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INGENIERÍA DE SISTEMAS

MATERIA INGENIERÍA DE SISTEMAS

OBJETIVO

Que el alumno conozca y aplique la Teoría General de Sistemas, su terminología y valore las
ventajas de su enfoque en la solución de problemas, en base a la perspectiva teleológica de
esta forma de pensamiento.


EN QUE CONTRIBUYE AL ÁREA

Aporta conocimientos sobre los elementos, conceptos, de los sistemas; así como
metodologías de análisis y diseño de los mismos.


QUE REPORTA EN TÉRMINOS DE APRENDIZAJE

1. Aprende que el mundo y el universo tiene una estructura sistémica.
2. Aprende los principales elementos y propiedades de los sistemas.
3. Aprende la diferencia entre el enfoque mecánico-analítico y el enfoque de sistemas, para
   su adecuada aplicación.
4. Aprende la aplicación de metodologías del enfoque de sistemas, para el análisis y diseño
   de sistemas.


EN QUE CONTRIBUYE A LA PRÁCTICA PROFESIONAL

Auxilia al profesionista en la toma de decisiones, ya que bajo el enfoque de sistemas puede
crear, analizar e implantar nuevas alternativas de solución a los problemas que enfrenta en
su práctica profesional. También le permite diseñar planes estratégicos y programas de
desarrollo dentro de un entorno de alta competitividad y de una economía global.




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INGENIERÍA DE SISTEMAS

I. RAZONES DE ESTUDIO DE LA TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS, EVOLUCIÓN Y
OBJETIVOS.

OBJETIVO

Que el alumno sea consciente de la necesidad de estudiar Teoría General de Sistemas, así
como su origen y evolución histórica.


I.1.- La vida en un complejo mundo fragmentado de recursos limitados.

A medida que la ciencia avanza y la tecnología crea los medios necesarios para su
aprovechamiento, la división del trabajo se presenta aceleradamente, incitando la creación
de nuevas disciplinas y especialidades a tal grado que el profesionista siente cada vez más
la necesidad de particularizar en cierta rama del conocimiento, y dedica la mayor parte de su
esfuerzo intelectual en dicha tarea.

En contraposición con lo anterior, la creación de nuevas disciplinas, el surgimiento de nuevas
actividades económicas, la evolución del pensamiento humano y hechos similares, resultado
del incremento del conocimiento de los eventos de la naturaleza, de las necesidades
mundiales, y del avance tecnológico, conllevan a una situación en donde la interacción de los
elementos se hace cada vez más aguda y difícil de entender. El panorama global de las
cosas llega a obscurecerse a tal grado, que resulta prácticamente imposible que un
especialista, en cierta rama, logre captar de una manera clara la problemática que enfrenta.

El grado de complejidad de los sistemas productivos es un tema que preocupa de singular
manera en la época actual. Sin embargo, no debemos conformarnos con entender solamente
que el mayor grado de complejidad de éstos estriba en la multiplicidad de las interacciones
de sus componentes, cabe también cuestionar el porqué los sistemas de nuestro tiempo
muestran una creciente complejidad y de nuestras limitaciones por conocerlos.

El punto central es: abordar situaciones complejas en un evento que resulta sencillo, si se
tiene una mente clara y abierta y si se fomenta la capacidad de aprender de los problemas
particulares sus rasgos generales.

El porqué de la complejidad de los sistemas

El vocablo “complejo” es un término que ha sufrido un proceso de transformación semántica,
que avanza conforme se incrementa la confusión y el número de componentes que
convergen en un fenómeno, llámese inflación, empresa, sector, institución, etc., siendo
frecuente en todos los medios frases como: la problemática del sistema que se está
estudiando, pero ha resultado ser demasiado “compleja” y en consecuencia de “muy difícil
solución”. Si el citado proceso continúa, es posible que en el futuro la palabra “complejo” sea
sinónimo de “imposible” o de “sin solución”.




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INGENIERÍA DE SISTEMAS

I.2.- Problema y problemática.

La complejidad de los sistemas no sería importante, de no ser por los hechos que están
involucrados. Nos estamos convenciendo cada vez más de que en efecto, los problemas
crecen a tales magnitudes que empiezan a poner en duda la capacidad creativa de los
hombres.

Es preciso detenerse un poco y reflexionar acerca del hecho y respondernos, ¿por qué los
problemas continúan incrementándose y son cada vez más graves? No podemos esperare
ayuda para que alguien venga de pronto y los solucione.

Si se quiere emprender la tarea, es menester comenzar por resolver el problema básico de
percibir los problemas como “complejos”. Para esto, es necesario indagar sobre los
mecanismos y estructuras que la gente posee y que le hacen ver las cosas “complejas”.

El foro idóneo para enfrentarse al fenómeno y promover el cambio es sin lugar a dudas en el
que estamos inmersos, esto es, ante alumnos y egresados.

Si a especialistas se les preguntará acerca de los tipos de sistemas que ellos conocen, las
respuestas vendrían de inmediato diciendo: sistema social, solar, matemático, de transporte,
económico, de información, humano, alimentario, productivo, industrial, educativo, agrícola,
natural, animal, etc.

Así, observaríamos que la lista podría ser interminable. Como segunda interrogante, sería
interesante preguntar acerca de los diversos tipos de problemas. Seguramente las
respuestas serían problemas de: control, capacitación, recursos sociales, planeación,
inventarios decisiones, redes, administrativos, organizativos, transporte, financieros,
personal, optimización, rendimiento, mercado, línea de espera, eficiencia, información, etc.

Esta situación nos conduce a pensar que existe una enorme variedad de tipos de sistemas y
una cantidad aún mayor de tipos de problemas, lo cual nos lleva a la conclusión de que para
entender su estructura y dar solución a ciertos problemas que se generan en los sistemas,
habrá que limitarse a cierto tipo de ellos, lo que equivale a pensar, afirmar y justificar la
existencia de los especialistas como vía indispensable para poder encararlos.

Una característica que destaca en el listado es la inclusión de cierto tipo de sistemas como el
solar, el natural o el animal; que mantienen una condición permanente, esto es, no han sido
creados por el hombre, a diferencia de los restantes.

El listado de los problemas también resulta caótico y contradictorio; por ejemplo, los
problemas referentes a líneas de espera, redes o inventarios, ¿acaso no son de
optimización?, los problemas administrativos, ¿no son organizativos?, o los de rendimiento,
¿no son de eficiencia?

