Fecha entrega
Ensayo escrito 5 % 30/06/2009 Individual
Taller en Clase (Mega mach) 5% 07/07/2009 Grupal
Investigación Mega mach (al correo) 2 % 07/07/2009 4/Personas
Asignación Virtual 3 % 14/07/2009 2/Personas
Examen Parcial 15 % 14/07/2009 Individual
Investigación Mega mach 2 % Fecha entrega 07/07/2009
Investigar y hacer un glosario con los siguientes conceptos:
Concepto de Simulación, dinámica de sistemas, análisis de sistemas, modelos, modelo icónico, modelo analógico, modelo analítico, etapas del análisis de sistemas, fases del análisis de sistemas, tormenta de ideas, métodos de los escenarios, análisis costo-eficacia, concepto de modelos, modelos mentales, modelos formales o matemáticos, sistemas simples, sistemas complejos, Pensamiento sistémico, teoría general de sistemas, cibernética, complejidad de los sistemas, diagramas causales, relación causal, relación correlativa, reglas para la construcción de diagramas causales, crecimiento exponencial, demoras, diagrama de forrester, variables en el diagrama de forrester, símbolos usados para representar diagramas de forrester, informática, teoría general de sistemas, Elementos de la dinámica de Sistemas, Fases de la construcción de un modelo con la dinámica de sistemas, software utilizados en simulación, metodología, elementos y características de los sistemas suaves o blandos, metodología, elementos y características de los sistemas duros.
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1. ANALISIS DE SISTEMAS
El Análisis de Sistemas tiene un origen histórico militar, vinculado a la Investigación Operativa. Aparece, finalizada ya la Guerra Mundial, situándose su fecha de origen en 1948 coincidente con la creación de la Rand Corporation como empresa de asesoramiento sin afán de lucro y financiada inicialmente por la Fundación Ford.
Durante largo tiempo, y todavía actualmente, el Análisis de Sistemas se aplicó fundamentalmente a sistemas militares, probando, una vez más, el carácter bélico de la utilización primera de las nuevas técnicas; Se aplicó luego a sistemas físicos y, finalmente, a partir de 1960 aparecen las primeras tentativas de aplicación a sistemas más complejos de tipo social o humano.
En este sentido se define Análisis de Sistemas como un conjunto de estudios analíticos previos que ayudan al responsable a decidir frente a problemas complejos, y al mismo tiempo le determinan una línea de actuación entre varias alternativas de acción posible conducentes a una misma finalidad, con la comparación cuantitativa de criterios apropiados de los costes y ventajas de las soluciones consideradas.
En aras de la simplificación y atribuyendo al Análisis de Sistemas la antigüedad y dimensión que le corresponden, proponemos como definición la siguiente: Proceso metódico que permite conocer y controlar los sistemas.
CARACTERISTICAS
· El Análisis de Sistemas, admite el análisis y el cálculo solamente como una ayuda al criterio y percepción del decisor.
· Aporta el enfoque sistémico, es decir, estudia globalmente situaciones complejas, con objetivos en ocasiones mal definidos, una gama amplia de incertidumbres y un elevado número de variables.
· El Análisis de Sistemas será el instrumento que guiará la reflexión a realizar antes de la decisión, estudiando el problema en toda su globalidad.
· El Análisis de Sistemas es de nivel superior, con una dimensión que podríamos decir estratégica y donde las decisiones tienen siempre un componente económico y el análisis costo- beneficio o costo-eficacia se hacen imprescindibles.
En cada una de estas fases se utiliza un conjunto de técnicas que va a permitir el mejor estudio y observación de los elementos de dicha fase. A su vez existen un grupo de técnicas auxiliares en el A.S, presentadas a continuación.
TECNICAS AUXILIARES DEL ANALISIS DE SISTEMAS
· Técnicas de ayuda a la creatividad:
El Brainstorming (tormenta de ideas): Es una técnica de grupo que pretende hacer producir a un conjunto de personas (una decena) un máximo de ideas. Parte del principio de que la creatividad del grupo es superior a la suma de las creatividades individuales.
