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Introducción a la dinámica de sistemas y el pensamiento sistémico

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Presentación que introduce la Dinámica de Sistemas y el Pensamiento Sistémico, así como el uso del software de modelación matemática STELLA para resolver este tipo de problemas. Se presentan dos ejercicios introductorios sobre el pensamiento sistémico, que no requieren el uso de software para su solución.

Introducción a la dinámica de sistemas y el pensamiento sistémico

  1. 1. Introducción a la Dinámica de Sistemas y el Pensamiento Sistémico Dr. Ing. Roberto A. González Profesor Invitado
  2. 2. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 2 Problemas actuales No se enseña a pensar: La forma en que pensamos, comunicamos y aprendemos está desfasada. El “pensamiento” está compuesto de dos actividades: Construcción de modelos mentales Simular 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.
  3. 3. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 3 Problemas actuales Los modelos mentales que construimos muchas veces son deficientes: Generalmente se aplica el concepto de “divide y vencerás No 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:
  4. 4. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 4
  5. 5. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 5
  6. 6. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 6
  7. 7. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 7 Un camino alternativo Se 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
  8. 8. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 8 Introducción a la Dinámica de Sistemas Sistema es una entidad compleja, formada por partes en interacción adecuadamente coordinadas. Entre el sistema - el todo- y sus partes, se establece una relación dialéctica Es imposible entender el todo -el sistema- sin conocer las partes, así como entender las partes sin conocer el todo (Pascal) .
  9. 9. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 9 Introducción a la Dinámica de Sistemas El 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.
  10. 10. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 10 Introducción a la Dinámica de Sistemas El enfoque sistémico adopta de estos dos puntos de vista lo que tienen de más interesante: del reduccionismo adopta su propensión al análisis del 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.
  11. 11. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 11 Introducción a la Dinámica de Sistemas La 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
  12. 12. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 12 Fundamentos de la Dinámica de Sistema Las relaciones dan la estructura del sistema y se visualiza mediante el Diagrama Causal o de Influencias El comportamiento está formado por la evolución a lo largo del tiempo de las magnitudes consideradas relevantes para describir el sistema en cuestión (Dinámica).
  13. 13. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 13 Introducción a la Dinámica de Sistemas Al sistema artificial que pretende reproducir el comportamiento del sistema concreto que se estudia, se le llama modelo del sistema La 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
  14. 14. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 14 Modelos Dinámicos Tipos de Sistema: Sistema Estático: Si Flujo Entrada = Flujo Salida = 0 , h es constante, no hay movimiento en el sistema: Sistema Estático. Sistema Dinámico: Si Flujo Entrada ≠ Flujo Salida, h cambia con el tiempo: el sistema es dinámico, en estado trasiente. Si Flujo Entrada = Flujo salida, h es constante en el tiempo: el sistema es dinámico, en estado estacionario.
  15. 15. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 15 Introducción a la Dinámica de Sistemas Este 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 matemáticas Un ejemplo de este tipo de software es el Stella (o su gemelo Ithink) de ISEE Systems.
  16. 16. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 16 Desarrollo de software para Dinámica de Sistema El primer software fue DYNAMO, de Forrester y 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 Systems Vensim de Ventana Systems Powersim de Powersim Software.
  17. 17. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 17 Software Stella Un 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, Barry Richmond, , sustituyó la denominación inicial de “Structural Thinking” por el concepto de “System Thinking.
  18. 18. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 18 Características de los software disponibles Stella 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.
  19. 19. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 19 Introducción Construir 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.
  20. 20. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 20 Un modelo simple con Stella
  21. 21. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 21 ¿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.
  22. 22. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 22 ¿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
  23. 23. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 23 Habilidades de pensamiento sistémico 1. Pensamiento del Sistema como Causa (las fronteras de los modelos se establecen de manera tal que los mecanismos causales queden dentro de dichas fronteras) 2. Pensamiento de Lazo Cerrado (Las relaciones causales no van en una sola dirección, son recíprocas). 3. Pensamiento Operacional (Reconocer y utilizar la estructura stock/flujo de los sistemas) (Esta tercera habilidad de pensamiento es la que represente mejor la esencia única de la Dinámica de Sistemas y por consiguiente del Pensamiento Sistémico).
  24. 24. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 24 Habilidades de pensamiento sistémico 4. Pensamiento de 10 000 Metros Inspira la amplitud, modera la profundidad. Permite apreciar la estructura completa de los sistemas 5. Pensamiento Dinámico Ver los sistemas en el tiempo, no estáticos 6. Tener en cuenta los retrasos en tiempo Los efectos pocas veces son instantáneos 7. Considerar el comportamiento no lineal En la realidad las relaciones lineales son poco comunes. Se debe tener en cuenta siempre la posibilidad de que la relación pueda ser no lineal
  25. 25. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 25 Pensamiento de 10 000 versus modelo mental tradicional
  26. 26. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 26 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?
  27. 27. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 27 Introducción a la Dinámica de Sistemas Normalmente 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.
  28. 28. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 28 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 retroalimentación No hay retrasos de tiempo Hay un solo stock El 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!
  29. 29. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 29 Análisis de un problema simple de Dinámica de Sistema Considere 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
  30. 30. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 30 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!
  31. 31. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 31 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?
  32. 32. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 32 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.
  33. 33. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 33 Otro problema a analizar Por 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 _________
  34. 34. 09/10/2006 Dr. Roberto A. González 34 Otro problema a analizar Porcentaje 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!
  • lorenacuellar

    Oct. 18, 2015

Presentación que introduce la Dinámica de Sistemas y el Pensamiento Sistémico, así como el uso del software de modelación matemática STELLA para resolver este tipo de problemas. Se presentan dos ejercicios introductorios sobre el pensamiento sistémico, que no requieren el uso de software para su solución.

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