Destaca a su vez la tendencia a asociar tipo de problemas con tipo de sistemas, por ejemplo,
sistema económico con problema económico, sistema de información con problemas de

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INGENIERÍA DE SISTEMAS

información, sistemas de transporte con problemas de transporte. Estas relaciones a que se
refieren, ¿Son problemas, son sistemas o son ambos?

Integrado a este panorama, se tienen vagas definiciones de sistemas, que parecería que no
se refieren a situaciones específicas, que no dan importancia sobre lo que hace el sistema y
para quien se hace.

Los problemas a que nos enfrentamos cotidianamente o aquéllos que nos afectan de un
modo u otro, ya sea en el ámbito nacional o en el entorno de una pequeña empresa, siguen
permanentemente acrecentándose, a tal grado que han llegado a obstaculizar gravemente el
progreso del país y de las empresas e instituciones como unidades productoras.
Constantemente sentimos severos fracasos profesionales por no saber o no entender cómo
mejorar; sentimos la necesidad de prepararnos para poder diagnosticar situaciones más
fácilmente. Se intuye que algo marcha mal, que algo tiene que hacerse, que podemos ser
más eficientes y oportunos.

Existen tratados que dedican parte de su contenido a definir el concepto de problema, sin
ahondar en ello, consideremos como definición aceptable la siguiente: problema es la
contradicción entre un estado real y un estado deseado de las cosas (puede tratarse de la
destrucción o moderación de algo existente pero indeseado, o bien la adquisición o logro de
algo ausente pero deseado), es decir, cuando existe una contradicción entre nuestros
objetivos y la realidad presente. Esta definición no pretende ser universal para todos los
pensamientos, sino establecer con cierta amplitud su fundamental coincidencia genérica.

Algo que resulta de mayor interés es lograr una tipificación de los problemas. Para ello
debemos conservar la condición de referirse a un tipo de problema en función de su tipo de
sistema. Retomando los sistemas de interés (los productivos) es posible proceder a una
subclasificación mayor, en la que se considere, por un lado la estructura ya definida y por el
otro, la secuencia que siguen en el tiempo, para poder asociar tipos de problemas.

Con estas condiciones, un sistema productivo primero se crea; entonces, el primer tipo de
problema que se presenta es el de crear el sistema, que aún no existe.


I.3.- Tipos de problemas: operacionales y de magnitud.

Cuando el sistema existe se inician una serie de condiciones que llevan a la aparición de
problemas de diversa índole:

Problemas de operación:

− Problemas de creación de sistemas. La instalación de un planta enlatadora de piña en el
  municipio de Chiapa de Corzo, Chiapas. El problema es crear un sistema.
− Problemas de corrección. La industria metalmecánica de la zona metropolitana de
  Guadalajara, Jalisco, no ha producido los bienes de capital que se había propuesto como
  meta para satisfacer las demandas regionales. El problema es corregir el sistema.

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INGENIERÍA DE SISTEMAS

− Problemas de mejoramiento. Petróleos de Venezuela ha alcanzado las metas propuestas
  para el período 78-82, sin embargo, se ha observado que las utilidades pueden ser aún
  superiores. El problema es mejorar el sistema.

Problemas de magnitud

− Problemas de expansión. D. M. Nacional, fabricante de muebles para oficina, ha visto la
  posibilidad de un nuevo mercado en estantería y desea instalar una nueva línea de
  producción. El problema es la expansión del sistema.

− Problema de contracción. La industria automotriz de E. U. ha visto reducida fuertemente
  la demanda nacional de automóviles y ve escasas posibilidades de exportar a un precio
  competitivo, por lo que la mayoría de las empresas han decidido reducir su producción. El
  problema es la contracción del sistema.


I.4.- Orígenes, fuentes, motivación y enfoque de la teoría general de sistemas (TGS).

Para estudiar la TGS pueden tomarse como base los trabajos de Bertalanffy, ya que ellos
reflejan claramente su origen, espíritu y propósitos, no sólo por los resultados que obtuvo por
sí mismo, sino también por su continuo interés en elaborar recuentos de lo hecho por otros.

El inicio de la TGS se puede ubicar hacia fines del siglo XIX y principios del siglo XX, cuando
la biología estaba inmersa en una controversia entre el mecanicismo y el vitalismo.

El mecanicismo intentaba explicar la vida y los fenómenos asociados con ella, reduciéndolos
a procesos físico-químicos; sin embargo, se enfrentó con severos cuestionamientos pues no
alcanzaba a dar respuesta a muchos problemas que se planteaban en la biología
experimental. Por ejemplo, la imposibilidad de llegar a compuestos orgánicos a partir de
sustancias inertes o de explicar los resultados que se obtenían en experimentos con
embriones.

Un caso típico es aquel en que si se transplantaba tejido joven de la cola de un tritón a una
pata del mismo, el tejido se desarrollaba como pata y no como cola; pero, si se hacía lo
mismo con tejido más viejo, éste se desarrollaba como cola, cualquiera que fuese el lugar
donde se colocará.

Incógnitas como esta y muchas otras relacionadas con el mundo maravilloso de la vida,
llevaron a invocar una misteriosa “fuerza vital” para darles explicación, fuerza que dirigía y
controlaba el crecimiento de los organismos vivos y cuya aceptación implicaba un profundo
resquebrajamiento de la ciencia en este tiempo; y si bien hoy en día la teoría del vitalismo no
es popular, el debate que produjo se extendió hasta los años 30.

En este ambiente, Bertalanffy propone que tal “fuerza vital” reside no en algo mágico o
sobrenatural, sino en las características particulares de los seres vivos, cuya explicación no
podía alcanzarse con base en los métodos de las ciencias físicas ya que son esencialmente

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INGENIERÍA DE SISTEMAS

problemas multivariables y porque su comportamiento está gobernado por su forma de
organización.

La TGS surgió en forma, con los trabajos del alemán Ludwig Von Bertalanffy, publicados
entre 1950 y 1968. La TGS no busca solucionar problemas o intentar soluciones prácticas,
pero sí producir teorías y formulaciones conceptuales que pueden crear condiciones de
aplicación en la realidad empírica.