Brainstorming directo, orientado hacia la búsqueda de ideas positivas.
Brainstorming inverso, orientado hacia la búsqueda de ideas negativas, objeciones, críticas, etc.
La Sinéctica: Contrariamente al «Brainstorming» tiene por objeto encontrar ideas totalmente nuevas, dando más importancia a la calidad de las mismas que a la cantidad. Para ello se reúnen durante varias horas un grupo de unas seis personas de especialidades diferentes, a las cuales se les ha enseñado anteriormente a adoptar una manera de pensar original.
El Método Morfológico: Trata de enumerar todas las soluciones de un problema, por la descripción exhaustiva de sus parámetros y sus especificaciones fundamentales. A continuación se trataría de evaluar todas las soluciones con objeto de seleccionar el sistema o sistemas a realizar.
El Árbol de Relevancia: Esta técnica consiste en efectuar un análisis sistemático de las relaciones existentes entre elementos pertenecientes al sistema, efectuando a continuación, con la ayuda de la Teoría de Grafos, su representación lógica y jerarquizada. Esta representación recibe el nombre de árbol de relevancia, estructura de árbol, grafo de apoyo, grafo de pertinencia, arborescencia, etc.
· Técnicas que ayudan a la evaluación:
Método de los escenarios: Este método trata de mostrar cómo se puede llegar -partiendo de una situación conocida y a través de una secuencia lógica de sucesos razonables- a una probable situación futura.
El estudio sobre modelos. La Simulación: Esta técnica trata de resolver la imposibilidad, en la mayoría de los fenómenos socio-económicos, de experimentar directamente sobre la realidad, haciéndolo entonces sobre modelos matemáticos concebidos a tal fin. La utilización experimental de dichos modelos es lo que constituye la Simulación con esta técnica se puede, al hacer variar determinados parámetros en cada experiencia, seleccionar aquellas políticas de entre las que son simuladas que más nos convengan según un criterio cuantitativo previamente fijado. Por lo general, es imprescindible el empleo de ordenadores, señalándose también que la Simulación es más que una técnica de evaluación, pudiendo hacerse uso de ella en otras fases del análisis de sistemas, como, por ejemplo, en la de comprensión.
Los análisis costo/eficacia: Se trata en este tipo de análisis de evaluar cada una de las diferentes alternativas, basándonos en la estimación de dos aspectos de sumo interés: el coste y la eficacia. Las dificultades del método residen en la definición, estructura y determinación precisa de los mismos
Otros factores incidentes en los estudios de coste/eficacia son la consideración del tiempo y de la incertidumbre y el riesgo de error que acompañan a todas las estimaciones. El recurso a la Teoría de la Decisión estadística es entonces necesario.
UNIDAD 6 MODELACION SISTEMICA
CONSTRUCCION DE MODELOS EN DINAMICA DE SISTEMAS Y SIMULACION
Los modelos
Un modelo constituye una representación abstracta de un cierto aspecto de la realidad y tiene una estructura que está formada por los elementos que caracterizan el aspecto de la realidad modelada, y por las relaciones entre sus elementos. Aracil, 1997
Definimos un modelo, como un cuerpo de información relativa a un sistema recabado para fines de estudiarlo.
Ya que el propósito del estudio determina la naturaleza de la información que se reúne, no hay un modelo único de un sistema.
Finalidad de la construcción de modelos:
· Medio para entender sistemas complejos.
· Ayuda a desarrollar teorías.
· Ayuda a describir el sistema.
· Conduce a hipótesis sobre la conducta del sistema.
