Modelación Dinámica de Sistemas Metodología para la generación de modelos dinámicos Proceso integrador para la toma de decisiones APLICACIONES Solución a problemas dinámicos y complejos de alta incertidumbre Formulación de estrategias para la toma de decisión temprana Predecir comportamientos futuros Soporte para la toma de decisión _______________________________________________ En este documento, se ofrece una explicación de cómo la metodología integra distintas fases integradoras que permiten desarrollar un modelo dinámico para la toma de decisión. Explicación y definición del proyecto El proyecto a desarrollar consiste en identificar una problemática compleja en el mundo real y conceptualizar a través del pensamiento sistémico, un modelo dinámico que ofrezca alternativas de solución y respuesta ante situaciones de alta incertidumbre a través de la simulación de escenarios para la toma de decisión. Tipo de situaciones que requieren de una metodología de pensamiento sistémico La dinámica de sistemas ofrece una alternativa de soporte a la toma de decisiones a problemáticas complejas en las áreas sociales, de negocio y desarrollo empresarial, de política gubernamental, de estrategia y política industrial, entre otras más. Integración del proyecto La metodología que se presenta, pretende ofrecer un conjunto de métodos y procesos que permita dar estructura a la conceptualización y representación gráfica de una problemática compleja en el mundo real -a través de la teoría de sistemas. Es a través de “aprender a volver a aprender” con el rompimiento de paradigmas de pensamiento, que podremos desarrollar una nueva visión holística de cómo observar la realidad que nos rodea y la conectividad de las variables involucradas. A continuación se muestra visualmente las seis fases de integración para desarrollar y crear nuevos modelos dinámicos: Modelación Dinámica de Sistemas Figura 1. Proceso para generar un modelo dinámico [1] Este proceso ofrece dos dimensiones; la primera dimensión denominada “conceptual” integra las tres primeras fases teóricas del proyecto, mientras que la segunda dimensión denominada “técnico” es la parte que integra las herramientas de modelación y simulación de un modelo dinámico. La secuencia del proceso es la siguiente: 1. Identificar la necesidad que justifique la respuesta a problemas complejos. 2. Documentar el problema a través de la investigación del marco teórico. 3. Conceptualizar el problema como un Sistema a través de un “modelo” él cual permita hacer una abstracción de la realidad del mundo que se observa por medio de la representación estructurada: Sistema, Suprasistema, Subsistemas, Propiedades Emergentes 4. Representar el modelo de sistemas a través de mapas de influencia (ciclos de retroalimentación) con el apoyo de herramientas de diagramas causales o también conocidos cómo diagramas de causa-efecto. 5. Observar patrones de comportamiento y/o arquetipos en el modelo de sistemas a través de graficas de comportamiento de las variables en el tiempo, así como a través de graficas de influencia de variables (variable contra variable). 6. Construcción y evaluación del modelo dinámico a través de diagramas de bloques en una aplicación de software de simulación de escenarios. 7. Definición de políticas y normativa del modelo dinámico a través de la generación de escenarios. Ahora bien, el proceso descrito es flexible y dinámico, lo que significa que lleva una secuencia de pasos que deben de cubrirse en cada una de las fases para poder lograr llegar a integrar la totalidad del modelo. Es por lo anterior, que las fases se concentran en etapas para lograr integrar módulos de avance y de comprobación de consistencia en el desarrollo del proyecto. A continuación se muestra gráficamente el comportamiento del proceso integrando las seis fases de la metodología en tres etapas concentradoras: Modelación Dinámica de Sistemas Figura 2. Metodología para la generación de modelos dinámicos Las flechas con líneas continuas reflejan el flujo de retroalimentación entre una fase y otra, lo que permite una dinámica continua en el mejoramiento del modelo. Las flechas punteadas discontinuas ofrecen resultados de sensibilidad y consistencia del modelo para la toma de decisiones y análisis de comportamiento de las variables involucradas. Modelación Dinámica de Sistemas Descripción del proceso para generar un modelo dinámico A continuación, se describen las distintas fases que integran el proceso para generar modelos en la dinámica de sistemas. Fase 1. Definición del problema En la fase inicial de generación del modelo dinámico, se deberá identificar un fenómeno con una problemática real y compleja. Esto incluye identificar las entidades y personas involucradas; por un lado se tiene la parte afectada, y por otro lado se deberá tratar de identificar la parte que “financiará” o “apoyará” de alguna manera (recursos) a que la problemática se resuelva -dados los intereses comprometidos y/o involucrados (sponsors). Se inicia un proceso de búsqueda a ciertas interrogantes críticas de lo que se quiere resolver o clarificar a través de la formulación de hipótesis. Además, en esta fase se deberán identificar los componentes del modelo de sistemas a través de su representación jerárquica estructurada en niveles y fronteras: Suprasistema (sistema mayor en el que se encuentra el sistema objeto de estudio), Sistema principal (objetivo de estudio), Subsistemas del sistema principal. Definir los límites de los sistemas permitirá identificar claramente las fronteras del sistema bajo estudio -el sistema mayor en el cual se encuentra inmerso, así como los distintos subsistemas que interactúan dentro del sistema bajo estudio. Para poder delimitar las fronteras en el modelo de sistemas, debemos permanecer alerta y decidir cuales elementos pertenecen al sistema que estudiamos y cuales no; es decir, cuál es el alcance y área de influencia del sistema que estamos estudiando -y qué elementos son necesarios para representar la situación o problemática bajo