Modelos de simulación de Dinámica de Sistemas con Vensim ®

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Teoría y ejercicios prácticos de Dinámica de Sistemas
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Diagrama Causal

El conjunto de los elementos que tienen relación con nuestro problema y permiten en principio explicar el comportamiento observado, junto con las relaciones entre ellos, en muchos casos de retroalimentación, forman el Sistema. El Diagrama Causal es un diagrama que recoge los elementos clave del Sistema y las relaciones entre ellos.

Como hemos dicho es importante empezar a hacer versiones que poco a poco nos vayan aproximando a la complejidad del modelo. La gama mínima de elementos y relaciones que permita reproducir la Referencia Histórica, será la que forme la estructura básica del sistema.

Una vez conocidas globalmente las variables del sistema y las hipotéticas relaciones causales existentes entre ellas, se pasa a la representación gráfica de las mismas. En este diagrama, las diferentes relaciones están representadas por flechas entre las variables afectadas por ellas.

Esas flechas van acompañadas de un signo (+ o -) que indica el tipo de influencia ejercida por una variable sobre la otra. Un signo "+" quiere decir que un cambio en la variable origen de la flecha producirá un cambio del mismo sentido en la variable destino. El signo "-" simboliza que el efecto producido será en sentido contrario.

Así cuando un incremento de A, produce un incremento de B, o bien una disminución de A provoca una disminución de B, tendremos una relación positiva.

Y cuando un incremento de A, produce una disminución de B, o bien una disminución de A provoca un aumento de B, tendremos una relación negativa.

Una cadena cerrada de relaciones causales recibe el nombre de bucle, retroalimentación o feedback. Cuando abrimos el grifo para llenar un vaso de agua aumentamos la cantidad de agua en el vaso, pero también la cantidad de agua que va habiendo en el vaso modifica la velocidad en la que nosotros llenamos el vaso. Lo llenamos más despacio cuando está casi lleno; y por to tanto existe un bucle.

El sistema formado por nosotros, el grifo y el vaso de agua es un bucle negativo porque está dirigido a conseguir un objetivo, llenar el vaso sin que se exceda. Los bucles negativos actúan como elementos estabilizadores de los sistemas al dirigirlos hacia un objetivo determinado, igual que el termostato de la calefacción la dirige hacia la temperatura seleccionada.

Los bucles se definen como "positivos" cuando el número de relaciones "negativas" es par, y "negativos" si es impar (igual que al multiplicar: -a x b = -c).

Los bucles negativos llevan al modelo hacia una situación estable y los positivos lo hacen inestable, con independencia de la situación de partida.

En la realidad los sistemas contienen ambos tipos de bucles y el comportamiento final dependerá de cual es el dominante en un momento determinado.

Cuando un país adquiere más armamento hace que sus vecinos se sientan amenazados y les induce a adquirir ellos también más armamento. Este es un bucle positivo, también llamado un circulo vicioso que crece sobre sí mismo más y más. Los bucles positivos causan crecimiento, evolución y también el colapso de los sistemas.

Naturalmente los sistemas socioeconómicos y ecológicos están formados por cientos de bucles positivos y negativos interconectados, y su comportamiento final no es evidente.

El concepto de bucle es muy útil porque nos permite partir desde la estructura del sistema que analizamos y llegar hasta su comportamiento dinámico. Si un sistema oscila persistentemente, o se halla en equilibrio, o decae con rapidez, podemos identificar las razones estructurales y decidir como modificar los bucles causales que lo van a alterar. La aplicación de esta forma de actuar se extiende desde el control de un proceso industrial, al seguimiento de la diabetes o el cáncer, variaciones de los precios de las materias primas y el crecimiento económico.

Pero la utilidad más importante de esta concepción es comprender como la estructura de los sistemas provoca su comportamiento. En un mismo mercado, en un mismo año, varias empresas que ofrecen el mismo producto presentan resultados económicos muy diferentes. Los gerentes menos competentes argumentan múltiples causas ajenas a ellos: los costes laborales, la competencia, los hábitos de los clientes, ... cuando en realidad deberían de estudiar porqué los sistemas que ellos controlan (sus empresas) tienen una estructura menos competitiva que aquellos otros que han presentado mejores resultados.

