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Revista ingeniería de construcción - Un enfoque basado en ontología para la gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud en obra

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Revista ingeniería de construcción

versión On-line ISSN 0718-5073

Rev. ing. constr. vol.27 no.3 Santiago dic. 2012

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-50732012000300001 

Revista Ingeniería de Construcción Vol. 27 No3, Diciembre de 2012 www.ricuc.cl PAG. 103 - 127

Un enfoque basado en ontología para la gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud en obra

 

Marta Gangolells1*, Miquel Casals*

 

* Universidad Politécnica de Cataluña. ESPAÑA

Dirección de Correspondencia


RESUMEN

Este artículo tiene como objetivo favorecer la implementación de sistemas integrados de gestión ambiental, de seguridad y salud en empresas constructoras, centrándose en el subsistema de control de los impactos ambientales y los riesgos de seguridad y salud en obra. La gran compatibilidad que presentan los requerimientos vinculados al control operacional establecidos en la normas ISO 14001:2004 y OHSAS 18001:2007 así como las interacciones existentes entre impactos ambientales y riesgos de seguridad y salud (Gangolells et al., 2009, Gangolells et al., 2010) han motivado el desarrollo de una ontología que permite construir un modelo integrado para el control operacional en obras de construcción. El enfoque desarrollado está fuertemente influenciado por la metodología de Noy y McGuiness (2001) y modela los conceptos clave y las relaciones del campo de forma estructurada, extensibe, flexible, reutilizable y compartible. Este enfoque basado en ontologías ha sido implementado mediante Protégé 3.4 beta y correctamente evaluado utilizando preguntas de competencia, verificaciones internas y entrevistas de validación con expertos. Este artículo desarrolla el primer enfoque que permite representar, compartir, reutilizar y gestionar el conocimiento relacionado con el control operacional integrado en obra de las incidencias medioambientales, de seguridad y salud y sienta las bases para poder superar la mayoría de las barreras que las empresas constructoras deben afrontar durante el proceso de implementación de un sistema de gestión integrada.

Palabras Clave: Ontología, impacto ambiental, riesgo de seguridad y salud, control operacional integrado, sistema integrado de gestión, edificación, proceso constructivo.


1. Introducción

Muchas organizaciones han adoptado, o están en proceso de adoptar, sistemas formales de gestión basados en estándares tales como ISO 9001, ISO 14001 y OHSAS 18001. No obstante estos sistemas han sido ampliamente criticados por ser burocráticos, arduos, basados en la teoría, y cuyo valor es cuestionable para la gestión de la construcción (Griffith et al., 2000). Además la investigación ha demostrado que la implementación y operación de los estándares en paralelo, requieren de la ejecución de muchas tareas en forma repetida (Labodová, 2004; Zeng et al., 2007). La dificultad de operar en paralelo y de forma simultánea mas de un sistema de gestión (Zeng et al., 2007) y el aumento de la compatibilidad entre los diferentes estándares (JΦrgensen et al., 2006) condujeron a la idea de la integración de operar en paralelo y de forma simultánea más de un sistema de gestión realizada para determinar los obstáculos más comunes encontrados por las organizaciones, durante la implementación de un sistema de gestión integrado, destacan la falta de orientación técnica (Zeng et al., 2007; Zeng et al., 2005; Zutshi, 2005; Salomone, 2008; Tam et al., 2008). De acuerdo con estudios empíricos descritos por diversos autores, un ámbito que conlleva un alto nivel de incertidumbre, durante la adopción de un sistema de gestión integrada, es la integración de elementos que corresponden a la identificación, evaluación y control de impactos ambientales y de riesgos de seguridad y salud (Salomone, 2008; Pheng y Shiua, 2000; Seiffert, 2008). Gangolells et al. (2009), Gangolells et al. (2010) y Gangolells et al. (2011) presentaron una metodología que permite una identificación y una evaluación integrada de impactos ambientales y de riesgos de seguridad y salud en proyectos de obra nueva de construcción residencial. Este artículo va un paso más adelante y explora un enfoque innovador para promover la implementación de sistemas de gestión integrados de impactos ambientales y de riesgos de seguridad y salud en empresas constructoras, a través del control operacional integrado de impactos ambientales y de riesgos de seguridad y salud en obra, para proyectos de obra nueva de construcción residencial.

El objetivo de este artículo es desarrollar un enfoque formal para conceptualizar, organizar y formalizar el conocimiento relacionado con el campo de la gestión integrada de impactos ambientales y de riesgos de seguridad y salud, desarrollando un enfoque basado en la ontología. A través del enfoque basado en la ontología es posible identificar conceptos clave del campo y definir sus relaciones de forma consistente, compartible y comprensible. Primero presentamos una introducción sobre el control operacional de acuerdo con las normas ISO 14001:2004 y OHSAS 18001:2007. Después de proporcionar una breve introducción a las ontologías, la sección 3 describe un enfoque basado en ontología para la gestión integrada de impactos ambientales y de riesgos de seguridad y salud en obra, empleando el riesgo como factor integrador (riesgos para el medioambiente y riesgos para la salud en obra de los trabajadores y de la población de los alrededores). La sección 4 describe el proceso de validación del enfoque basado en ontología. Finalmente, resumimos las principales conclusiones de la investigación y discutimos algunas futuras líneas de investigación en la Sección 5.

