2009

INTEGRANTES

Muñoz Aleman Jonathan

Ramos Ramírez Yaser

Reque Llumpo Johnny

Universidad Nacional del Santa

06/07/2009

Herramienta System Dynamics

Contenido

1. Definición ............................................................................................................................ 3

2. Historia ................................................................................................................................ 4

3. Metodología ........................................................................................................................ 4

4. Construcción de Modelos .................................................................................................... 5

5. Reservas y Flujos ................................................................................................................ 5

5.1. Diferencias con los DCC ............................................................................................. 5

5.2. Permiten una Visión más Sutil .................................................................................... 6

5.3. Ayudan a Dar Otro Paso .............................................................................................. 6

6. System Dynamics en el Contexto de la Ingeniería de Sistemas .......................................... 6

7. Pensamiento Sistémico y Estructura Sistémica ................................................................... 7

8. Modelos y Ayuda en la Toma de Decisiones ...................................................................... 7

9. Eventos Continuos y Discretos y Simulación ..................................................................... 8

10. Herramientas para System Dynamics.................................................................................. 9

10.1. Powersim Studio ......................................................................................................... 9

10.2. Vensim® Software ...................................................................................................... 9

10.3. STELLA y iThink ....................................................................................................... 9

Bibliografía ................................................................................................................................. 10

Índice de Ilustraciones

Ilustración 1. Jay W. Forrester ...................................................................................................... 4

Ilustración 2. Tipos de modelos a estudiar con la dinámica de sistemas. ..................................... 8

System Dynamics

1. Definición

La Dinámica de Sistemas es una metodología para la construcción de modelos de simulación

para sistemas complejos, como los que son estudiados por las ciencias sociales, la economía o la

ecología. La Dinámica de Sistemas aplica métodos de sistemas duros, básicamente las ideas de

realimentación y sistema dinámico, junto con la teoría de modelos en el espacio de estados y

procedimientos de análisis numérico. Por tanto, sería una metodología más entre las de sistemas

duros. Sin embargo, en su punto de mira están los problemas no estructurados (blandos), como los

que aparecen en los sistemas socioeconómicos. Esto plantea dos tipos de dificultades:

Cuantificación: en Dinámica de Sistemas se comienza por identificar las variables de

interés y las relaciones que ligan entre sí a estas variables. A continuación, es

imprescindible cuantificar dichas relaciones, lo que en ocasiones plantea dificultades

insalvables

Validación: una vez construido el modelo hay que preguntarse si refleja razonablemente la

realidad. Esta cuestión puede resolverse por ejemplo en caso de que se disponga de

informaciones cuantitativas de la evolución del sistema real en el pasado. Si el modelo es

capaz de generar los comportamientos característicos del sistema real, denominados {\em

modos de referencia}, entonces obtendremos una cierta confianza en la validez del modelo

En Dinámica de Sistemas la simulación permite obtener trayectorias para las variables incluidas

en cualquier modelo mediante la aplicación de técnicas de integración numérica. Sin embargo, estas

trayectorias nunca se interpretan como predicciones, sino como proyecciones o tendencias. El

objeto de los modelos de Dinámica de Sistemas es, como ocurre en todas las metodologías de

sistemas blandos, llegar a comprender cómo la estructura del sistema es responsable de su

comportamiento. Esta comprensión normalmente debe generar un marco favorable para la

determinación de las acciones que puedan mejorar el funcionamiento del sistema o resolver los

problemas observados. La ventaja de la Dinámica de Sistemas consiste en que estas acciones

pueden ser simuladas a bajo coste, con lo que es posible valorar sus resultados sin necesidad de

ponerlas en práctica sobre el sistema real. (DAEDALUS S.A.)

La dinámica de sistemas surgió de la búsqueda de una mejor comprensión de la administración.

Su aplicación se ha extendido ahora al cambio medio ambiental, la política, la conducta económica,

la medicina y la ingeniería, así como a otros campos.

La dinámica de sistemas muestra cómo van cambiando las cosas a través del tiempo. Un

proyecto de dinámica de sistemas comienza con un problema que hay que resolver en un

comportamiento indeseable que hay que corregir o evitar.