El país A percibe que la carrera de armamentos fue causada por el país B y viceversa. Pero en realidad también puede afirmarse que el país A ha provocado su rearme al adquirir armas, que motivan el rearme del país B. De forma similar el crecimiento de los precios del crudo se debe tanto a la concentración de la producción en unos pocos países como en el excesivo aumento del consumo en los países desarrollados, de un producto que en definitiva es limitativo al no ser renovable.

Identificar que la causa de los problemas no es algo externo al sistema no suele ser muy popular, ya que es más fácil achacarlo a factores externos e incontrolables por nosotros. Lo que ocurre es que si el mismo que expone el argumento de la causa externa cree verdaderamente en lo que dice, no podrá identificar la verdadera causa del problema - dentro del sistema - y obtener los resultados deseados. Si el sistema tiene los elementos que causan el problema también tiene la forma en la que se puede solucionar.

Así por ejemplo, la curva de vida de un producto puede decirse que se halla regulada inicialmente por un bucle positivo que permite un rápido crecimiento exponencial, al que sigue una fase de estabilidad dominada por un bucle negativo en el que interviene la saturación del mercado, y por último una caída, que suele ser también brusca, debido a la aparición de productos substitutivos de rápido crecimiento.

Por último, señalar que el diagrama causal es de gran importancia para la explicación del modelo final al usuario, si este no está familiarizado con esta técnica lo cual suele ser usual.


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QUE ES LA DINAMICA DE SISTEMAS

Me gustaría como introducción recordar la definición de Dinámica de Sistemas, según la que es una herramienta para construir modelos de simulación basada en el estudio de las relaciones causales que existen entre las partes del sistema, para tomar decisiones en entornos complejos. La Dinámica de Sistemas se basa en la utilización de dos tipos de diagramas, los Diagramas Causales y los Diagramas de Forrester, que tienen su origen en la Teoría General de Sistemas y son de hecho como las dos caras de la misma moneda.
Es importante tener claro que el propósito de la Dinámica de Sistemas en las empresas no es solo realizar predicciones del futuro de entornos que no podemos modificar, como hacen los modelos de simulación meteorológica, sino que nuestro propósito es ayudar a tomar decisiones para solucionar un problema. En esencia la Dinámica de Sistemas ha sido desde sus orígenes una herramienta para tomar decisiones para la resolución de problemas, es pues una “decision-making tool”.
Un Diagrama Causal es la representación gráfica de los elementos que influyen en un problema y de las relaciones que existen entre ellos. Este diagrama nos permite identificar los feedbacks que pueden dar estabilidad al sistema y también aquellos otros que pueden ser la palanca que nos permitirá transformarlo de una forma eficiente y radical.
El Diagrama Causal es en general un paso previo a la construcción de un Diagrama de Forrester, el cual sirve para simular el modelo en el PC, permite comprobar la coherencia de nuestras hipótesis, analizar el comportamiento del sistema, y por último simular diferentes políticas, de forma que los resultados que muestra el modelo ayudan a resolver mejor el problema que estamos analizando. Los Diagramas Causales también son de utilidad al final del proceso de simulación ya que nos permiten explicar con mucha claridad nuestras conclusiones a una persona que no conozca nada de esta herramienta.
El Diagrama Causal tiene pues una doble utilidad, al principio del estudio nos sirve para organizar los elementos que influyen en el problema, y al final del estudio nos sirve para explicar mejor las conclusiones y las recomendaciones a nuestro cliente.

APLICACIONES

Así pues actualmente podemos hablar de tres grandes ámbitos de aplicación de la Dinámica de Sistemas, que son el ámbito empresarial, el ámbito medio ambiental y el ámbito social. Por razones históricas es normal que la mayoría de aplicaciones de la Dinámica de Sistemas se hallen aún en el ámbito empresarial, ya que como hemos visto esta herramienta nace para solucionar problemas industriales. La Dinámica de Sistemas es un instrumento muy útil porque ofrece sencillez y potencia para analizar los problemas que aparecen en un mundo que se caracteriza por el cambio y la complejidad.

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