Introducción a Dinámica de Sistemas Pensamiento Sistémico Isaac Dyner R.
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Introducción a Dinámica de Sistemas
Pensamiento Sistémico
Isaac Dyner R
Justificación
En condiciones de complejidad de las organizaciones y de sus entornos, se demandan herramientas y esquemas para el apoyo a la formulación de políticas, estrategias y la toma de decisiones.
Objetivos
Dar las bases y las herramientas para modelar en forma integral la complejidad de las organizaciones.– Aplicar pensamiento sistémico – Construir modelos utilizando DS– Construir esquemas de soporte a la
estrategia y la toma de decisiones
Metodología
• Se presentarán las bases del pensamiento sistémico y su aplicación a fenómenos complejos.
• Se presentarán los conceptos de DS y de Simulación de fenómenos complejos.
• Mediante casos se ilustrará la teoría, los conceptos y como estos se aplican a situaciones reales.
Teoría y laboratorios de aplicación
Programa del curso• Lunes: Introducción a Pensamiento
Sistémico y a DS. Conceptualización de problemas (Construcción de diagramas Causales).
• Martes: Modelado de Sistemas utilizando Dinámica de Sistemas (casos y ejemplos).
• Miércoles: Comportamiento y Evaluación del Modelo. Entornos para el aprendizaje. Análisis de Políticas
Parte IPensamiento Sistémico
• Aproximación de sistemas• Complejidad• Sistemas y decisiones• Aprendizaje• Modelamiento• Arquetipos• Causalidad y PS
Temario
Análisis – reduccionismoPara mejorar (entender) algo se desagrega
en partes
El sistema es un todoTiene propiedades que se derivan de la
interacción entre las partes
Aproximación de Sistemas(1/3)
• von Bertalanffy (1940, 1950, 1956). Teoría General de Sistemas-organismos.
• Wiener (1948, 1950). Cibernética. Teoría de la comunicación y control.
• Forrester (1961, 1969). Cibernética y Teoría de control en sistemas socioeconómicos.
• Ackoff (1971, 1981). Rediseño del futuro• Checkland (1984). Pensamiento de sistemas,
práctica de sistemas.• Senge (1990). La quinta disciplina.
Aproximación de Sistemas(2/3)• Forrester (1961, 1969). Cibernética y Teoría de
control en sistemas socioeconómicos. (R y R).• Ackoff (1971, 1981). Pensamiento de sistemas
“duro” y “blando”.• Checkland (1981). De lo “duro” hacia lo blando.
Propone un método de 7 etapas: desde descripción no-estructurada del problema, pasando por conceptualización de modelos, hasta la acción para mejorar situación problemática.Modelación puede ser parte de una etapa!
Aproximación de Sistemas(3/3)
Pensamiento Duro: Simbiosis entre IS y AS. Para resolver problemas, se busca eliminar la diferencia entre lo deseado y lo actual - la mejor alternativa.
Pensamiento Blando: Para resolver problemas, se acude a un método de recurrencia. Se definen las características del sistema; se plantea la posibilidad de mejorarlo o modificarlo; y se establece como hacerlo. A diferencia de lo “duro”, no esta orientada a alcanzar fines (goal directed) - pobre estructuración.
• Análisis y sistema?• Solución de problemas?• Absolución, resolución, solución,
disolución?• Lo jerárquico y lo democrático?• El método?• Qué acuerdos?
Preguntas?
Complejidad
Complejidad y causalidad
Causalidad
Complejidad
Pensamiento sistémico
Causalidad
A B
A ocurre y B ocurre
Para que B ocurra, A tiene que ocurrir
A es condición necesaria para B
Causalidad en el mundo físico
Ideal en la física:
* La gravedad
* El movimiento de los astros
* ...
Todo bajo condiciones ideales!!!
Pero un huracán, campos magnéticos,....
Causalidad en lo social
• Fumar produce cáncer?• El exceso de velocidad ocasiona
accidentes?
Causalidad se entiende como factores que contribuyen a que algo acontezca
Crecimiento poblacional
Castigo Religioso
Educación
Control Natal
Pobreza
Causa o síntoma?