El primer paso sondea la riqueza de información que la gente posee en sus mentes. Las bases de

datos mentales son una fecunda fuente de información acerca de un sistema. La gente conoce la

estructura de un sistema y las normas que dirigen las decisiones. En el pasado, la investigación en

administración y las ciencias sociales han restringido su campo de acción, indebidamente, a datos

mensurables, habiendo descartado el cuerpo de información existente en la experiencia de la gente

del mundo del trabajo, que es mucho más rico.

La dinámica de sistemas usa conceptos del campo del control realimentado para organizar

información en un modelo de simulación por ordenador. Un ordenador ejecuta los papeles de los

individuos en el mundo real. La simulación resultante revela implicaciones del comportamiento del

sistema representado por el modelo. (Instituto Tecnológico de Sonora)

La Dinámica de Sistemas permite la comprensión de los problemas desde una óptica de

sistema: un conjunto de elementos que se relacionan entre sí de manera tal que un cambio en uno de

ellos modifica al conjunto. Este enfoque permite una visión muy clara y realista, donde se pueden

analizar las complejas relaciones entre los elementos que configuran la estructura que provoca el

comportamiento que deseamos modificar.

Es importante observar que el comportamiento de un sistema no viene definido tanto por sus

parámetros coyunturales, como por la estructura interna del mismo. Esta estructura está formada

tanto por las características de los elementos (muy difíciles de modificar) como por las relaciones

entre ellos. Las simulaciones más eficientes son aquellas que se basan en un cambio entre los

elementos, y no tanto en la modificación de los elementos mismos. (Alfaro Garfias, 2002)

2. Historia

A lo largo de los años cincuenta comenzó a fraguarse en el Instituto

de Tecnología de Massachusetts (MIT) una destacada metodología de

sistemas, la Dinámica de Sistemas. Jay W. Forrester, ingeniero

electrónico, había pasado del Laboratorio de Servomecanismos, donde

inventó las memorias magnéticas de núcleos de ferrita, a coordinar un

gran proyecto de defensa, el sistema SAGE (Semi-Automatic Ground

Equipment). En la realización de este sistema de alerta en tiempo real se

percató de la importancia del enfoque sistémico para concebir y controlar

entidades complejas como las que surgen de la interacción de hombres y

máquinas.

Tras esta experiencia, Forrester pasaría como profesor a la Sloan

School of Management del MIT, donde observó que en las empresas se

producían fenómenos de realimentación que podían ser causa de

oscilaciones, igual que sucede en los servomecanismos. De esta forma, ideó

la Dinámica Industrial, una metodología que permitía construir modelos cibernéticos de los

procesos industriales. La peculiaridad de estos modelos residía en la posibilidad de simular su

evolución temporal con la ayuda del ordenador. Posteriormente aplicaría su metodología a

problemas de planificación urbana y la generalizaría para cualquier tipo de sistema continuo,

cambiando su denominación por la de Dinámica de Sistemas.

La Dinámica de Sistemas alcanzó gran difusión durante los años setenta al servir de base para

los estudios encargados por el Club de Roma a Forrester y su equipo para valorar el efecto del

crecimiento de la población y de la actividad humana en un mundo de recursos limitados. El propio

Forrester dirigió la confección de un modelo inicial del mundo a partir del cual se realizaría más

tarde el informe definitivo, dirigido por D. L. Meadows y financiado por la Fundación Volkswagen.

Un segundo informe, también utilizando Dinámica de Sistemas, sería encargado posteriormente a

Mesarovic y Pestel. (DAEDALUS S.A.)

Forrester estableció un paralelismo entre los sistemas dinámicos (o en evolución) y uno

hidrodinámico, constituido por depósitos, intercomunicados por canales con o sin retardos, variando

mediante flujos su nivel, con el concurso de fenómenos exógenos. Todos estos elementos tienen su

correspondiente símbolo propio en la DS. (Instituto Tecnológico de Sonora)

3. Metodología

Identificar el Problema.

Ilustración 1. Jay W.