Los supuestos básicos de la TGS son:

− Existe una nítida tendencia hacia la integración de diversas ciencias naturales y sociales.
− Esa integración parece orientarse rumbo a una teoría de sistemas.
− Dicha teoría de sistemas puede ser una manera más amplia de estudiar los campos no-
  físicos del conocimiento científico, especialmente en ciencias sociales.
− Con esa teoría de los sistemas, al desarrollar principios unificadores que atraviesan
  verticalmente los universos particulares de las diversas ciencias involucradas, nos
  aproximamos al objetivo de la unidad de la ciencia.
− Esto puede generar una integración muy necesaria en la educación científica.

La TGS afirma que las propiedades de los sistemas, no pueden ser descritos en términos de
sus elementos separados; su comprensión se presenta cuando se estudian globalmente.


La TGS se fundamenta en tres premisas básicas:

− Los sistemas existen dentro de sistemas: cada sistema existe dentro de otro más grande.
− Los sistemas son abiertos: es consecuencia del anterior. Cada sistema que se examine,
  excepto el menor o mayor, recibe y descarga algo en los otros sistemas, generalmente en
  los contiguos. Los sistemas abiertos se caracterizan por un proceso de cambio infinito con
  su entorno, que son los otros sistemas. Cuando el intercambio cesa, el sistema se
  desintegra, esto es, pierde sus fuentes de energía.
− Las funciones de un sistema dependen de su estructura: para los sistemas biológicos y
  mecánicos esta afirmación es intuitiva. Los tejidos musculares por ejemplo, se contraen
  porque están constituidos por una estructura celular que permite contracciones.

El interés de la TGS, son las características y parámetros que establece para todos los
sistemas. Aplicada a la administración la TGS, la empresa se ve como una estructura que se
reproduce y se visualiza a través de un sistema de toma de decisiones, tanto individual como
colectivamente.

Desde un punto de vista histórico, se verifica que:

− La teoría de la administración científica usó el concepto de sistema hombre-máquina,
  pero se limitó al nivel de trabajo fabril.



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INGENIERÍA DE SISTEMAS

− La teoría de las relaciones humanas amplió el enfoque hombre-máquina a las relaciones
  entre las personas dentro de la organización. Provocó una profunda revisión de criterios y
  técnicas gerenciales.
− La teoría estructuralista concibe la empresa como un sistema social, reconociendo que
  hay tanto un sistema formal como uno informal dentro de un sistema total integrado.
− La teoría del comportamiento trajo la teoría de la decisión, donde la empresa se ve como
  un sistema de decisiones, ya que todos los participantes de la empresa toman decisiones
  dentro de una maraña de relaciones de intercambio, que caracterizan al comportamiento
  organizacional.
− Después de la segunda guerra mundial, a través de la teoría matemática se aplicó la
  investigación operacional, para la resolución de problemas grandes y complejos con
  muchas variables.
− La teoría de colas fue profundizada y se formularon modelos para situaciones típicas de
  prestación de servicios, en los que es necesario programar la cantidad óptima de
  servidores para una esperada afluencia de clientes.

Las teorías tradicionales han visto la organización humana como un sistema cerrado. Eso ha
llevado a no tener en cuenta el ambiente, provocando poco desarrollo y comprensión de la
retroalimentación (feedback), básica para sobrevivir.

El enfoque antiguo fue débil, ya que 1) trató con pocas de las variables significantes de la
situación total y 2) muchas veces se ha sustentado con variables impropias.
El concepto de sistemas no es una tecnología en sí, pero es la resultante de ella. El análisis
de las organizaciones vivas revela “lo general en lo particular” y muestra, las propiedades
generales de las especies que son capaces de adaptarse y sobrevivir en un ambiente típico.
Los sistemas vivos sean individuos o organizaciones, son analizados como “sistemas
abiertos”, que mantienen un continuo intercambio de materia/energía/información con el
ambiente. La TGS permite reconceptualizar los fenómenos dentro de un enfoque global, para
integrar asuntos que son, en la mayoría de las veces de naturaleza completamente diferente.

El enfoque sistémico es, sobre todo, una combinación de filosofía y de metodología general,
engranada a una función de planeación y diseño. El análisis de sistema se basa en la
metodología interdisciplinaria que integra técnicas y conocimientos de diversos campos
fundamentalmente a la hora de planificar y diseñar sistemas complejos y voluminosos que
realizan funciones específicas.

Características del Enfoque de Sistemas:

−   Interdisciplinario
−   Cualitativo y Cuantitativo a la vez
−   Organizado
−   Creativo
−   Teórico
−   Empírico
−   Pragmático

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INGENIERÍA DE SISTEMAS

El enfoque de sistemas se centra constantemente en sus objetivos totales. Por tal razón es
importante definir primeros los objetivos del sistema y examinarlos continuamente y, quizás,
redefinirlos a medida que se avanza en el diseño.


I.5.- El papel de la teoría general de sistemas y la unidad de la ciencia.

Según Bertalanffy, se puede hablar de una filosofía de sistemas, ya que toda teoría científica
de gran alcance tiene aspectos metafísicos. El autor señala que "teoría" no debe entenderse
en su sentido restringido, esto es, matemático, sino que la palabra teoría está más cercana,
en su definición, a la idea de paradigma de Kuhn. El distingue en la filosofía de sistemas una
ontología de sistemas, una epistemología de sistemas y una filosofía de valores de sistemas.

La ontología se aboca a la definición de un sistema y al entendimiento de cómo están
plasmados los sistemas en los distintos niveles del mundo de la observación, es decir, la
ontología se preocupa de problemas tales como el distinguir un sistema real de un sistema
conceptual. Los sistemas reales son, por ejemplo, galaxias, perros, células y átomos. Los
sistemas conceptuales son la lógica, las matemáticas, la música y, en general, toda
construcción simbólica. Bertalanffy entiende la ciencia como un subsistema del sistema
conceptual, definiéndola como un sistema abstraído, es decir, un sistema conceptual
correspondiente a la realidad. El señala que la distinción entre sistema real y conceptual está
sujeta a debate, por lo que no debe considerarse en forma rígida.