2. Control operacional

Con relación al control operacional (Figura 1), ambas normas, ISO 14001:2004 y OHSAS 18001:2007 están focalizadas en la prevención de riesgos y establecen explícitamente que es esencial identificar procesos y actividades que pudieran tener un impacto ambiental significativo o involucrar un importante riesgo a la seguridad y la salud, y que son relevantes para las políticas, objetivos y metas de una organización. Ambos estándares también indican que una organización debe planificar sus actividades, incluyendo mantenimiento, para asegurar que éstas son desarrolladas bajo condiciones específicas, (1) estableciendo y manteniendo procedimientos documentados cuando su ausencia pudiera llevar a desviaciones de la política, objetivos y metas, y (2) estipulando un criterio de operación de los procedimientos, entre otros factores.

Figura 1. Requerimientos generales para un sistema de gestión integrada de impactos ambientales y de riesgos de seguridad y salud. Fuente: adaptado de OHSAS 18001:2007 e ISO 90001:2008

 

Si consideramos que los impactos ambientales y los riesgos de salud y riesgos de seguridad son características centrales dentro del dominio del control operacional, los procesos constructivos constituyen el vínculo con sus orígenes, mientras que las instrucciones del trabajo representan el vínculo con la acción. Por lo tanto, cuatro conceptos clave (impactos ambientales, riesgos de salud y seguridad, procesos constructivos e instrucciones del trabajo) y sus correspondientes relaciones configuran las bases para un control operacional en obra integrado y eficiente.

A partir de los resultados descritos por Gangolells et al. (2009) y Gangolells et al. (2010), podemos concluir que algunos de los riesgos de los procesos constructivos son aplicables tanto al dominio medioambiental como al de la seguridad y la salud. De la misma forma, los documentos que describen el proceso del trabajo para cada operación de construcción (procedimientos documentados) también pueden ser aplicados a ambos campos, el ambiental y el de seguridad y salud. Por lo tanto, los procedimientos documentados también pueden ser gestionados de forma integrada. Una reducción en la duplicidad de procedimientos mediante la combinación de dos sistemas, podría reducir significativamente el tamaño total del sistema de gestión resultante, y lo que es más importante aún, podría mejorar su eficiencia y efectividad.

Un ejemplo práctico de los beneficios de la integración es el proceso de soldadura que describe los requerimientos ambientales, las normas de seguridad y salud de aplicación y el equipamiento que debe usar el operario. Las emisiones de ruido o polvo en la obra de construcción son riesgos que deben ser reducidos para la seguridad y la salud de los trabajadores de la construcción. Sin embargo; este esfuerzo también proporcionaría una mejora ambiental. Sin duda alguna, el control operacional integrado también puede resaltar las incongruencias en uno de los dominios. Una instrucción en obra centrada en el ahorro de agua con el uso agua lluvia, obviamente reducirá el impacto ambiental de consumo de agua durante el proceso constructivo.

Sin embargo, puede agravar simultáneamente el impacto ambiental de ocupación de terreno por parte de la edificación, las instalaciones provisionales en obra y áreas de almacenamiento. En el dominio de la seguridad y la salud, las instrucciones de trabajo en obra para el uso de audífonos de protección, claramente mitigarán los riesgos de seguridad relacionados con la generación de ruido y vibraciones debido a actividades en obra, pero pueden aumentar el riesgo de que los trabajadores puedan ser golpeados o atropellados por vehículos, puesto que los audífonos pueden impedirles escuchar advertencias sonoras provenientes de los vehículos y maquinarias de construcción. El control operacional integrado puede destacar los potenciales conflictos entre los dominios ambiental y de seguridad y salud. Por ejemplo, una instrucción de trabajo en obra, tal como la ejecución de cierres provisionales de mampostería para prevenir caídas entre diferentes niveles, puede tener claramente un efecto negativo sobre el consumo de materiales durante el proceso de construcción. De la misma forma, cualquier instrucción de trabajo en obra relacionada con la gestión selectiva de residuos tendrá una consecuencia positiva al minimizar impactos ambientales en la categoría de generación de residuos, pero también puede aumentar el riesgo de lesiones debido a golpes o atropellos de vehículos.

En este contexto, el desarrollo de un enfoque basado en ontología se ha considerado adecuado, puesto que las ontologías tradicionalmente han ayudado a representar de forma efectiva los conceptos clave y sus relaciones en determinadas áreas temáticas. Por lo tanto, teniendo en cuenta la aplicación exitosa de las ontologías en otros campos, la siguiente sub-sección desarrolla un enfoque basado en ontología para obtener una mejor entendimiento del control operacional de los impactos ambientales y los riesgos de seguridad y salud en obra.

