Dinamica De Sistemas Guia De Conceptos Basicos El pensamiento sistémico es la actitud del ser humano, que se basa en la percepción del mundo real en términos de totalidades para su análisis, comprensión y accionar. Implica una visión de la realidad compleja en sus múltiples elementos y con sus diversas interrelaciones. Reduccionismo : Sostiene que todos los objetos y eventos están formados por elementos Reduccionismo: últimos o partes indivisibles. Pensamiento analítico: analítico : Proceso mental por el cuál se descompone cualquier cosa que se quiera explicar y, por consiguiente, comprender en sus componentes. Determinismo:: El postulado del determinismo nos dice que una causa es necesaria y Determinismo suficiente para que se de un efecto. Ludwing Von Bertalanffy, predijo que los sistemas se convertirían en el punto de apoyo. Pensamiento sistémico: sistémico : --Es una disciplina para ver totalidades --Es un conjunto de herramientas y técnicas --Es también un lenguaje que nos ayuda a comunicarnos sobre el Sistema y sus interconexiones Se requiere cambiar el enfoque: o Para ver las interrelaciones en vez de concatenaciones lineales causaefecto o Ver procesos de cambio en vez de instantáneas o Cuando observamos al mundo de manera sistémica, es claro que todo es dinámico, complejo en interdependiente. o El “ser sistémico” implica que tendremos esto en cuenta al momento de enfrentar un problema complejo y proponer una solución al mismo. ¿Qué lo caracteriza? o Expansionismo Expansionismo.. •Ubicar al objeto de estudio en un contexto mayor, para entender las partes que conforman el sistema en función del objetivo del todo. o Pensamiento sintético. sintético . •Proceso de mental en el cual se integra una visión del todo que se quiere explicar. •Revela el por qué trabajan las cosas Productor- Producto. • Una causa es necesaria más no suficiente para que se de un efecto. • Relación de causalidad tipo red: ciclos de retroalimentación entre las variables
Sistema o Conjunto de dos o más elementos interrelacionados de cualquier especie que buscan un objetivo en común Características de los sistemas 1. Cada parte del sistema aporta al logro del propósito del mismo. 2. Las partes del sistema están organizadas para cumplir el propósito del sistema: cada parte interactúa por lo menos con otra. 3. Los sistemas presentan ciclos de retroalimentación entre sus elementos y el sistema que lo contiene. Componentes de sistemas o Niveles jerárquicos y fronteras. • Se pueden identificar a los elementos que constituyen un sistema en dos niveles: 1. Subsistemas: • Elementos de un sistema mayor, el cuál tiene las condiciones de un sistema en sí mismo pero que tiene un papel en la estructura y comportamiento del sistema mayor. • La subdivisión del sistema puede ser hecha desde diferentes puntos de vista y a diferentes niveles de detalle. 2. Suprasistema: El término se aplica a las entidades de las cuales forma parte el sistema que se está estudiando. • En el caso de la identificación de uno o varios suprasistemas será posible identificar uno o varios en base al contexto del sistema bajo estudio. 3. Fronteras del sistema: • Son los límites del sistema bajo estudio. Es la línea que separa al sistema de su entorno (o suprasistema) y que define lo que pertenece y lo que queda Si el problema a modelar fuera relativo a la caída en los clientes de la cafetería de su campus, los subsistemas que pudieran estar relacionados con servicio al cliente podrían ser: o Subsistema Cocina • de aquí salen todas las variables que tienen que ver con la calidad y el tiempo de preparación de alimentos o Subsistema Atención a usuarios • tiene que ver con el servicio de entrega de alimentos, atención y limpieza, cajeros. o Subsistema de abastecimiento
• tiene que ver con l la calidad de materia prima SUPRASISTEMA: o En el caso de este ejemplo es Servicios Alimentarios del Campus. o AMBIENTE: o Tiene que ver con características que rodean a la problemática, por ejemplo, “los alumnos no tienen la cultura de recoger su charola o la basura que generaron en su estancia.” Esto es importante ya que da rá idea de la relevancia del subsistema atención a usuarios y podría generar políticas de decisión a probar tales como “generar una cultura de orden y limpieza en las cafeterias Comportamiento de sistemas o Sistema abierto: Es un sistema en continuo intercambio de materia, energía e información con su medio. o Sistema cerrado: No tiene relaciones con su medio. Conocer al medio que lo rodea es vital. No existen sistemas completamente Por el cambio de los sistemas a través del tiempo o Sistemas dinámicos: • Son los que muestran cambios en su estructura o en las relaciones entre sus elementos a través del tiempo. o Sistemas estáticos: • Son sistemas cuya estructura y relaciones entre sus elementos pueden considerarse permanentes a través del tiempo. Entre el año de 1950 y 1968; se desarrollo una teoría interdisciplinaria con los trabajos de Ludwing Von Bertalanffy. Este dice que dicha teoría es capaz de transcender los problemas de cada ciencia y de proporcionar principios y fue conocida como Teoría General de Sistemas, que tiene una visión orientada hacia todo, es decir, está más interesada en unir las cosa que en separarlas. Es así que llega la era de sistemas Von Bertalanffy, predijo que los sistemas se convertirían en el punto de apoyo en el cual se podría manejar y comprender de forma más efectiva los problemas de naturaleza viviente si se integraban al estudio disciplinas aparentemente ajenas al objeto de estudio. En la actualidad el enfoque sistémico es tan común que no se nos ocurre pensar que estamos utilizándolo en todo momento.