Causa o síntoma?
CrecimientoPoblacional
Educación
Pobreza
Control Natal
Crimen
Pobre educación
Política de justicia
Condición vivienda
Oportunidades
Resquebrajamiento de valores
Causa o síntoma?
• Incertidumbre predictivaNo-linealidades
• Acción-Reacción con retardo• Reacción contra-intuitiva
Múltiples interrelaciones
Complejidad
Clases de complejidad
Complejidad del detalle
– Rompecabezas de 1000 piezas
Complejidad dinámica
– Ajedrez
Sistemas complejos
Usualmente estables
* El hombre, la ciudad, los mercados
Cuando cambian – rápido y drástico
* Muro de Berlín
Apalancamiento para el cambio
* Pequeños cambios grandes resultados
Efectos colaterales
* Antibióticos, DDT...
Complejidad
Nicolis y Prigogine (1989)
La complejidad surge fundamentalmente de:
a) La física del no-equilibrio y
b) La dinámica no-lineal
Los modelos de una sociedad humana:
c) Presentan las anteriores características
d) Presentan intercambios entre materia, energía e información
Complejidad
Para Simon, un sistema complejo esta compuesto por un gran número de partes,
entre las cuales existen muchas interacciones
El todo es más que el conjunto de las partes…
i.e. Dada las propiedades de las partes y la leyes de sus interacciones, no es trivial inferir el comportamiento del sistema
• Muchas interacciones?• Falta de síntesis?• Irreversibilidad y no-linealidad?• Que tan contra-intuitivo?• Casos
Preguntas?
Sistemas y decisiones
Sistemas y decisiones
Modelo Neoclásico Maximización Función de Utilidad
Modelo Racionalidad LimitadaSoluciones satisfactorias
Racionalidad Limitada“El punto no es que la gente sea deliberadamente irracional, aun cuando lo sea en algunas ocasiones, sino más bien que no posee ni el conocimiento ni la capacidad de cálculo...”
Incertidumbre e incapacidad computacional
Comportamiento aproximadamente racional o
adaptativo
Imposibilidad predictiva
Imposibilidad optimizadora
Posibilidad: soluciones satisfactorias
(Ej. especies que se adaptan al entorno)
Racionalidad Limitada
Método alternativo a la predicción:
(a) Hacer el sistema relativamente más insensible al entorno
(b) Realimentación para ajustes con el entorno
Racionalidad Limitada
Objetivo
Diferencia
Sistema
Resultado
Acción
Incertidumbre
• Lo racional?• La racionalidad limitada?• Que tanto en cada caso?• Análisis del comportamiento?• Lo experimental?• Lo implícito?• El modelo de TD?• Lo específico de cada caso:
Carros, electrodomésticos,…
Preguntas?
Aprendizaje
Las organizaciones operan en entornos complejos y dinámicos:
•Información incompleta e incierta•Dificultad predictiva•Gran número de relaciones entre variables que desbordan la capacidad de la mente humana
Entorno de las organizaciones
• Russell Ackoff (1981): Las organizaciones deben maximizar sus habilidades de aprendizaje, adaptación y desarrollo.
• Arie de Geus: “La capacidad de aprender con mayor rapidez que los competidores quizá sea la única ventaja competitiva sostenible”.
• Peter Senge: “Organizaciones del futuro. Organizaciones que aprenden”.
Que se ha pensado?