3. Desarrollo de un enfoque basado en ontología de un sistema para la gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud en obra

No existe una definición universal para el término ontología, pero frecuentemente se cita la proporcionada por Gruber (1993), que definió ontología como "una especificación explícita de una conceptualización". De acuerdo con Tserng et al. (2009), la ontología puede entenderse como una especificación formal explícita de los conceptos en un determinado ámbito y las relaciones entre ellas. Las ontologías se han considerado útiles porque proporcionan una estructura al conocimiento sobre una determinada área y lo hacen explícito (Darlington y Culley, 2008). Por lo tanto, las ontologías se convierten en una base para la resolución de problemas, la comunicación efectiva, y la gestión y la difusión del conocimiento. Los expertos insisten a menudo que no hay una única forma correcta de modelar un campo. La mejor solución casi siempre depende de la aplicación que el creador de la ontología tenga en mente y de sus extensiones anticipadas (Noy y McGuiness, 2001).

3.1 Metodología

Esta investigación adopta la metodología proporcionada por Noy y McGuiness (2001), puesto que ha sido considerada como la metodología más clara y accesible por los especialistas del dominio, que tienen poco o ningún conocimiento anterior sobre ontologías (Darlington y Culley, 2008). La Figura 2 ilustra los principales pasos de esta metodología:

Figura 2. Metodología para el desarrollo de ontología. Fuente: parcialmente adaptada de Noy y McGuiness (2001)

3.1.1 Determinación del campo y del alcance de la ontología

De acuerdo con Noy y McGuiness (2001), responder las siguientes preguntas puede ayudar a obtener el dominio de la ontología.

• ¿Qué dominio de interés cubrirá la ontología?

• El dominio de interés se compone de los conceptos relacionados con el control operacional integrado de los impactos ambientales y de los riesgos de seguridad y salud en obra, dentro del marco de las normas ISO 14001:2004 and OHSAS 18001:2007.

• ¿Para qué se empleará la ontología?

• El propósito del enfoque basado en ontología es proveer un contexto de conocimiento que pueda ayudar a plantear y a responder todas las preguntas apropiadas, para establecer un marco bien definido para el control integrado de los impactos ambientales y de los riesgos de seguridad y salud en obra.

• ¿Quién empleará la ontología?

• El enfoque basado en ontología puede ser empleado como una herramienta de guía para que los contratistas gestionen de forma efectiva aquellos impactos ambientales y de riesgos de seguridad y salud en obra, subrayados por la metodología desarrollada por Gangolells et al (2009), Gangolells et al (2010) y Gangolells et al (2011), durante el proceso de construcción. Por lo tanto, después de su implementación en un sistema la ontología web, el enfoque basado en ontología puede ser empleado por los jefes de obra, los responsables de seguridad y salud y los responsables de medio ambiente durante los trabajos de construcción.

Según Noy y McGuiness (2001), una de las formas de determinar el alcance de la ontología es enumerar una lista de preguntas que debería poder responder. El enfoque basado en ontología para un sistema de gestión integrada de impactos ambientales y de riesgos de seguridad y salud en obra debería proporcionar información sobre las siguientes preguntas de competencia:

• ¿Cuáles son los impactos ambientales y los riesgos de salud y seguridad típicamente relacionados con la construcción de un edificio residencial?

• ¿Qué procesos constructivos pueden causar un determinado impacto ambiental o riesgos de seguridad y salud?

• ¿Qué impactos ambientales y riesgos de salud y seguridad están relacionados con un proceso constructivo en particular?

• ¿Un riesgo particular aplica simultáneamente l dominio ambiental y al de seguridad y salud?

• ¿Qué instrucciones de trabajo deberían implementarse en obra durante las actividades constructivas, para disminuir la significancia de un impacto ambiental o riesgo de seguridad y salud determinado en un proyecto de construcción determinado?

• ¿Qué instrucciones de trabajo implementadas pueden ser tangencialmente beneficiosas o perjudiciales para un determinado impacto ambiental o riesgo de seguridad y salud?

• ¿Qué impactos ambientales y riesgos de seguridad y salud son reducidos, tangencialmente aumentados o tangencialmente disminuidos, al implementar una determinada instrucción de trabajo?