La epistemología de sistemas se refiere a la distancia de la TGS con respecto al positivismo
o empirismo lógico. Bertalanffy, refiriéndose a si mismo, dice: "En filosofía, la formación del
autor siguió la tradición del neopositivismo del grupo de Moritz Schlick, posteriormente
llamado Círculo de Viena. Pero, como tenía que ser, su interés en el misticismo alemán, el
relativismo histórico de Spengler y la historia del arte, aunado a otras actitudes no ortodoxas,
le impidió llegar a ser un buen positivista. Eran más fuertes sus lazos con el grupo berlinés
de la Sociedad de Filosofía Empírica en los años veintitantos; allí descollaban el filósofo-
físico Hans Reichenbach, el psicólogo A. Herzberg y el ingeniero Parseval (inventor del
dirigible)". Bertalanffy señala que la epistemología del positivismo lógico es fisicalista y
atomista. Fisicalista en el sentido que considera el lenguaje de la ciencia de la física como el
único lenguaje de la ciencia y, por lo tanto, la física como el único modelo de ciencia.
Atomista en el sentido que busca fundamentos últimos sobre los cuales asentar el
conocimiento, que tendrían el carácter de indubitable. Por otro lado, la TGS no comparte la
causalidad lineal o unidireccional, la tesis que la percepción es una reflexión de cosas reales
o el conocimiento una aproximación a la verdad o la realidad. Bertalanffy señala "[La
realidad] es una interacción entre conocedor y conocido, dependiente de múltiples factores
de naturaleza biológica, psicológica, cultural, lingüística, etc. La propia física nos enseña que
no hay entidades últimas tales como corpúsculos u ondas, que existan independientemente
del observador. Esto conduce a una filosofía ‘perspectivista’ para la cual la física, sin dejar de
reconocerle logros en su campo y en otros, no representa el monopolio del conocimiento.
Frente al reduccionismo y las teorías que declaran que la realidad no es ‘nada sino’ (un
montón de partículas físicas, genes, reflejos, pulsiones o lo que sea), vemos la ciencia como
una de las ‘perspectivas’ que el hombre, con su dotación y servidumbre biológica, cultural y

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INGENIERÍA DE SISTEMAS

lingüística, ha creado para vérselas con el universo al cual está ‘arrojado’, o más bien, al que
está adaptado merced a la evolución y la historia".

La filosofía de valores de sistemas se preocupa de la relación entre los seres humanos y el
mundo, pues Bertalanffy señala que la imagen de ser humano diferirá si se entiende el
mundo como partículas físicas gobernadas por el azar o como un orden jerárquico simbólico.
La TGS no acepta ninguna de esas visiones de mundo, sino que opta por una visión
heurística.

Finalmente, Bertalanffy reconoce que la teoría de sistemas comprende un conjunto de
enfoques que difieren en estilo y propósito, entre las cuales se encuentra la teoría de
conjuntos (Mesarovic) , teoría de las redes (Rapoport), cibernética (Wiener), teoría de la
información (Shannon y Weaver), teoría de los autómatas (Turing), teoría de los juegos (Von
Neumann), entre otras. Por eso, la práctica del análisis aplicado de sistemas tiene que
aplicar diversos modelos, de acuerdo con la naturaleza del caso y con criterios
operacionales, aun cuando algunos conceptos, modelos y principios de la TGS –como el
orden jerárquico, la diferenciación progresiva, la retroalimentación, etc.– son aplicables a
grandes rasgos a sistemas materiales, psicológicos y socioculturales.


I.6.- Diferentes conceptos de analistas de sistemas.

Las definiciones modernas, por lo común, son parciales, ya que consideran como sistema
una abstracción matemática, un conjunto de elementos físicos asociados o un dispositivo
cibernético.

Las definiciones de Bertalanffy y de Ashby son, probablemente, las más operativas.



L. VON BERTALANFFY:

"Un sistema puede definirse como un complejo de elementos f1, f2, ... fn, en interacción".
(Bertalanffy, L. Von, "An Cutline of General System Theory", en: Brit. J. for the Philosophy of
Sciencie, Vol.l, pp.134-165, 1950, p.143.)

"Complejo de elementos que se mantienen en interacción".

(Bertalanffy, L. van, en General System Theory, G. Braziler, 1968, pag.33)

ASHBY:

"Un sistema se define como todo conjunto de variables que elige un observador de entre las
disponibles de la máquina real".

(Ashby, W.R. Deeing for a Brain. John Wiley, New Yotk, 1952.)

                                                                                              9
INGENIERÍA DE SISTEMAS

Ashby distingue entre sistemas empíricos, y epistemológicos o teóricos. Considera el
conjunto de "todos los sistemas concebibles” y estima que es necesario desarrollar "una
lógica rigurosa de los sistemas"

(Ashby. en General System Yearbook Vol.III, 1958.)

MILLER:

"Un sistema es una región limitada de espacio-tiempo, cuyas partes-componente está,
asociadas en relaciones funcionales".

(Miller, J.G. Toward a General Theory for the Behavioral Sciences. American Psychologist.
Vol.lO, pp. 513-531,1955, p.6.)

BERGMAN:

"Por el momento bastará pensar que el sistema es un grupo de objetos físicos situados en un
lugar limitado de espacio que permanece identificable como un grupo, durante un tiempo
apreciable”

(Bergman, G. Philosophy of Science. University of Wisconsin Press, Madison, 1957, p.92.)

ELLIE and LUDVIG:

"Un sistema es un dispositivo, procedimiento o esquemas que se comporta según alguna
descripción siendo su función la de operar según la información y/o energía que recibe en un
tiempo de referencia, produciendo información y/o energía o materia”

(Ellie and Ludwig. Systems Philosophy~ Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New York, 1962,
p.3.)

DRENICK:

"Un sistema, es un dispositivo que acepta una o más entradas y genera una o más salidas”

(Drenick, Fox, J. (Compilador) System Theory. Polytechnic Press, Brooklyn, New York, 1965,
p.6.)

RAPOPPORT :

"Un sistema desde el punto de vista matemático, es una porción del mundo que en cualquier
momento puede describirse mediante la adscripción de valores concretos a diversas
variables”

(Rapopport, A. "Remarks on General Systems Theory, " General Systems, Year Book, Vo1.8,
1963, p.8.)

                                                                                           10
INGENIERÍA DE SISTEMAS

FREEMAN:

“ Un sistema es una abstracción matemática que se construye para servir de modelo para un
fenómeno dinámico”

(Freeman, H. Discrete-Time Systems, John Wiley, New York, 1965, p.l.)

