulacion (Sisti and Farr, 1998).
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2.5.4.1. Formalizacion de modelos conceptuales
Desde 1960 hasta 1980, el desarrollo de modelos de simulacion orienta-dos a eventos discretos se basaba directamente en el uso de los lenguajes deprogramacion (Fortran, Basic y mas tarde C) o de lenguajes especializadosde simulacion asociados a los tres marcos de trabajo mas extendidos: progra-macion de sucesos (Simscript), exploracion de actividades (CSL), interaccionde procesos (GPSS, Simscript). A partir de los 90 hubo un incremento con-siderable en el desarrollo de metodologıas de modelado los cuales permintenespecificar el modelo conceptual, respetando ciertas propiedades, que habıansido requeridas anteriormente, como (Nance et al., 1999):
El formalismo debe ser independiente de los constructores y herramien-tas que ofrecen los entornos de simulacion,
El modelo formalizado debe poder ser analizado para determinar rela-ciones entre componentes y evaluar alternativas que permitan la sim-plificacion del modelo,
El formalismo debe permitir una facil transformacion a las representa-ciones soportadas por los entornos de simulacion,
Algunos aspectos del modelo pueden dejarse sin especificar, sin que ellodificulte la transformacion a otras representaciones,
El modelo debe poder ser definido en terminos que no restrinjan sucodificacion a un mecanismo particular de actualizacion del reloj delsimulador.
En las siguientes subsecciones, en primer lugar, se hace un breve descrip-cion de los formalismos de modelos de flujos y de redes de colas. A continua-cion, se introducira la formalizacion de modelos mediante Redes de Petri.
2.5.4.2. Modelos de flujos
Los modelos de flujos representan graficamente el conjunto de actividadesque forman una tarea, un ejemplo es el diagrama de la figura 3.2. Su ventajaprincipal es su simplicidad. En un modelo de flujos, la siguiente informaciondebe ser especificada en cada actividad (Ortner and Stary, 1999):
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Precondiciones y postcondiciones: que condiciones deben cumplirse an-tes del inicio de una actividad, y al finalizar esta.
Quien tiene control sobre la actividad.
Cuales son las otras actividades requeridas para completar una ciertaactividad
La entrada/salida de la actividad: los datos y el flujo de informacionnecesarios para la realizacion de una cierta tarea.
2.5.4.3. Redes de colas
La especificacion de un sistema orientado a eventos discretos, segun elformalismo de redes de colas, consiste en representar los distintos servidoresdonde se llevaran a cabo las actividades que se desarrollan en el sistema me-diante un conjunto de colas (o estaciones de trabajo) interconectadas (Guaschet al., 2003). Ver figura: 2.8.
Figura 2.8: Representacion de una estacion de trabajo mediante redes decolas. Fuente: Guasch et al. (2003)
Los elementos basicos que forman un proceso de colas son:
Las entidades temporales: que compiten entre sı para capturar los re-cursos.
Los recursos (generalmente limitados): que proporcionan un servicio alas entidades temporales.
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El espacio de espera: que utilizan las entidades temporales cuando elrecurso al que desean acceder esta ocupado. Este espacio se denominacola.
Cada estacion de trabajo viene descrita por un conjunto de servidores(una estacion puede tener uno o mas servidores representados por cırculos)que atienden las peticiones de trabajo que llegan a la estacion. Ante la llegadade una peticion de trabajo a una estacion, esta es atendida inmediatamente(se inicia una actividad) si hay algun servidor disponible, en caso contrario lapeticion se almacena en una cola a la espera de que un servidor quede libre.
La teorıa de colas ofrece una metodologıa analıtica para evaluar el rendi-miento de un sistema orientado a eventos discretos descrito en notacion decolas (analisis cuantitativo), en la que las estaciones vienen descritas, segunla notacion de Kendall, por una expresion con un mınimo de tres sımbolos(Sadovnychyy, 2009):
A/B/m
donde:
A: indica la distribucion estadıstica que describe el proceso de llegadas,
B: indica la distribucion estadıstica que describe el tiempo requeridopor cada peticion de trabajo,
m: indica el numero de servidores de la estacion de trabajo.
Un sistema M/M/s serıa, por ejemplo, aquel en la que los tiempos entrellegadas y los tiempos de servicio siguen una distribucion exponencial y enla que el numero previsto de unidades de servicio fuera s.
A pesar del amplio uso de la teorıa de colas para evaluar y mejorar elrendimiento de sistemas, el formalismo de redes de colas no es suficiente-mente potente como para modelar las actividades concurrentes en todas susvariantes (Sadovnychyy, 2009).
2.5.4.4. Redes de Petri
Las redes de Petri es una tecnica formal de modelado antes de construir unmodelo de simulacion y trabajar en algun programa de computo como Arenao Simio2. Los modelos de las Redes de Petri permiten al analista de simu-lacion construir un modelo (del proceso elegido) completo sin ambiguedad y
2Descripcion de programas de computo para simulacion en la siguiente seccion.
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comprensible antes de codificarlo en una herramienta de simulacion. Estasespecificaciones formales del modelo son de gran ayuda a traves del proyectode simulacion, especialmente en las fases de codificado y verificacion. Losmodelos de eventos discretos se basan fundamentalmente en los conceptos deevento y actividad. Un evento genera un cambio en las variables de estadoy una actividad encapsula lo que sucede entre dos eventos. Las redes dePetri (RdP), Guasch et al. (2003) que a su vez cita a Petri (1966), per-miten representar de forma natural un modelo de eventos discretos. En unaRdP los eventos estan asociados a transiciones y las actividades a lugares.Aunque no es el unico formalismo que maneja eventos y actividades, es elunico que representa formalmente el paralelismo y la sincronizacion. Otrosaspectos que contribuyen a potenciar las RdP para el modelado de sistemasde eventos discretos se muestran en la tabla 2.2.
Este conjunto de caracterısticas son de interes en las distintas etapas dedesarrollo del modelo de simulacion de un sistema: desde la fase inicial deidentificar los objetivos para los cuales se va a desarrollar el modelo hasta lafase final de validacion.
Una definicion de una Red de Petri (RdP) es: un caso particular degrafo dirigido, ponderado y bipartito, con 2 tipos de nodos: lugares y transi-ciones, donde los arcos pueden conectar los nodos lugar a los nodos transiciono al reves (Sadovnychyy, 2009).
Matematicamente, una RdP puede definirse a partir de la siguiente tuplade 5 elementos :
RdP = (P, T,A,W,M0)
donde el significado de cada una de las siglas utilizadas es el siguiente:
P = P1, P2, P3, ....., Pnp : conjunto de nodos tipo lugar
T = T1, T2, T3, ....., Tnt : conjunto de nodos tipo transicion
A = A1, A2, A3, ....., Ana : conjunto de arcos de la RdP.
W = Ai 7→ {1, 2, 3, .....} ∨ Ai : peso asociado a cada arco.
M0 = Pi 7→ {1, 2, 3, .....} ∨ Pi : numero de marcas en nodo Pi.
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1) Es posible efectuar un analisiscuantitativo del sistema,estudiando aspectos estructuralestales como las situaciones debloqueo o la alcanzabilidad deciertos estados.
2) La RdP permite determinarde modo inmediato todos aque-llos eventos que pueden aparecercuando el sistema se encuentra enun cierto estado y todos los even-tos que pueden ser desencadena-dos por la aparicion de un eventodeterminado.
3) La RdP permite formalizar unsistema a distintos niveles de abs-traccion de acuerdo con los obje-tivos de modelado.
4) Es un formalismo de modela-do grafico con muy pocas reglassintacticas.
5) Permite la descripcion de unsistema complejo mediante unametodologıa de un nivel bajo a unnivel mas complejo (Bottom-Up):
-Descomposicion de un sistema en
sistemas mas sencillos (subsistemas)
-Desarrollo de las Redes de Petri de
los subsistemas
-Construccion del modelo del siste-
ma completo a partir de las RdP
(submodelos) de los subsistemas que
han sido previamente desarrollados
y verificados.
Tabla 2.2: Aspectos que contribuyen a potenciar las RdP para el modeladode sistemas de eventos discretos. Fuente: Guasch et al. (2003)
El estado del sistema queda totalmente determinado por el numero demarcas en cada nodo tipo lugar, y puede describirse matematicamente porel vector P .
De acuerdo con Guasch et al. (2003), las RdP, son idoneos para repre-sentar tanto los cambios de estado como los eventos y sus relaciones, puesfacilitan la correcta codificacion del modelo conceptual en un entorno de si-mulacion, y la validacion y verificacion del modelo. Cabe destacar que loslenguajes de modelado orientados a estados y transiciones, entre los que seincluyen las redes de Petri, han demostrado ser muy utiles para analizar ladinamica y alternativas de mejorar el rendimiento de los sistemas.
61
2.5.5. Simulacion y el analisis estadıstico
¿Como y porque se modela la aleatoriedad en la entrada del modelo?¿Que efecto puede tener esto en los resultados? Es por lo anterior necesariola probabilidad y la estadıstica. Los resultados pueden variar dıa con dıa, lasmedidas de desempeno numericas cambiaran, por lo tanto una corrida sen-cilla no nos dice cuanta variabilidad esta asociada. En terminos estadısticoslo que se obtiene de una corrida simple es una muestra de tamano 1 que nosirve de mucho. ¿Si Ud. lanza un dado y sale 4, concluirıa que las demas carasson 4? La forma en que se modela esto es en base a distribuciones de proba-bilidad a partir de las cuales se generan observaciones y dirigen la simulacioncon ellas. Podemos hacer varias corridas independientes e identicamentedistribuidas IID:
Estadısticamente identica: cada corrida comienza y termina de acuer-do con las mismas reglas y usa los mismos conjuntos de parametros.
La parte independiente: Usa numeros separados aleatorios de en-trada. Las corridas IID se llaman repeticiones de la simulacion.
2.5.5.1. Analisis de entradas: Especificacion de parametros y dis-tribuciones del modelo
Este proceso tambien conocido modelacion cuantitativa incluye lo siguien-te:
Toma de tiempos de procesos.
Toma de tiempos entre llegadas.
Determinar las entradas deterministas o aleatorias, por ejemplo,el numero de servidores en el check in puede ser determinista o aleatorioal tratar de observar el efecto en los resultados.
Analisis sensitivo. Sirve para medir que tan importante es una en-trada en particular para el resultado, lo que indica si debemos preo-cuparnos si se debe modelar como determinista o aleatorio. Ejemplo:tiempos de personas en los sanitarios. Si no se puede obtener el datode algun aspecto del sistema ejecute el modelo con un rango de valorespara ver si el desempeno del modelo cambia de forma significativa. Si
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no es asi no se necesita invertir tiempo en recopilar datos y se puedeseguir teniendo confianza en las conclusiones.
2.5.5.2. Datos historicos vs distribuciones
Los historicos representan lo que ocurrio en el pasado, si las condicionesque rodean la generacion de estos datos historicos no aplica mas (o si cam-biaron durante el tiempo en que se registraron) no considerarse ya que sonparciales y se olvidan de aspectos importantes del proceso. Si las condicio-nes cambian no se puede experimentar, pero si se muestrea a partir de unadistribucion de probabilidad se pueden obtener valores.
2.5.5.3. Ajuste de distribuciones de entrada
Las distribuciones generan muestras con base a formulacion matematica,ejemplos son la exponencial, gamma, triangular, weibul, uniforme, normal.Pueden ser de dos tipos:
Continuas: regresan cualquier valor dentro de los numeros reales (den-tro de un rango para los tipos con lımites). Aplicacion: tiempos.
Discretas: Pueden ser solo valores enteros, describe el numero deeventos que ocurren en un intervalo de tiempo, tamanos de lote, etc.
2.5.5.4. Consideraciones para seleccionar entre las distribuciones
Restringir a considerar solo distribuciones con o sin lımites:con base a como se utilizaran los datos en el modelo. Ejemplo la dis-tribucion triangular (con lımites) y normal (sin lımites) serıan buenosajustes de los datos como tiempos de procesos. Pueden presentar re-sultados similares pero la distribucion normal puede regresar valoresmuy largos que no pueden ocurrir en la realidad o valores negativos detiempos.
Escoger distribuciones con parametros faciles de ajustar: si seplanea hacer algun cambio al modelo en las distribuciones, favoreceraquellas con parametros mas faciles de entender. Ejemplo la Weibully Exponencial pueden proporcionar ajustes similares de tiempos entrellegadas, pero es mas facil cambiar el parametro de la media de laexponencial que de la Weibull.