3.1.2 Consideracion sobre la reutilizacion de ontologias existentes

Tuvimos acceso a diversas bibliotecas sobre ontologías, ya que uno de los factores que conducen al desarrollo de las ontologías es la idea de la reutilización y la difusión del conocimiento (Darlington and Culley, 2008). Desgraciadamente, ni la biblioteca de Ontolingua (KSL, 2010) ni la de DAML (DAML, 2010) contenían ontologías reutilizables para el dominio de los impactos ambientales y los riesgos de seguridad y salud en obra. También revisamos numerosos proyectos de investigación dentro del campo de la construcción, tales como el proyecto e-CONSTRUCT (Electronic Communication in the Building and Construction Industry: Preparing for the New Internet; IST-1999-10303) y el proyecto e-COGNOS (Consistent knowledGe maNagement across projects and between enterpriSes in the construction domain; IST-200-28671), pero no contenían ontologías útiles para el propósito anteriormente mencionado. También revisamos la literatura científica existente y encontramos que las ontologías han sido mayoritariamente aplicadas para respaldar los sistemas de gestión de la información y el conocimiento dentro de la industria de la construcción (Anumba et al. 2008b), tales como los enfoques proporcionados por Anumba et al. (2002), El-Diraby et al. (2005), Issa y Mutis (2006), Anumba et al. (2008a), Yurchyshyna y Zarli (2009) y El-Gohary y El-Diraby (2010). En otros casos, la ontología no estaba dedicada al modelado de conceptos y a las interrelaciones de un sub-dominio en particular, sino que respaldaban otras aplicaciones como los enfoques proporcionados por Staub-French et al. (2003) y Edum-Fotwe y Price (2009).

En otros artículos, las ontologías respaldan la toma de decisiones durante el proceso de diseño, tales como García et al. (2004), Pandit y Zhu (2007), Ugwu et al. (2005) y Skolick y Kicinger (2002). Puesto que el presente estudio está centrado en el dominio de la gestión ambiental, y de seguridad y salud en la obra, ninguna de las ontologías existentes fue considerada útil. Darlington y Culley (2008) plantean que la cantidad de ontologías existentes y disponibles, formalmente documentadas, es mínima en comparación con los dominios potencialmente disponibles para su formalización (la totalidad del mundo conceptual). En consecuencia, cuando buscamos una ontología adecuada, podemos no encontrar la que se relaciona con la presente área de formalización (Darlington y Culley, 2008).

3.1.3 Enumeración de los términos importantes

Este paso consiste en dos tareas: (1) identificación de los conceptos clave y las relaciones en el dominio de interés y (2) producción de definiciones textuales inequívocas para tales relaciones (Darlington y Culley, 2008). Tal y como se indica en la sección 2 y de acuerdo con las especificaciones de las normas ISO 14001:2004 y OHSAS 18001:2007, bajo la sub-sección de control operacional, los impactos ambientales, los riesgos de seguridad y salud, los procesos constructivos y las instrucciones de trabajo son identificados como conceptos cruciales para el control operacional integrado:

• Impactos ambientales: según la norma ISO 14001:2004, los impactos ambientales se definen como cualquier cambio adverso o favorable al medioambiente que total o parcialmente resulte de una actividad, producto o servicio realizado por una organización.

• Riesgos de seguridad y salud: según la norma OHSAS 18001:2007, el riesgo se define como la combinación de probabilidad de ocurrencia de un evento peligroso o la exposición (es) y la severidad de las lesiones o enfermedades que pudieran ser ocasionadas por un evento o exposición (es).

• Procesos constructivos: según el Project Management Institute (2009), un proceso se define como un conjunto de acciones y actividades interrelacionadas que se desarrollan para alcanzar un determinado conjunto de productos, resultados o servicios. Por lo tanto, los procesos constructivos pueden definirse en esta investigación como el conjunto de acciones y actividades interrelacionadas que se desarrollan para alcanzar una entidad constructiva, en este caso, una edificación residencial.

• Instrucciones de trabajo: según las normas ISO 14001:2004 y OHSAS 18001:2007, un procedimiento se define como la forma específica de llevar a cabo una actividad o proceso. Los procedimientos contienen procesos básicos para desarrollar una función a nivel operacional y, por lo tanto, a menudo están respaldados por instrucciones de trabajo detalladas que contienen los procesos exactos para desarrollar la función.

3.1.4 Definición de las clases y de la jerarquía de clases

De acuerdo con Noy y McGuiness (2001), las clases describen los conceptos que existen de forma independiente dentro del dominio. Por lo tanto, la mayoría de las clases en un enfoque basado en ontología para la gestión integrada de los impactos ambientales y de los riesgos de seguridad y salud en obra, corresponden a los conceptos clave identificados en el paso anterior.