Forrester

Desarrollar una hipótesis dinámica que explique la causa del problema.

Construir un modelo de simulación del sistema, que incluya la raíz del problema.

Probar que tan cierto es el modelo elaborado, y su comportamiento en el mundo real.

Diseñar y probar en el modelo, políticas alternativas que solucionen el problema.

Implementar la solución. (Alfaro Garfias, 2002)

4. Construcción de Modelos

Primero se debe a formalizar un modelo diseñado sobre el papel, de forma tal que pueda ser

comprensible para la computadora. Aquí nos vamos a encontrar con el problema de tratar de

representar la compleja realidad que rodea a la situación de interés elegida. Normalmente, las

personas se orientan a elegir aquellos aspectos que son más llamativos a corto plazo.

Al principio las personas que empiezan a emplear el software piensan que es dificultoso pero

después se da cuenta que el hombre es muy bueno en su capacidad de percibir la realidad y la

computadora es muy buena para mostrar la evolución de un sistema con un gran número de

relaciones entre sus elementos. Posterior a la pruebas vemos que la dificultad no está en el empleo

del software sino en describir la realidad. (Alfaro Garfias, 2002)

5. Reservas y Flujos

Los flujos y reservas (stocks) constituyen el fundamento de los modelos de la dinámica de

sistemas. Pero ¿cómo trabajan exactamente? Las reservas son elementos que pueden incrementarse

o reducirse, como las bañeras, que se llenan de agua por acción del caño. Los flujos por otro lado,

son elementos que provocan el aumento o disminución de las reservas, como el caso del caño o el

desagüe, que afectan afecta el nivel de agua de la bañera. La producción y las compras de los

clientes constituyen ejemplos de flujos.

Los flujos son las únicas variables que pueden modificar las reservas. La presencia de flujo

indica movimiento de material. Por el contrario todos los artículos de línea que se encuentran en un

balance general tales como activos o pasivos constituyen reservas, estos artículos representan el

estatus financiero en cualquier punto del tiempo. Una técnica empleada comúnmente para distinguir

una reserva de un flujo, es considerar lo que ocurriría si el tiempo se detuviera.

Las reservas que son acumulaciones continuaran existiendo. Sin embargo los flujos

desaparecerían puesto que ellos constituyen acciones. (Alfaro Garfias, 2002)

5.1. Diferencias con los DCC

Los círculos causales y los diagramas de flujos y reservas constituyen herramientas de

gran valor, pero en esencia son diferentes. Los DCC son útiles puesto que muestran una

visión del sistema desde el mayor nivel, especialmente para la gente que no tiene mucho

conocimiento acerca de la creación de sistemas o dinámica de sistemas. Son fáciles de

comprender y pueden constituir el gran primer paso para el análisis sistémico de un

problema.

Las reservas y los flujos llevan el análisis a un nivel de rigurosidad mayor, estos incluyen

más detalles acerca de los elementos del sistema que los DCC, por ejemplo las variables

adicionales norepresentadas en un DCC. Los diagramas de flujos y reservas se diferencian de

los DCC según las variables. Debido a que existe una diferencia fundamental entre esta clase

de variables, distinguirlas entre sí produce una mayor comprensión del problema.

Si consideramos un círculo simple de nacimientos y población, los nacimientos

constituyen el flujo y la población la reserva. En un DCC ambas uniones en el círculo

constituyen vínculos “S” que indican que mientras los nacimientos aumentan la población

aumenta. Sin embargo esta representación no es precisa, puesto que si el índice de

nacimientos disminuye, la población no disminuye sino continua creciendo, solo que a un

índice menor.

Depender solo del vínculo “S” en el ejemplo sería correcto, siempre y cuando los

nacimientos aumenten, puesto que tanto los nacimientos como la población se mueve en

direcciones distintas cuando los nacimientos disminuyen. Por el contrario un diagrama de

flujos y reservas hace visualmente aparente el hecho que los nacimientos constituyan una

afluencia hacia la población y además sólo puede incrementarla más no disminuirla, puesto

que no puede darse un número negativo de nacimientos.

