Incorporating flexibility in infrastructure systems planning & management

Abstract

Development of sustainable infrastructure facilities is raising high interest worldwide due to the need of creating infrastructure while keeping resource management and capacity of the elements as effective as possible, in a highly uncertain demand for the future. With this in mind, this study implemented an extended application from (Sánchez-Silva and Calderón-Guevara, 2022) to include flexibility into infrastructure system management to include sustainability, service and economic goals into the development of an airport system. Method considered a multi-step framework to execute a multi-step simulation process to execute a dynamic programming that evaluated how an intervention policy can perform under multiple scenarios to determine which can be the planning guideline for an infrastructure system. Analysis performed, considered a case study of the three main airports of Colombia, Bogotá, Medellín and Cali, to obtain a set of intervention policies for each airport to determine the best alternative for infrastructure development of these facilities. Results from this framework outlines that the current system should prioritize the investments in gates facilities to ease the airports accommodate a growing demand. Proposed policy was based on a risk, return and service evaluation that yielded a planning alternative with positive returns in all the airports of the system. Furthermore, this study identifies that future research can be guided into (i) the optimization of a network wide operations scheduling system which can further optimize the operations of runways that are one of the most costly investments of the network, and (ii) the implementation of this method in other developing countries to guide a decision making process to maximize investments in infrastructure in multiple places of the world.

El desarrollo de infraestructura sostenible está despertando un gran interés en todo el mundo debido a la necesidad de crear infraestructura manteniendo una gestión de recursos y una capacidad de las estructuras de la manera más efectiva posible, en una demanda altamente incierta para el futuro. Con esta idea en mente, este estudio implementó una aplicación extendida de (Sánchez-Silva & Calderón-Guevara, 2022) para incluir flexibilidad en la gestión de un sistema de infraestructura para incluir objetivos de sostenibilidad, servicio y económicos en el desarrollo de un sistema aeroportuario. Este método consideró un proceso de simulaciones de varios pasos para ejecutar una programación dinámica que evaluó cómo puede funcionar una política de intervención en múltiples escenarios, para determinar cuál puede ser la guía de planificación para un sistema de infraestructura. El análisis realizado, consideró un caso de estudio de los tres principales aeropuertos de Colombia, Bogotá, Medellín y Cali, para obtener un conjunto de políticas de intervención de cada aeropuerto que determine la mejor alternativa para el desarrollo de la infraestructura de estas instalaciones. Los resultados de esta implementación muestran que el sistema actual debe priorizar las inversiones en instalaciones de puertas de embarque para facilitar que los aeropuertos se adapten a una demanda creciente. La política propuesta se basó en una evaluación de riesgo, retorno y servicio que arrojó una alternativa de planificación con retornos positivos en todos los aeropuertos del sistema. Además, este estudio identifica que se futuras investigaciones se pueden centrar en (i) la optimización de un sistema de programación de operaciones en toda la red que puede optimizar aún más las operaciones de las pistas que son una de las inversiones más costosas de la red, y (ii) la implementación de este método en otros países en desarrollo para guiar un proceso de toma de decisiones para maximizar las inversiones en infraestructura en múltiples lugares del mundo.