· Sirven de medio para la experimentación
La tarea de obtener un modelo de un sistema se dividirá en forma genérica en dos subtareas:
· La determinación de la estructura del modelo (fija la frontera del sistema e identifica las entidades, atributos y actividades del sistema)
· Proporcionar los datos. (suministran los valores de los atributos que pueden tener y definen las relaciones involucradas en las actividades)
Tipos de modelos
Modelos Mentales: Son las ideas y creencias que guían nuestros actos. Nos sirven para explicar las cadenas de causa y efecto y para dar significado a nuestras experiencias
Son incompletos y no están enunciados en forma precisa, son fruto de la experiencia y la intuición; Están limitados porque no tienen la capacidad de proyectar en el tiempo las interrelaciones entre las partes del modelo
Quienes toman decisiones a todos los niveles utilizan inconscientemente modelos mentales para elegir entre diversas políticas que darán forma al mundo futuro. Estos modelos mentales son muy sencillos, dado que el cerebro humano puede registrar un número limitado de las complicadas interacciones simultáneas que determinan la naturaleza del mundo real.
Además, en problemas complejos la intuición no es fiable porque se tiende a pensar en relaciones de causa y efecto unidireccionales, olvidando la estructura de realimentación que existe.
Modelos Formales o Matemáticos: Están basados en hipótesis, y son enunciados de una manera explícita que no da lugar a ambigüedades. Constituyen un intento preliminar por mejorar los modelos mentales que se tienen sobre problemas globales a largo plazo combinando la abundante información que ya tiene la mente humana y que contienen los registros escritos, con los nuevos instrumentos de procesamiento de la información que ha producido el creciente conocimiento humano, el método científico, el análisis de sistemas y la computadora
Un modelo está compuesto de:
· Un conjunto de definiciones que permiten identificar los elementos que constituyen el modelo
· Un conjunto de relaciones que especifican las interacciones entre los elementos que aparecen en el modelo
· Los distintos elementos o variables que intervienen en el modelo pueden clasificarse en exógenos y endógenos
· Las variables exógenas sirven para describir aquellos efectos sobre el sistema que son susceptibles de ser modificados desde el exterior del mismo.
· Las variables endógenas sirven para caracterizar aquellos elementos cuyo comportamiento está completamente determinado por la estructura del sistema, sin posibilidad de modificación directa desde el exterior
Antes de comenzar con la Dinámica de Sistemas en necesarios que toquemos los siguientes puntos:
· Complejidad de los sistemas:
Cuando pensamos en algo complejo, nos lo imaginamos compuesto de muchas partes distintas. La complejidad de detalle implica la existencia de gran cantidad de partes. (Ej.: Un rompecabezas de 1.000 piezas)
El otro tipo de complejidad es la dinámica: es aquella en que los elementos se relacionan de muchas formas distintas, porque cada parte puede tener diferentes estados. Los elementos se pueden relacionar de muchas formas distintas. (Ej.: Un juego de ajedrez).
Sistemas Simples: Tienen una complejidad de detalle y complejidad dinámica limitada.
Sistemas Complejos: Tienen muchas partes que pueden cambiar a diferentes estados al interactuar unos con otros.
· Diagramas causales:
Es la representación de las relaciones entre los elementos que constituyen el sistema, dicha representación se realiza por medio de un diagrama en el cual los nombres de los distintos elementos están unidos entre sí por flechas.
El Diagrama Causal permite conocer la estructura de un sistema dinámico, esta estructura viene dada por la especificación de las variables que aparecen en el mismo, y por el establecimiento de la existencia, o no existencia, de una relación entre cada par de variables.
Suponiendo la existencia de dos elementos variables del sistema denotados A y B. Si A es capaz de influenciar a B entonces A y B se conectan entre sí por medio de una flecha cuyo sentido indica la relación causal. Si A influencia a B se escribirá:
A ----------> B
Sobre la flecha se indica por medio de un signo si las variaciones de los 2 elementos son del mismo sentido, o de sentido contrario.
Es decir si un aumento (disminución) de A corresponde un aumento (disminución) de B, se escribirá:
+
A ------------>B Se dice entonces que se tiene una relación positiva.
Por otra parte, si un aumento (disminución) de A, corresponde una disminución (aumento) de B, se escribirá:
-
A ------------>B Se dice entonces que se tiene una relación negativa.
La construcción de un diagrama causal es un proceso que implica la mezcla de observaciones sobre el sistema, discusiones con especialistas en el sistema y análisis de datos acerca del mismo.