5.2. Permiten una Visión más Sutil

Otra ventaja de los diagramas de flujos y reservas es que requieren la especificación de

detalles importantes acerca del sistema, como unidades y magnitudes de las variables. Los

beneficios son, que obligan a pensar en:

Cada variable y cuáles son sus unidades.

Cuáles son las relaciones entre las variables.

También nos impulsa a descubrir variables que no parecen importantes, pero que

son necesarias para crear las unidades del diagrama.

5.3. Ayudan a Dar Otro Paso

Debido a que el software de dinámica de sistemas utiliza flujos y reservas hace mucho

más fácil la construcción de un modelo computarizado del sistema. Además el nivel de

detalle requerido para un buen diagrama de flujos y reservas le ayuda a especificar el sistema

con la exactitud requerida por un modelo de computadora. Convertir un DCC le permite

experimentar con diversos sistemas y descubrir una dinámica que va en dirección contraria a

la intuición

6. System Dynamics en el Contexto de la Ingeniería de Sistemas

Un sistema lo entendemos como una unidad cuyos elementos interaccionan juntos, ya que

continuamente se afectan unos a otros, de modo que operan hacia una meta común. Es algo que se

percibe como una identidad que lo distingue de lo que la rodea, y que es capaz de mantener esa

identidad a lo largo del tiempo y bajo entornos cambiantes.

Un sistema es una totalidad percibida cuyos elementos se “aglomeran” porque se afectan

recíprocamente a lo largo del tiempo y operan con un propósito común, La palabra deriva del verbo

griego sunislánai que originalmente significaba “causar una unión”. Como sugiere este origen, la

estructura de un sistema incluye la percepción unificadora del observador.

Como ejemplos de sistemas podemos citarlos organismos vivientes (incluidos los cuerpos

humanos), la atmósfera, las enfermedades, los nichos ecológicos, las fábricas, las reacciones

químicas, las entidades políticas, las comunidades, las industrial, las familias, los equipos y todas

las organizaciones. Usted y su trabajo son elementos de muchos sistemas. (Lagarda L.)

Al hablar de dinámica de un sistema nos referimos a que las distintas variables que podemos

asociar a sus partes sufren cambios a lo largo del tiempo, como consecuencia de las interacciones

que se producen en ellas. Su comportamiento vendrá dado por el conjunto de trayectorias de todas

las variables, que suministra algo así como una narración de lo acaecido en el sistema.

La dinámica de sistemas es una metodología ideada para resolver problemas concretos. Los

campos de aplicación de la dinámica de sistemas son muy variados. Por ejemplo, para construir

modelos de simulación informática, sistemas sociológicos, ecológicos y medioambientales. Otro

campo interesante de aplicaciones es el que suministran los sistemas energéticos, en donde se ha

empleado para definir estrategias de empleo de los recursos energéticos. Se ha empleado también

para problemas de defensa, simulando problemas logísticos de evolución de tropas y otros

problemas análogos. (Instituto Tecnológico de Sonora)

7. Pensamiento Sistémico y Estructura Sistémica

En su nivel más amplio, el pensamiento sistémico abarca una amplia y heterogéneo variedad de

métodos, herramientas y principios, todos orientados a examinar la interrelación de fuerzas que

forman parte de un proceso común.

Hay una forma del pensamiento sistémico que se ha vuelto sumamente valiosa como idioma

para describir el logro de un cambio fructífero en las organizaciones. Esta forma, llamada “dinámica

de sistemas”.

Los métodos y herramientas que se describirán en este proyecto-eslabones y ciclos, arquetipos,

modelación, tienen sus raíces en la dinámica de sistemas, que permite comprender que los procesos

complejos de realimentación pueden generar conductas problemáticas dentro de las organizaciones

y los sistemas humanos en gran escala.

Algunos piensan que la “estructura” de una organización es el organigrama, otros piensan que

“estructura” alude al diseño del flujo de trabajo y los procesos empresariales. En el pensamiento

sistémico la "estructura” es la configuración de interrelaciones entre los componentes claves del

sistema. (Lagarda L.)