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Eleccion correcta: Ejecutar el modelo con cada una de las opcionespara ver si hay alguna diferencia significativa en los resultados. *si nosabe mucho acerca del proceso pero puede adivinar el mınimo y elmaximo usar la distribucion uniforme, ya que regresa valores dentro delos lımites con igualdad de probabilidad
2.5.5.5. Simulaciones terminantes vs de estado estable
La mayorıa de las simulaciones se pueden clasificar como:
Terminantes: El modelo dicta condiciones especıficas de comienzo yfin. La simulacion termina con alguna regla o condicion especificada.Ejemplo el edificio terminal abre de 9 am a 7pm y continua en operacionhasta que los clientes se han ido.
Estado estable: Es aquella en la que las cantidades a estimar estandefinidas a largo plazo. Las condiciones iniciales para la simulacion noimportan, son bastante largas ası que hay que asegurarse que la seejecuta lo suficiente. Esta eleccion depende del tipo de preguntas quese desean resolver, por ejemplo analizar el peor de los casos o situacionpico o si nos interesara solo la operacion durante la demanda que ocurredurante el proceso de llegada-salida de un vuelo. Esto tiene que ver mascon el objetivo de estudio que con la logica del modelo.
2.5.5.6. Analisis estadısticos de resultados de las simulaciones ter-minadas
Es sencillo recopilar los datos apropiados para el analisis estadıstico (solohacer -n- replicas IID inicializandose entre replicas las variables.
¿Como determinar n? no se sabe al inicio ya que no se sabe que tantavariacion se obtiene en el resultado. Ejemplo: se hacen 10 replicas del modelopara obtener los datos de la tabla 2.3 para las medidas de desempeno elegidas(en los datos de ejemplo pueden ser costos, clientes que salen, porcentajes,etc).
Cada uno de estos resultados es el resultado de una ejecucion de simu-lacion completa con las condiciones de inicio y detencion. ¿Como se deter-mino n=10 , es un numero que se ha determinado arbitrariamente pero quees muy comun empezar con esta cantidad.
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21281,2420612,1220023,6725834,4024748,9019667,5219565,4023145,3219931,7520667,84
Tabla 2.3: Datos de ejemplo de diez replicas.
2.5.5.7. Intervalos de confianza para sistemas terminados
Podemos resumir nuestros datos de salida de las n=10 replicas reportadasen la tabla 2.3 en la tabla 2.4 , donde se da la media de la muestra (µ), ladesviacion estandar (σ) y la mitad del ancho del intervalo de confianza (h)en 95 %.
Variable ValorMedia de la muestra 21547.82
Desviacion estandar de la muestra 2243.38Mitad del intervalo de confianza de 95 % 1604.71
Tabla 2.4: Analisis estadıstico de diez repeticiones de la tabla 2.3
La formula del intervalo de confianza (I.C.) se muestra en la siguienteecuacion:
h = µ± tn−1,1−
α
2
(σ√n
) (2.4)
Donde:
h: intervalo de confianza (es el valor buscado).
x: media aritmetica (21547.82).
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t: valor de la distribucion de probabilidad t (2.262).
n: numero de replicas (10).
n− 1: grados de libertad (9).
α: nivel de significancia (0.05).
σ: desviacion estandar (2243.38).
Observar en la anterior formula que si aumenta n disminuye el valor delintervalo de confianza. Sustituyendo los valores de la tabla 2.4 y con un valorde t de 2.262, se obtiene un intervalo de confianza de ± 1604.71, redondeandosiempre al entero inmediato superior, 1605. Que representa un 7.4 % de error(1605/21547.82) en la estimacion del punto 21547.82. Si desea lograr unamitad especıfica del intervalo h, presumiblemente menor que la que obtuvode su conjunto inicial de replicas, intente despejando y resolviendo para ”n”de la siguiente forma:
Para n ≤ 30
n = t2
n−1,1−α
2
(σ2
h2) (2.5)
Para n > 30
n = z2
n−1,1−α
2
(σ2
h2) (2.6)
Ahora si se requiere reducir el intervalo de confianza permitiendo un errorde la estimacion de la media a un 0.01 % las replicas en lugar de ser 10 aumen-taran ya que exigimos mayor precision. El valor se determino considerando elvalor del 0.01 % en la formula anterior. En el caso del modelo del aeropuer-to de Puerto Escondido se necesitan 125 replicas del modelo completo paraobtener esta precision.
2.5.5.8. Analisis estadıstico de estado estable
Sirve para esbozar conclusiones estadısticamente validas acerca del desem-peno del sistema conforme opera a largo plazo. Se mostrara como hacer infe-rencia estadıstica en simulaciones de estado estable. Hay que asegurarse que
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una simulacion de estado constante es apropiada para lo que se quiere hacer.Pero si las condiciones de inicio y termino son parte de la esencia del modelo,un analisis de terminacion es probablemente el mas apropiado.
2.5.5.9. Calentamiento y longitud de ejecucion
En la simulacion de estado estable se supone que las condiciones inicialesno importan y la ejecucion avanza para siempre. Por lo general la simulacioninicia en un estado vacıo y ocioso los recursos.
Sin embargo, lo que las personas hacen por lo general es iniciarse vacıasy ociosa, dandose cuenta que esto no es representativo del estado estable,pero luego permiten al modelo calentar por un momento hasta que pareceque los efectos de las condiciones iniciales artificiales se agotaron. En eseinstante se puede despejar los acumuladores estadısticos (pero no el estadodel sistema) y comenzar de nuevo, reuniendo estadısticas para el analisis apartir de allı. En efecto, esto es iniciar en un estado diferente al vacıo y ocioso.La longitud de ejecucion debe seguir siendo larga (recomendable mınimo deun ano en adelante). Cada replica del modelo se ejecutara igual comenzandocomo se hizo antes y los resultados reflejaran solo lo que ocurrio despues deque terminara el periodo de calentamiento. La idea mas practica es solo haceralgunas graficas de las salidas clave desde la ejecucion y observar cuandoparezcan estabilizarse.
Para ilustrar lo anterior considerese el numero de personas que hay dentrodel sistema conforme pasa el tiempo (corre la simulacion). El enfoque de lasgraficas, consiste en insertar graficos animados tipo status plots en la vistaFacility en SIMIO 3 (en la vista Facility seleccione la cinta Animation debajode Facility tools) y simplemente tome una determinacion a su juicio acerca decuando comienza a parecer que ha dejado de tener una tendencia sistematica,de cualquier forma esto puede ser bastante variable ya que solo se muestrauna repeticion a la vez durante la animacion.
En la figura 2.9 muestra la grafica resultante de las personas entre lassimulaciones con las curvas para 10 replicas sobrepuestas. De esta grafica lalongitud de ejecucion de 17 dıas es suficiente para que el modelo se asiente;redondeando hacia arriba para ser conservadores seleccionamos 20 dıas comonuestro periodo de calentamiento. Si esta interesado en multiples medidasde desempeno de resultados podrıa haber un desacuerdo entre el ındice de
3Ver la siguiente seccion: programas de computo existentes.
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calentamiento, en cuyo caso, el movimiento seguro es tomar el maximo delos calentamientos individuales como el unico a usar para todo.
Figura 2.9: Analisis estadıstico de resultados.
2.5.6. Programas de computo existentes
El principal objetivo para el que se desarrollan entornos de simulaciones facilitar el uso de la simulacion en la fase de programacion del modelo,a costa de restringir los campos de aplicacion. Los primeros entornos desimulacion orientados a eventos discretos aparecieron a principios de los 80(Ver tabla 2.5), y pueden ser definidos como un conjunto de modulos en unprograma de computo (toolbox) con un numero limitado de herramientasde programacion de alto nivel. En la figura 2.10 se muestra una interfaz dedesarrollo de modelos de un simulador (Arena).
Entre los paquetes mas conocidos comercialmente esta Arena y en anosmas recientes esta Simio. Las siguientes subsecciones presentan una brevedescripcion de las caracterısticas de estas herramientas para la simulacion.
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Figura 2.10: Interfaz grafico de modelado de un simulador.
2.5.6.1. Arena
ARENA (http://www.arenasimulation.com) es un software que permiterealizar simulaciones por computador bajo la plataforma Microsoft Windows,lo cual hace que su entorno grafico y caracterısticas sean familiares al usua-rio (ver figura 2.10). Ademas de sus multiples funciones, ARENA tiene po-sibilidades de interactuar con otros softwares, por lo que permite una granflexibilidad a la hora de interrelacionar datos de diversos softwares. Entrelos programas con los que puede relacionarse, se encuentran los procesadoresde texto, Microsoft Excel, Microsoft Access y softwares CAD. Otros soft-wares similares a ARENA usados para simulaciones discretas son Flexsim,PROMODEL, Awesim y Simul8, mientras que para realizar simulaciones deltipo continuo, se pueden mencionar MatLab y Simulink, entre otros (Salazar,2011).
2.5.6.2. Simio
Esta seccion describe brevemente el sistema de modelado de Simio, quede acuerdo con el artıculo de Pegden and Sturrock (2010), esta disenado pa-ra simplificar la construccion del modelo a traves de promover un cambiodel paradigma de modelado de la orientacion basada en procesos a un enfo-que de modelado orientado en objetos. Simio significa: Simulacion basada en
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Ano Lenguaje
de
proposito
general
Lenguajes de
simulacion
de progra-
macion de
eventos
Lenguajes de
simulacion de
procesos de
interaccion
Simuladores
1960 FORTRAN
1961 GPSS
Hasta 1963 SIMSCRIPT
1964 GASP
1966 SIMULA
Alrededor
1972 Q-GERT
1977 GPSS/H
1979 SLAM
1980 MAST
1983 SIMAN
SIMSCRIPTII.5
1984 AutoMod
Desde 1985 WITNESS
XCELL+
SIMFACTORY
Micro Saint
STARCELL
MIC-SIM
PROMODELPC
ARENA
Tabla 2.5: Evolucion del software de simulacion (Salazar, 2011).
Objetos Inteligentes (Simulation based on Intelligent Objects). Los objetosinteligentes son construidos por modeladores y despues pueden ser utilizadosen multiples proyectos de modelado. A pesar de que el enfoque de Simio esen modelado basado en objetos, tambien se puede combinar con el modeladopor eventos, por procesos o basada en agentes.
Los objetos que se han construido en Simio pueden representar un avion,
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una maquina, un robot o cualquier otra elemento que se encuentre en elsistema. Un modelo de Simio se parece al sistema real. El modelo logico yanimacion se construyen en un solo paso. Tambien se puede trabajar en mododos o tres dimensiones (ver figura 2.11).
Figura 2.11: Interfaz grafico de modelado en Simio.
La actividad de construir un objeto en simio es identica a la actividad deconstruir un modelo, es decir no hay diferencia entre el objeto y el modelo.Informacion adicional del software puede encontrarse en www.simio.com.
2.6. Casos de estudio relacionados
En la actualidad, la mayor parte de las organizaciones, empresas y pro-cesos productivos han crecido en complejidad y han visto aumentados losrequerimientos de competitividad, flexibilidad y calidad en sus actividades.Por ello han debido innovar y adaptarse a los constantes cambios provocadospor su pertenencia a un mercado cada vez mas global. La falta de herra-mientas analıticas que ayuden y faciliten la toma de decisiones es causa deque el comportamiento de los sistemas depende de un numero cada vez maselevado de variables de decision. El problema es todavıa mas complicadocuando se pretende optimizar o mejorar el rendimiento de un sistema quepresenta un comportamiento estocastico (predecible desde un punto de vistaestadıstico) a partir de cambios en la logıstica del sistema. Las herramientas
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de simulacion orientadas a eventos discretos ofrecen una plataforma que per-mite abordar con exito un proceso de mejora continua de sistemas complejospara los cuales las tecnicas analıticas clasicas basadas en el uso de calculodiferencial, teorıa de probabilidades y metodos algebraicos, no pueden serutilizados para formalizar de forma sencilla la complejidad de los procesos(Guasch et al., 2003).
Una consulta realizada a las publicaciones en bases de artıculos cientıfi-cos, en publicaciones de congresos de la red Iberoamericana de investigacionen transporte aereo (http://www.ridita.org) y en la Winter Simulation Con-ference (www.wintersim.org) nos da una perspectiva de la aplicacion de lastecnicas de simulacion de eventos discretos en el campo del transporte aereo.Dentro de esta area, la interconexion de diferentes medios de transporte, hamerecido especial atencion en los ultimos anos. Tambien se ha introducidocon fuerza la simulacion visual de modelos de transito, tanto en lo que serefiere a modelos macroscopico y microscopico.