1. Esta es mi posición!
2. La culpa es de alguien distinto
3. La ilusión del cambio
4. La obsesión por los acontecimientos
5. La parábola de la rana
6. La ilusión de aprender de la experiencia
7. El mito de los equipos administrativos
Dificultad para el aprendizaje (Senge, 1990)
En resumen, la dificultad en el aprendizaje:
• Cultura organizacional• Falta pensamiento sistémico• Asimilación de experiencias en entornos
complejos• Dificultan de aprender de experiencias
propias
• Pensamiento sistémico• Habilidad personal• Modelos mentales• Desarrollo de una visión compartida• Aprendizaje en grupo
Disciplinas para el aprendizaje Organizacional (Senge, 1990)
Información Sistema
Decisión-Acción
1. Los problemas de hoy provienen de las soluciones de ayer
2. Entre más fuerte se empuje, el sistema responde con más fuerza
3. La conducta mejora antes de empeorar
4. Salidas fáciles no producen soluciones duraderas
5. La cura puede ser peor que la enfermedad
Leyes de la Quinta Disciplina(Senge, 1990)
6. “Vísteme despacio que voy de afán”
7. Causa y efecto no se están relacionadas en el tiempo ni en el espacio
8. Pequeños cambios pueden producir grandes resultados
9. Es factible alcanzar dos metas aparentemente contradictorias
10. Visión de la totalidad del sistema
11. No hay culpabilidad
Leyes de la Quinta Disciplina(Senge, 1990)
Mundo Virtual(Micromundo)
InformaciónReflexión- Acción
ModelosMentales
EstrategiasObjetivos y
Mundo Real
• Aprendizaje?• Aprendizaje organizacional?• Que tanto se aprende?• Para las decisiones?• Para entrenamiento?
Preguntas?
Modelamiento
Estructura
Patrones de comportamiento
Acontecimientos
Modelo
Evaluación de comportamiento
Mundo predecible Matemática de la certezaMundo impredecible Matemática de la
incertidumbre
Matemática en las decisiones
• Racionalidad absoluta–Métodos de optimización
• Racionalidad limitada–Algoritmos genéticos–Simulación–Dinámica de sistemas–Métodos heurísticos
Matemática en las decisiones
Racionalidad restringida
Decisiones bajo incertidumbre
Algoritmos genéticosDinámica de sistemasProcesos estocásticos
Matemática de la incertidumbre
El proceso de modelado es iterativo
Dinámica de Sistemas y el Método Científico
1. Articulación del problema (límites del modelo)
2. Hipótesis dinámica
3. Formulación4. Validación
5. Formulación de políticas y evaluación
• Modelar?• Porqué? • Qué ganamos? Y qué perdemos?• Se puede lograr por otros medios?
Preguntas?
...y pensamiento sistémico... y causalidad…
A BInfluye sobre
A B
Causalidad
• En las ciencias Naturales: Teoría Física, Química, Biológica…
• En las ciencias sociales: Teoría Sociológica, Psicológica, Administrativa…
• Evidencia Empírica o de la experiencia
Algunos ejemplos (1/2)
ayudas pedagógicas
aprendizaje+
castigo relación amable-
estímulo productividad+
oxidación hierro
fortaleza estructura
-
Algunos ejemplos (2/2)
fertilizante crecimiento planta+
eliminación alimentos
fortalecimientoprisionero
-
procesamiento materia prima
productoterminado
+
castigo crimen-
Realimentación
Cadenas de influencias circulares cerradas•Positiva:
–Refuerzo–Círculos viciosos y virtuosos–Bola de nieve–Crecimiento o declive.
•Negativa: –Control–Estabilización.
Ejemplos de ciclos (1/2)
Población Nacimientos
Población Muertes
+
+
+
_
_
+
Ejemplos de ciclos (2/2)
Adicción Fuma
+
+
+
Crimen Castigo
+
_
_
Armamentoguerrilla
Amenaza al estado
Necesidad dearmas del estado
Armamentoestado
Amenaza a la guerrilla
Necesidad de armasde la guerrilla
Armamentoguerrilla
Amenaza al estado
Necesidad dearmas del estado
Armamentoestado
Amenaza a la guerrilla
Necesidad de armasde la guerrilla
• Dónde esta lo sistémico?• Qué tanto entendemos?• Qué tanto aprendemos?• Qué tanto podemos mejorar lo
problemático?
Preguntas?
