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Introducción a la Dinámica de Sistemas y el Pensamiento Sistémico
Dr. Ing. Roberto A. GonzálezProfesor Invitado
09/10/2006 Dr. Roberto A. González 2
Problemas actualesNo se enseña a pensar:
La forma en que pensamos, comunicamos y aprendemos está desfasada.
El “pensamiento” está compuesto de dos actividades:
Construcción de modelos mentalesSimular la realidad en base a los modelos construidos, para sacar conclusiones y adoptar decisiones.
Un modelo mental:Es una “abstracción selectiva” de la realidad que se crea y que se puede mantener en nuestra cabeza.
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Problemas actualesLos modelos mentales que construimos muchas veces son deficientes:
Generalmente se aplica el concepto de “divide y vencerásNo se tiene en cuenta que en “el mundo real” todo está relacionado y es necesario entender las interacciones.
No se tiene en cuenta las retroalimentaciones, ni las respuestas no lineales.
Por eso los problemas tienden a analizarse a través de listas de medidas a tomar:
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Un camino alternativoSe debe introducir un nuevo enfoque de pensamiento, en el que se eliminen los defectos de los métodos actuales.Una alternativa (no precisamente nueva) es introducir la Dinámica de Sistemas.
Este enfoque fue introducido por Forrester en el MIT en la década del 50 del siglo pasado
Primero debemos introducir algunos conceptos relacionados con los sistemas
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Introducción a la Dinámica de SistemasSistema es una entidad compleja, formada por partes en interacción adecuadamente coordinadas.
Entre el sistema - el todo- y sus partes, se establece una relación dialécticaEs imposible entender el todo -el sistema- sin conocer las partes, asícomo entender las partes sin conocer el todo (Pascal) .
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Introducción a la Dinámica de SistemasEl reduccionismo clásico pretende que el estudio de un sistema se reduce al de sus partes: conocidas las partes y sus propiedades es posible conocer las del propio sistema.El holismo pretende que el estudio de las partes de un sistema no tiene sentido más que considerándolas integradas en el sistema, careciendo de todo significado desvinculadas de él. (El todo es lo significativo).
El enfoque sistémico se desenvuelve en un contexto intermedio entre el reduccionismo y el holismo.
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Introducción a la Dinámica de SistemasEl enfoque sistémico adopta de estos dos puntos de vista lo que tienen de más interesante:
del reduccionismo adopta su propensión al análisisdel holismo adopta su tendencia a la síntesis.
El método sistémico, por lo tanto, consiste en una adecuada coordinación de análisis y síntesis del sistema objeto de estudio.
El análisis disecciona el sistema en sus partes (composición)La síntesis articula las partes entre si mediante relaciones de influencia.
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Introducción a la Dinámica de SistemasLa Dinámica de Sistemas, es una de las aplicaciones concretas realizadas a partir del enfoque sistémico y constituye un estudio de cómo la estructura determina el comportamiento.
Combina la teoría, métodos y filosofía necesarias para analizar el comportamiento de los sistemas en campos tan diversos como los negocios, la administración, el comportamiento de la economía, los cambios ambientales, política, medicina, ingeniería y otros.Brinda una base común que se puede aplicar dondequiera que se quiera entender e influenciar como las cosas cambian con el tiempo
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Fundamentos de la Dinámica de Sistema
Las relaciones dan la estructura del sistema y se visualiza mediante el Diagrama Causal o de InfluenciasEl comportamiento estáformado por la evolución a lo largo del tiempo de las magnitudes consideradas relevantes para describir el sistema en cuestión (Dinámica).
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Introducción a la Dinámica de SistemasAl sistema artificial que pretende reproducir el comportamiento del sistema concreto que se estudia, se le llama modelo del sistemaLa DS es también un método que suministra útiles operativos y conceptuales mediante los cuales construir modelos con los que estudiar el comportamiento de una amplia clase de problemas concretos
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Modelos DinámicosTipos de Sistema:Sistema Estático:
Si Flujo Entrada = Flujo Salida = 0 , h es constante, no hay movimientoen el sistema: Sistema Estático.
Sistema Dinámico:Si Flujo Entrada ≠ Flujo Salida, h cambia con el tiempo: el sistema esdinámico, en estado trasiente.Si Flujo Entrada = Flujo salida, h esconstante en el tiempo: el sistemaes dinámico, en estadoestacionario.