Los diferentes estudios de simulacion en aeropuertos, se enfocan en la par-te aerea, la parte terrestre o en ambas areas. En las siguientes subseccionesse presenta una breve descripcion de las aportaciones y objetivos de estasinvestigaciones, particularmente en la parte terrestre (edificio terminal de unaeropuerto) ası como propuestas por algunos autores que combinan modelosde simulacion y optimizacion para enfrentar el problema de congestion. Estasinvestigaciones se dividen en dos categorıas: la primera se enfoca en las ins-talaciones de un aeropuerto y la segunda categorıa se enfoca a los procesosde asistencia a pasajeros, tales como la asignacion de mostradores para elproceso de facturacion (check-in) y para el manejo de equipaje.
2.6.1. Instalaciones de aeropuertos
En las investigaciones relacionadas con las instalaciones y recursos queofrece un aeropuerto, esta la publicacion de Garcıa (2006), que evaluo dife-rentes alternativas como las innovaciones tecnologicas y operacionales paraincrementar la capacidad aeroportuaria, con el proposito de reducir las de-moras en los principales aeropuertos mexicanos. Los resultados mostraronque la aplicacion de algunas alternativas tecnologicas y operacionales puedeincrementar la capacidad aeroportuaria, lo cual puede contribuir a reducir lacongestion aeroportuaria, y de este modo mejorar el servicio a los pasajeros,reduciendo las demoras. Ademas, estas alternativas pueden evitar el requeri-miento de grandes inversiones para la construccion de nuevos aeropuertos.
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i Casas et al. (2014) describen un modelo conceptual con aplicacion ala micro-simulacion de terminales en aeropuertos. Desarrollaron un modelode simulacion para ayudar en el diseno de la nueva terminal del Aeropuer-to Internacional de Barcelona en el cual representa a detalle el flujo de lospasajeros en diferentes instalaciones. Los resultados permitieron ser un cri-terio en la toma de decisiones en la definicion de recursos e infraestructurasrequeridas en diferentes niveles de congestion.
Rauch and Kljajic (2006) analizaron el flujo de los pasajeros de salida enla terminal de un aeropuerto, desde la entrada del pasajero hasta el abordajeen el avion. Para el analisis anterior, desarrollaron un modelo de simulacionque les permitio evaluar el flujo de pasajeros, identificar cuellos de botella,ası como la capacidad del sistema.
Chavez (2013) desarrollo un modelo de simulacion, con el cual estudio elproblema de la programacion de los servicios de handling en aeropuertoscongestionados. Como resultado, este modelo le permitio validar la asignacionoptima de recursos para servicios de pasajeros y aeronaves.
Defiani (2012) realizaron una investigacion del flujo de pasajeros y capa-cidad dentro del edificio terminal dos aeropuertos regionales. Los resultadosgeneraron ideas para superar los problemas relacionados con el incrementode capacidad por medio de la expansion y cambio de la distribucion fısica delas instalaciones.
Moretti Fioroni et al. (2013) Desarrollaron un modelo de simulacion orien-tado a eventos discretos para asistir en la planeacion de construccion deinstalaciones para el aeropuerto mas importante en Brasil. Como resultado,pudieron evaluar diferentes escenarios e identificar el mejor de ellos.
A.Tozi and Correia (2006) modelaron bajo el concepto de simulacion deeventos discretos el caso de una terminal de carga aerea internacional. Seenfoco en el flujo de llegadas de cargas de importacion. Los resultados delproyecto de simulacion permitieron redisenar los aspectos que afectaban laeficiencia y el desempeno del sistema. Por su parte, Jim and Chang (1998)utilizaron un modelo de simulacion para el diseno de una terminal de pasa-jeros en un aeropuerto con problemas de congestion.
James (2009) definio tres categorıas de modelos de simulacion: de acuerdoal nivel del problema: estrategicos tactico u operacional. Como resultado,discute el uso de esos modelos para ayudar a resolver problemas concernientesa instalaciones fijas y variables, y problemas operacionales relacionados aentidades transitorias.
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2.6.2. Lıneas aereas, asignacion de mostradores de fac-turacion para pasajeros (check-in) y manejo deequipaje
En el servicio de transporte aereo, las aerolıneas tienen un rol muy impor-tante. Con el objetivo de conservar su posicion en el mercado cada vez mascompetitivo las aerolıneas han puesto mas atencion en la rentabilidad y satis-faccion al cliente. Una actividad que impacta en indicadores y parametros deservicio tanto para las aerolıneas como a las administraciones de aeropuertos,es el proceso de facturacion para pasajeros (check-in). Investigaciones recien-tes muestran que las aerolıneas han invertido en el auto-servicio y facturacionpor Internet lo cual permite a los pasajeros ahorrar tiempo y dinero a lascompanıas. En varios aeropuertos, la capacidad del proceso de check-in es unrecurso critico, por lo que a continuacion se describen algunas investigacionesrelevantes.
Chun and Mak (1999) desarrollaron un modelo de simulacion del procesode facturacion de un aeropuerto internacional con el objetivo de asignar ypredecir el requerimiento de recursos cumpliendo con las demandas. El mo-delo ayudo a determinar cuantos mostradores de facturacion deben asignarsea cada vuelo de salida a la vez que se provee suficiente nivel de servicio.
Joustra and Van Dijk (2001) describen el porque la conveniencia de uti-lizar simulacion en lugar de teorıa de colas, para evaluar el proceso de factu-racion para pasajeros. Ası mismo emplean esta herramienta en dos casos deestudio del aeropuerto de Amsterdam, para realizar estudios de capacidad ypara determinar el crecimiento de las instalaciones actuales.
Parlar and Sharafali (2008) de forma alternativa a los modelos de simu-lacion, formularon un modelo de programacion estocastico y dinamico paradeterminar el numero optimo de mostradores de facturacion que deben serabiertos en periodos especıficos de tiempo para satisfacer las demandas depasajeros en cada vuelo.
Bruno and Genovese (2010) proponen un nuevo modelo matematico paraoptimizar la asignacion de mostradores de facturacion(Check-in) en aeropuer-tos. En una propuesta similar, Yan et al. (2004) desarrollaron un modelo deprogramacion entera para asistir a las autoridades aeroportuarias al asignarmostradores de facturacion de uso comun.
En otro estudio relacionado al proceso de facturacion para pasajeros porChang and Yang (2008) describen argumentos de la importancia y beneficios
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de trasladar estos procesos a maquinas automaticas (kioskos de autoservicio).Por su parte, van Dijk and van der Sluis (2006), presentan una investiga-
cion del problema de check-in y mencionan que es un problema que requieretanto el enfoque estocastico (simulacion) y el determinıstico (programacionentera). Primero usan la simulacion para determinar el numero mınimo demostradores necesarios para satisfacer el nivel de servicio en cada vuelo.Despues, utilizan formulaciones de programacion entera para minimizar elnumero total de mostradores y de horas-mostrador. Finalmente, Le (2006)desarrollo un modelo de asignacion de aeronaves y programacion de vuelosde una aerolınea tomando en cuenta el control de precios y la interaccion dela oferta y la demanda en aeropuertos con problemas de congestion.
Otro aspecto relevante ligado a los vuelos en un aeropuerto, dentro dela actividad en tierra es el manejo de equipajes. Este elemento impactadirectamente en el nivel de servicio de una companıa aerea e indirectamentea instalaciones e indicadores de un aeropuerto. Actualmente, los grandesaeropuertos operan con sistemas de manejo de equipaje automatizados. Sinembargo, el aeropuerto de Puerto Escondido (AIPE) dispone de un sistemadonde gran parte de sus operaciones se realizan de manualmente, lo queimpacta en indicadores de servicio y problemas congestion del aeropuerto.
(Cavada et al., 2012) desarrollaron un modelo de simulacion de la opera-cion de la terminal de pasajeros, desde la llegada de pasajeros a los mostra-dores hasta la carga de equipajes en los aviones. Como resultado del modelo,pudieron evaluar el rendimiento de configuraciones hipoteticas diferentes dela operacion vigente.
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Capıtulo 3
Desarrollo de la propuesta demejora
El desarrollo de la propuesta de mejora se centra en el edificio terminaldel Aeropuerto de Puerto Escondido (AIPE), por lo que a continuacion sedescriben las areas involucradas dentro de los alcances de este proyecto.
En su interior se ubican oficinas gubernamentales y oficinas administra-tivas, tambien existe la zona de documentacion para los pasajeros de trescompanıas aereas con sus respectivas oficinas, la sala de ultima espera, lasala de reclamo de equipaje, areas concesionadas (snack bar, renta de au-tomoviles, transportacion terrestre), zona de telefonos publicos, sanitarios yel vestıbulo de bienvenida. En su conjunto, la superficie disponible permiteatender alrededor de 115 pasajeros en las horas de mayor demanda, con unindicador de 12m2 por pasajero.
La propuesta busca la adecuacion, optimizacion y reordenamiento de flu-jos en el edificio de pasajeros. Esta surge como consecuencia de la ampliacionde instalaciones para liberar espacios en el interior del edificio terminal enbeneficio de los pasajeros y usuarios del aeropuerto, principalmente.
Por lo anterior, la aplicacion de la tecnica de simulacion de eventos dis-cretos se pretende usar en los siguientes aspectos:
Analizar la capacidad de infraestructura del AIPE.
Observar el nivel de calidad de servicio.
Incorporacion de multiples escenarios de demanda.
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Incorporacion de distintas alternativas de configuracion de la infraes-tructura.
3.1. Estadısticas y procesos
A continuacion se dercibiran las areas y estadısticas a detalle por cadaproceso clave en el funcionamiento del aeropuerto AIPE.
3.1.1. Numero de llegadas
El numero de llegadas se refiere al numero de vuelos que arrivan al aero-puerto en cuestion. La frecuencia por mes se presenta en la siguiente tablaconsiderando los anos 2011-2012 como ejemplo1, ver tabla 3.1.
Ano 2011 llegadas Ano 2011 llegadas Ano 2012 llegadas
Enero 459 Julio 303 Enero 543Febrero 317 Agosto 282 Febreo 370Marzo 372 Septiembre 283 Marzo 387Abril 446 Octubre 307 Abril 452Mayo 292 Noviembre 459 Mayo 300Junio 220 Diciembre 651 Junio 230
Tabla 3.1: Numero de llegadas 2011-2012.
El numero de llegadas (ver tabla 3.1) y el numero total de pasajerostransportados por mes y ano (ver tabla 1.1) son registros muy importantesen el sistema a modelar debido que influyen en los indicadores de servicio yen los parametros de capacidad del aeropuerto. Un ejemplo del movimientode llegadas y salidas de pasajeros en aviacion regular de las tres principaleslıneas aereas operando en el aeropuerto se muestra en la tabla 3.2.
Ademas de conocer la cantidad de llegadas y el numero de pasajeros, esimportante conocer la hora real de llegada y salida por cada tipo de aeronave.
1Informacion y analisis basados en plan maestro de desarrollo del AIPE. Referencia delreporte: Ortız Gonzalez et al. Los datos mostrados se han modificado de los valores origi-nales por cuestiones de uso de los datos, sin embargo son proporcionales y representativosde los reales.
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MesPasajeros A-1 Pasajeros A-2 Pasajeros A-3Llegadas Salidas Llegadas Salidas Llegadas Salidas
Enero 768 1153 268 295 146 233Febrero 749 845 262 273 123 160Marzo 677 937 206 215 130 172Abril 872 1009 258 253 172 155Mayo 625 780 267 206 109 133Junio 752 613 138 139 113 103Julio 946 1011 1072 1004 209 174Agosto 665 830 749 895 116 119Sept. 518 580 880 918 45 38Oct. 630 525 904 815 93 61Nov. 668 968 727 897 184 151Dic. 1856 927 1129 912 289 171
Tabla 3.2: Movimiento de llegadas y salidas de pasajeros de aviacion regularde las tres principales aerolıneas en operacion.
En la tabla 3.3 se muestran las llegadas y salidas con su respectiva hora realpor tipo de aeronave/matrıcula. Cabe mencionar que la siguiente tabla esparte de los registros diarios de enero 2011 a junio 2012.