Los investigadores anteriores han argumentado que siempre es útil considerar la reutilización de los vocabularios controlados existentes (ontologías, taxonomías o diccionarios). Por esta razón, desarrollamos una exhaustiva búsqueda entre los numerosos vocabularios controlados en el campo de la construcción (Lima et al., 2007), incluyendo ISO 12006-2:2001, Industry Foundation Class (IFC), Lexicon (STABU, Holanda), BARBi-Building and construction reference data library (Norwegian Building Research Institute), bcBuildingDefinitions taxonomy (Proyecto e-CONSTRUCT), terminología ICONDA (Franhofer IRB), BS6100 y UNICLASS (Estándares Británicos), ontología e-COGNOS (Proyecto e-COGNOS), y el Standard Dictionary for Construction (Gencod EAN, Francia). Otras iniciativas incluyen las Industry Foundation Classes (the International Alliance of Interoperability), el Canadian Thesaurus of Construction Science and Technology (National Research Council, Canada), the Construction Management Standards of Practice (the Construction Management Association of America), la Taxonomía MACE (Metadata for Architectural Contents in Europe), y el Diccionario de contenidos sobre trabajos subterráneos (La Ciudad Multidimensional). Desafortunadamente la principal desventaja de todas estas fuentes semánticas es que no incluyen terminología sobre gestión ambiental y de seguridad y salud en la obra, o que no son lo suficientemente concisas. Sin embargo, otros vocabularios controlados en el dominio medioambiental o en el de la seguridad y la salud no se encuentran suficientemente focalizados en el sector de la construcción. En algunos casos específicos los vocabularios controlados se relacionan con la seguridad en la construcción, pero no son lo suficientemente amplios como para cubrir los riesgos de seguridad y salud relacionados con los procesos constructivos y las instrucciones de trabajo sobre seguridad en obra. De la misma forma, algunas fuentes semánticas focalizan en la construcción sostenible, pero no cubren los impactos ambientales de los procesos constructivos y las instrucciones medioambientales de trabajo en obra.

Debido a que no encontramos fuentes semánticas existentes y adecuadas al objetivo principal del enfoque basado en ontología para gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud en obra, definimos las clases y la jerarquía de clases para las clases principales: procesos constructivos, impactos medioambientales, riesgos de seguridad y salud e instrucciones del trabajo. Cada clase principal posee subclases e incluso sub-subclases. La sub-clase de una clase representa un concepto que es "un tipo" del concepto que representa la súper clase. En consecuencia, para asegurar la correcta definición de las sub-clases y sub-subclases, todas las sub-clases fueron chequeadas con el objetivo de asegurar que tuvieran una relación "es una" con sus clases.

a) Procesos Constructivos

ISO 12006-2:2001 establece que determinados sistemas de clasificación que cumplen con los requerimientos regionales o nacionales pueden ser desarrollados, de acuerdo a un enfoque internacional común. Por lo tanto, esta investigación adoptó como procesos constructivos las secciones de trabajo provistas por el Instituto de Tecnología de la Construcción de Cataluña (ITeC), dentro de la base de datos Meta Base (ITeC, 2006). Dos razones apoyan principalmente para esta decisión. En primer lugar, los impactos ambientales y los riesgos de seguridad y salud relacionados con el proceso constructivo fueron obtenidos mediante un enfoque orientado al proceso (Gangolells et al., 2009; Gangolells et al., 2010). En ambos casos, las actividades de construcción consideradas fueron las secciones de trabajo provistas por el ITeC dentro de la base de datos Meta Base (ITeC, 2006). En segundo lugar, la base de datos Meta Base (ITeC, 2006), que incluye los precios de referencia para las secciones de trabajo, es la fuente de información mas empleada por las entidades tanto oficiales como privadas (diseñadores y contratistas) en Cataluña desde 1985.

La Figura 3 ilustra parte de las 286 clases, sub-clases y sub-subclases relacionadas con la principal clase "Procesos Constructivos".

Figura 3. Clases y jerarquía de clases para "Procesos Constructivos". Fuente: parcialmente adaptado de ITeC (2006)

b) Impactos Ambientales

En este caso, las clases y las jerarquías de clases fueron identificadas mediante un enfoque orientado al proceso, empleando los procesos constructivos incluidos en la base de datos Meta Base (ITeC, 2006) y los aspectos ambientales genéricos suministrados por el Eco-Management and Audit Scheme (EMAS). Por lo tanto se empleó un enfoque top-down, puesto que los impactos ambientales de los procesos constructivos fueron obtenidos de impactos ambientales genéricos y estandarizados. Este enfoque que es descrito por Gangolells et al. (2009), mostró que podíamos obtener las clases y la jerarquía de clases dentro de la clase principal "Impactos Ambientales" (Figura 4). En este caso 46 clases, subclases y sub-subclases fueron consideradas dentro de la clase principal "Impactos Ambientales".

Figura 4. Clases y jerarquía de clases para "Impactos Ambientales" Fuente: parcialmente adaptado de Gangolells et al. (2009).

 

c) Riesgos de Seguridad y Salud

Los riesgos de seguridad y salud relacionados con los procesos constructivos también fueron obtenidos a través de un enfoque orientado al proceso, empleando los procesos constructivos suministrados por ITeC y los riesgos genéricos de seguridad y salud desarrollados en el Parte de Accidentes de Trabajo del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (Gangolells et al., 2010). En este caso también se empleó un enfoque top-down para identificar las clases y las jerarquías de las clases relacionadas con la clase principal "Riegos de Seguridad y Salud" (Figura 5). Finalmente se obtuvo un conjunto de 116 clases, sub-clases y sub-subclases dentro de la clase principal "Riesgos de Seguridad y Salud".

