Manual Stella 5.0 - Parte 1

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  • MANUALDESTELLA5.0 DINAMICADESISTEMAS

    DINAMICADESISTEMAS

    MANUALDESTELLA

    PRIMERAPARTE

    HUAMANCONDEZOALFREDODELGADOCAYETANORAFAEL

  • MANUALDESTELLA5.0 DINAMICADESISTEMAS

    CONTENIDO

    PREFACIO

    INTRODUCCIN

    CPITLULOI:DNAMICADESISTEMAS

    1.1 Modelodinmico

    1.2 Relacionescausales

    1.3 Sistemasdinmicosdeprimerorden

    1.4 DiagramaForrester

    1.5 Ejecucindelsoftwarestella

  • MANUALDESTELLA5.0 DINAMICADESISTEMAS

    PREFACIO

    Esta obra est dirigida y orientada a las organizaciones que involucran la

    sociedad en su conjunto, especficamente a aquellos que por alguna razn necesitan

    aprenderasolucionarproblemasdetiporeal,aplicandoladinmicadesistemas.

    De la misma forma la literatura no comercial sobre temas introductorios del

    comportamientodesistemasyenparticularsobrelasolucindeproblemasrealesesen

    generalescasoyenalgunoscasosobsoleto.Excusaidealyprincipalmotivacinparael

    desarrollo de esta primera edicin del libro denominado dinmica de sistemas. Esta

    edicin incluye problemas reales, propuesta de mejores soluciones y novedosos

    componentes que permiten comprender con claridad la aplicacin de los conceptos

    definidosenlaparteterica.Laherramientaqueseutilizaenelmodelamientodinmico

    para mostrar la solucin del problema es e software stella. La importancia de este

    softwareradicaenlafacilidaddeusoquebrindaalalumnopermitiendoconcentrarsecon

    mayorespecificacinenelmodeloyestructuradelosdatos.

    Ellibroenfocaproblemasquerequierenyobedecenaunalgoritmocaracterizado

    pro requerir para su solucin de un anlisis sistemtico y de un razonamiento

    estructuradoyflexible.

    PeterSengeconocidoinvestigadordefineladinmicadesistemascomounade

    las cinco disciplinas, que contienen dentro de su ncleo el concepto de aprendizaje

    trmino definido por: Fred Kofman como: El aprender implica incorporar nuevas

    habilidades, posibilita el logro de objetivos que hasta el momento se haya fuera del

    alcance.E cual es tarea diariadel serMaestro (ensear,aaprender, enseara ver,

    ensearasaber).

    Debemosentenderqueelesfuerzoylabsquedaconstantedelsabercontinan,

    encontrarcaminosesunatareaestimulante, implicaensearalalumnoaserflexible,a

    observarunproblemabajolaspticasdiferentes,averdistintasalternativas,ainterpretar

    ysentirlabellezadeunasolucin.

    Debemos mencionar que est obra, se basa en experiencias impartiendo la

    ctedrapormsdeunadcadaendiferentesuniversidadesestatales yprivadas, tales

  • MANUALDESTELLA5.0 DINAMICADESISTEMAS

    como: Universidad Nacional de Ingeniera, Universidad Inca Gracilazo de la Vega,

    UniversidadTecnolgicadelPerentreotras.

    Finalmente queremos agradecer a todos aquellos que contribuyeron en forma

    desinteresadaalaelaboracindeestaobra.

  • MANUALDESTELLA5.0 DINAMICADESISTEMAS

    INTRODUCCIN

    Elpresentelibro,enfocalosfundamentosdelaTeoradeSistemas,enparticular

    elcomportamientodelosSistemasDinmicos,suordenycrecimientorespectivamente

    asimismocontieneproblemasresueltos indicandosuprocedimientoyrepresentacinen

    DinmicadeSistemas,paralocualseelaboralosDiagramasdeCausaEfecto.Ycon

    elusodelSoftwareSTELLA serealizalaimplementacindelosDiagramasdeForrester.