R00SEN -BUNGE:

"Un sistema en el sentido más amplio debe ser todo aquello que ha de considerarse como
una entidad única”

(Roosen-Bunge, P.H. "Toward a Theory of Parts and Wholes. "An Algebraic Aproach", en
Genetal Systems, Yearbook. Vol.ll, 1966, p.13.)




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  • 1. INGENIERÍA DE SISTEMAS MATERIA INGENIERÍA DE SISTEMAS OBJETIVO Que el alumno conozca y aplique la Teoría General de Sistemas, su terminología y valore las ventajas de su enfoque en la solución de problemas, en base a la perspectiva teleológica de esta forma de pensamiento. EN QUE CONTRIBUYE AL ÁREA Aporta conocimientos sobre los elementos, conceptos, de los sistemas; así como metodologías de análisis y diseño de los mismos. QUE REPORTA EN TÉRMINOS DE APRENDIZAJE 1. Aprende que el mundo y el universo tiene una estructura sistémica. 2. Aprende los principales elementos y propiedades de los sistemas. 3. Aprende la diferencia entre el enfoque mecánico-analítico y el enfoque de sistemas, para su adecuada aplicación. 4. Aprende la aplicación de metodologías del enfoque de sistemas, para el análisis y diseño de sistemas. EN QUE CONTRIBUYE A LA PRÁCTICA PROFESIONAL Auxilia al profesionista en la toma de decisiones, ya que bajo el enfoque de sistemas puede crear, analizar e implantar nuevas alternativas de solución a los problemas que enfrenta en su práctica profesional. También le permite diseñar planes estratégicos y programas de desarrollo dentro de un entorno de alta competitividad y de una economía global. 1
  • 2. INGENIERÍA DE SISTEMAS I. RAZONES DE ESTUDIO DE LA TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS, EVOLUCIÓN Y OBJETIVOS. OBJETIVO Que el alumno sea consciente de la necesidad de estudiar Teoría General de Sistemas, así como su origen y evolución histórica. I.1.- La vida en un complejo mundo fragmentado de recursos limitados. A medida que la ciencia avanza y la tecnología crea los medios necesarios para su aprovechamiento, la división del trabajo se presenta aceleradamente, incitando la creación de nuevas disciplinas y especialidades a tal grado que el profesionista siente cada vez más la necesidad de particularizar en cierta rama del conocimiento, y dedica la mayor parte de su esfuerzo intelectual en dicha tarea. En contraposición con lo anterior, la creación de nuevas disciplinas, el surgimiento de nuevas actividades económicas, la evolución del pensamiento humano y hechos similares, resultado del incremento del conocimiento de los eventos de la naturaleza, de las necesidades mundiales, y del avance tecnológico, conllevan a una situación en donde la interacción de los elementos se hace cada vez más aguda y difícil de entender. El panorama global de las cosas llega a obscurecerse a tal grado, que resulta prácticamente imposible que un especialista, en cierta rama, logre captar de una manera clara la problemática que enfrenta. El grado de complejidad de los sistemas productivos es un tema que preocupa de singular manera en la época actual. Sin embargo, no debemos conformarnos con entender solamente que el mayor grado de complejidad de éstos estriba en la multiplicidad de las interacciones de sus componentes, cabe también cuestionar el porqué los sistemas de nuestro tiempo muestran una creciente complejidad y de nuestras limitaciones por conocerlos. El punto central es: abordar situaciones complejas en un evento que resulta sencillo, si se tiene una mente clara y abierta y si se fomenta la capacidad de aprender de los problemas particulares sus rasgos generales. El porqué de la complejidad de los sistemas El vocablo “complejo” es un término que ha sufrido un proceso de transformación semántica, que avanza conforme se incrementa la confusión y el número de componentes que convergen en un fenómeno, llámese inflación, empresa, sector, institución, etc., siendo frecuente en todos los medios frases como: la problemática del sistema que se está estudiando, pero ha resultado ser demasiado “compleja” y en consecuencia de “muy difícil solución”. Si el citado proceso continúa, es posible que en el futuro la palabra “complejo” sea sinónimo de “imposible” o de “sin solución”. 2
  • 3. INGENIERÍA DE SISTEMAS I.2.- Problema y problemática. La complejidad de los sistemas no sería importante, de no ser por los hechos que están involucrados. Nos estamos convenciendo cada vez más de que en efecto, los problemas crecen a tales magnitudes que empiezan a poner en duda la capacidad creativa de los hombres. Es preciso detenerse un poco y reflexionar acerca del hecho y respondernos, ¿por qué los problemas continúan incrementándose y son cada vez más graves? No podemos esperare ayuda para que alguien venga de pronto y los solucione. Si se quiere emprender la tarea, es menester comenzar por resolver el problema básico de percibir los problemas como “complejos”. Para esto, es necesario indagar sobre los mecanismos y estructuras que la gente posee y que le hacen ver las cosas “complejas”. El foro idóneo para enfrentarse al fenómeno y promover el cambio es sin lugar a dudas en el que estamos inmersos, esto es, ante alumnos y egresados. Si a especialistas se les preguntará acerca de los tipos de sistemas que ellos conocen, las respuestas vendrían de inmediato diciendo: sistema social, solar, matemático, de transporte, económico, de información, humano, alimentario, productivo, industrial, educativo, agrícola, natural, animal, etc. Así, observaríamos que la lista podría ser interminable. Como segunda interrogante, sería interesante preguntar acerca de los diversos tipos de problemas. Seguramente las respuestas serían problemas de: control, capacitación, recursos sociales, planeación, inventarios decisiones, redes, administrativos, organizativos, transporte, financieros, personal, optimización, rendimiento, mercado, línea de espera, eficiencia, información, etc. Esta situación nos conduce a pensar que existe una enorme variedad de tipos de sistemas y una cantidad aún mayor de tipos de problemas, lo cual nos lleva a la conclusión de que para entender su estructura y dar solución a ciertos problemas que se generan en los sistemas, habrá que limitarse a cierto tipo de ellos, lo que equivale a pensar, afirmar y justificar la existencia de los especialistas como vía indispensable para poder encararlos. Una característica que destaca en el listado es la inclusión de cierto tipo de sistemas como el solar, el natural o el animal; que mantienen una condición permanente, esto es, no han sido creados por el hombre, a diferencia de los restantes. El listado de los problemas también resulta caótico y contradictorio; por ejemplo, los problemas referentes a líneas de espera, redes o inventarios, ¿acaso no son de optimización?, los problemas administrativos, ¿no son organizativos?, o los de rendimiento, ¿no son de eficiencia? Destaca a su vez la tendencia a asociar tipo de problemas con tipo de sistemas, por ejemplo, sistema económico con problema económico, sistema de información con problemas de 3
