Desarrollo de un prototipo de herramienta analítica para el control de proyectos de infraestructura vial en Colombia incorporando machine learning - Bonilla Bonilla, Daniel David; Castellanos Roncancio, Nicolás Alejandro; Gómez Montenegro, Lina María (Universidad Escuela Colombiana de Ingeniería, 2025)
Para abordar este desafío, el presente trabajo de grado desarrolla un prototipo de herramienta analítica basado en machine learning, orientado al control de proyectos de infraestructura vial en Colombia. La herramienta permite estimar la duración de los proyectos, predecir el presupuesto final ejecutado, optimizar la asignación de recursos y generar recomendaciones técnicas automáticas a partir del análisis de variables contractuales, operativas, climáticas y financieras. La solución se construye con tecnologías de código abierto, datos históricos del Gestor de Proyectos de Infraestructura (GPI) del Ministerio de Transporte y se implementa en una interfaz interactiva que facilita su uso por parte de gerentes de proyecto.

This thesis develops a prototype of an analytical tool based on machine learning, aimed at controlling road infrastructure projects in Colombia. The tool enables the estimation of project duration, prediction of the final executed budget, optimization of resource allocation, and generation of automatic technical recommendations through the analysis of contractual, operational, climatic, and financial variables. The solution is built with open-source technologies, historical data from the Infrastructure Project Management System (GPI) of the Ministry of Transportation, and is implemented in an interactive interface designed for use by project managers.
Índice general Introducción..........................................................................................................................1 1. Perfil de la investigación ..............................................................................................3 1.1 Planteamiento del problema ...................................................................................................3 1.2 Justificación..............................................................................................................................6 1.3 Pregunta de Investigación.......................................................................................................8 1.4 Propósito del Trabajo de Grado.............................................................................................8 2. Objetivos........................................................................................................................9 2.1 Objetivo General......................................................................................................................9 2.2 Objetivos Específicos...............................................................................................................9 2.3 Exclusiones del Trabajo de Grado .......................................................................................10 3. Marco Referencial ......................................................................................................10 3.1 Marco conceptual...................................................................................................................10 3.1.1 Sector de construcción infraestructura vial ..................................................................................... 10 3.2 Marco teórico .........................................................................................................................13 3.2.1 Machine Learning ........................................................................................................................... 13 3.2.2 Herramientas analíticas................................................................................................................... 15 3.2.3 Control en la dirección de proyectos............................................................................................... 16 3.2.4 Prototipo .......................................................................................................................................... 18 4. Marco metodológico ...................................................................................................18 4.1 Tipo de investigación .............................................................................................................18 4.2 Diseño de la investigación .....................................................................................................19 4.3 Fases de la investigación........................................................................................................21 4.4 Desarrollo de la investigación...............................................................................................22 5. Resultados de la investigación ...................................................................................40 5.1. Hallazgos................................................................................................................................41 5.2. Conclusiones..........................................................................................................................44 5.3. Recomendaciones..................................................................................................................46 6. Verificación del prototipo de herramienta analítica....................................................47 6.1 Evaluación cuantitativa.........................................................................................................48 6.1.1 Resultados del prototipo con afirmaciones al contenido................................................................. 49 6.1.2 Resultados del prototipo por categoría del contenido y usuario final............................................. 50 6.1.3 Resultado general del contenido del prototipo................................................................................ 51 6.1.4 Resultados del prototipo con afirmaciones a los componentes técnicos......................................... 52 6.1.5 Resultados del prototipo por categoría de los componentes técnicos. ............................................ 53 6.1.6 Resultado general de los componentes técnicos del prototipo. ......................................................................................................... 54 6.2 Evaluación cualitativa ................................................................................... 55 6.2.1 Comentarios y sugerencias al contenido del prototipo ....................................................... 55 6.2.2 Comentarios y sugerencias a los componentes técnicos del prototipo .................................. 56 7. Prototipo de herramienta analítica para el control de proyectos de infraestructura vial en Colombia incorporando machine learning. ................................. 57 7.1 Modelación del prototipo de herramienta analítica .................................................. 58 7.1.1 Arquitectura general del prototipo .................................................................................. 58 7.1.2 Flujo operativo del sistema ................................................................................................ 59 7.1.3 Esquema visual del prototipo .......................................................................................... 60 7.2 Interfaz del prototipo .......................................................................................... 60 7.2.1 Pronóstico de duración del proyecto .................................................................................. 62 7.2.2 Optimización de Recursos ................................................................................................ 64 7.2.3 Pronóstico de Costos ....................................................................................................... 66 7.2.4 Generación de Sugerencias ............................................................................................. 67 7.3 Desarrollo técnico del prototipo: modelos de machine learning .......................... 69 7.3.1 Base de datos .................................................................................................................... 70 7.3.2 Modelo 1: Pronóstico de duración del Proyecto .............................................................. 77 7.3.3 Modelo 2: Optimización de Recursos ............................................................................... 81 7.3.4 Modelo 3: Pronóstico de Costos Finales .......................................................................... 83 7.3.5 Modelo 4: Generación de sugerencias ............................................................................ 85 8. Conclusiones y recomendaciones del trabajo de grado ............................................. 87 Anexos .............................................................................................................................. 93
Keywords: Ingeniería civil - Innovaciones tecnológicas; Civil Engineering - Technological Innovations; Administración de proyectos; Project management; Aprendizaje automático (Inteligencia artificial); Machine learning; Infraestructura vial - Proyectos - Colombia; Road infrastructure - Projects - Colombia; Control de proyectos; Project control; Prototipo; Gerencia de proyectos; Prototype; Project management