ORIGEN DINAMICA DE SISTEMAS
En los años cincuenta comenzó a desarrollarse en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) una destacada metodología de sistemas, la Dinámica de Sistemas por el ingeniero electrónico Jay W. Forrester, quien después de inventar las memorias magnéticas de núcleos de ferrita, pasó a al Laboratorio de Servomecanismos, a | coordinar un gran proyecto de defensa, el sistema SAGE (Semi-Automatic Ground Equipment). En la realización de este sistema de alerta en tiempo real se percató de la importancia del enfoque sistémico para concebir y controlar entidades complejas como las que surgen de la interacción de hombres y máquinas. Tiempo después, Forrester pasó a ser profesor a la Sloan School of Management del MIT, donde observó que en las empresas se producían fenómenos de realimentación que podían ser causa de oscilaciones, igual que sucede en los servomecanismos. De esta forma ideó la Dinámica Industrial [Industrial Dynamics, 1961], una metodología que permitía construir modelos cibernéticos de los procesos industriales. La eculiaridad de estos modelos residía en la posibilidad de simular su evolución temporal con la ayuda del ordenador. Posteriormente aplicaría su metodología a problemas de planificación urbana [Urban Dynamics, 1969] y la generalizaría para cualquier tipo de sistema continuo, cambiando su denominación por la de Dinámica de Sistemas [System Dynamics, 1968]. Los problemas que se confrontan desde la perspectiva de Dinámica de sistemas tienen al menos tres características en común: 1. Son dinámicos o Involucran variables cuantitativas y cualitativas que cambian con el tiempo. o Pueden expresarse en términos de gráficas de estas variables en el tiempo. 2. Involucran el concepto de "feedback" o retroalimentación. Feedback es la transmisión y regreso de información. Los sistemas de retroalimentación y control son fundamentales y están presentes en diferentes sistemas de la vida humana, por ejemplo: un termóstato; una persona siente que se va a caer y, balancea su cuerpo; la competencia lleva a una organización a realizar investigación para nuevas líneas de productos. El proceso regenerativo es continuo y los nuevos resultados llevan a nuevas decisiones que mantienen al sistema en continuo cambio. 3. La tercera característica habla de la complejidad del sistema, a la que se le denomina Complejidad Dinámica (CD). - La CD no está en función del número de componentes de un sistema, o del número de combinaciones que se pueden dar al momento de tomar una decisión. La Dinámica de Sistemas es una metodología para la construcción de modelos de simulación para sistemas complejos, como los que son estudiados por las ciencias sociales, la economía o la ecología • Los "delays" o retardos generan inestabilidad en el sistema. Al agregar un delay a un ciclo estabilizador se generan oscilaciones. Ejemplo: la regadera. • La distorsión producto de filtrar información: "El ojo ve solo lo que la mente está preparada para comprender". • Tenemos una racionalidad limitada al procesar la información e identificar los ciclos de
retroalimentación. • Ejemplos de feedback: - Un termóstato. - Una persona siente que se va a caer y balancea su cuerpo. - La competencia lleva a una organización a realizar investigación para nuevas líneas de productos. El proceso regenerativo es continuo y los nuevos resultados llevan a nuevas decisiones que mantienen al sistema en continuo cambio. Tenemos una racionalidad limitada al procesar la información e identificarlos ciclos de retroalimentación. o Todo esto contribuye a que se de un comportamiento que se conoce como “Contraintuitivo”, es decir, van contra toda lógica. o Se han determinado tres comportamientos “contraintuitivos” en los sis temas complejos Comportamientos contraintuitivos: 1. Los sistemas sociales complejos son insensibles a la mayoría de los cambios en las políticas que la gente implementa en un esfuerzo por mejorar el comportamiento de dicho sistema. ¿Por qué? o En los sistemas simples, la causa de un problema está cercana en tiempo y espacio a los síntomas de un problema. • Tocas la estufa caliente, luego te quemas. o Por otro lado, en los sistemas dinámicos complejos, las causas están muy lejos en el tiempo y el espacio de los síntomas, y pueden surgir de partes muy diferentes a las 2. Los sistemas sociales pueden tener algunos puntos sensibles a través de los cuales su comportamiento se puede cambiar. ¿Dónde se encuentran? o No se encuentran donde la gente esperaría que estuvieran. o Hay más peligro de que una persona, al detectar un punto de influencia importante, guiado por su intuición y juicio altere al sistema de una manera equivocada. o En un sistema urbano, la vivienda es un punto sensible. Si se deseara hacer de una ciudad un mejor lugar para personas de todos los recursos económicos, ¿Debería reducirse la vivienda para gente de bajos recursos?