En los diagramas causales las relaciones que unen dos elementos entre sí, pueden ser de dos tipos:
· Relación Causal: es aquella en la que un elemento A determina a otro B, con una relación de causa a efecto.
· Relación Correlativa: Es aquella en virtud de la cual existe una correlación entre dos elementos del sistema, sin existir entre ellos una relación de causa a efecto.
El diagrama causal no contiene información cuantitativa sobre la naturaleza de las relaciones que unen a los distintos elementos, sino que solo suministra una representación de las relaciones de influencia causal.
El uso de las siguientes reglas permite la construcción de diagramas causales satisfactorios:
· Evitar bucles ficticios.
· Emplear elementos que sean fácilmente caracterizables por números.
· No emplear dos veces la misma relación en un mismo modelo.
· Evitar bucles redundantes.
· No emplear el tiempo como un factor causal. (Aracil,1977)
Crecimiento exponencial:
Una cantidad crece exponencialmente cuando su incremento es proporcional a lo que ya existía. Una cantidad que crece de acuerdo con los términos de una ecuación exponencial se duplica una y otra vez, y cada duplicación demanda el mismo tiempo que el anterior. El dinero invertido en un banco al 7% de interés, se duplicara cada 10 años. Hay una relación simple entre el tipo de interés, o la tasa de crecimiento en términos porcentuales, y el tiempo que tardara una cantidad en duplicarse.
Cosas que crecen exponencialmente: El crecimiento exponencial se produce por una de estas dos razones:
“Porque una entidad que crece se reproduce a sí misma desde sí misma, o porque una entidad que crece es empujada por algo que se reproduce a sí mismo desde sí mismo” (Meadows,1993), todas las criaturas vivientes se encuentran en esta categoría. Cuantas más criaturas haya, más nuevas criaturas pueden generarse.
Demoras:
En el estudio de los sistemas dinámicos la consideración del tiempo es esencial, la evolución de los sistemas dinámicos ocurre en el tiempo. “Una característica importante que debe considerarse en el estudio de los sistemas dinámicos es la demora que se produce en la transmisión de la información o de los bienes materiales a lo largo de los mismos” (Aracil, 1977). Es decir, al construir un diagrama causal de un sistema debe considerarse que la relación causal que liga a dos variables puede implicar una transmisión para la que se requiera el transcurso de un cierto tiempo. Por la tanto se estaría en presencia de una demora. Por ejemplo la gente basa normalmente sus decisiones en la percepción que tiene del mundo, y no en el estado real del mismo. Se necesita un cierto tiempo para formarse una idea sobre la situación real de un determinado problema antes de tomar una decisión con respecto al mismo. Por otra parte una vez tomada la decisión debe transcurrir algún tiempo hasta que se observen los efectos de la misma.
Los efectos de las demoras en el sistema dinámico solo son graves cuando el sistema mismo esta sufriendo cambios acelerados (Meadows, 1971). Ejemplo, cuando se maneja un automóvil existe una demora muy pequeña, pero inevitable, entre la percepción del camino y la reacción a el. La demora que existe entre la acción sobre el acelerador o sobre el freno y la respuesta del auto a esa acción es más prolongada. Se ha aprendido a adaptarse a esas demoras. Se sabe que, a causa de ellos, resulta peligroso manejar a demasiada velocidad. Si se hace así seguramente se experimentara, tarde o temprano, el modo de comportamiento que se caracteriza por extralimitación y colapso. Si se tuviera que manejar con los ojos vendados siguiendo las instrucciones de otro pasajero, la demora entre la percepción y la acción se prolongaría de manera considerable. La única manera de salir al paso de esa demora sería disminuyendo la velocidad. El resultado sería desastroso si se tratara de manejar a la velocidad normal o de acelerar en forma continua (crecimiento exponencial).(Meadows,1971)
· Diagramas de Forrester
Los distintos elementos que constituyen el diagrama causal se representan por medio de variables, las cuales se clasifican en los tres grupos siguientes: variables de nivel, variables de flujo y variables auxiliares.