    Con la finalidad de evaluar los resultados del proceso de simulacin,

    determinamos2aspectosfundamentalesparaelanlisis:

    1.Utilizando los grficos para la representacin del comportamiento de los

    modelosmedianteseries,grficadebarras,etc.

    2.Utilizandolatablasparalosdatosestadsticosporunidaddetiempoyportipo

    de variable. Para optimizar el diseo de los modelos y su implementacin, se utiliza

    EstructurasdeDatos (Listas yMatrices), Funcionespredefinidas, tales como:Delay (),

    Ramp(),Step(),Pulse(),ifthenrelse.ELcomportamientodel

    presentetexto,estdivididoen2partes:

    ParteI.Marcoconceptual,teorayaplicacionesmediantediagramascausalesy

    suimplementacinrespectivaenDiagramasForrester.

    Parte II. Consta de una gua de 60 problemas propuestos. El solucionario se

    encuentraen laPginaWebdelautor (www.iespana.es/tcordovaowww.fiis.uni.edu.pe,

    www.geocities.com/teo_cordova)

    Seorlector,seesperadeUD.Susaportesparalasinnovacionesdelosnuevos

    problemas.

  • MANUALDESTELLA5.0 DINAMICADESISTEMAS

    CAPITULOI:DINMICADESISTEMAS

    DinmicadeSistemaspermiteunamejorcomprensinenelcomportamientode

    sistemas. Actualmente, las reasde aplicacin, se han extendidoal cambio delmedio

    ambiente, importacin/exportacin de productos, poltica, la conducta econmica, la

    medicinayalingeniera,ascomoaotroscampos.Esttcnicapermiteverlaevolucin

    delossistemasatravsdeltiempo.

    DINMICADESISTEMAS RELACIONESCAUSALES

    Definicindeladinmicadesistemas

    LaDinmicadeSistemasusaconceptosdelcampodelcontrolrealimentadopara

    organizarinformacinenunmodelodesimulacin.Lasimulacinilustralasimplicaciones

    delcomportamientodelsistemamodelado.

    RepresentacindeSistemas

    EntradasySalidasDinmica

    Sistemaenequilibrio Sistemaentransformacin

    Enfocadoaresultados Enfocadoacambiosyprocesos

    AB

    C

  • MANUALDESTELLA5.0 DINAMICADESISTEMAS

    Historiadeladinmicadesistemas

    Jay Forrester, ingeniero de sistemas del Instituto Tecnolgico deMassachusset

    (MIT) desarrollo est metodologa durante la dcada de los cincuenta. La primera

    aplicacinfueelanlisisdelaestructuradelaempresanorteamericana,yelestudiode

    lasoscilacionesmuyacusadasenlasventasdeestaempresa,publicadacomoIndstrial

    Dynamics.En1969sepublica laobraDinmicaUrbana,en laquesemuestracmoel

    ModeladoDS esaplicablea sistemasde ciudades.En1970apareceElModelodel

    Mundo, trabajoquesirvidebaseparaqueMeadowsrealizasenen informealClubde

    Roma, divulgado posteriormente con el nombre de Los lmites del crecimiento. Estos

    trabajosysudiscusinpopularizacinde laDinmicadeSistemasanivelmundial.Los

    modelos, por varias dcadas se implementaron usando el lenguaje de programacin

    DynamobajolaplataformaDOS,peroenlapresentedcadasurgeconmuchainfluencia

    Stella bajolaplataformaWindows.Suventajaesgrande,puesalavezqueusteddisea

    eldiagramadeforrester,sevagenerandoelprogramafuente(Ecuaciones).