Figura 5. Clases y jerarquía de clases para "Riesgos de Seguridad y Salud" Fuente: parcialmente adaptado de Gangolells et al. (2010).

Se encontró que algunos de estos riesgos aplicaban simultáneamente al dominio ambiental y al de seguridad y salud. Los aspectos ambientales relacionados con la generación de polvo, que están clasificados dentro de la categoría ambiental "cuestiones locales", también pertenecen a la categoría de seguridad "contacto con agentes físicos". Todos los aspectos ambientales relacionados con incidentes, accidentes y situaciones potenciales de emergencia también corresponden a los riesgos en el campo de la seguridad, especialmente dentro de la categoría "incendios y explosiones".

d) Instrucciones de trabajo

Los trabajos anteriores adoptaron una variedad de métodos para extraer los conceptos importantes del dominio objetivo, incluyendo una revisión de las taxonomías existentes, la revisión de literatura y un análisis de un documento muestra (Tserng et al., 2009). Puesto que no encontramos vocabularios controlados en la literatura existente, que cubrieran las instrucciones de trabajo en obra, empleamos el análisis de documentos muestra como principal método de extracción de conceptos. La base de datos de conocimiento para la extracción de los conceptos clave se basó en las instrucciones ambientales en obra, desarrolladas por el proyecto de investigación europeo RECONS - Reduciendo el impacto ambiental de la construcción - LIFE03 ENV/E/000150 (Gremio de Constructores de Obras de Barcelona y Comarcas, 2007), y en las instrucciones de seguridad en obra publicadas por el Gobierno de Cataluña (Construcciones Rubau et al., 2007). En ambos casos, las instrucciones de trabajo en obra fueron desarrolladas por un panel de expertos. Por lo tanto, puede asumirse que son lo suficientemente detalladas y rigurosas como para configurar una correcta base de datos de conocimiento para la extracción de conceptos. Las referencias documentadas fueron totalmente analizadas para identificar las palabras que tuvieran un significado relevante dentro del dominio. A través de este método de extracción, los conceptos fueron reformulados iterativamente. Esto implicó la descomposición de algunos conceptos en conceptos más simples, la creación de otros conceptos nuevos, juntando todos los grupos de conceptos relacionados y la combinación de algunos conceptos sinónimos dentro de un solo concepto. Finalmente emergió un conjunto de aproximadamente 300 clases, sub-clases y sub-subclases (Figura 6).

Figura 6. Clases y jerarquía de clases para "Instrucciones de Trabajo". Fuente: elaboración propia

3.1.5 Definición de las propiedades de las clases

Según Noy y McGuiness (2001), las clases por sí mismas no proveen información suficiente para responder a las preguntas de competencia formuladas en el primer paso. Una vez definidas las clases debe describirse la estructura de los conceptos. Por lo tanto, este paso se centró en generar un conjunto de relaciones (o propiedades) que mostrara una representación estructural de las clases identificadas. Una propiedad está unida a la clase más general que puede tener esa propiedad. Todas las sub-clases de una clase heredan la propiedad de esa clase. La Figura 7 ilustra la estructura conceptual que define las interacciones dentro de varios conceptos en el dominio del problema:

Figura 7. Estructura conceptual que muestra las relaciones entre las principales clases del enfoque basado en ontología, para la gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud en obra. Fuente: elaboración propia

Luego, se han definido las siguientes propiedades:

• La relación "ocurre en" vincula los "Riesgos de Seguridad y Salud" e "Impactos Ambientales" con los correspondientes "Procesos Constructivos". Cada riesgo de seguridad y salud/impacto ambiental ocurre durante uno o más procesos constructivos. La relación "origina" es la relación inversa a "ocurre en".

• La relación "reduce" vincula "Instrucciones de Trabajo" con los correspondientes "Riesgo de Seguridad y Salud" e "Impactos Ambientales". Cada instrucción de trabajo puede reducir uno o más riesgos de seguridad y salud / impactos ambientales. La relación "es reducida por" es la inversa a "reduce".

• La relación "afecta positivamente" vincula las "instrucciones de Trabajo" con los correspondientes "Riesgo de Seguridad y Salud" e "Impactos Ambientales". Aunque no ha sido implementada con este propósito, una instrucción de trabajo puede afectar positivamente uno o más riesgos de seguridad y salud / impactos ambientales. La relación "es afectada positivamente" es la inversa de "afecta positivamente"

• La relación "afecta negativamente" vincula las "Instrucciones de Trabajo" con los correspondientes "Riesgos de Seguridad y Salud" e "Impactos Ambientales". Aunque no ha sido implementada con este propósito, una instrucción de trabajo puede afectar uno o más riesgos de seguridad y salud / impactos ambientales de forma negativa.