La relación de la Dinámica de Sistemas con el Pensamiento Sistémico es que ambos estudian la

misma clase de sistemas, desde la misma perspectiva; sin embargo el Pensamiento Sistémico solo

llega hasta la construcción de los Círculos Causales y nubes de pensamiento, mientras que la

Dinámica de Sistemas, continua con la construcción y prueba de un modelo de simulación por

computadora, permitiendo la posterior prueba de políticas alternativas en el modelo. (Alfaro

Garfias, 2002)

8. Modelos y Ayuda en la Toma de Decisiones

Un modelo es una representación de algún equipo o sistema real. El valor de un modelo surge

cuando éste mejora nuestra comprensión de las características del comportamiento en forma más

efectiva que si se observará el sistema real. Un modelo, comparado con el sistema verdadero que

representa, puede proporcionar información a costo más bajo y permitir el logro de un conocimiento

más rápido de las condiciones que no se observan en la vida real.

Los modelos estáticos describen un sistema, en términos de ecuaciones matemáticas, donde el

efecto potencial de cada alterativa es evaluado a través de ecuaciones. La actuación del sistema es

determinada sumando los efectos individuales. Los modelos estáticos ignoran las variaciones en el

tiempo.

Los modelos dinámicos son una representación de la conducta dinámica de un sistema,

Mientras un modelo estático involucra la aplicación de una sola ecuación, los modelos dinámicos,

por otro lado, son reiterativos. Los modelos dinámicos constantemente aplican sus ecuaciones

considerando cambios de tiempo. (Lagarda L.)

Ilustración 2. Tipos de modelos a estudiar con la dinámica de sistemas.

9. Eventos Continuos y Discretos y Simulación

La simulación continua es análoga a un depósito en donde el fluido que atraviesa una cañería es

constante. El volumen puede aumentar o puede disminuir, pero el flujo es continuo. En modelos

continuos, el cambio de valores se basa directamente en los cambios de tiempo.

La llegada de órdenes, o las partes que están siendo ensambladas, así como los clientes que

llaman, son ejemplos de eventos discretos. El estado de los cambios en los modelos sólo se dan

cuando esos eventos ocurren. Una fábrica que ensambla partes es un buen ejemplo de un sistema de

evento discreto. Las entidades individuales (partes) son ensambladas basadas en eventos (recibo

anticipación de órdenes). El tiempo entre los eventos en un modelo de evento discreto raramente es

uniforme. (Lagarda L.)

La simulación involucra el diseño de modelos de un sistema, llevando a cabo experimentos en

él. El propósito de éstos ("que pasa si") experimentos son determinar cómo el sistema real realiza y

predice el efecto de cambios al sistema a través del tiempo. Por ejemplo, se acostumbra emplear la

simulación al contestar preguntas como:

¿Qué efectos tiene un incremento en la tasa poblacional en una comunidad?

¿Qué pasaría si aumento el número de programas para evitar que los niños jóvenes y

adultos comentan robos?

10. Herramientas para System Dynamics

En el mercado hay varios entornos destacables para el desarrollo y simulación de modelos de

Dinámica de Sistemas. Todos ellos ofrecen diferentes versiones comerciales, de desarrollo,

educativas o gratuitas:

10.1. Powersim Studio

DAEDALUS es partner de Powersim y recomienda Powersim Studio para el desarrollo

de modelos de Dinámica de Sistemas en general y de modelos de negocio en web.

Powersim Studio tiene un lenguaje de modelado gráfico que hace que la construcción de

modelos rápida, y fácil de seguir e incluso más fácil de explicar a los demás. La estructura

explícita y transparente es una de las grandes ventajas de los productos de Studio. Powersim

Studio es un entorno integrado para la construcción y funcionamiento de modelos de

simulación de negocios para la plataforma Windows. (Powersim Software AS)

10.2. Vensim® Software

Vensim es utilizado para desarrollar, analizar y empaquetar modelos de comentarios

dinámicos de alta calidad. Los modelos se construyen en forma gráfica o un editor de texto.