  • 4. INGENIERÍA DE SISTEMAS información, sistemas de transporte con problemas de transporte. Estas relaciones a que se refieren, ¿Son problemas, son sistemas o son ambos? Integrado a este panorama, se tienen vagas definiciones de sistemas, que parecería que no se refieren a situaciones específicas, que no dan importancia sobre lo que hace el sistema y para quien se hace. Los problemas a que nos enfrentamos cotidianamente o aquéllos que nos afectan de un modo u otro, ya sea en el ámbito nacional o en el entorno de una pequeña empresa, siguen permanentemente acrecentándose, a tal grado que han llegado a obstaculizar gravemente el progreso del país y de las empresas e instituciones como unidades productoras. Constantemente sentimos severos fracasos profesionales por no saber o no entender cómo mejorar; sentimos la necesidad de prepararnos para poder diagnosticar situaciones más fácilmente. Se intuye que algo marcha mal, que algo tiene que hacerse, que podemos ser más eficientes y oportunos. Existen tratados que dedican parte de su contenido a definir el concepto de problema, sin ahondar en ello, consideremos como definición aceptable la siguiente: problema es la contradicción entre un estado real y un estado deseado de las cosas (puede tratarse de la destrucción o moderación de algo existente pero indeseado, o bien la adquisición o logro de algo ausente pero deseado), es decir, cuando existe una contradicción entre nuestros objetivos y la realidad presente. Esta definición no pretende ser universal para todos los pensamientos, sino establecer con cierta amplitud su fundamental coincidencia genérica. Algo que resulta de mayor interés es lograr una tipificación de los problemas. Para ello debemos conservar la condición de referirse a un tipo de problema en función de su tipo de sistema. Retomando los sistemas de interés (los productivos) es posible proceder a una subclasificación mayor, en la que se considere, por un lado la estructura ya definida y por el otro, la secuencia que siguen en el tiempo, para poder asociar tipos de problemas. Con estas condiciones, un sistema productivo primero se crea; entonces, el primer tipo de problema que se presenta es el de crear el sistema, que aún no existe. I.3.- Tipos de problemas: operacionales y de magnitud. Cuando el sistema existe se inician una serie de condiciones que llevan a la aparición de problemas de diversa índole: Problemas de operación: − Problemas de creación de sistemas. La instalación de un planta enlatadora de piña en el municipio de Chiapa de Corzo, Chiapas. El problema es crear un sistema. − Problemas de corrección. La industria metalmecánica de la zona metropolitana de Guadalajara, Jalisco, no ha producido los bienes de capital que se había propuesto como meta para satisfacer las demandas regionales. El problema es corregir el sistema. 4
  • 5. INGENIERÍA DE SISTEMAS − Problemas de mejoramiento. Petróleos de Venezuela ha alcanzado las metas propuestas para el período 78-82, sin embargo, se ha observado que las utilidades pueden ser aún superiores. El problema es mejorar el sistema. Problemas de magnitud − Problemas de expansión. D. M. Nacional, fabricante de muebles para oficina, ha visto la posibilidad de un nuevo mercado en estantería y desea instalar una nueva línea de producción. El problema es la expansión del sistema. − Problema de contracción. La industria automotriz de E. U. ha visto reducida fuertemente la demanda nacional de automóviles y ve escasas posibilidades de exportar a un precio competitivo, por lo que la mayoría de las empresas han decidido reducir su producción. El problema es la contracción del sistema. I.4.- Orígenes, fuentes, motivación y enfoque de la teoría general de sistemas (TGS). Para estudiar la TGS pueden tomarse como base los trabajos de Bertalanffy, ya que ellos reflejan claramente su origen, espíritu y propósitos, no sólo por los resultados que obtuvo por sí mismo, sino también por su continuo interés en elaborar recuentos de lo hecho por otros. El inicio de la TGS se puede ubicar hacia fines del siglo XIX y principios del siglo XX, cuando la biología estaba inmersa en una controversia entre el mecanicismo y el vitalismo. El mecanicismo intentaba explicar la vida y los fenómenos asociados con ella, reduciéndolos a procesos físico-químicos; sin embargo, se enfrentó con severos cuestionamientos pues no alcanzaba a dar respuesta a muchos problemas que se planteaban en la biología experimental. Por ejemplo, la imposibilidad de llegar a compuestos orgánicos a partir de sustancias inertes o de explicar los resultados que se obtenían en experimentos con embriones. Un caso típico es aquel en que si se transplantaba tejido joven de la cola de un tritón a una pata del mismo, el tejido se desarrollaba como pata y no como cola; pero, si se hacía lo mismo con tejido más viejo, éste se desarrollaba como cola, cualquiera que fuese el lugar donde se colocará. Incógnitas como esta y muchas otras relacionadas con el mundo maravilloso de la vida, llevaron a invocar una misteriosa “fuerza vital” para darles explicación, fuerza que dirigía y controlaba el crecimiento de los organismos vivos y cuya aceptación implicaba un profundo resquebrajamiento de la ciencia en este tiempo; y si bien hoy en día la teoría del vitalismo no es popular, el debate que produjo se extendió hasta los años 30. En este ambiente, Bertalanffy propone que tal “fuerza vital” reside no en algo mágico o sobrenatural, sino en las características particulares de los seres vivos, cuya explicación no podía alcanzarse con base en los métodos de las ciencias físicas ya que son esencialmente 5