¿Cómo se generan los cinturones demiseria en las grandes ciudades? 3. Los sistemas sociales presentan un conflicto entre consecuencias a corto y largo plazo, al proponer un cambio en una política. ¿Por qué? ¿Cómo lidiar con la Complejidad Dinámica? o Mundos Virtuales • Laboratorios de aprendizaje en los cuales los tomadores de decisiones pueden experimentar sus decisiones. ¿Cómo lidiar con la Complejidad Dinámica? o Modelos de simulación • Permiten acelerar el proceso de aprendizaje • La complejidad de nuestros modelos mentales excede nuestra capacidad de entender sus implicaciones. Un modelo es una representación explícita del entendimiento que uno tiene de una situación, o simplemente de las ideas que uno tiene acerca de una situación. Puede expresarse a través de matemáticas, símbolos o palabras, pero es esencialmente una descripción de entidades y las relaciones entre ellas. El modelo formal es aquél cuya esencia es objetiva, es explícito, maneja la complejidad con mayor facilidad. Un ejemplo de esto es: un programa computacional, ya que de manera explícita indica el comportamiento de un sistema. El modelo mental es aquél que es una percepción que tenemos de la realidad. En los seres inteligentes, la toma de decisiones se basa en modelos mentales.
Los modelos se pueden clasificar según su naturaleza en: a. Icónicos b. Analógicos c. Esquemáticos d. Simbólicos e. Analíticos f. Simulación
a) Icónicos Son aquellos que representan las características de espacio de lo que se requiere representar. El modelo es una versión a escala con las propiedades relevantes del objeto real. Ejemplos: maquetas, muñecos, autos. b) Analógicos En estos modelos, una propiedad del objeto real se representa por una propiedad de un elemento del modelo que se comporta de la misma manera.
La apariencia física del modelo muy diferente a la del objeto real, pero sin embargo reproduce su comportamiento. c) Esquemáticos El modelo real se representa por medio de figuras o dibujos. d) Simbólicos Los elementos bajo estudio están representados por símbolos y las relaciones entre estos elementos por funciones. e) Analíticos Los valores de las variables de los modelos analíticos dependen de la variable tiempo (sistemas dinámicos). Ejemplo: el crecimiento de la población. f) De simulación En estos modelos para saber el valor de una variable en cualquier punto del tiempo necesitamos saber sus puntos anteriores. Lo más importante en modelación/simulación es determinar el tamaño del incremento en el tiempo adecuado. ¿Qué es un modelo formal? Son aquellos cuya esencia es objetiva: - son más explícitos -manejan la complejidad con mayor facilidad Ejemplo: -Un programa computacional, ya que de manera explícita indica el comportamiento de un sistema. ¿Que es un modelo Mental? Es una percepción que tenemos de la realidad. En los seres inteligentes, la toma de decisiones se basa en modelos mentales.