La relación "ocurre en" que vincula "Riesgos de Seguridad y Salud" y los "Impactos Ambientales" con los correspondientes "Procesos Constructivos" y su relación inversa "origina", fueron obtenidas por medio de un enfoque orientado al proceso (Gangolells et al., 2009; Gangolells et al., 2010). Las otras relaciones que vinculan las "Instrucciones de Trabajo" con los correspondientes "Riesgos de Seguridad y Salud" e "Impactos Ambientales" fueron específicamente derivadas teniendo en cuenta el propósito del enfoque basado en ontología para un sistema de gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud en obra, con la ayuda de un panel de expertos. Finalmente, más de 6100 relaciones se incluyeron dentro del enfoque basado en ontología para un sistema de gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud en obra.

3.1.6 Creación de las instancias de las clases

Según Noy y McGuiness (2001), el último paso es crear las instancias individuales de las clases de la jerarquía. Para definir la instancia individual de una clase, se debe escoger una clase, crear una instancia individual de aquella clase y llenarla con los valores de las propiedades específicas. En este caso, para el propósito de este estudio la creación de instancias no fue necesaria. Las instancias sólo debieran ser crearse en el caso de que una empresa constructora en particular, que emplea un enfoque basado en ontología desarrollado para la gestión gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud en obra, empleando sus propios procedimientos y sus propias instrucciones de trabajo. En este caso, una determinada instrucción de trabajo, que ya existe en la empresa constructora, podría ser una instancia correspondiente a una sub-clase o sub-subclase de la ontología. La creación de instancias de clases permite que las instrucciones de trabajo, ya existentes dentro de una empresa constructora, sean semánticamente igualadas con las clases y sub-clases desarrolladas, lo que permite universalizar la ontología.

4. Validación del enfoque basado en ontología para una gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud en obra

Para validar el enfoque basado en ontología, se desarrollaron dos actividades preliminares. En primer lugar las verificaciones se realizaron revisando si la información estaba disponible en el enfoque basado en ontología y revisando si existían las relaciones correctas. En segundo lugar, de acuerdo a las sugerencias de la literatura existente, se emplearon las preguntas de competencia para validar la solución. El enfoque basado en ontología para una gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud en obra fue capaz de responder las preguntas de competencia que fueron definidas inicialmente (Sección 3.1.1). Por lo tanto, en esta etapa se consideró que la estructura conceptual era razonable y correcta para su propósito.

El enfoque basado en ontología para una gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud en obra se implementó a través de Potégé 3.4 beta, que es la herramienta más usada para extender y difundir las ontologías en un rango amplio de dominios de conocimiento. Este editor de fuente abierta facilita la visualización de las soluciones conducidas por ontología y permite una administración fácil de las clases, subclases y sub-subclases y sus correspondientes relaciones. La implementación de la solución en Potégé 3.4 beta nos permitió verificar la robustez y consistencia del enfoque propuesto.

Finalmente, cuando la versión computarizada del enfoque basado en ontología fue correctamente verificado, se realizó una evaluación externa. En la primera etapa, con el fin de asegurar una sencilla navegación, se pidió a los expertos que encontrarán cuatro conceptos dentro de la aplicación. En base a los resultados, podemos concluir que la facilidad de navegación del enfoque basado en ontología es aceptable.

En segundo lugar, se pidió a los expertos que comprobarán si el enfoque basado en ontología podría responder las preguntas de competencia pre-definidas. Con el objetivo de facilitar la evaluación externa, las preguntas tuvieron que ser personalizadas. Después de esta actividad de validación, se pudo concluir que el enfoque basado en ontología incluye todos los impactos ambientales y los riesgos de seguridad y salud que están típicamente relacionados con el proceso constructivo de una edificación residencial (Figuras 8 y 9). También puede asegurarse que el enfoque basado en ontología ilustra aquellos procesos constructivos, en los cuales ocurre un determinado impacto ambiental o riesgo de seguridad y salud, así como sus relaciones inversas (los impactos ambientales o riesgo de seguridad y salud que tienen lugar como consecuencia de desarrollar un proceso constructivo en particular) (Figura 10). Esta actividad de validación también permitió asegurar que el enfoque basado en ontología puede mostrar si un riesgo determinado puede pertenecer simultáneamente al dominio ambiental y al de seguridad y salud. (Figura 11). Según los expertos, para cada impacto ambiental o riesgo de seguridad y salud, el enfoque basado en ontología ilustra que instrucciones de trabajo que han sido implementadas para reducir su importancia (Figura 12). El enfoque basado en ontología también muestra cómo las instrucciones de trabajo que han sido implementadas para disminuir la importancia de un determinado impacto ambiental o riesgo de seguridad y salud pueden afectar positiva o negativamente a la importancia de otros impactos ambientales o riesgos de la seguridad y salud. Finalmente, la solución dirigida por ontología también muestra aquellos impactos ambientales y riesgos de la seguridad y salud que son reducidos, tangencialmente aumentados o tangencialmente disminuidos después de haber implementado una determinada instrucción de trabajo (Figura 13). Los resultados obtenidos durante esta actividad de validación permitieron concluir que el enfoque basado en ontología es razonable y correcto de acuerdo con su propósito.