  • 6. INGENIERÍA DE SISTEMAS problemas multivariables y porque su comportamiento está gobernado por su forma de organización. La TGS surgió en forma, con los trabajos del alemán Ludwig Von Bertalanffy, publicados entre 1950 y 1968. La TGS no busca solucionar problemas o intentar soluciones prácticas, pero sí producir teorías y formulaciones conceptuales que pueden crear condiciones de aplicación en la realidad empírica. Los supuestos básicos de la TGS son: − Existe una nítida tendencia hacia la integración de diversas ciencias naturales y sociales. − Esa integración parece orientarse rumbo a una teoría de sistemas. − Dicha teoría de sistemas puede ser una manera más amplia de estudiar los campos no- físicos del conocimiento científico, especialmente en ciencias sociales. − Con esa teoría de los sistemas, al desarrollar principios unificadores que atraviesan verticalmente los universos particulares de las diversas ciencias involucradas, nos aproximamos al objetivo de la unidad de la ciencia. − Esto puede generar una integración muy necesaria en la educación científica. La TGS afirma que las propiedades de los sistemas, no pueden ser descritos en términos de sus elementos separados; su comprensión se presenta cuando se estudian globalmente. La TGS se fundamenta en tres premisas básicas: − Los sistemas existen dentro de sistemas: cada sistema existe dentro de otro más grande. − Los sistemas son abiertos: es consecuencia del anterior. Cada sistema que se examine, excepto el menor o mayor, recibe y descarga algo en los otros sistemas, generalmente en los contiguos. Los sistemas abiertos se caracterizan por un proceso de cambio infinito con su entorno, que son los otros sistemas. Cuando el intercambio cesa, el sistema se desintegra, esto es, pierde sus fuentes de energía. − Las funciones de un sistema dependen de su estructura: para los sistemas biológicos y mecánicos esta afirmación es intuitiva. Los tejidos musculares por ejemplo, se contraen porque están constituidos por una estructura celular que permite contracciones. El interés de la TGS, son las características y parámetros que establece para todos los sistemas. Aplicada a la administración la TGS, la empresa se ve como una estructura que se reproduce y se visualiza a través de un sistema de toma de decisiones, tanto individual como colectivamente. Desde un punto de vista histórico, se verifica que: − La teoría de la administración científica usó el concepto de sistema hombre-máquina, pero se limitó al nivel de trabajo fabril. 6
  • 7. INGENIERÍA DE SISTEMAS − La teoría de las relaciones humanas amplió el enfoque hombre-máquina a las relaciones entre las personas dentro de la organización. Provocó una profunda revisión de criterios y técnicas gerenciales. − La teoría estructuralista concibe la empresa como un sistema social, reconociendo que hay tanto un sistema formal como uno informal dentro de un sistema total integrado. − La teoría del comportamiento trajo la teoría de la decisión, donde la empresa se ve como un sistema de decisiones, ya que todos los participantes de la empresa toman decisiones dentro de una maraña de relaciones de intercambio, que caracterizan al comportamiento organizacional. − Después de la segunda guerra mundial, a través de la teoría matemática se aplicó la investigación operacional, para la resolución de problemas grandes y complejos con muchas variables. − La teoría de colas fue profundizada y se formularon modelos para situaciones típicas de prestación de servicios, en los que es necesario programar la cantidad óptima de servidores para una esperada afluencia de clientes. Las teorías tradicionales han visto la organización humana como un sistema cerrado. Eso ha llevado a no tener en cuenta el ambiente, provocando poco desarrollo y comprensión de la retroalimentación (feedback), básica para sobrevivir. El enfoque antiguo fue débil, ya que 1) trató con pocas de las variables significantes de la situación total y 2) muchas veces se ha sustentado con variables impropias. El concepto de sistemas no es una tecnología en sí, pero es la resultante de ella. El análisis de las organizaciones vivas revela “lo general en lo particular” y muestra, las propiedades generales de las especies que son capaces de adaptarse y sobrevivir en un ambiente típico. Los sistemas vivos sean individuos o organizaciones, son analizados como “sistemas abiertos”, que mantienen un continuo intercambio de materia/energía/información con el ambiente. La TGS permite reconceptualizar los fenómenos dentro de un enfoque global, para integrar asuntos que son, en la mayoría de las veces de naturaleza completamente diferente. El enfoque sistémico es, sobre todo, una combinación de filosofía y de metodología general, engranada a una función de planeación y diseño. El análisis de sistema se basa en la metodología interdisciplinaria que integra técnicas y conocimientos de diversos campos fundamentalmente a la hora de planificar y diseñar sistemas complejos y voluminosos que realizan funciones específicas. Características del Enfoque de Sistemas: − Interdisciplinario − Cualitativo y Cuantitativo a la vez − Organizado − Creativo − Teórico − Empírico − Pragmático 7
  • 8. INGENIERÍA DE SISTEMAS El enfoque de sistemas se centra constantemente en sus objetivos totales. Por tal razón es importante definir primeros los objetivos del sistema y examinarlos continuamente y, quizás, redefinirlos a medida que se avanza en el diseño. I.5.- El papel de la teoría general de sistemas y la unidad de la ciencia. Según Bertalanffy, se puede hablar de una filosofía de sistemas, ya que toda teoría científica de gran alcance tiene aspectos metafísicos. El autor señala que "teoría" no debe entenderse en su sentido restringido, esto es, matemático, sino que la palabra teoría está más cercana, en su definición, a la idea de paradigma de Kuhn. El distingue en la filosofía de sistemas una ontología de sistemas, una epistemología de sistemas y una filosofía de valores de sistemas. La ontología se aboca a la definición de un sistema y al entendimiento de cómo están plasmados los sistemas en los distintos niveles del mundo de la observación, es decir, la ontología se preocupa de problemas tales como el distinguir un sistema real de un sistema conceptual. Los sistemas reales son, por ejemplo, galaxias, perros, células y átomos. Los sistemas conceptuales son la lógica, las matemáticas, la música y, en general, toda construcción simbólica. Bertalanffy entiende la ciencia como un subsistema del sistema conceptual, definiéndola como un sistema abstraído, es decir, un sistema conceptual correspondiente a la realidad. El señala que la distinción entre sistema real y conceptual está sujeta a debate, por lo que no debe considerarse en forma rígida. La epistemología de