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Introducción a la Dinámica de SistemasEste método sólo puede aplicarse adecuadamente en la práctica, con un software adecuado.Estos software son del tipo icónico y facilitan la construcción de los modelos sin el empleo evidente de las matemáticasUn ejemplo de este tipo de software es el Stella (o su gemelo Ithink) de ISEESystems.
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Desarrollo de software para Dinámica de Sistema
El primer software fue DYNAMO, de Forrestery colaboradores, desarrollado en el MIT en la década del 50.En la actualidad entre los mejores software disponibles para la Dinámica de Sistemas, se encuentran:
Stella (y su gemelo Ithink), de ISEE SystemsVensim de Ventana SystemsPowersim de Powersim Software.
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Software StellaUn intento inicial de mejorar la definición de “Dinámica de Sistema” fue la propuesta de denominarla “Structural Thinking” y de ahí el nombre del software que se desarrolló para su aplicación: STELLA (Structural Thinking, Experiential Learning Laboratory with Animation)
Pero ese nombre “Structural Thinking” recordaba demasiado al trabajo de los ingenieros civiles al construir las “estructuras” de edificios o puentes!
Posteriormente el desarrollador de Stella, BarryRichmond, , sustituyó la denominación inicial de “Structural Thinking” por el concepto de “SystemThinking.
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Características de los software disponiblesStella es superior en ambiente gráfico, posibilidades y facilidades de uso y será el que se estudie en este curso.
Si bien sus ejemplos se orientan hacia la ciencias exactas y naturales y la protección del medio ambiente, su gemelo, Ithink, se dedica especialmente a la economía y los negocios.Lo único que diferencia a Ithink de Stella son los ejemplos que traen cada uno, pero los mismos son intercambiables entre ambos y con uno sólo de ellos se resuelven los problemas tanto de ciencias naturales y ambientales como los económicos y empresariales.
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IntroducciónConstruir un modelo es una tarea muy difícil:
El modelador necesita no solamente un buen conocimiento del proceso a modelar, sino también un profundo conocimiento matemático.
El software Stella® es un lenguaje icónico simple que permite a los estudiantes construir su conocimiento sobre cualquier fenómeno:
Desde dinámica de población y reacciones químicas hasta la dinámica de una obra de Shakespeare, y cualquier cosa intermedia!Stella® hace fácil la construcción de modelos dinámicos complejos, con muy poco manipulación matemática de parte del modelador.
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Un modelo simple con Stella
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¿Qué es “Pensamiento Sistémico”?Pensamiento Sistémico es el arte y la ciencia de hacer inferencias fiables acerca del comportamiento, mediante el desarrollo y la comprensión incrementadamente profunda de la estructura subyacente.Pensamiento Sistémico es un Paradigma y un Método de Enseñanza.
Lo primero condiciona lo segundo. Lo segundo soporta lo primero. Las dos partes forman un conjunto sinérgico.
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¿En qué consiste el Paradigma?En dos piezas fundamentales:
Punto de vista que determina el alcance de la posición que se adopta.
Se debe ser capaz de ver a la vez los árboles y el bosque (poner un ojo en cada uno) El posicionamiento debe tener a la vez implicaciones estructurales y de comportamiento.
Los pensadores sistémicos deben ver tanto lo genérico como lo específico, tanto los patrones como los eventos!
Habilidades de pensamiento
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Habilidades de pensamiento sistémico1. Pensamiento del Sistema como Causa (las
fronteras de los modelos se establecen de maneratal que los mecanismos causales queden dentrode dichas fronteras)
2. Pensamiento de Lazo Cerrado (Las relacionescausales no van en una sola dirección, son recíprocas).
3. Pensamiento Operacional (Reconocer y utilizarla estructura stock/flujo de los sistemas)
(Esta tercera habilidad de pensamiento es la querepresente mejor la esencia única de la Dinámica de Sistemas y por consiguiente del Pensamiento Sistémico).
