Metodología para la generación de modelos dinámicos

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
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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:
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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:
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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.
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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).
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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/
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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