    EventoContinuo

    La simulacin continua es anloga a un depsito (Nivel)) donde el fluido que

    atraviesaunacaeraesconstante.Elvolumenpuedeaumentarodisminuirperoelflujo

    es continuo, enmodelos continuosel cambiode valores sebasadirectamenteen los

    cambiosdeltiempo.Enlasiguientegrficaseilustraelproceso:

    FLUJONIVEL

    Estadoonivel

    Canaldeinformacin

    Variablededecisinoflujo

  • MANUALDESTELLA5.0 DINAMICADESISTEMAS

    Ladinmicadesistemasenelcontextodelaingenieradesistemas

    Unsistema,seentiendecomounavariablecuyoselementosinteractanjuntos,ya

    que continuamente se afectan unos a otros, de modo que operan hacia una meta en

    comn.Alhablardedinmicadeunsistema,nosreferimosaquelasdistintasvariables

    sufrencambiosalolargodelintervalodesimulacin(tiempo),comoconsecuenciadelas

    interaccionesqueseproducenenellas.Sucomportamientovendrdadoporelconjunto

    de trayectorias (grficas) de todas las variables, que se pueden mostrarse en forma

    creciente,decrecienteolineal.

    Modelosdetomadedecisiones

    Ladinmicadesistemasesunametodologapararesolverproblemasdelmundo

    real, pues sus campos de aplicacin son muy variados. Por ejemplo, para construir

    modelosdesimulacininformtica,sistemasdedefensa,simulandoproblemaslogsticos

    deevolucinde tropas,estosmodelossondegranutilidadtcnicaen lagestinde las

    organizacionesalimplementarsuPlanAnualdeActividades.

    Realimentacin

    Procesoquetomaunvalordeentradaconvirtiendoestosvaloresenunasalida,los

    cuales son usados como una entrada. En la siguiente grfica, se complementa el

    conceptodeRealimentacinoRetroalimentacin.

    PROCESO OUTPUTINPUT

  • MANUALDESTELLA5.0 DINAMICADESISTEMAS

    1.1MODELODINMICO

    Unmodelodinmicoesel conjuntode variablesque tienenuna relacin causa

    efectoypermitenProyectarresultadosyasobservarsuevolucinocomportamientode

    sistema.

    Similhidrodinmico

    Es la representacin grfica comounobservador ve al sistema. En la siguiente

    grfica, se considera las siguientes variables: Nivel, Discrepancia, Flujos de entrada y

    salida.

    Enlasiguientegrfica,seilustraelsmilhidrodinmicoconsiderado3niveles:N,

    MyPVariablesdeFlujoson:Fs1yFs2.ComoobservaraFs1esvariabledesalidapara

    elnivelNyalavezsirvedeentradaparaelnivelM.

    F.deentrada

    ObjetivoDiscrepancia}

    Nivel

    Nivel

    Variabledeflujo

    Tasapromediodecompras

    F1

    FS1

    FS2

    ObjetivoVariabledeflujo

    Variabledeflujo

  • MANUALDESTELLA5.0 DINAMICADESISTEMAS

    Modelosanalticos(matemticos)ensistemasdinmicos

    Delagrfica,seobtieneunsistemadeecuacionesdiferenciales,querepresentan

    loscambiosdeestadorespectoalosnivelesP,MyN.

    21 FFtN

    - =

    ParaelalmacndenivelN.

    21 SS FFtM

    - =

    ParaelalmacndenivelM.

    2SFtP

    =

    ParaelalmacndenivelP.

    Modelo

    Unmodeloesunarepresentacinformaldeunsistema,quenospermitirsimular

    o estudiar los comportamientos diferentes frente a supuestos de partida distintos

    (escenarios) identificando el Sistema, para supuestos su modelo seguir la siguiente

    secuenciadepasos.

    Lafotografadelestadoactualdelsistemavienerepresentadopor lasvariables

    denivel,quesonasimiladasaalmacenes,cajasonivelesquesellenanconelaporte

    de flujos yconelrecursodelas auxiliares ,dependiendodelintervalodesimulacin

    (Usodelaintegraldefinida)odeunobjetivo.

    Elementosyrelacionesenlosmod