3.1.2. Plantilla de personal
La plantilla de personal activo a considerar se muestra en la tabla 3.4 enla cual se indica el numero disponible por puesto de trabajo.
3.1.3. Equipo e instalaciones en el edificio terminal
La administracion aeroportuaria del Aeropuerto Internacional de PuertoEscondido cuenta con oficinas, areas e instalaciones necesarias dentro deledificio terminal de pasajeros y carga, para que los concesionarios del serviciode transporte aereo puedan efectuar sus actividades correspondientes a laventa de boletos, documentacion de pasajeros y su equipaje, procesos dedespacho, manejo de correo y carga, manejo de equipaje e informacion apasajeros.
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A: LLEGADAS.HORA REAL TIPO/MATRICULA
S: SALIDAS.A 3/1/2012 7:36
Caravan I/XATDSS 3/1/2012 8:00A 3/1/2012 8:14
SR22/XBKSAS 3/1/2012 9:00A 3/1/2012 8:55
C310/N651RS 3/1/2012 9:00A 3/1/2012 9:40
C180/XBJRIS 3/1/2012 10:05A 3/1/2012 9:55
Skylane 182/S/5456S 3/1/2012 10:00A 3/1/2012 11:06
Cessna 152/XBCCKS 3/1/2012 12:00A 3/1/2012 11:19
Skylane 182/S/5456S 3/1/2012 11:24A 3/1/2012 11:35
C401/XBMHHS 3/1/2012 11:40A 3/1/2012 11:45
ATR42/XAUAUS 3/1/2012 12:15A 3/1/2012 11:45
ATR42/XAUAUS 3/1/2012 12:15A 3/1/2012 12:00
Skylane 182/S/5456S 3/2/2012 9:30A 3/1/2012 13:25
C180/XBJRIS 3/1/2012 13:40A 3/1/2012 13:40
C401/XBMHHS 3/1/2012 13:45A 3/1/2012 13:45
C401/XBMHHS 3/3/2012 7:55A 3/1/2012 14:00
B737/XAVIJS 3/1/2012 15:07A 3/1/2012 14:00
B737/XAVIJS 3/1/2012 15:07A 3/1/2012 14:00
B737/XAVIJS 3/1/2012 15:07
Tabla 3.3: Hora de llegada-salida por tipo de aeronave.
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Area Servidores disponiblesMantenimiento 3
Servicios de seguridad 5Operaciones 3
Facturacion por aerolıneas 3
Tabla 3.4: Plantilla de personal activo.
3.1.3.1. Proceso revision de equipaje
La administracion aeroportuaria del Aeropuerto (AIPE) de acuerdo alcumplimiento a lo que establece el anexo 17 de la Organizacion Internacionalde Aviacion Civil (O.A.C.I), relacionado con el establecimiento de medidasnecesarias para impedir que se introduzcan por cualquier medio, armas, ex-plosivos u otros dispositivos peligrosos, cuyo transporte o tenencia no estenautorizados a bordo de una aeronave dedicada al transporte de pasajeros yası evitar actos de interferencia ilıcita, en contra de la aviacion civil; A lallegada de los pasajeros al aeropuerto (por medio de transporte publico oprivado) el primer proceso que tienen que atender aquellos que tienen unvuelo de salida programado, es entrar al edificio terminal y pasar sus maletasa revision con el personal correspondiente. Este es un primer filtro en el cualestan asignadas dos personas de seguridad.
3.1.3.2. Mostradores de facturacion
La administracion del AIPE a traves de las aerolıneas, emite el pase deabordar para que sus pasajeros puedan pasar a la sala de ultima espera, atraves de los puntos de control de seguridad. Entonces, los pasajeros, despuesde pasar el primer filtro de inspeccion, se dirigen al mostrador de aerolıneaque le corresponda. Hay que recordar que hay tres aerolıneas principales queoperan en en el aeropuerto. Por cada mostrador hay una persona asiganda,es decir, en total hay tres servidores asignados.
3.1.3.3. Instalaciones
Por lo general, los pasajeros, despues de pasar el filtro de inspeccion deequipaje, entregar el equipo facturado en el mostrador y hacer la revision dedocumentos personales (check-in) en su aerolınea correspondiente, hacen uso
80
de instalaciones como son los banos, la cafeterıa o sentarse a alguna bancahasta que sea momento de pasar a abordar el avion.
3.1.3.4. Inspeccion de artıculos personales
La administracion del AIPE, por cada punto de control de seguridadcuenta con el siguiente equipo de revision de pasajeros y equipaje de mano:un arco fijo detector de metales, una maquina de rayos x y dos detectoresportatiles de metales.
Cuando ya es tiempo de abordar el avion, el pasajero se dirige al areade ultima espera. Antes de poder ingresar a esta area es necesario pasarun segundo filtro en el cual se revisan los artıculos personales y equipajede mano. El proceso consiste en colocar objetos metalicos principalmentedentro de una charola. Esta charola pasa a traves de una maquina de rayosx. Al mismo tiempo, las personas pasan a traves del arco detector de metales.Cuando este dispositivo suena es necesario volver a pasar por el y en caso deser necesario una persona de seguridad hace la inspeccion personalmente. Elprincipal objetivo de este proceso es evitar el ingreso de objetos prohibidosde acuerdo a las normas de seguridad vigentes. En total hay dos personas deseguridad asignadas a este proceso.
3.1.3.5. Equipo para manejo de equipaje
La administracion del aeropuerto, como responsable del control de losaccesos y transito de personas, y de proporcionar directamente el servicio derevision de pasajeros y equipaje de mano, en el area de llegadas de pasajeroscuenta con una banda transportadora para la entrega-recoleccion de equi-paje. Asi mismo, La administracion del AIPE cuenta con tres personas demantenimiento con el objetivo de asegurarse que las unidades para prestarel servicio de revision de pasajeros y equipaje reciban el mantenimiento pre-ventivo y correctivo, para mantener los equipos en optimas condiciones deoperacion, de acuerdo con la norma basica de seguridad correspondientes.
3.1.3.6. Sala de ultima espera
Esta sala de espera se caracteriza por ser la antesala antes de subir alavion. Hasta este punto los pasajeros ya pasaron los puntos de inspeccion yfacturacion por lo que el ultimo paso consiste en esperar la indicacion porparte de personal operativo de que ya pueden pasar a abordar el avion. En
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este proceso, una persona asignada por la aerolınea se encarga de revisarfinalmente el pase de abordar.
El flujo de procesos desde la llegada de los pasajeros al edificio terminalhasta que abordan el avion se muestra en la figura 3.1
En la tabla 3.5 se resume el numero de procesos y el numero de recursosutilizados dentro del edificio terminal por parte de los pasajeros desde suarrivo hasta la salida de su vuelo correspondiente.
No. de Nombre del proceso / No. de recursosProceso servidor Utilizados
1 Llegada de carros, taxis,camionetas
no aplica
2 Llegada de pasajeros no aplica
3servidor 1: Revision de ma-letas, equipaje facturado
2 personas
4 Check in Aerolınea 1 1 persona5 Check in Aerolınea 2 1 persona6 Ckeck in Aerolınea 3 1 persona7 Uso de banos -8 Uso de cafeterıa -9 Sala/ asientos -10 Ir al filtro 1 -
11Filtro 1: un servidor solici-ta dejar en charola artıcu-los de metal
1 persona
12Filtro 2: Revision de male-ta en conveyor
1 persona
13 Filtro 3: Arco detector demetal
1 dispositivo
14Filtro 4: Policıa utiliza ba-rra para inspeccionar pasa-jeros
1 persona
15 Sala de espera 150 sillas disp.16 Servidor 5: Recogen boleto 1 persona17 Salida de pasajeros -
Tabla 3.5: Numero de procesos y numero de recursos en el edificio terminal.
82
Figura 3.1: Diagrama de flujo de procesos.
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3.2. Simulacion del aeropuerto AIPE
En esta seccion comenzamos con la construccion del modelo de simula-cion. En este proceso, las caracterısticas basicas del sistema son analizadas ysimuladas por un ordenador. Utilizaremos el modelo de simulacion para ver laforma en la que la nueva configuracion del sistema podrıa operar. Finalmente,experimentaremos con distintos escenarios para analizar los resultados bajodeterminadas condiciones en las que el nuevo sistema deberıa operar.
Con base en la seccion 2.5.3., en este trabajo se empleara como guıa lametodologia propuesta por Law and Kelton (2000). Las etapas de nuestroestudio de simulacion, se muestran en la figura 3.2.
3.2.1. Formulacion del problema y objetivos
La formulacion del problema a tratar en este proyecto de simulacion es conbase al analisis descrito en la seccion 1.3 ası como los objetivos enumeradosen la seccion 1.6 que se incluyen a continuacion:
La principal area de oportunidad en el sistema de transporte del Aero-puerto Internacional de Puerto Escondido-Oaxaca (AIPE) es la congestionde pasajeros en el edificio terminal durante la hora de concurrencia de losvuelos de salida y llegada. Esta situacion se presenta principalmente durantelos meses de temporada alta (diciembre, enero y agosto) en un dıa normal deoperacion. Ası mismo se pronostica un incremento de la demanda de serviciosa atender con una tasa de crecimiento anual alrededor del 5 %.
En el AIPE, el area principal en que se presenta el problema de congestionde pasajeros es en el vestıbulo general (ambulatorio) del edificio terminal. Ensegundo nivel, se encuentra el estacionamiento de automoviles. Partiendo delconcepto de que la congestion se produce cuando la demanda sobrepasa lacapacidad disponible, el edificio terminal y estacionamiento requieren porlo menos duplicar su capacidad de servicio y superficie para cumplir connormativas de aviacion y mejorar las condiciones actuales de operacion.
El edificio terminal de pasajeros tiene una superficie de 1270m2 permi-tiendo atender adecuadamente a 105 pasajeros de acuerdo a un indicadorde 12m2/pasajero mınimos requeridos. Actualmente, en promedio, se hanpresentado concentraciones de 205 pasajeros en un lapso de 60 minutos enmeses pico y se tiene un pronostico de aproximadamente 260 pasajeros parael ano 2015 lo que implicarıa aumentar la capacidad de servicio al cliente ysuperficie disponible alrededor de los 3140m2.
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Figura 3.2: Metodologıa de un estudio de simulacion. Fuente: Law and Kelton(2000)
Por su parte, el estacionamiento de vehıculos tiene una superficie de1300m2 y capacidad de 26 lugares disponibles. Actualmente el proceso deembarque y desembarque se realiza en el mismo espacio generando conges-tionamiento durante estos periodos ademas de que no es posible la pernoctade automoviles. De acuerdo a parametros de diseno2 por cada millon de
2Estandares para el diseno y operacion de aeropuertos internacionales. Hay tres nivelesde obligatoriedad: estandares (especificaciones obligatorias de caracterısticas fısicas y pro-cedimientos), recomendaciones (especificaciones deseables), y notas(caracter informativo);
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pasajeros anuales debe haber 0.22 cajones/pasajero y 30m2/cajon. Por lotanto y en relacion al pronostico de pasajeros para el ano 2015 se requeriranaproximadamente 60 lugares y una superficies de 3, 000m2.
La falta de suficiente capacidad en el aeropuerto para cumplir las de-mandas de servicio, y el problema consecuente de la congestion y demorasempeorara conforme el transito de pasajeros continue creciendo.
Por lo anterior, la problematica se puede resumir en el siguiente enuncia-do: El nivel de servicio requerido por los pasajeros en horas y meses pico haaumentado en un 100 % impactando en los indicadores de servicio generandoproblemas de congestionamiento en el edificio terminal del AIPE.
Por lo tanto, este trabajo pretende generar una alternativa para disminuirel deficit de capacidad disponible con respecto a la demanda de servicio en lazona terminal del AIPE. Al respecto, para afrontar este problema, basaremosla propuesta final de mejora en la integracion de la simulacion de eventosdiscretos con otras herramientas.
3.2.1.1. Objetivo general
Desarrollar una propuesta que mejore la capacidad de servicio en el edifi-cio terminal de pasajeros del Aeropuerto Internacional de Puerto Escondido,Oaxaca, con base en modelos este simulacion.
3.2.1.2. Objetivos especıficos
Construir un modelo de simulacion que considere los principales parame-tros operativos del edificio terminal y estacionamiento del AIPE, paraevaluar posibles opciones que permitan reducir la congestion de pasa-jeros.
