Facultad de Ciencias e Ingeniería Departamento de Biología Carrera: Ingeniería Ambiental Grupo IA3V Asignatura: Diseño de Sistemas Ambientales Compilación Unidad I: Introducción a los Sistemas Ambientales Contenidos: Principales fundamentos de los sistemas ambientales y su naturaleza Subcontenidos: Sistemas y sus características: Teoría de sistemas Managua, Semana1: del 13 al 17 de mayo Unidad I: Introducción a los Sistemas Ambientales Contenido Presentación ............................................................................................................................................ 3 Objetivos: ................................................................................................................................................ 3 Introducción ............................................................................................................................................ 3 ¿Qué es un sistema? ................................................................................................................................ 4 Teoría General de Sistemas, de Ludwig von Bertalanffy .............................................................................. 5 Características de los sistemas: .................................................................................................................. 6 Clasificación de los sistemas:..................................................................................................................... 7 Elementos sistemáticos: ............................................................................................................................ 7 Clasificación de los sistemas:..................................................................................................................... 7 Tipos de sistema:...................................................................................................................................... 8 Importancia: ............................................................................................................................................ 8 Diseño de sistemas ................................................................................................................................... 8 Alternativas de estrategia de diseño .......................................................................................................... 9 Proceso de selección de la mejor alternativa de estrategia de diseño .......................................................... 9 Proceso de selección de la mejor alternativa de estrategia de diseño: ....................................................... 10 2 Unidad I: Introducción a los Sistemas Ambientales Presentación Estimado estudiante, en el siguiente documento usted podrá encontrar un compendio de conceptos y explicaciones referente al contenido de la clase de esta semana la que se fundamenta en la naturaleza de los sistemas y su naturaleza. Es muy importante que usted conozca que vivimos en un mundo lleno de sistemas y las actividades de los seres humanos se desenvuelven en el contexto de ellos. Es así que el tema de esta primera semana es el de analizar y caracterizar la naturaleza de los sistemas, sus características, así como a la teoría que fundamenta a todos los sistemas. Este compendio le ayudará a comprender el marco previo que le servirá para todo el desarrollo posterior de la asignatura, conviene que comience a precisar qué se entiende por un sistema y cuál es su rol en el lenguaje de la planificación ambiental. Objetivos: Comprender los principales fundamentos de los sistemas ambientales y su naturaleza. Identificar las características de los sistemas. Conocer la teoría de sistemas. Introducción El estudiante de la carrera de Ingeniería ambiental debe valorar la importancia de la asignatura Diseño de Sistemas Ambientales ya que se pretende que usted adquiera capacidades y elementos científico-técnico necesarios para su formación profesional y aplicación en el campo de la ingeniería ambiental, tales como: caracterizar los diversos sistemas ambientales, implementar diseños normalizados de un sistema de gestión ambiental y aplicar indicadores y/o parámetros para el diseño de sistemas ambientales a través estudios de casos. Durante el desarrollo de la clase número 1 sobre principales fundamentos de los sistemas ambientales y su naturaleza, se pretende que, como estudiante de la asignatura usted pueda conocer, qué es un sistema, cuáles son sus características y sobre todo que conozca la teoría de sistemas. Las diversas actividades para el avance en la planificación de la evaluación para esta semana están distribuidas en dos momentos en la plataforma podrás encontrar la guía orientadora de la semana, además encontraras recursos como: la presentación de la clase, un cuestionario a resolver en línea, se le solicita que lea este documento para poder contestar con éxito su cuestionario, sus tareas deben resolverlas y subirlas si ese fuera el caso en tiempo y forma a la plataforma. Recuerde que “estamos entrenados para pensar que lo que entra en cualquier transacción o relación o sistema debe estar directamente relacionado, en intensidad y dimensión, con lo que sale. "La clave del éxito" (2000), -Malcolm Gladwell-”. 