estudio. Resultado de la fase: Identificación y representación de eventos Desarrollo de habilidades: Observar el fenómeno del sistema (eventos interrelacionados) Fase 2. Conceptualización de comportamiento del fenómeno En esta fase se trabajará en la representación gráfica a través de mapas de influencia la situación (problemática) a modelar; esto es, identificando los hechos del fenómeno y vinculando dichos eventos entre sí a través de relaciones de influencia. Un evento se puede representar a través de un conjunto de variables interrelacionadas entre si -generando historias de comportamiento. Una historia de comportamiento, es la narración escrita de cómo es que una variable afecta a otra variable, así como el resultado que produce dicha influencia. La historia de comportamiento al final, trata de interpretar y explicar la influencia de cada una de las variables que están interrelacionadas entre si -y como al final se genera un determinado evento. Se deberán afinar las fronteras de influencia del modelo a través de las herramientas de diagramas causales, así como a través de gráficas de variables de comportamiento en el tiempo (behaviour over time graphs). Modelación Dinámica de Sistemas En esta parte se hace una primera validación de que problemática a través de un mapa de influencias. Se identificación de variables involucradas (endógenas comportamiento entre ellas. La herramienta tecnológica Power Point (basic shapes & connectors) se está representando la situación hace un primer acercamiento a la y exógenas) y la relación de que se utilizará es Microsoft Office Resultado de la fase: Modelo de Sistemas > Mapa de influencias Desarrollo de habilidades: Relacionar y conectar eventos entre si Fase 3. Representación de la estructura del modelo En este punto de generación del modelo dinámico ya hemos logrado conceptualizar un “modelo de sistemas” estructurado, así como su representación conceptual a través de un mapa de influencias (diagrama causa-efecto). Por lo que ahora se procederá a representar el modelo conceptual (diagrama causal) en un modelo de simulación que pueda ser interpretado por el lenguaje máquina de la computadora a través de aplicaciones de software. Básicamente se hará una interpretación del Diagrama Causa-Efecto (mapa de influencias) hacia un Diagrama de Bloques también conocido como Diagramas de Forrester1. La herramienta que se utilizara para representar las historias del modelo de bloques es VENSIM de la compañía Ventana Systems2. Resultado de la fase: Mapa de influencias > Modelo de bloques Desarrollo de habilidades: Representar estructuras a través de diagramas Fase 4. Comportamiento de la dinámica del modelo Es en esta fase que se identifican las unidades y relaciones matemáticas que representan cada una de las variables del modelo de bloques. Es muy importante considerar que una variable que afecta a otra variable sólo pueden tener relación entre si -siempre y cuando la unidad que las representa son consistentes entre si; de no cuidar este aspecto, el comportamiento de las variables en el modelo dinámico no simulará la realidad de la problemática. Lo que hay que hacer en esta fase de generación del modelo dinámico, es alimentar con ecuaciones, porcentajes y unidades aritméticas cada una de las variables del diagrama de bloques en la aplicación de simulación por computadora denominada VENSIM. Resultado de la fase: Modelo de bloques > Modelo matemático > Simulación del comportamiento Desarrollo de habilidades: Representar dinámicas de comportamiento de sistemas 1 2 Road Maps. Guía Aprendizaje de la Dinámica de Sistemas: http://dinamica-sistemas.mty.itesm.mx/roadmaps/ Ventana Systems Inc. Vensim PLE- Educational: http://www.vensim.com/ Modelación Dinámica de Sistemas Fase 5. Evaluación del modelo En esta parte del proceso de generación del modelo dinámico, se esta en posición de realizar pruebas de sensibilidad y evaluación del modelo de bloques a través del modelo matemático en la aplicación de software VENSIM. Es en esta etapa que se afinará y se hará un acercamiento de los resultados que ofrezca el modelo dinámico, a través de la observación de las variables y su comportamiento en la aplicación de simulación al compararlos con los datos históricos reales de la problemática que se está analizando. Esto es, generar el escenario que permitirá realizar el análisis de validación y comprobación del modelo dinámico, es el escenario real o actual, es decir, que los resultados que arroje la aplicación de simulación -deberán ser consistentes con los datos históricos y la documentación realizada de la problemática analizada. Es este el punto en que el modelo dinámico de bloques en la aplicación de simulación ofrece resultados consistentes con la situación documentada de datos reales e históricos; el modelo dinámico está listo para ser probado con la formulación de escenarios para la toma de decisiones. Resultado de la fase: Modelo de bloques + Modelo matemático = Simulación de escenarios Desarrollo de habilidades: Validar la sensibilidad del modelo Fase 6. Políticas, análisis y uso del modelo Finalmente, una vez que el modelo dinámico ofrece resultados consistentes de la problemática bajo estudio, el tomador de decisiones estará en posibilidades de visualizar escenarios a través de la definición o redefinición de políticas que afectan el comportamiento de las variables en el sistema. Es en este punto, que se proponen cambios u ofrecen sugerencias o recomendaciones por parte de los estudiosos de la dinámica de sistemas a los tomadores de decisión en las organizaciones. También, es aquí donde se da respuesta a las hipótesis e incógnitas planteadas por la problemática bajo estudio. El tomador de decisiones al final, tiene en su poder una herramienta con la cual puede jugar con aquellas variables críticas y más sensibles que pueden afectar los eventos que generan el comportamiento del fenómeno en el tiempo. Resultado de la fase: Dinámica del modelo Desarrollo de habilidades:as Visualizar la capacidad de generar micromundos