Generar recomendaciones operativas con el fin de dar cabida a volume-nes de transito de pasajeros adicionales en el edificio terminal.
Calcular la capacidad maxima de transito de pasajeros que el edificioterminal, despues de la propuesta de mejora, podrıa acomodar.
Calcular y determinar la necesidad de adquirir nuevos equipos, perso-nal operativo y ampliacion de instalaciones con el fin de manejar una
Referencia: de Aviacion Civil Internacional (2004).
86
capacidad de 100 mil pasajeros al ano y 200 pasajeros en promedio enhora y meses crıticos.
3.2.2. Diseno del modelo conceptual
Se ha mencionado la necesidad de obtener un modelo conceptual del pro-ceso de interes, previo a las etapas de recogida de datos y de construcciondel modelo de simulacion debido a la ambiguedad en la mera especificaciontextual del modelo de simulacion y su correcta interpretacion.
De acuerdo con Guasch et al. (2003), es necesario un proceso de abs-traccion que permita formalizar todo el conocimiento que se tiene del com-portamiento de un sistema en un modelo conceptual facil de interpretar yası reducir la complejidad de los modelos de simulacion. A continuacion mos-tramos el modelo conceptual de nuestro proyecto de simulacion con base enla tecnica Redes de Petri.
3.2.2.1. Red de Petri
El flujo de procesos desde la llegada de los pasajeros al edificio terminalhasta que abordan el avion se represento mediante la red de Petri mostradaen la figura 3.3.
3.2.3. Recogida de datos y analisis estadıstico
A partir de los registros historicos y estadısticas identificadas como nece-sarias para el estudio, en esta seccion se muestran y analizan los datos quese recogieron.
3.2.3.1. Estacionamiento de automoviles
El estacionamiento publico comprende los movimientos de entrada devehıculos, embarque y desembarque de pasajeros y equipaje, salida de vehıcu-los. El estacionamiento se encuentra en buenas condiciones, el circuito deacceso al edificio de pasajeros para embarque y desembarque se aloja en elmismo espacio. Actualmente, su capacidad es de 26 lugares disponibles. Eltiempo entre llegadas de los pasajeros se muestra en la tabla 3.7.
Las estadısticas del estacionamiento por cada una de las tres aerolıneasse muestra en la tabla 3.6. Se indica el tipo de automovil en el que arriban:
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Figura 3.3: Red de Petri del edificio terminal.
taxi particular, carro propio o Van (taxi del aeropuerto). Tambien se muestrael mınimo, la media y el maximo del numero de pasajeros en relacion al tipode aerolınea y medio de transporte de llegada.
Analisis estadıstico de los datosA partir del muestreo realizado, los datos obtenidos del trabajo de campo,que representan lo que ocurrio en un periodo determinado y bajo condicionesespecıficas se genero una distribucion de probabilidad ajustada mediante unprograma de computo para estos fines3.
El ajuste de distribuciones de llegadas de pasajeros con base en la tabla
3Stat:: fit 2, Statistically Fit Software; www.statfit.geerms.com.
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A1 TipoAuto
Minaut.
Medaut.
Maxaut.
MinPax
MaxPax
MedPax
Taxi 25 35 37 25 111 70Carro 10 20 21 10 63 40Van 5 5 7 5 21 10Total 40 195 120
A2 TipoAuto
Minaut.
Medaut.
Maxaut.
MinPax
MaxPax
MedPax
Taxi 1 5 15 1 45 10Carro 1 2 4 1 12 4Van 0 1 2 0 6 2Total 2 63 16
A3 TipoAuto
Minaut.
Medaut.
Maxaut.
MinPax
MaxPax
MedPax
Taxi 1 3 3 1 9 6Carro 1 1 2 1 6 2Van 0 0 0 0 0 0Total 2 15 8
Tabla 3.6: Estadısticas del estacionamiento, donde: A:Aerolınea,aut:automovil, pax:pasajero.
3.7 fue una distribucion exponencial (0, 3.7). Las consideraciones para selec-cionar la distribucion (de entre las posibles distribuciones de probabilidad aelegir), la grafica resultante (figura 3.4 )y los parametros se resumen a con-tinuacion:
Prueba de bondad de ajuste
Numero de datos: 125
Estimados: Estimado de maxima verosimilitud
Exactitud del ajuste: 0.9997
Nivel de significancia: 0.95
Distribucion exponencial
Mınimo: 0
Beta (β): 3.7
89
No.Hora de Tiempo entre
No.Hora de Tiempo entre
llegada llegadas llegada llegadas
1 10:05 0:00 64 14:48 0:012 10:07 0:02 65 14:48 0:003 10:15 0:08 66 15:05 0:174 10:30 0:15 67 15:07 0:025 10:40 0:10 68 15:15 0:086 10:45 0:05 69 15:30 0:157 10:46 0:01 70 15:40 0:108 10:47 0:01 71 15:45 0:059 10:54 0:07 72 15:46 0:0110 10:55 0:01 73 15:47 0:0111 10:56 0:01 74 15:54 0:0712 10:56 0:00 75 15:55 0:0113 11:00 0:04 76 15:56 0:0114 11:02 0:02 77 15:56 0:0015 11:03 0:01 78 16:00 0:0416 11:04 0:01 79 16:02 0:0217 11:11 0:07 80 16:03 0:0118 11:17 0:06 81 16:04 0:0119 11:28 0:11 82 16:11 0:0720 11:29 0:01 83 16:17 0:0621 11:30 0:01 84 16:28 0:1122 11:31 0:01 85 16:29 0:0123 11:31 0:00 86 16:30 0:0124 11:37 0:06 87 16:31 0:0125 11:39 0:02 88 16:31 0:0026 11:43 0:04 89 16:37 0:0627 11:43 0:00 90 16:39 0:0228 11:47 0:04 91 16:43 0:0429 11:48 0:01 92 16:43 0:0030 11:48 0:00 93 16:47 0:0431 12:05 0:17 94 16:48 0:0132 12:07 0:02 95 16:48 0:0033 12:15 0:08 96 17:05 0:1734 12:30 0:15 97 17:07 0:0235 12:40 0:10 98 17:15 0:0836 13:05 0 99 17:30 0:1537 13:07 0:02 100 17:40 0:1038 13:15 0:08 101 17:45 0:0539 13:30 0:15 102 17:46 0:0140 13:40 0:10 103 17:47 0:0141 13:45 0:05 104 17:54 0:0742 13:46 0:01 105 17:55 0:0143 13:47 0:01 106 17:56 0:0144 13:54 0:07 107 17:56 0:0045 13:55 0:01 108 18:00 0:0446 13:56 0:01 109 18:02 0:0247 13:56 0:00 110 18:03 0:0148 14:00 0:04 111 18:04 0:0149 14:02 0:02 112 18:11 0:0750 14:03 0:01 113 18:17 0:0651 14:04 0:01 114 18:28 0:1152 14:11 0:07 115 18:29 0:0153 14:17 0:06 116 18:30 0:0154 14:28 0:11 117 18:31 0:0155 14:29 0:01 118 18:31 0:0056 14:30 0:01 119 18:37 0:0657 14:31 0:01 120 18:39 0:0258 14:31 0:00 121 18:43 0:0459 14:37 0:06 122 18:43 0:0060 14:39 0:02 123 18:47 0:0461 14:43 0:04 124 18:48 0:0162 14:43 0:00 125 18:48 0:0063 14:47 0:04
Tabla 3.7: Tiempo entre llegadas de pasajeros.
90
Prueba: Kolmogorov-Smirnov (KS)
Numero de datos: 125
Estadıstico (KS): 0.97
Alfa (α) : .0002
P-value: 0.172
Resultado: No rechazar
Prueba: Anderson-Darling (KS)
Numero de datos 122
Estadıstico (AD): 1.36
Alfa (α) : .0002
P-value (ρ): 0.214
Resultado: No rechazar
Figura 3.4: Distribucion exponencial resultante.
91
3.2.3.2. Facturacion (check-in)
Este proceso ocurre en la sala de documentacion o mostradores de lasaerolıneas. Incluye los movimientos de pasajeros en su proceso de hacer fi-la, acercarse a los mostradores de documentacion, entrega de recepcion deequipaje documentado y desalojo de la sala de documentacion. El tiempo dedocumentacion-facturacion (check-in) se muestra en la tabla 3.8.
El ajuste de la distribucion de tiempos de servicio en el area de factu-racion, con base en la tabla 3.8 (con tiempo en minutos) fue una distri-bucion logonormal (0.112, 1.22, 0.869) de precision 3. Las consideracionespara seleccionar la distribucion (comparacion con otras distribuciones de pro-babilidad), la grafica resultante (figura 3.5) y los parametros se resumen acontinuacion:
Prueba de bondad de ajuste
Numero de datos: 125
Estimados: Estimado de maxima verosimilitud
Exactitud del ajuste: 0.9997
Nivel de significancia: 0.95
Distribucion logonormal
Mınimo: 0.1117
Mu (µ): 1.2214
Sigma (σ): 0.8685
Prueba: Kolmogorov-Smirnov (KS)
Numero de datos: 125
Estadıstico (KS): 0.111
Alfa (α) : 0.005
P-value: 0.814
Resultado: No rechazar
92
Prueba: Anderson-Darling (KS)
Numero de datos 125
Estadıstico (AD): 0.368
Alfa (α) : .0005
P-value (ρ): 0.88
Resultado: No rechazar
Figura 3.5: Distribucion logonormal resultante.
3.2.3.3. Filtros de Revision
Es el paso del pasajero y su equipaje de mano a traves de los filtros derevision, arcos detectores de metales y maquinas de rayos equis. En las tablas3.9 y 3.10 se muestran los tiempos de servicio para estas actividades.
El ajuste de la distribucion de tiempos de servicio, en el primer filtro derevision de equipaje es con base en la tabla 3.9 (con tiempo en minutos)fue una distribucion uniforme (0.7, 2.1). Las consideraciones para seleccio-nar la distribucion (comparacion con otras distribuciones de probabilidad),la grafica resultante (figura 3.6) y los parametros se resumen a continuacion:
Prueba de bondad de ajuste
Numero de datos: 124
93
No.Tiempo de
No.Tiempo de
No.Tiempo de
No.Tiempo de
servicio (s) servicio (s) servicio (s) servicio (s)
1 302 33 506 65 630 97 10502 546 34 1096 66 281 98 963 561 35 71 67 1046 99 9924 525 36 637 68 697 100 6715 306 37 149 69 771 101 2346 1025 38 1396 70 1125 102 317 742 39 115 71 735 103 13468 1178 40 130 72 610 104 6459 701 41 360 73 599 105 99910 895 42 196 74 1347 106 118411 156 43 240 75 371 107 111212 594 44 120 76 1290 108 17013 325 45 322 77 1068 109 65114 252 46 184 78 320 110 85215 344 47 156 79 513 111 116716 198 48 1318 80 988 112 46517 785 49 116 81 824 113 37118 343 50 125 82 255 114 127919 822 51 144 83 217 115 133820 354 52 68 84 440 116 137621 902 53 275 85 944 117 69422 1162 54 81 86 222 118 55323 427 55 870 87 418 119 37124 1038 56 223 88 266 120 131425 871 57 199 89 435 121 23226 725 58 376 90 1325 122 130627 462 59 183 91 437 123 34428 854 60 309 92 497 124 48729 646 61 230 93 830 125 84230 1213 62 70 94 27831 1104 63 340 95 69532 994 64 30 96 1363
Tabla 3.8: Tiempo de servicio de facturacion (check-in).