Arquetipos
Realimentación positiva
clientessatisfechos
buena fama ventas
(+)
Time
vent
as
0 20 40 60 80 1000
5,000
10,000
15,000
Balance
Time
Viv
iend
as_c
onst
ruid
as
0 20 40 60 80 1000
200
400
600
800
Viviendasconstruídas
ConstrucciónViviendas Déficit
Viviendas
Viviendasdeseadas
(-)
Retardos
Viviendasconstruídas
ConstrucciónViviendas Déficit
Viviendas
Viviendasdeseadas
(-)
Time
Viv
iend
as_c
onst
ruid
as_1
0 5 10 15 200
500
1,000
1,500
Viviendas_construidas_1
Límites al crecimientoLímites al crecimiento
Crecimientopoblacional
Recursosagotables(-)Población
Disponibilidadde recursos
(+)
Time
Pob
laci
on
0 20 40 60 80 100
1,000
2,000
3,000
4,000
Time
Rec
urso
s
0 20 40 60 80 1000
100
200
300
400
500
Escalonamiento
Comportamiento
Tiempo
Resultado de A
Acción de A
Resultado de B
Acción de B
Resultado de Arespecto a B
-
++
+
+-
B B
El Problema
Resultado de A
Acción de A Resultado de B
Acción de B
Resultado de ARelativo a B
-
+
R
Resultado de ARelativo a B+
+
+
-
Armamento nuclear
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
1945
1948
1951
1954
1957
1960
1963
1966
1969
1972
1975
1978
1981
1984
1987
1990
1993
1996
USSRUSA
Ejemplos
• Guerra de precios, ej. competencia• Gasto en mercadeo• Gasto en I&D• Guerra de pandillas• Spam - filtros
Éxito para los exitosos
Comportamiento
Tiempo
Éxito de A y B
Desempeño de A relativo a B
Recursos de A Recursos de B
Éxito de A Éxito de B
R R
0
0.5
1
1.5
2
2.5
76 77 78 79 80 81
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
76 77 78 79 80 81
Guerra de VCR: Betamax vs VHS
VHS
Betamax
Ventas unitarias US (mill.)
Ventas acumul. US (mill.)
VHS
Betamax
Ejemplos
• Canales de televisión• Periódicos• “Estándares de guerra”• Equipos profesionales
Tragedia de los comunes
Comportamiento
Tiempo
Actividad
Ganancia
Recurso escaso
Actividad de A
Ganancia de A
Actividad de B
Ganancia de B
Actividad total Ganancia individual
+
+
_
_
Peruvian Anchovy and Sardine Catch
Ejemplo 1: Límite poblacional (1/3)
Un país desea controlar su crecimiento poblacional
• Qué puede hacer?• Cuál será su población alcanzada?• Podrá alcanzar su meta?• Cuándo?
Ejemplo 1: Límite poblacional
Población MuertesNacimientos
Población deseada
Control natalidad
Ejemplo 2: Déficit presupuestal
¿Qué hacer cuando el gobierno necesita más recursos?
(Déficit presupuestal)–Una posibilidad es aumentar los
impuestos.–Al aumentar los impuestos, aumenta
el recaudo (incrementa los recursos).
Ejemplo 2: Déficit presupuestal
Impuestos
Recursos
Déficit presupuestal
Evasión
ReducciónGasto
Ejemplo 3: Depredador-presa
• Representación dinámica simple de una especie depredadora (el depredador) y otra que es la presa
• El depredador depende solamente de una presa para su alimentación y la abundancia de presas incrementa su fertilidad, pero su escasez no contribuye a la muerte del depredador
• La presa se alimenta de un recurso que es ilimitado (hay variaciones del modelo donde hay limitación de recursos) y su muerte natural se ve aumentada por las depredaciones
• Lobos y libres, tigres y venados, tiburones y peces, peces y larvas de moscos
Depredador-presa
Diagrama Causal: Depredador – Presa
• Una empresa de alto crecimiento requiere avanzar a pasos acelerados en sus SI
• Como hacerlo? Cuando se toman las decisiones de ampliaciones? Como mantener el apoyo de la gerencia?
• Examinemos algunos de los elementos.
Supongamos que nos interesa solamente computadores
Ejemplo 4: Crecimiento SI
Capacidad SI ObsolescenciaOrdenes
Necesidades SI
Decisión adquisición
Ejemplo 4: Crecimiento SI