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Habilidades de pensamiento sistémico4. Pensamiento de 10 000 Metros
Inspira la amplitud, modera la profundidad.Permite apreciar la estructura completa de los sistemas
5. Pensamiento DinámicoVer los sistemas en el tiempo, no estáticos
6. Tener en cuenta los retrasos en tiempoLos efectos pocas veces son instantáneos
7. Considerar el comportamiento no linealEn la realidad las relaciones lineales son poco comunes. Se debe tener en cuenta siempre la posibilidad de que la relación pueda ser no lineal
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Pensamiento de 10 000 versus modelo mental tradicional
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Ejemplo de Sistema como Causa¿Cuál es la causa del comportamiento oscilatorio del muelle, después que se retira la mano sobre la que estaba colocado?
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Introducción a la Dinámica de SistemasNormalmente nuestros “modelos mentales” no son capaces de captar los complejos sistemas naturales y sociales y los “condicionamientos preestablecidos”impiden que se comprenda adecuadamente la dinámica de los mismos.Aplicando la Dinámica de Sistemas, se puede llegar a un conocimiento mejor del problema y encontrar soluciones, que de otra forma no se obtendrían!A continuación, a manera de ejemplo y motivación, se mostrarán dos ejemplos de problemas simples de DS, y los resultados que obtuvieron en sus intentos de respuesta, un grupo de alumnos graduados de administración de negocios del MIT que comenzaban un curso de DS.
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Análisis de un problema simple de Dinámica de Sistema
Esta tarea está dentro de los más simples ejemplos posibles de problemas relacionados con recipientes y flujos:
No hay lazos de retroalimentaciónNo hay retrasos de tiempoHay un solo stockEl flujo de salida es constante y el flujo de entrada sigue un patrón simple
Sin embargo, cuando esta simple prueba se aplicó a estudiantes graduados en el MIT que iniciaban un curso de DS, sólo el 36 por ciento logró una respuesta aceptable!
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Análisis de un problema simple de Dinámica de SistemaConsidere la bañera que se muestra en la figura. El agua fluye con determinada tasa (flujo) y sale por el drenaje con otra tasa.El gráfico muestra el comportamiento hipotético de los flujos de entrada y salida a la. A partir de esa información, determine el comportamiento en el tiempo del nivel de agua en la bañera. Asuma que la cantidad inicial de agua en la bañera (en tiempo cero) es de 100 litros
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Análisis de un problema simple de Dinámica de Sistema
La clave para la solución del problema es tener en cuenta que, aunque el flujo de entrada comience a bajar, el nivel del tanque seguirá subiendo, mientras que el flujo de entrada continúe a un valor mayor que el flujo de salida. Y a la inversa, aunque el flujo de entrada comience a subir, el nivel del tanque continuará bajando mientras el flujo de entrada no sobrepase el flujo de salida!
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Análisis de un problema simple de Dinámica de Sistema
Los dos gráficos muestran las respuestas erróneas más comunes obtenidas.¿Cómo opina usted que debe ser el comportamiento del contenido de agua en la bañera?
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Otro problema a analizar
El gráfico muestra el número de personas que entran y salen de una tienda por departamento en un periodo de 30 minutos.A partir del análisis de la la información que brinda el gráfico, responda las cuatro preguntas que aparecen en la próxima diapositiva.
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Otro problema a analizarPor favor, responda las preguntas siguientes y marque la casilla correspondiente si no puede determinar la respuesta con la información brindada:
1. ¿Durante cuál minuto entró más público en la tienda? Minuto _______ No puede ser determinado _________
2. ¿Durante cuál minuto salió más público de la tienda? Minuto _______ No puede ser determinado _________
3. ¿Durante qué minuto hubo la mayor cantidad de personas en la tienda? Minuto _______ No puede ser determinado _________
4. ¿Durante cuál minuto hubo la menor cantidad de personas en la tienda? Minuto _______ No puede ser determinado _________
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Otro problema a analizarPorcentaje de alumnos graduados del MIT que dieron respuestas correctas:
Preguntas 1 y 2: 94 % Pregunta 3 : 42%Pregunta 4 : 30%º!!!
El bajo porcentaje de acierto en las preguntas más relacionadas con la DS, demuestran fehacientemente la dificultad que presenta el análisis y solución incluso de los problemas dinámicos más simples!Esperamos que la Introducción a la DS que se brindará en este curso, sirva de motivación a los asistentes para adentrarse en este fascinante campo!