Sus características incluyen las funciones dinámicas, subscripting (arreglos), análisis de

sensibilidad de Monte Carlo, optimización, manejo de datos, interfaces de la aplicación, y

mucho más. Ventana Systems también proporciona el software Molecules, para la

construcción de modelos de dinámica de sistemas de "trozos" o moléculas de la estructura

dinámica del sistema. (Ventana Systems, Inc.)

10.3. STELLA y iThink

La educación y la investigación son más emocionantes cuando se trasladan fuera de la

sala de conferencias y biblioteca y proporcionar oportunidades para crear, experimentar, y

ver. STELLA ® ofrece una forma práctica de visualizar dinámicamente y comunicar la

complejidad de los sistemas de trabajo e ideas en realidad. Fáciles de usar, los modelos

STELLA proporcionan un sinfín de oportunidades para explorar preguntando "¿qué pasa

si...?". Se puede usar STELLA para explorar y responder a un sin fin de preguntas como:

¿Cómo influir en el cambio climático un ecosistema con el tiempo?

¿Cómo responder a las perturbaciones de la oferta y / o la demanda de los precios

del petróleo?

¿Qué pasará cuando la capa de ozono desaparezca?

¿Cómo afectan los principios macroeconómicos básicos de ingresos y el

consumo? (isee systems)

iThink ofrece un camino libre de riesgo para tomar decisiones que impulsan la mejora

empresarial. iThink guía al equipo de negocios a través de la creación de modelos que

simulan los procesos y escenarios del negocio, señalando los impactos de un nuevo

procedimiento o política, y ofreciendo la oportunidad de fijar resultados indeseables. Sobre la

base de los Sistemas de Pensamiento, los modelos de iThink sirven como "campos de

práctica", mostrando los resultados que podrían ser doloroso, costoso, o embarazoso si se

descubren en la realidad. (isee systems)

Bibliografía

Alfaro Garfias, L. (2002). Modelando Perú. Recuperado el 6 de Julio de 2009, de Dinámica de

Sistemas: http://www.modelandoperu.com/dinamica.ppt

DAEDALUS S.A. (s.f.). ¿Qué es la Dinámica de Sistemas? Recuperado el 6 de Julio de 2009,

de http://www.daedalus.es/inteligencia-de-negocio/sistemas-complejos/dinamica-de-sistemas/que-

es-la-dinamica-de-sistemas/

DAEDALUS S.A. (s.f.). Historia de la Dinámica de Ssitemas. Recuperado el 6 de Julio de

2009, de http://www.daedalus.es/inteligencia-de-negocio/sistemas-complejos/dinamica-de-

sistemas/historia-de-la-dinamica-de-sistemas/

Instituto Tecnológico de Sonora. (s.f.). Historia de la Dinámica de Sistemas. Recuperado el 6

de Julio de 2009, de

http://www.itson.mx/DII/ELAGARDA/APAGINA2001/DINAMICA/historia.htm

Instituto Tecnológico de Sonora. (s.f.). Introducción a la Dinámica de Sistemas. Recuperado el

6 de Julio de 2009, de

http://www.itson.mx/DII/ELAGARDA/APAGINA2001/DINAMICA/intro.htm

isee systems. (s.f.). iThink Modeling & Simulation Software for Business. Recuperado el 6 de

Julio de 2009, de http://www.iseesystems.com/softwares/Business/IthinkSoftware.aspx

isee systems. (s.f.). STELLA Modeling & Simulation Software. Recuperado el 6 de Julio de

2009, de http://www.iseesystems.com/softwares/Education/StellaSoftware.aspx

Lagarda L., E. A. (s.f.). Introducción a la Dinámica de Sistemas. Recuperado el 6 de Julio de

2009, de http://jmonzo.net/blogeps/ids1.pdf

Powersim Software AS. (s.f.). Powersim Productos. Recuperado el 6 de Julio de 2009, de

http://www.powersim.com/main/products___services/powersim_products/

Ventana Systems, Inc. (s.f.). Vensim Software. Recuperado el 6 de Julio de 2009, de

http://www.vensim.com/software.html