94
Estimados: Estimado de maxima verosimilitud
Exactitud del ajuste: 0.9996
Nivel de significancia: 0.95
Distribucion uniforme
Mınimo: 0.7
Maximo: 2.1
Prueba: Kolmogorov-Smirnov (KS)
Numero de datos: 124
Estadıstico (KS): 0.109
Alfa (α) : 0.005
P-value: 0.56
Resultado: No rechazar
Prueba: Anderson-Darling (KS)
Numero de datos 121
Estadıstico (AD): 0.921
Alfa (α) : .005
P-value (ρ): 0.401
Resultado: No rechazar
El ajuste de la distribucion de tiempos de servicio, en la revision deartıculos a traves de la maquina de rayos x y el detector de metales, es conbase en la tabla 3.10 (con tiempo en minutos) fue una distribucion logonor-mal (2.3, 1.41, 0.179). Las consideraciones para seleccionar la distribucion(comparacion con otras distribuciones de probabilidad), la grafica resultante(figura 3.7) y los parametros se resumen a continuacion:
Prueba de bondad de ajuste
95
No.Tiempo de
No.Tiempo de
No.Tiempo de
No.Tiempo de
servicio (s) servicio (s) servicio (s) servicio (s)
1 43 32 109 63 67 94 452 68 33 76 64 113 95 443 105 34 56 65 90 96 684 104 35 84 66 92 97 845 73 36 81 67 112 98 556 105 37 78 68 88 99 757 43 38 87 69 118 100 718 114 39 43 70 74 101 1169 120 40 125 71 66 102 4310 122 41 75 72 112 103 4311 103 42 49 73 86 104 8212 104 43 71 74 105 105 11013 115 44 96 75 53 106 8014 43 45 95 76 105 107 4315 100 46 75 77 43 108 8616 77 47 108 78 68 109 9617 83 48 49 79 116 110 4918 120 49 85 80 62 111 5519 91 50 53 81 114 112 7720 100 51 108 82 110 113 12521 72 52 87 83 78 114 7422 81 53 63 84 48 115 9123 51 54 50 85 103 116 11624 70 55 56 86 82 117 7025 80 56 59 87 98 118 12326 70 57 63 88 74 119 8427 91 58 93 89 69 120 8328 84 59 105 90 58 121 7029 70 60 68 91 109 122 9130 103 61 53 92 101 123 4331 54 62 51 93 107 124 104
Tabla 3.9: Tiempo de servicio para revision de equipaje.
96
Figura 3.6: Distribucion uniforme resultante.
Numero de datos: 124
Media: 6.48
Desviacion estandar: 0.753
Estimados: Estimado de maxima verosimilitud
Exactitud del ajuste: 0.9996
Nivel de significancia: 0.95
Distribucion logonormal
Mınimo: 2.3049
Mu (µ): 1.4126
Sigma (σ): 0.1790
Prueba: Kolmogorov-Smirnov (KS)
Numero de datos: 124
Estadıstico (KS): 0.105
Alfa (α) : 0.005
P-value: 0.601
97
Resultado: No rechazar
Prueba: Anderson-Darling (KS)
Numero de datos 121
Estadıstico (AD): 0.474
Alfa (α) : .005
P-value (ρ): 0.773
Resultado: No rechazar
Figura 3.7: Distribucion logonormal resultante.
3.2.3.4. Sala de ultima espera
Se refiere a la estancia de los pasajeros despues de haber pasado los filtrosde revision, y hasta el inicio del abordaje. El tiempo de espera depende deltiempo de llegada de su vuelo de acuerdo a la tabla 3.3.
3.2.3.5. Sala de reclamo de equipaje
Aquı se simulara el arribo de los pasajeros a la sala, y el sorteo del equipajeen las bandas de reclamo.
98
No.Tiempo de
No.Tiempo de
No.Tiempo de
No.Tiempo de
servicio (s) servicio (s) servicio (s) servicio (s)
1 95 32 160 63 78 94 272 45 33 65 64 33 95 1183 112 34 131 65 73 96 664 148 35 145 66 144 97 965 75 36 138 67 92 98 846 35 37 23 68 70 99 687 51 38 81 69 103 100 1378 36 39 120 70 138 101 1129 66 40 162 71 32 102 8910 37 41 56 72 34 103 8211 53 42 93 73 147 104 15912 100 43 68 74 122 105 11813 88 44 96 75 152 106 2614 49 45 48 76 86 107 15015 25 46 59 77 33 108 6716 107 47 79 78 113 109 8117 156 48 155 79 103 110 10818 121 49 79 80 151 111 9419 65 50 72 81 140 112 7520 115 51 65 82 59 113 11821 101 52 77 83 115 114 12822 120 53 91 84 89 115 13623 105 54 71 85 97 116 10724 98 55 88 86 28 117 3525 61 56 114 87 50 118 10326 160 57 89 88 54 119 3727 84 58 82 89 128 120 4328 67 59 130 90 68 121 14029 41 60 72 91 26 122 11930 132 61 127 92 30 123 11031 54 62 148 93 94 124 82
Tabla 3.10: Tiempo de servicio de revision en rayos x y detector de metalcon dos personas.
99
3.2.4. Construccion del modelo
En esta seccion se describe el sistema modelado en el software de simu-lacion elegido (Simio) de acuerdo al analisis presentado en la seccion 2.5.6La construccion del modelo de simulacion es a partir del modelo conceptual,seccion 3.2.2 y de los datos analizados en la seccion 3.2.3.
3.2.4.1. Llegada de pasajeros
El primer proceso a construir, son las llegadas de los pasajeros al aero-puerto. Considerando el medio de transporte en el que llegan (taxi, automovilparticular o taxi del aeropuerto) al edificio terminal. Este proceso aplica in-dependientemente de la aerolınea a la cual se dirija cada uno de los pasajeros.
Figura 3.8: Bloques para el proceso de llegada de pasajeros.
El diagrama de los procesos se muestra en la figura 3.8 donde las llegadassiguen una distribucion exponencial(0, 3.7). En estos procesos, en el primerbloque se asigna el tipo de transporte en que llegan y son transferidos al puntode desembarque-entrada del edificio terminal. El recorrido de los vehıculoses desde la carretera que interseca con el camino de ingreso al aeropuerto ydespues sigue a traves el circuito de circulacion alrededor del estacionamiento.El plano del estacionamiento se puede apreciar en la figura 3.9.
3.2.4.2. Numero y destino de aerolınea los pasajeros
Los procesos de creacion del numero de pasajeros y aerolınea destino,se muestra en el diagrama de la figura 3.10. Se comienza con el tipo detransporte en que llegan los pasajeros de acuerdo a la tabla 3.6. Despues, secrea el numero de pasajeros y maletas de acuerdo al medio de transporte en
100
Figura 3.9: Plano del estacionamiento de automoviles.
que arribaron y finalmente son transferidos al primer punto de revision deequipaje.
Figura 3.10: Procesos de destino de aerolınea de los pasajeros y equipaje.
101
3.2.4.3. Proceso de revision de equipaje
Los procesos de revision de equipaje y transferencia al modulo de fac-turacion, se muestra en el diagrama de la figura 3.11. Cuando el pasajerollega al modulo de revision tiene que espera en la cola a ser atendido (bloque”delay”). Despues el bloque ”Execute” representa el tiempo de proceso conuna distribucion uniforme (0.7, 2.1). Cuando termina la revision de equipa-je, el pasajero es liberado (bloque ”release”) y transferido al mostrador defacturacion para esperar nuevamente en la fila del siguiente proceso.
Figura 3.11: Procesos de revision de equipaje
3.2.4.4. Procesos de facturacion (check-in)
Continuando con los procesos dentro del edificio terminal, el proceso defacturacion se muestra en la figura 3.12. Este proceso sigue una distribucionlogonormal (0.112, 1.22, 0.869). Al termino de la facturacion, el pasajero esliberado y puede ser transferido al siguiente proceso de seguridad o puededecidir por ir algun lugar dentro del ambulatorio del edificio terminal.
Figura 3.12: Procesos de facturacion (check-in).
Entre las opciones se encuentran ir a los banos, ir a sentarse o ir a compraralgo a la cafeterıa. Estos procesos se representan en la figura 3.13. Aquı,podemos distinguir entre los modulos ”delay” para el caso de los banos de
102
hombres y mujeres (con diferentes tiempos respectivamente). Tambien esta elmodulo ”wait” que se diferencia en que implica esperar un tiempo solamentesin tomar algun recurso del edificio terminal.
Figura 3.13: Procesos de esparcimiento.
3.2.4.5. Procesos de revision personal: detector de metales y ma-quina rayos x
El ultimo filtro de seguridad es la revision por el detector de metales yartıculos personales a traves de la maquina rayos x. Los procesos-bloques deconstruccion se muestran en la figura 3.14.
Este proceso comienza con un ”decide” porque el pasajero puede traerconsigo o no: equipaje de mano o artıculos personales a revisar a traves dela maquina rayos ”x”. Si no trae, pasa al detector de metales. En caso deque sea necesario dejar sus artıculos, estos pasan a un ”set-node” donde serevisan.
Despues, el pasajero pasa a traves del arco detector de metales, si no hayningun problema, sigue en su camino. En caso de que el detector se activehay un bloque ”decide” para que el pasajero vuelva a pasar otra vez. Encaso de suceder lo mismo, el pasajero, tiene que esperar a una persona deseguridad para su inspeccion manual correspondiente al bloque ”delay”.
103
Figura 3.14: Procesos de revision equipaje de mano y detector de metales.
Despues de la revision final, el pasajero pasa a la sala de ultima esperahasta la senal de pasar a abordar el avion. Esta senal se dispara a partir deque la aeronave ha arribado y se encuentra lista para salir.
A continuacion se presentan una imagen (3.15) del modelo construido enel programa de computo de simulacion, donde se muestra la fila en el procesode facturacion (check-in).
Figura 3.15: Fila check-in por aerolınea.
104
3.2.5. Verificacion y validacion
Como se ha mencionado en el capıtulo dos, en un proyecto de simulaciones necesario el establecimiento de procedimientos que permitan asegurarnosniveles apropiados de calidad y fiabilidad de las actividades a lo largo del pro-yecto. Antes de pasar a la validacion y verificacion conviene citar nuevamenteel enfoque dado (Guasch et al., 2003).
Es interesante distinguir entre ambos procesos: validaremos que el modeloconceptual se ajusta a nuestras necesidades y podra responder a nuestras pre-guntas y verificaremos que el proceso de construccion de las herramientas conque pretendemos experimentar, sigue unas determinadas reglas y condicio-nes que nos garanticen que nuestro modelo computacional hace exactamenteaquello que se supone que debe hacer en funcion de las especificaciones va-lidadas del modelo conceptual. La verificacion y validacion debe planificarsey ser documentada, principalmente en relacion a la credibilidad de los datos,calidad de la gestion de configuraciones y calidad de la documentacion. Deacuerdo al autor, existen varias tecnicas para la validacion y verificacion delmodelo: tecnicas informales, estaticas, dinamicas y formales. En el presentetrabajo consideraremos principalmente las informales y formales.
3.2.5.1. Validacion
Entenderemos por validacion del modelo el proceso de determinacion deque dicho modelo de simulacion es una representacion correcta y exacta delsistema en estudio, en funcion de los objetivos especıficos definidos para elproblema que intentamos resolver. O tambien como determinaremos que unmodelo computarizado en el marco de su dominio de aplicabilidad posee ungrado satisfactorio de precision de forma consistente con la aplicacion pre-tendida del modelo. Nuestro modelo sera valido si responde (correctamente)a las preguntas que nos queremos formular sobre el sistema real, es decir, esvalido si nos es util. Para la validacion comenzamos con tecnicas informalesdebido a que nos basamos en la opinion e intuicion de expertos independien-tes, en materia de simulacion, logıstica aeroportuaria y personal que laboraen la administracion de aeropuertos. En este proceso, se realizaron audito-rias de evaluacion al proyecto de simulacion durante su desarrollo. Con basea la experiencia y sentido comun de estos consultores se trato de asegurarel cumplimiento de los objetivos del proyecto a un coste razonable y con-trolado. Trataremos de comparar los resultados del modelo con datos que
105
consideramos correctos (del sistema real)Proceso de validacion. Partimos de la premisa de que un modelo se desa-
rrolla para un proposito especıfico y su validez se mide respecto a ese proposi-to. Nuestro proceso de validacion de nuestro proyecto lo dividimos en los dosapartados siguientes:
El equipo de desarrollo del modelo, realizo una apreciacion subjetivabasandose en una evaluacion como parte del desarrollo mismo.
Se realizo una verificacion y validacion por parte de una persona inde-pendiente al equipo de desarrollo y usuarios del modelo.
3.2.5.2. Validacion de los datos
Con relacion a los datos de entrada del modelo, se realizo la siguientevaloracion. Datos claros, precisos y completos de: itinerarios de vuelos, plan-tilla del personal, datos historicos de de vuelos de llegadas y salidas de losultimos 10 anos, total de pasajeros transportados, fotografıas y planos, do-cumentacion tecnico - administrativa del aeropuerto, programa maestro dedesarrollo, reglas de operacion y plan de seguridad.
En relacion a los datos obtenidos (en promedio 125) del trabajo de campo,los principales fueron: total de pasajeros por aerolınea, pasajeros que contra-tan servicio de taxi, pasajero que se van en vehıculo propio, dimensionesy ubicacion de banos, bandas de equipaje, entrada y salida. Estos datos seanalizaron en la seccion 3.2.3.