Finalmente, se realizaron entrevistas con los expertos del para asegurar la aplicabilidad potencial del enfoque propuesto basado en ontología. Los expertos no hicieron comentarios importantes sobre esta materia y la evaluación general del enfoque basado en ontología para la gestión integral medioambiental y de riesgos de salud y seguridad fue positiva.

Figura 8. Relación entre la categoría "Cuestiones Locales" e "Impactos Medioambientales"

 

Figura 9. Relación entre la categoría "Contacto con Agentes Físicos" y "Riesgos de Seguridad y Salud"

 

Figura 10. Identificación de impactos medioambientales y riesgos de seguridad y salud relacionados con el proceso constructivo "demoliciones, movimientos de tierra y gestión de residuos: carga de residuos inertes y de tierras"

Figura 11. Información disponible para el impacto ambiental / riesgo de seguridad y salud L-2 (generación de polvo en actividades de movimiento de tierra y acopios)

Figura 12. Identificación de instrucciones de trabajo relacionadas con impacto ambiental / riesgos de seguridad y salud L-2 (generación de polvo en actividades de movimiento de tierra y acopios)

Figura 13. Identificación de impactos ambientales y riesgos de seguridad y salud relacionados con la instrucción de trabajo "instrucciones para el uso de machacadoras de áridos"

 

5. Conclusiones

Este estudio da un paso esencial en la formalización del marco teórico necesario para estimular la implementación de sistemas integrados de gestión ambientaly de seguridad y salud en empresas constructoras, a través del control operacional integrado. El principal resultado es la obtención de un enfoque innovador para clarificar y representar el conocimiento relacionado con el control operacional integrado del medio ambiente, y la seguridad y la salud en obra, mediante el desarrollo de un enfoque basado en la ontología.

El mapa ontológico permite una mejor comprensión de las consideraciones prácticas relacionadas con la gestión ambiental y de seguridad y salud, y permite considerar sistemáticamente la relación entre los procesos constructivos, impactos ambientales, riesgos de seguridad y salud e instrucciones de trabajo. La representación y la gestión la estructura del conocimiento relacionada con la gestión ambiental y de seguridad y salud en obra las permite compartir el conocimiento y reutilizarlo entre los expertos y partes interesadas que están simultáneamente involucradas en una obra en construcción. El enfoque basado en ontología también puede ayudar a abordar la dicotomía existente entre el conocimiento tácito y explícito. El enfoque basado en ontología identifica las instrucciones de trabajo en obra que deberían ser implementadas, ya sea para evitar un posible impacto ambiental o riesgo de seguridad y salud antes de que éste ocurra, o para minimizar su efecto negativo cuando tiene lugar. La fortaleza de esta solución se basa en el hecho de que las potenciales interferencias son subrayadas. Así el efecto de una determinada instrucción de trabajo en obra, sobre todo el conjunto de impactos ambientales y riesgos de seguridad y salud. Otra característica clave del enfoque basado en ontología es la identificación del momento en el que se deben implementar las correspondientes instrucciones de trabajo en obra, revisando la lista de procesos constructivos relacionados, en los cuales puede ocurrir un incidente. El enfoque basado en ontología también relaciona los impactos ambientales y los riesgos de seguridad y salud que tienen lugar en un determinado proceso constructivo.

Futuros estudios deberían implementar esta solución en un sistema web. La implementación de este enfoque en un ambiente más amigable ofrecería una orientación útil sobre gestión integrada de muchas de las incidencias ambientales, de seguridad y salud en las obras de construcción a los contratistas. En este caso, el enfoque basado en ontología para la gestión integrada ambiental y de la gestión integrada ambiental y de seguridad y salud podría utilizarse como el marco para que los contratistas pudieran gestionar de forma efectiva los impactos ambientales y riesgos de seguridad y salud durante sus proyectos de construcción y respaldar la implementación de medidas de control necesarias para reducir los riesgos de seguridad y salud e impactos ambientales hasta un nivel aceptable. Con el fin de estimular la futura reutilización y difusión del conocimiento, el enfoque basado en ontología para la gestión integrada ambiental, de seguridad y salud, podría ser vinculado a las ya existentes y validadas ontologías y taxonomías dentro del dominio de la construcción. Podría realizarse un mapeo completo con el objetivo de establecer las relaciones apropiadas entre los conceptos ya incluidos en los estándares validados para procesos constructivos y sus equivalentes del enfoque basado en ontología para la gestión integrada del medio ambiente y de la seguridad y la salud. La igualación semántica, aunque laboriosa e intensiva, proporcionaría una forma de integrar el enfoque basado en ontología con otras ontologías basadas en estándares validados.

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E-mail: marta.gangolells@upc.edu

Fecha de Recepción:04/06/2012 Fecha de Aceptación:26/11/2012