Elementos de la dinámica de sistemas

Noción de sistema dinámico:

En el marco de la dinámica de sistemas vamos a emplear el modelado y la simulación para observar el comportamiento de las relaciones entre elementos de un sistema a través del tiempo.
Esta observación la realizaremos sobre el sistema homomórfico del sistema real. Este sistema homomórfico, o modelo, lo denominaremos sistema dinámico. Nos interesa conocer el comportamiento de la estructura sistema dinámico a través del tiempo.

Límites del sistema:

¿Hasta dónde alcanza nuestro sistema?. O más sencillamente, ¿Qué está dentro de él?, ¿Qué está fuera? Aún teniendo claro cuál es el sistema de nuestro interés, conviene aclarar cuáles son los límites de nuestro sistema dinámico, cuales de todos los elementos e interacciones del sistema real van a ser incluidos, y cuales pasarán a formar parte del medio.

Es decir, que de todo el sistema real bajo estudio, habremos de hacer abstracciones para reducir la complejidad de la realidad y capturar los elementos y sus interrelaciones que, según criterio experto, se consideren pertinentes al estudio.

Elementos y relaciones en los modelos:

Un modelo, como representación abstracta de un sistema real, está compuesto por:

1. Un conjunto de definiciones que permiten identificar los elementos que constituyen el modelo.
2. Un conjunto de relaciones que especifican las interacciones entre elementos que aparecen en el modelo.

Tres disciplinas básicas para la dinámica de sistemas

Cibernética:

Wiener propone la cibernética (del griego Kybernos: timón, gobierno, control) como la disciplina que "estudia la comunicación y el control tanto en el animal como en la máquina".

Ahora bien, los mecanismos de control constan de los cuatro elementos siguientes:

a. Una meta u objetivo deseado.
b. Un mecanismo de medición del desempeño o estado actual del sistema.
c. Un mecanismo de comparación, para conocer la diferencia entre a. y b.; y
d. La toma de decisiones para emprender acciones, que afectarán al desempeño del sistema. (a.), lo cual nos conduce a la realimentación (Feedback, en inglés. Favor no utilizar retroalimentación, por razones de higiene), y en realimentación han parado los más recientes definiciones de cibernética.

Informática:

La informática (del francés: Information Automatique) nacida a partir de la aparición y popularización del computador pretende " hacer fácil y fecundo el empleo del computador".

Teoría General de Sistemas:

La Teoría General de Sistemas proporcionó un poderosísimo lente para ver el Universo. El enfoque sistémico derriba las barreras tradicionales de diferentes disciplinas y propone un nuevo orden para la observación y la comprensión. El modelado, la transdisciplinaridad, la transferencia de resultados entre campos de la ciencia. El "paradigma de sistemas" toma una visión globalizadora, lidiar con el todo (holístico), en lugar del enfoque analítico tradicional, tomar en cuenta la interacción como elemento determinante del todo.

Origen histórico de la dinámica de sistemas

La dinámica de sistemas aparece en un momento histórico en el que se desarrollan unos determinados movimientos de tipo científico y tecnológico, y resulta influida, y hasta cierto punto condicionada, por algunos de éstos desarrollos científicos a los que se puede considerar íntimamente ligada. Al mismo tiempo la dinámica de sistemas pretende resolver una clase determinada de problemas prácticos"

Definiciones de Dinámica de Sistemas

Es una metodología de uso generalizado para modelar y estudiar el comportamiento de cualquier clase de sistemas y su comportamiento a través del tiempo con tal de que tenga características de existencias de retardos y bucles de realimentación.

Estudia las características de realimentación de la información en la actividad industrial con el fin de demostrar como la estructura organizativa, la amplificación (de políticas) y las demoras (en las decisiones y acciones) interactúan e influyen en el éxito de la empresa.

Es un método en el cual se combinan el análisis y la síntesis, suministrando un ejemplo concreto de la metodología sistémica. La dinámica de sistemas suministra un lenguaje que permite expresar las relaciones que se producen en el seno de un sistema, y explicar como se genera su comportamiento.

Modelo Matemático

Conjunto de relaciones matemáticas que determinan el comportamiento de un sistema. Modelo basado en la lógica matemática, cuyos elementos son esencialmente variables y funciones relacionadas mediante expresiones matemáticas.

• El modelado matemático de sistemas es un medio imprescindible para la solución de gran variedad de problemas (científicos, económicos, biológicos, etc.)

• Su estudio esta motivado por los avances en procesadores de cálculo, nuevas teorías matemáticas y el análisis de sistemas.

• Permite simular procesos para su estudio y el diseño de sistemas de control.

• Su objetivo principal es describir el comportamiento dinámico de un sistema.

Etapas para realizar un estudio de simulación

Definición del sistema:

Para tener una definición exacta de un sistema que se desea simular, es necesario hacer primeramente un análisis preliminar de este, con el fin de determinar la interacción con otros sistemas. Las restricciones del sistema, las variables que interactúan dentro del sistema y su interrelaciones, las medidas de efectividad que se van a utilizar para definir y estudiar el sistema y los resultados que se esperan obtener del estudio.

Formulación de modelos:

Una ves definido con exactitud los resultados que se esperan obtener del estudio, se define y construye el modelo con el cual se obtendrán los resultados deseados. En la formulación del modelo es necesario definir todas las variables que forman parte de el, sus relaciones lógicas y los diagramas de flujo describen de forma completa el modelo.

Colección de datos:

Es importante que se definan con claridad y exactitud los datos que en el modelos van a requerir para producir los resultados deseados.

Implementación del modelo en la computadora:

Con el modelo definido el siguiente paso es decidir si se utiliza algún lenguaje como el frontran, algol, lisp, etc., o se utiliza algún paquete como Vensim, Stella y iThink, GPSS, simula, simscript, Rockwell Arena etc., para procesarlo en la computadora y obtener los resultados deseados.

Validación:

A través de esta etapa es posible detallar deficiencias en la formulación del modelo o en los datos alimentados al modelo. Las formas más comunes de validar un modelo son:

· La opinión de expertos sobre los resultados de la simulación.
· La exactitud con que se predicen datos históricos.
· La exactitud en la predicción del futuro.
· La comprobación de falla del modelo de simulación al utilizar datos que hacen fallar al sistema real.
· La aceptación y confianza en el modelo de la persona que hará uso de los resultados que arroje el experimento de simulación.

Experimentación:

La experimentación con el modelo se realiza después que este haya sido validado. La experimentación consiste en generar los datos deseados y en realizar un análisis de sensibilidad de los índices requeridos.

Interpretación:

En esta etapa del estudio, se interpretan los resultados que arroja la simulación y con base a esto se toma una decisión. Es obvio que los resultados que se obtiene de un estudio de simulación ayuda a soportar decisiones del tipo semi-estructurado.

Documentación:

Dos tipos de documentación son requeridos para hacer un mejor uso del modelo de simulación. La primera se refiere a la documentación del tipo técnico y la segunda se refiere al manual del usuario, con el cual se facilita la interacción y el uso del modelo desarrollado.

¿Qué intenta la simulación?

1. Descubrir el comportamiento de un sistema.

2. Postular teoría o hipótesis que explique el comportamiento observado.

3. Usar esa teoría para predecir el comportamiento futuro del sistema, es decir mirar los efectos que se producirían en el sistema mediante los cambios dentro de el o en sus métodos de operación (tiempo en minutos).