En relacion a los datos de salida, se precisaron de datos suficientes, es-tadısticamente hablando, para construir supuestos del modelo. En la siguienteseccion (3.3 Analisis), se presenta el analisis del numero de corridas necesariaspara tener intervalos de confianza adecuados.
3.2.5.3. Verificacion
El segundo concepto a revisar es el de verificacion del modelo. En este casonos referimos a la relacion entre lo que pretendemos modelar, y que hemos encierto modo validado segun lo especificado previamente, y su implementacionreal como modelo ejecutable en un ordenador. Es decir, se comprobo queconstruimos correctamente aquello que ya hemos establecido que refleja larealidad y los objetivos del estudio de forma suficientemente fidedigna. Porlo anterior, concluimos que nuestro modelo es valido y verificado de
106
acuerdo al siguiente resumen de puntos aceptados por parte de personaladministrativo del aeropuerto AIPE (cliente):
Se realizo el llenado de los formatos para documentar el funcionamientode los elementos de simulacion.
Se realizo una validacion paulatina del proyecto.
El sistema de simulacion representa adecuadamente las operaciones ae-roportuarias, en las areas definidas del edificio terminal: estacionamien-to publico, sala de documentacion, filtros de revision, sala de ultimaespera y sala de reclamo.
Las dimensiones en el modelo de simulacion son con base en los planosdel aeropuerto.
Esta asociada la normatividad necesaria al escenario de simulacion, enmateria de seguridad.
3.2.6. Analisis
En esta seccion se analizan los resultados de la simulacion con la finalidadde detectar problemas en el sistema real y recomendar mejoras o soluciones.Por lo que dividimos la seccion en dos partes: analisis de resultados, y eldiseno de experimentos para plantar nuestra propuesta de mejora de formafidedigna, desde el punto de vista estadıstico.
Los resultados finales de correr nuestro modelo de simulacion en el pa-quete de computo se obtuvieron a partir del reporte que se genera de acuerdoa los parametros que fijamos a considerar como claves en el desempeno delaeropuerto AIPE.
3.2.6.1. Resultados
Enumeramos a continuacion nuestros variables claves de desempeno. Pri-mero se requiere saber el numero total de pasajeros que salieron en promediodel sistema (aeropuerto AIPE-edificio terminal) a lo largo de un ano de ope-racion. El promedio fue de 102, 456 ±368 pasajeros. Se realizaron 10replicas de la corrida de simulacion y un periodo de calentamiento de 100dıas
107
El tiempo promedio de espera de un pasajero, el intervalo de tiempo queespera, el valor mınimo y maximo de espera y el valor maximo observado deespera se muestran en la tabla 3.11 Las unidades de medida estan dadas enminutos, considerando un intervalo de confianza del 95 %. Estos tiempos deespera incluyen todas las filas de espera en los diferentes procesos que tieneque atravesar desde su llegada al edificio terminal del aeropuerto.
PromedioMitad delintervalo
Promediomınimo
Promediomaximo
Valormınimo
Valormaximo
12.73 3.44 9.29 16.17 8.44 27.5
Tabla 3.11: Tiempo promedio de espera (minutos) de los pasejeros.
El tiempo total que el pasajero paso dentro del aeropuerto desde su arriboa la salida de la sala de ultima espera se muestra en la tabla 3.12
PromedioMitad delintervalo
Promediomınimo
Promediomaximo
Valormınimo
Valormaximo
60.47 21 39.44 81.17 35.34 127.5
Tabla 3.12: Tiempo total (minutos) dentro del edificio terminal de pasajeros.
El tiempo de espera por cada aerolınea, el proceso de revision de equipajecon dos personas de seguridad asignadas, el proceso de revision de artıculospersonales a traves de las maquinas rayos x y detector de metal, la inspeccionpersonal por personal de seguridad y la fila de espera para usar sanitarios semuestra en la tabla 3.13
Donde
A1: Aerolınea1
A2: Aerolınea2
A3: Aerolınea3
Rev.1 Inspeccion de artıculos personales
Rev.2: Revision por personal de seguridad
108
Fila PromedioMitadinterv.
Promediomınimo
Promediomaximo
Valormınimo
Valormaximo
A1 12.79 4.9 7.89 17.69 4.90 77A2 6.52 3 3.52 9.52 3 26A3 5.22 2 3.22 7.22 2.3 22Rev.1 7.11 2 5.11 9.11 2.1 29Rev.2 3.3 1.2 2.3 4.3 1.9 4.0Rev.3 10.98 2.5 8.48 13.48 2.5 13B.Hom 3.9 2.2 1.7 6.1 2.2 7.0B.Muj. 6.9 3.2 3.7 10.1 3.2 9.0
Tabla 3.13: Tiempo de espera en fila.
Rev.3: Revision equipaje facturado
B.Hom: Usar sanitarios hombres
B.Muj.: Usar sanitarios mujeres
El porcentaje de utilizacion de los recursos disponible en los procesos delaeropuerto tales como banos, equipo de seguridad, personal del mostradorde aerolıneas, personal de seguridad en la revision de equipaje y personalencargado de la inspeccion personal de artıculos se muestra en la tabla 3.14.El valor mınimo de utilizacion es 0 y maximo 1.
Donde
Banos: Total de los banos
Most.A2: Mostrador aerolınea 2
Most.A3: Mostrador aerolınea 3
Most.A1: Mostrador aerolınea 1
Maq. R.X.: Maquina rayos x
Seg. 1: Personal de seguridad para revision de equipaje.
Seg. 2: Personal de seguridad para revision de artıculos personales.
109
UtilizacionPromedioMitadinterv.
Promediomınimo
Promediomaximo
Valormınimo
Valormaximo
Banos 0.59 0.08 0.5 0.67 0.0 1.0Maq.R.X.
0.97 0.02 0.94 0.99 0.0 1.0
Most.A-2
0.87 0.02 0.85 0.89 0.0 1.0
Most.A-3
0.72 0.07 0.65 0.78 0.0 1.0
Most.A-1
0.90 0.05 0.85 0.95 0.0 1.0
Seg. 1 0.77 0.08 0.70 0.85 0.0 1.0Seg. 2 0.36 0.07 0.29 0.43 0.0 1.0
Tabla 3.14: Porcentaje de utilizacion de los recursos.
Otras variables que tambien fueron de interes calcular sus valores, sonparametros regulados de acuerdo a normatividad vigente en materia aero-portuaria. Es por ello que se tomaron en cuenta para saber es estado ac-tual y propuesto, para la toma de decisiones en la propuesta de mejora ydesarrollo del aeropuerto AIPE. Los parametros se calcularon con base a lanormatividad de la Secretaria de Comunicaciones y Transportes y la IATA(International Air Transport Association) y son los siguientes:
El numero de pasajeros dentro del edificio terminal en un momento da-do, sirve para determinar los metros cuadrados por pasajero disponibles. Deacuerdo al numero de pasajeros atendidos anualmente se determina el numerode escaleras electricas y elevadores, el numero de cajones de estacionamiento,los metros cuadrados de estacionamiento, los litros de agua y su reserva. Conbase en el numero de maletas se determina el numero de maquinas rayos x.En la tabla 3.15 se muestran los valores promedio de la corrida de simulacion.
Donde:
No. de pax.: Pasajeros en el edificio
m2 pax: m2 por pasajero en el edificio
No. mal. : Numero de maletas
110
Parametro Promedio Mitad de in-tervalo
Promediomınimo
Promediomaximo
No. de pax. 49.1 3.6 45.50 52.70m2 pax 20.2 1.9 18.30 22.10No. mal. 92 7 85.0 99.0No. maq rx 0.96 0.03 0.93 0.99No. C. est. 4.47 1.2 3.27 5.67m2 est. 134.287 5.32 128.97 139.61Litros agua 735.2 8.16 727.04 735.20
Tabla 3.15: Variables de desempeno de acuerdo a Secretarıa de Comunica-ciones y Transporte .
No. maq rx: No. de maquinas rayos x
No. C. est.:Numero de cajones de estacionamiento
m2 est.: m2 de estacionamiento
Litros agua: Litros de agua en uso.
La superficie total del edificio terminal de pasajeros es de 1,270 m2. Porlo que tambien se incluyeron los parametros del numero de pasajeros enel area de documentacion (check-in) y los m2 disponibles por pasajero. Deforma similar se evaluo este parametro para las aereas del ambulatorio, salade espera y el numero de equipos de acuerdo al numero de pasajeros. En latabla 3.16 se muestran los valores promedio con base al criterio IATA.
Donde:
No. pax: No. Pasajeros en check-in
m2 CI: m2 por pasajeros en check-in
No.A.: No. Pasajeros en ambulatorio
m2 A.: m2 por pasajeros en ambulatorio
No. sala: No. Pasajeros en sala de espera
m2 sala m2 por pasajeros en sala de espera
111
Parame-tro
promedio MitadI.C.
Promediomınimo
Promediomaximo
Valormınimo
Valormaximo
No. pax 47 6.2 40.80 43 38 51m2 CI 2.3 0.43 1.87 2.30 1 4.2No.A. 32.4 5.3 27.10 32.40 25 39.0m2 A. 3.1 0.42 2.68 3.10 2 4.55No. sala 39.8 4.51 35.29 39.8 33 43.0m2 sala 285 4.49 20.51 285 277 290.0
Tabla 3.16: Variables de desempeno criterio IATA .
3.2.6.2. Planteamiento de desarrollo del aeropuerto
De acuerdo a las secciones anteriores (ver seccion 2.3.5), se analizarondiferentes opciones para solucionar el problema de congestion en el sistemaaeroportuario por medio nivelar la capacidad y demanda.
De acuerdo a la situacion presente en el aeropuerto de Puerto Escondi-do, AIPE, hay dos opciones que se ajustan al contexto y caracterısticas dela problematica actual. Se considera integrar la alternativa de ampliacionde las instalaciones existentes al modelo de simulacion elaborado. Laprimera de estas incrementa la capacidad del sistema a mediano y largo pla-zo, a demas de que se espera que la demanda continue creciendo de acuerdoa tasas planteadas anteriormente. El modelo de simulacion es complementode la opcion anterior al permitir comparar el desempeno actual con diferen-tes escenarios de configuracion de los elementos del aeropuerto, y elegir laconfiguracion optima en el nuevo espacio disponible.
Con el analisis de simulacion (seccion 3.2) y los datos promedio de desem-peno (seccion 3.2.6) podemos comparar la capacidad y poder establecer elcrecimiento esperado durante diferentes etapas de crecimiento al ano 2025,del AIPE.
A continuacion se indican las consideraciones que se tuvieron que realizarcon la finalidad de poder establecer la siguientes propuesta.
Durante las visitas de campo que se realizaron a la instalacion aeropor-tuaria, se valoraron todas las actividades que desarrollan todo aquelpersonal, usuarios y pasajeros, que en alguna forma, directa o indirectainterviene en la actividad de la infraestructura.
112
Se analizaron los criterios institucionales definidos para la terminalaerea en coordinacion con las autoridades del aeropuerto y de las ofici-nas de ASA, con la finalidad de conocer la guıa general de planeaciony ası poder establecer adecuadamente la propuesta de desarrollo.
Verificar que se esten llevando a cabo tanto las normas nacionales comointernacionales vigentes en materia de aeropuertos.
Analizar el nivel operativo de los elementos en lo referente a lo tecnico,con la finalidad de definir las areas susceptibles de desarrollo.
A continuacion se describe el desarrollo a traves de acciones que tendranlos diferentes elementos que presentan congestionamiento de pasajeros.
Las obras a desarrollar para tener espacio suficiente, de acuerdo a datos deoperacion y que se encuentren dentro de normatividad de aviacion y nivelesde servicio a pasajeros, son las siguientes:
El edificio terminal debera incrementar su superficie de 1,280 m2 a 2,560m2 .
El estacionamiento de automoviles cuya superficie actualmente es de 1,300m2 debera de ampliarse a 2,450 m2 .
Otra actividad necesaria para el buen funcionamiento de la infraestructu-ra se requiere contratacion el doble de personal para los procesos de revisionde equipaje y por parte de los mostradores de facturacion.
A continuacion, se presenta el desarrollo que podra obtener el Aeropuer-to Internacional de Puerto Escondido, Oax., haciciendo las construccionescorrespondientes.