sistemas se refiere a la distancia de la TGS con respecto al positivismo o empirismo lógico. Bertalanffy, refiriéndose a si mismo, dice: "En filosofía, la formación del autor siguió la tradición del neopositivismo del grupo de Moritz Schlick, posteriormente llamado Círculo de Viena. Pero, como tenía que ser, su interés en el misticismo alemán, el relativismo histórico de Spengler y la historia del arte, aunado a otras actitudes no ortodoxas, le impidió llegar a ser un buen positivista. Eran más fuertes sus lazos con el grupo berlinés de la Sociedad de Filosofía Empírica en los años veintitantos; allí descollaban el filósofo- físico Hans Reichenbach, el psicólogo A. Herzberg y el ingeniero Parseval (inventor del dirigible)". Bertalanffy señala que la epistemología del positivismo lógico es fisicalista y atomista. Fisicalista en el sentido que considera el lenguaje de la ciencia de la física como el único lenguaje de la ciencia y, por lo tanto, la física como el único modelo de ciencia. Atomista en el sentido que busca fundamentos últimos sobre los cuales asentar el conocimiento, que tendrían el carácter de indubitable. Por otro lado, la TGS no comparte la causalidad lineal o unidireccional, la tesis que la percepción es una reflexión de cosas reales o el conocimiento una aproximación a la verdad o la realidad. Bertalanffy señala "[La realidad] es una interacción entre conocedor y conocido, dependiente de múltiples factores de naturaleza biológica, psicológica, cultural, lingüística, etc. La propia física nos enseña que no hay entidades últimas tales como corpúsculos u ondas, que existan independientemente del observador. Esto conduce a una filosofía ‘perspectivista’ para la cual la física, sin dejar de reconocerle logros en su campo y en otros, no representa el monopolio del conocimiento. Frente al reduccionismo y las teorías que declaran que la realidad no es ‘nada sino’ (un montón de partículas físicas, genes, reflejos, pulsiones o lo que sea), vemos la ciencia como una de las ‘perspectivas’ que el hombre, con su dotación y servidumbre biológica, cultural y 8
  • 9. INGENIERÍA DE SISTEMAS lingüística, ha creado para vérselas con el universo al cual está ‘arrojado’, o más bien, al que está adaptado merced a la evolución y la historia". La filosofía de valores de sistemas se preocupa de la relación entre los seres humanos y el mundo, pues Bertalanffy señala que la imagen de ser humano diferirá si se entiende el mundo como partículas físicas gobernadas por el azar o como un orden jerárquico simbólico. La TGS no acepta ninguna de esas visiones de mundo, sino que opta por una visión heurística. Finalmente, Bertalanffy reconoce que la teoría de sistemas comprende un conjunto de enfoques que difieren en estilo y propósito, entre las cuales se encuentra la teoría de conjuntos (Mesarovic) , teoría de las redes (Rapoport), cibernética (Wiener), teoría de la información (Shannon y Weaver), teoría de los autómatas (Turing), teoría de los juegos (Von Neumann), entre otras. Por eso, la práctica del análisis aplicado de sistemas tiene que aplicar diversos modelos, de acuerdo con la naturaleza del caso y con criterios operacionales, aun cuando algunos conceptos, modelos y principios de la TGS –como el orden jerárquico, la diferenciación progresiva, la retroalimentación, etc.– son aplicables a grandes rasgos a sistemas materiales, psicológicos y socioculturales. I.6.- Diferentes conceptos de analistas de sistemas. Las definiciones modernas, por lo común, son parciales, ya que consideran como sistema una abstracción matemática, un conjunto de elementos físicos asociados o un dispositivo cibernético. Las definiciones de Bertalanffy y de Ashby son, probablemente, las más operativas. L. VON BERTALANFFY: "Un sistema puede definirse como un complejo de elementos f1, f2, ... fn, en interacción". (Bertalanffy, L. Von, "An Cutline of General System Theory", en: Brit. J. for the Philosophy of Sciencie, Vol.l, pp.134-165, 1950, p.143.) "Complejo de elementos que se mantienen en interacción". (Bertalanffy, L. van, en General System Theory, G. Braziler, 1968, pag.33) ASHBY: "Un sistema se define como todo conjunto de variables que elige un observador de entre las disponibles de la máquina real". (Ashby, W.R. Deeing for a Brain. John Wiley, New Yotk, 1952.) 9
  • 10. INGENIERÍA DE SISTEMAS Ashby distingue entre sistemas empíricos, y epistemológicos o teóricos. Considera el conjunto de "todos los sistemas concebibles” y estima que es necesario desarrollar "una lógica rigurosa de los sistemas" (Ashby. en General System Yearbook Vol.III, 1958.) MILLER: "Un sistema es una región limitada de espacio-tiempo, cuyas partes-componente está, asociadas en relaciones funcionales". (Miller, J.G. Toward a General Theory for the Behavioral Sciences. American Psychologist. Vol.lO, pp. 513-531,1955, p.6.) BERGMAN: "Por el momento bastará pensar que el sistema es un grupo de objetos físicos situados en un lugar limitado de espacio que permanece identificable como un grupo, durante un tiempo apreciable” (Bergman, G. Philosophy of Science. University of Wisconsin Press, Madison, 1957, p.92.) ELLIE and LUDVIG: "Un sistema es un dispositivo, procedimiento o esquemas que se comporta según alguna descripción siendo su función la de operar según la información y/o energía que recibe en un tiempo de referencia, produciendo información y/o energía o materia” (Ellie and Ludwig. Systems Philosophy~ Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New York, 1962, p.3.) DRENICK: "Un sistema, es un dispositivo que acepta una o más entradas y genera una o más salidas” (Drenick, Fox, J. (Compilador) System Theory. Polytechnic Press, Brooklyn, New York, 1965, p.6.) RAPOPPORT : "Un sistema desde el punto de vista matemático, es una porción del mundo que en cualquier momento puede describirse mediante la adscripción de valores concretos a diversas variables” (Rapopport, A. "Remarks on General Systems Theory, " General Systems, Year Book, Vo1.8, 1963, p.8.) 10
  • 11. INGENIERÍA DE SISTEMAS FREEMAN: “ Un sistema es una abstracción matemática que se construye para servir de modelo para un fenómeno dinámico” (Freeman, H. Discrete-Time Systems, John Wiley, New York, 1965, p.l.) R00SEN -BUNGE: "Un sistema en el sentido más amplio debe ser todo aquello que ha de considerarse como una entidad única” (Roosen-Bunge, P.H. "Toward a Theory of Parts and Wholes. "An Algebraic Aproach", en Genetal Systems, Yearbook. Vol.ll, 1966, p.13.) 11