Variables de Niveles: Las variables de nivel constituyen aquel conjunto de variables cuya evolución es significativa para el estudio del sistema. Los niveles representan magnitudes que acumulan los resultados de acciones tomadas en el pasado (Aracil, 1977). El estado de un sistema se representa por medio de las variables de nivel. De acuerdo al símil hidrodinámica los niveles determinan la futura evolución del sistema, a partir de un instante determinado, en la medida en que determina los valores por los flujos, es decir, por las variaciones de los propios niveles.
Una característica común a todos los niveles es que cambian lentamente en respuesta a las variaciones de otras variables. La variación de un nivel tiene lugar por medio de variables de flujo.
Variables de flujo: Las variables de flujo determinan las variaciones en los niveles del sistema, además caracterizan las acciones que se toman en el sistema, las cuales quedan acumuladas en los correspondientes niveles. Las variables de flujo determinan como se convierte la información disponible en una acción o actuación (Aracil, 1977). Se trata de variables que no son medibles en sí, sino por los efectos que producen en los niveles con los que están relacionadas.
Se representan por medio de símbolos según los cuales las variables de flujo se pueden asociar a válvulas que regulen los caudales que alimentan determinados depósitos, cuyos niveles materializan el estado del sistema.
El bloque representativo de un flujo admite, como señal de entrada, la información proveniente de los niveles, o de variables auxiliares, del sistema y suministra como salida el flujo que alimenta a un nivel.
Variables auxiliares: Las variables auxiliares representan pasos o etapas en que se descompone el cálculo de una variable de flujo a partir de los valores tomados por los niveles. Las variables auxiliares unen los canales de información entre variables de nivel y de flujo, en realidad son parte de las variables de flujo (Aracil, 1977).
Símbolos usados para representar diagramas:
Nube: representa una fuente o un pozo, puede interpretarse como un nivel que no tiene interés
y es prácticamente inagotable.
Nivel: representa una acumulación de un flujo: la variable de estado.
Flujo: variación de un nivel, representa un cambio en el estado del sistema.
Canal material: canal de transmisión de una magnitud física, que se conserva.
Canal de información: canal de transmisión de una cierta información, que no es necesaria que se conserve
Variable auxiliar: una cantidad con un cierto significado físico en el mundo real y con un tiempo de respuesta instantáneo.
Constante: un elemento del modelo que no cambia de valor
Demora: un elemento que simula demoras en la transmisión de información o de material.
Variable exógena: variable cuya evolución es independiente de las del resto del
sistema. Representa una acción del medio sobre el mismo. (anillo)
DINAMICA DE SISTEMAS
La dinámica de sistemas trata de construir, basándose en la opinión de expertos, modelos dinámicos en los que juegan un papel primordial los bucles de realimentación y empleando el computador como una herramienta necesaria para la simulación. Aracil, 1997
Origen
1. La Informática: Se considera la ciencia y el arte de hacer cómodo, fácil y fecundo el empleo del computador.
2. La Cibernética: Tiene por objeto el estudio de la comunicación y el control tanto en el animal como en la máquina, también se le define como el estudio de mecanismos de realimentación en los sistemas físicos, biológicos y sociales.
3. La Teoría General de Sistemas: Pretende capitalizar la existencia de paralelismo entre diferentes campos científicos y suministrar las bases para una teoría integrada de la organización y de la complejidad.
El origen la dinámica de sistemas se remonta a una situación no esperada de una compañía que producía partes eléctricas y que contaba con un número reducido de clientes muy especiales, por lo que se esperaba que el flujo de pedidos se mantuviese aproximadamente constante. Sin embargo, con el tiempo se observó que los pedidos sufrían fuertes oscilaciones.
Se encargó un equipo bajo la dirección de Jay Forrester para el estudio del problema.
Aportes del Trabajo de Jay Forrester
• En las organizaciones hay niveles, flujos y acciones
• “En particular, observó como la combinación de retrasos en la transmisión de la información, con las estructuras de realimentación, estaban en gran medida, en el origen de las oscilaciones”.