Enumeramos a continuacion el desempeno resultante de hacer modifica-ciones en el espacio fısico y superficie disponible. Primero se requiere saber elnumero total de pasajeros que salieron en promedio del sistema (aeropuertoAIPE-edificio terminal) a lo largo de un ano de operacion. El promedio fuede 142,003 ±368 pasajeros. Se realizaron 125 replicas de la corrida desimulacion y un periodo de calentamiento 100 dıas .
El tiempo promedio de espera de un pasajero, el intervalo de tiempo queespera, el valor mınimo y maximo de espera y el valor maximo observado deespera se muestran en la tabla 3.17 Las unidades de medida estan dadas enminutos, considerando un intervalo de confianza del 95 %.Estos tiempos deespera incluyen todas las filas de espera en los diferentes procesos que tieneque atravesar desde su llegada al edificio terminal del aeropuerto.
113
PromedioMitad delintervalo
Promediomınimo
Promediomaximo
Valormınimo
Valormaximo
8.27 2.11 6.16 10.38 6.44 17.0
Tabla 3.17: Tiempo promedio de espera (minutos) de los pasejeros.
El tiempo total que el pasajero paso dentro del aeropuerto desde su arriboa la salida de la sala de ultima espera se muestra en la tabla 3.18
PromedioMitad delintervalo
Promediomınimo
Promediomaximo
Valormınimo
Valormaximo
37.80 11.1 26.9 48.9 25.34 89.5
Tabla 3.18: Tiempo total (minutos) dentro del edificio terminal de pasajeros.
El tiempo de espera por cada aerolınea, el proceso de revision de equipajecon dos personas de seguridad asignadas, el proceso de revision de artıculospersonales a traves de las maquinas rayos x y detector de metal, la inspeccionpersonal por personal de seguridad y la fila de espera para usar sanitarios semuestra en la tabla 3.19
Fila PromedioMitadinterv.
Promediomınimo
Promediomaximo
Valormınimo
Valormaximo
A1 6.9 2.4 4.9 9.9 3.0 42A2 3.2 1.3 1.9 4.5 1.5 18A3 3.11 1.1 1.09 4.22 1.3 17Rev.1 4.3 2 2.3 6.3 2.2 19Rev.2 2.3 1.1 1.2 3.5 1.5 3.1Rev.3 9.98 2.0 7.98 11.98 3.1 13B.Hom 3.8 1.8 2.0 5.6 1.7 5.0B.Muj. 6.6 2.8 3.8 9.14 2.67 9.0
Tabla 3.19: Tiempo de espera en fila.
Donde
A1: Aerolınea1
114
A2: Aerolınea2
A3: Aerolınea3
Rev.1 Inspeccion de artıculos personales
Rev.2: Revision por personal de seguridad
Rev.3: Revision equipaje facturado
B.Hom: Usar sanitarios hombres
B.Muj.: Usar sanitarios mujeres
El porcentaje de utilizacion de los recursos disponible en los procesos delaeropuerto tales como banos, equipo de seguridad, personal del mostradorde aerolıneas, personal de seguridad en la revision de equipaje y personalencargado de la inspeccion personal de artıculos se muestra en la tabla 3.20.Elvalor mınimo de utilizacion es 0 y maximo 1.
UtilizacionPromedioMitadinterv.
Promediomınimo
Promediomaximo
Valormınimo
Valormaximo
Banos 0.52 0.07 0.45 0.59 0.0 1.0Maq.R.X.
0.67 0.02 0.65 0.69 0.0 1.0
Most.A-2
0.69 0.02 0.67 0.71 0.0 1.0
Most.A-3
0.62 0.05 0.57 0.67 0.0 1.0
Most.A-1
0.83 0.03 0.80 0.86 0.0 1.0
Seg. 1 0.73 0.06 0.67 0.79 0.0 1.0Seg. 2 0.29 0.05 0.24 0.34 0.0 1.0
Tabla 3.20: Porcentaje de utilizacion de los recursos.
Donde
Banos: Total de los banos
115
Most.A2: Mostrador aerolınea 2
Most.A3: Mostrador aerolınea 3
Most.A1: Mostrador aerolınea 1
Maq. R.X.: Maquina rayos x
Seg. 1: Personal de seguridad para revision de equipaje.
Seg. 2: Personal de seguridad para revision de artıculos personales.
Otras variables que tambien fueron de interes calcular sus valores, sonparametros regulados de acuerdo a normatividad vigente en materia aero-portuaria. Es por ello que se tomaron en cuenta para saber es estado ac-tual y propuesto, para la toma de decisiones en la propuesta de mejora ydesarrollo del aeropuerto AIPE. Los parametros se calcularon con base a lanormatividad de la Secretaria de Comunicaciones y Transportes y la IATA(International Air Transport Association) y son los siguientes:
El numero de pasajeros dentro del edificio terminal en un momento da-do, sirve para determinar los metros cuadrados por pasajero disponibles. Deacuerdo al numero de pasajeros atendidos anualmente se determina el numerode escaleras electricas y elevadores, el numero de cajones de estacionamiento,los metros cuadrados de estacionamiento, los litros de agua y su reserva. Conbase en el numero de maletas se determina el numero de maquinas rayos x.En la tabla 3.21 se muestran los valores promedio de la corrida de simulacion.
Parametro Promedio Mitad de in-tervalo
Promediomınimo
Promediomaximo
No. de pax. 41.1 2.8 38.39 43.9m2 pax 18.2 1.3 16.9 19.5No. mal. 84.0 4 80.0 88.0No. maq rx 0.81 0.02 0.79 0.83No. C. est. 3.25 0.83 2.47 4.08m2 est. 124.87 3.62 121.2 128.4Litros agua 790.9 6.5 784.04 797.4
Tabla 3.21: Variables de desempeno de acuerdo a Secretarıa de Comunica-ciones y Transporte .
116
Donde:
No. de pax.: Pasajeros en el edificio
m2 pax: m2 por pasajero en el edificio
No. mal. : Numero de maletas
No. maq rx: No. de maquinas rayos x
No. C. est.:Numero de cajones de estacionamiento
m2 est.: m2 de estacionamiento
Litros agua: Litros de agua en uso.
La superficie total del edificio terminal de pasajeros es de 1,270 m2. Porlo que tambien se incluyeron los parametros del numero de pasajeros enel area de documentacion (check-in) y los m2 disponibles por pasajero. Deforma similar se evaluo este parametro para las aereas del ambulatorio, salade espera y el numero de equipos de acuerdo al numero de pasajeros. En latabla 3.22 se muestran los valores promedio con base al criterio IATA.
Parame-tro
promedio MitadI.C.
Promediomınimo
Promediomaximo
Valormınimo
Valormaximo
No. pax 42 4.6 35.4 46.6 31 49m2 CI 3.32 0.27 3.05 3.59 1.98 3.8No.A. 35.6 4.9 30.5 40.1 33 45.0m2 A. 4.3 0.38 4.0 4.68 3.9 4.31No. sala 44.1 3.87 40.07 47.88 35 44.0m2 sala 291 3.8 287 294.8 294.0
Tabla 3.22: Variables de desempeno criterio IATA.
Donde:
No. pax: No. Pasajeros en check-in
m2 CI: m2 por pasajeros en check-in
No.A.: No. Pasajeros en ambulatorio
117
m2 A.: m2 por pasajeros en ambulatorio
No. sala: No. Pasajeros en sala de espera
m2 sala m2 por pasajeros en sala de espera
A partir de la propuesta de configuracion en el modelo de simulacion seredujo los porcentajes de utilizacion a valores alrededor del 80 por ciento.En general, la solucion para reducir los problemas de congestion y demorasconsiste en minimizar la relacion de la demanda con la capacidad a valoresmenores a 0.8, lo cual es deseable, debido a que los tamanos de las colas y delos tiempos de espera crecen en una proporcion acelerada, mas alla de estevalor.
Bajo esta configuracion el edificio terminal de pasajeros de aviacion co-mercial podra atender a 224 pasajeros en hora crıtica.
La ampliacion del estacionamiento para automoviles de la aviacion co-mercial, actualmente existen 26 lugares, y para poder atender la demandaesperada al periodo 2025, este elemento estara ampliado a 49 lugares.
De acuerdo a los pronosticos de la demanda esperada de pasajeros severa incrementada con esto, repercutira en otros elementos como son el edi-ficio terminal, el estacionamiento de automoviles sin embrago a partir de lasampliaciones este factor no repercutira ya que se considero para la mejora yampliacion propuesta.
Para ello, el primer elemento que es el edificio terminal de pasajeros aten-dera de 224 a 259 pasajeros, lo que equivale de 2,690 a 3,100 m2.
Con respecto al segundo elemento (estacionamiento de automoviles) tendra 2,450m2 (49 lugares).
118
Parte I
Resultados
119
Los resultados del presente trabajo se enumeran a continuacion:
Se obtuvo una comparacion de la capacidad y demanda de los subsis-temas que componen el aeropuerto de Puerto Escondido (AIPE, zonaterminal): estacionamientos de automoviles, vestıbulos o ambulatorios(zonas de circulacion de pasajeros) y vialidad de acceso.
Se obtuvo informacion del contexto actual del sistema de transporteaereo a nivel mundial y en Mexico, donde la se espera una tendenciadel incremento de la demanda de servicios por parte de los pasajeros.
Se obtuvieron referencias de diferentes autores de las causas del pro-blema de congestionamiento en el transporte aereo a nivel mundial
Se cumplieron los alcances del proyecto:
Entrevistas con los principales actores relevantes al Aeropuerto de Puer-to Escondido.
Trabajo de campo para identificacion y diagramacion de procesos.
Trabajo de campo para determinar los mecanismos mas adecuados decaptacion de la informacion relativa a indicadores operacionales
No se incluyo una evaluacion economica y financiera de los costos deconstruccion, determinacion de la inversion por costos de obra o algunprograma de actividades para las construcciones. Tampoco, algun es-tudio de impacto ambiental.
Algunos resultados a partir del modelo de simulacion son:
Se determino la superficie necesaria para construir nuevas instalacionesde tal manera que los indicadores y niveles de servicio esten dentro delos lımites que marca la normatividad internacional.
Recomendaciones para el dimensionamiento de areas operativas y fun-cionales de la terminal de pasajeros.
Calculo del nivel de capacidad para atender pasajeros en la hora dellegadas y salidas por parte del personal en check-in del edificio terminal
120
Se hace notar lo siguiente, con respecto al periodo de calentamiento,el numero de replicas a realizar es mınimo de n=125 para tener un0.01 % de error en el calculo de la media de las medidas de actuaciondel modelo completo
Se determino un periodo de calentamiento de 20 dıas del modelo com-pleto. Ambos parametros son considerados en el analisis de resultados.
Se genero el sistema de informacion computarizado que permitio lasimulacion de las operaciones aeroportuarias
El sistema de informacion computarizado muestra los niveles de usoproyectados de acuerdo a la demanda conocida generada por trafico
Se establecio los valores meta de cada recurso del aeropuerto.
Documentacion del sistema
121
Parte II
Conclusiones
122
En este apartado del trabajo se describen las siguientes conclusiones aque se llegan en este estudio en el desarrollo de crecimiento del AeropuertoInternacional de Puerto Escondido, Oax., al ano 2025 considerando de queexisten tanto autoridades gubernamentales y particulares, interesadas en eldesarrollo de esta infraestructura, por ser un detonante en la region de PuertoEscondido.
A continuacion se indica las fortalezas, oportunidades, debilidades y ame-nazas, que deberan ser consideradas.
Fortalezas
La infraestructura aeronautica actual se encuentra en buenas condicio-nes.
Fuerte movimiento de la aviacion turıstica
Oportunidades
Desarrollar un centro de carga multimodal, es decir, transporte de ma-teriales y no solo de pasajeros
Debilidades
La mancha urbana siga absorbiendo al aeropuerto.
Amenazas
Cancelacion de vuelos.
Crecimiento desordenado de asentamientos humanos en el perımetroaledano al aeropuerto.
A continuacion se establecen las recomendaciones que surgen del estudiopara beneficio del aeropuerto:
Realizar las ampliaciones y construccion de los elementos que sufriransaturacion en el periodo 2012-2025.
Impulsar el centro de carga multimodal.
Evitar en todo lo posible el crecimiento de asentamientos cercanos alaeropuerto para futuros desarrollos, de lo contrario realizar investiga-cion para la reubicacion del aeropuerto.
123
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