• La medida del éxito en la modelación no es producir el modelo más sofisticado, sino el que responda adecuadamente a las preguntas de partida que lo originaron. EL MODELO DEBE SER UTIL • El modelador debe intentar describir el sistema real “tal cual es” y no “tal como quiere que sea” Proceso para Generar un Modelo Dinámico 1. Definición del problema 2. Conceptualización del sistema 3. Representación del modelo 4. Políticas, análisis y uso del modelo 5. Evaluación del modelo 6. Comportamiento del modelo Definición del problema o Documentar el problema (datos, gráficas, roles involucrados). o Definir componentes del sistema en el que está inserto el problema, límites:
• Suprasistema • Subsistemas • Ambiente o Establecer el objetivo del modelo, la hipótesis a probar. Conceptualización del sistema o Plasmar en papel las influencias que nosotros creamos importantes que operan dentro de nuestro sistema. o Los sistemas pueden ser representados en papel de muchas maneras, las más comunes son: • Diagramas causa-efecto. • Gráficas de variables contra el tiempo. Representación del modelo o En esta fase los modelos son representados de tal manera que una computadora pueda entenderlos, es decir, en código de computadora. De esta manera, fácilmente podrá ser introducido a algún paquete de simulación. o La representación que se utilizará se denomina Diagramas de Bloques, o diagramas de Forrester. o Con esta notación se introduce al paquete de simulación. Comportamiento del modelo o Aquí, se corre la simulación por computadora para determinar el comportamiento de todas las variables, en el tiempo. o Es muy importante definir las relaciones matemáticas entre las variables, esto representa el modelo matemático. Evaluación del modelo o Para evaluar nuestro modelo, necesitamos hacer muchas pruebas para comprobar asísu calidad y validarlo. o Hay muchas pruebas, desde las de consistencia lógica, hasta algunas pruebas más formales que implican verificar con estadística los parámetros usados en lasimulación. Políticas, análisis y uso del modelo o Por último, el modelo es usado para probar ciertas políticas que podrían ser implementadas en el sistema que se está estudiando. o Para diseñar y probar estas políticas utilizando un simulador en computadora, es necesario contar con personas conocedoras del sistema.
Formulación del problema o El definir claramente el problema que se va a abordar es un de los elementos más críticos en la metodología. o Cada modelo es la representación de un sistema, pero para que éste sea útil se debe dirigir a un problema específico dentro de ese sistema, tratando de simplificar el sistema más que hacer una copia al detalle. o Se debe documentar el problema explicando como las variables y los actores en el mismo se relacionan, con cifras que den idea de la magnitud del impacto del problema La línea en el tiempo del problema o Esta nos ayuda a plasmar la historia del problema o situación a modelar. o Con esta gráfica podemos observar los patrones detrás de este problema considerando acciones llevadas a cabo en corto y largo plazo. Frontera o Una vez clarificado el problema y su naturaleza deberemos establecer la frontera del problema. o Implica identificar el suprasistema y los posibles subsistemas relacionados. o Implica también definir el objetivo del modelo así como la hipótesis a probar. ¿Cómo delimitamos al sistema bajo estudio? • La frontera del sistema demarca lo que se incluirá dentro del mismo y lo que se dejará fuera. • Identificar la frontera del sistema es un proceso complejo que implica el definir el tamaño, alcance y carácter del problema bajo estudio. • Diferentes analistas pueden no estar de acuerdo en la definición de la frontera, y el considerar un pequeño cambio en el alcance y definición del estudio podría llevar a un cambio dramático en la frontera del sistema. Ejemplo o Un negocio de entrega de productos perecederos al mercado detallista (abarroteros) está interesado en los factores que influyen en el tiempo de entrega de sus productos a los detallistas. o ¿Qué elementos básicos debería incluir la frontera del sistema? Se podrían incluir los almacenes de fabricación y distribución. o Que pasa si redefinimos el problema cambiando el enfoque hacia el impacto de la frescura de los alimentos en las ventas? o ¿Cambiaría la frontera? La frontera se tendría que expandir para incluir un análisis de los factores relacionados al comportamiento de los consumidores y la frescura relativa de los productos de sus competidores
Criterio para demarcar la frontera o Es imposible identificar los componentes de cualquier sistema sin una idea clara del problema que se va a estudiar y quienes serían los “dueños”, stakeholders o interesados en la solución del mismo. o Los límites del sistema deben escogerse de manera que se incluya aquellos componentes necesarios para generar los modos de comportamiento que se quiere estudiar. Medio ambiente o El medio ambiente está constituido por el conjunto de todos los elementos situados en el exterior de los límites del sistema tales que: 1. Un cambio en ciertos de sus atributos afecta al sistema. 2. Otros atributos (distintos a los anteriores) son afectados por el comportamiento del sistema.