Según esto se concluye, que si se tiene una cadena cerrada de acciones, que sea autoreguladora, y en esta cadena se introducen importantes retrasos en la transmisión, el sistema puede convertirse en oscilante.
Elementos de la dinámica de Sistemas:
· Noción del sistemas dinámico
· Limites del sistema
· Elementos y relaciones en los modelos
· Diagramas causales
· Diagramas de Forrester
· Las ecuaciones del modelo y su programación
Fases de la construcción de un modelo con la dinámica de sistemas
1. Conceptualización
· Familiarización con el problema.
· Tratamiento de literatura al respecto.
· Opiniones de expertos.
· Experiencias propias.
2. Formulación
· Establecer el diagrama de Forrester
· Partiendo del diagrama de Forrester, escribir las ecuaciones del modelo.
· Asignar valores a los parámetros.
3. Evaluación
· En esta etapa se realiza un análisis de sensibilidad, es decir, se estudia la dependencia de las conclusiones con relación a posibles variaciones de los valores de los parámetros.
HERRAMIENTAS MÁS UTILIZADAS EN SIMULACION.
Para la selección del software que se requerirá para la modelación e interfaz, luego de tener bien claro cual es el propósito de interés, es posible que sea necesario por lo menos dos programas. Se comienza por escoger un lenguaje para el desarrollo de MFS (Management Flight Simulator). Estos son los programas con los cuales se diseña la interfaz con el usuario: botones y comandos. Luego se escoge un paquete de software de modelación, que viene a ser el programa con el cual se crea el modelo. Hay que escoger un lenguaje de modelación que sea compatible con el lenguaje de desarrollo de MFS. La tabla siguiente muestra algunas combinaciones, la explicación de las de mayor interés, se realiza a continuación:
· ithink! Versión común (modelación tanto en Machintosh y Microsoft Windows) Es una de las herramientas de modelación de dinámica de sistemas de mayor popularidad, permite escribir diagrama de niveles y flujos en la pantalla, delineando la estructura del sistema antes de iniciar las ecuaciones. Permite agregar detalles y agrupar elementos en submodelos, con acercamientos para facilitar la observación de detalles más complejos.
· Ithink! Versión personalizada (modelación y MFS sofisticado; para Machintosh y Microsoft Windows permite personalizar y controlar la experiencia del usuario en MFS. Entre las algunas de sus características incluye la capacidad de mostrar mensajes cuando se cumplen ciertas condiciones, la exploración de la estructura sistémica mediante herramientas de graficación, una bondad, browse o examinar, que permite al usuario interactuar con el MFS sin cambiar la estructura del modelo, y algunos atributos de navegación que facilitan al usuario controlar el ritmo y el rumbo de la interacción.
· Professional Dynamo Plus (modelación, MS-DOS). Esta aplicación permite construir modelos de hasta 8.000 ecuaciones con sofisticadas herramientas de programación. Pero con la limitación de que las ecuaciones se configuran a partir de diagramas trazados en papel. El PD plus es difícil de aprender, pero compensa este inconveniente con un mayor poder de programación, una de sus fortalezas es que gran parte de la bibliografía en dinámica de sistemas utiliza el DYNAMO.
· DYNAMO for Windows (simulador básico). DYNAMO for Windows permite adosar modelos de Professional Dynamo Plus a interfaces de simuladores básicos. Se puede agregar texto para introducir y definir el modelo, y diseñar informes personalizados que permitan al usuario ver los datos resultantes en las hojas de balance u otros formatos de la vida real.
· PowerSim (modelación y MFS; Microsoft Windows). PowerSim es un lenguaje de modelación basado en diagrama de flujo que brinda la capacidad de abrir múltiples modelos simultáneamente, y conectar diversos modelos entre sí. También se puede construir un MFS básico utilizando botones deslizables para manejar los datos, informes, tramas y tablas. También se pueden añadir diagramas de ciclo causal como una forma de documentación en línea, esta herramienta es la que se utiliza en el decanato por su facilidad en el uso y comprensión, es recomendable para fines didácticos.