3 Unidad I: Introducción a los Sistemas Ambientales Unidad I: Introducción a los Sistemas Ambientales Ingeniería Ambiental Tema: Principales fundamentos de los sistemas ambientales y su naturaleza Sub temas: Sistemas y sus características Teoría de sistemas Diseño de sistemas Contaminar el entorno resulta cada vez más caro, el principio “quien contamina paga” se debe tener muy en cuenta a la hora de llevar a la práctica actuaciones encaminadas a destruir el equilibrio ecológico natural establecido. No solamente se trata de reparar el daño provocado y de soportar una sanción económica, por otra parte, una empresa o institución que contamina transmite una imagen de poco favorable desde el punto de vista y criterios ecológicos muy influyentes hoy en día en los consumidores, dado a la responsabilidad social y empresarial. ¿Qué es un sistema? Un sistema es un conjunto de elementos que interaccionan y están relacionados entre sí, de manera tal que responde como un todo unificado. Un conjunto de organismos de diferente especie que interaccionan entre sí y con su medio físico-químico, constituyen un sistema ecológico, un ecosistema (Ricklef, 1998). En otras palabras, un sistema es un conjunto de elementos en interacción (persona, familia, bandada de patos, cerebro, etcétera) que se compone de un aspecto estructural y un aspecto funcional. Es decir, el conjunto organizado de cosas o partes interactuantes e interdependientes, que se relacionan formando un todo véase la figura 1: Figura 1 Estructura del sistema 4 Unidad I: Introducción a los Sistemas Ambientales Según Raffino1 desde el punto de vista biológico se emplea a menudo la noción de sistema para referir a los integrantes vivientes o inanimados de un ecosistema o un hábitat específico, los cuales suelen estar interrelacionados mediante ciclos de transmisión de la materia (cadenas tróficas) y además depender de la presencia del otro y de la abundancia de los recursos naturales como la luz solar, el agua y la materia orgánica en descomposición (en el caso de las plantas y otros organismos productores de energía). Teoría General de Sistemas, de Ludwig von Bertalanffy “La Teoría General de Sistemas se concibe como una serie de definiciones, de suposiciones y de proposiciones relacionadas entre sí por medio de las cuales se aprecian todos los fenómenos y los objetos reales como una jerarquía integral de grupos formados por materia y energía; estos grupos son los sistemas2. Boulding denomina a la Teoría General de Sistemas como ‘‘El esqueleto de la ciencia”, en el sentido de que ésta teoría busca un marco de referencia a una estructura de sistemas sobre el cual “colgar” la carne y la sangre de las disciplinas particulares en el ordenado y coherente cuerpo de conocimientos3. Se conoce como “teoría de sistemas” a un conjunto de aportaciones interdisciplinarias que tienen el objetivo de estudiar las características que definen a los sistemas, es decir, entidades formadas por componentes interrelacionados e interdependientes. Una de las primeras contribuciones a este campo fue la teoría general de sistemas de Ludwig von Bertalanffy. Este modelo ha tenido una gran influencia en la perspectiva científica y sigue siendo una referencia fundamental en el análisis de sistemas, como pueden ser las familias y otros grupos humanos. La teoría de sistemas de Bertalanffy4: El biólogo alemán Karl Ludwig von Bertalanffy (1901-1972) propuso en 1928 su teoría general de sistemas como una herramienta amplia que podría ser compartida por muchas ciencias distintas. Esta teoría contribuyó a la aparición de un nuevo paradigma científico basado en la interrelación entre los elementos que forman los sistemas. Previamente se consideraba que los sistemas en su conjunto eran iguales a la suma de sus partes, y que podían ser estudiados a partir del análisis individual de sus componentes; Bertalanffy puso en duda tales creencias. https://www.youtube.com/watch?v=lCm24yPH4Eo Desde que fue creada, la teoría general de sistemas ha sido aplicada a la biología, a la psicología, a las matemáticas, a las ciencias computacionales, a la economía, a la sociología, a la política y a otras ciencias exactas y sociales, especialmente en el marco del análisis de las interacciones. El estudio de los sistemas se rige por la Teoría General de Sistemas, producto de las labores del biólogo alemán Ludwig von Bertalanffy entre 1950 y 1968. Según la teoría general, que permite el estudio de todos los sistemas de cualquier tipo, un sistema se fundamenta en tres principios que lo caracterizan: Los sistemas existen dentro de sistemas: todo sistema forma parte de un engranaje mayor que opera como un sistema a su vez. Cuando hablamos de un sistema en concreto, obviamos todos los demás que lo rodean. 1 "Sistema". Raffino María Estela. Disponible en: https://concepto.de/sistema/. Consultado: 06 de mayo de 2019. La Metodología de Sistemas y la Resolución de Problemas Sociales ICESl 1980 Bertoglio, O. J. Introducción a la Teoría General de Sistemas. Pág. 28 4 Véase el video en el área de recursos de aprendizaje en la plataforma. 2 3 5 Unidad I: Introducción a los Sistemas Ambientales Los sistemas son abiertos: No están aislados de los sistemas en su exterior, aunque a menudo los estudiemos de esa forma. Todo sistema recibe y da información (energía, materia) a otros de los que forma parte. Las funciones de un sistema obedecen a su estructura: El funcionamiento y las necesidades de un sistema dependerán del modo específico en que ese sistema esté construido. La teoría de sistemas penetró rápidamente en la teoría administrativa por dos razones fundamentales: a. Debido a la necesidad de sintetizar e integrar más las teorías que la precedieron, llevándose con éxito cuando se aplicaron las ciencias del comportamiento al estudio de la organización. b. La cibernética y la tecnología informática, trajeron inmensas posibilidades de desarrollo y operación de las ideas que convergían hacia una teoría de sistemas aplicada a la administración. Características de los sistemas: Propósito: Todo sistema tiene un propósito u objetivo, es decir, un resultado deseado que rige el modo en que se estructura a sí mismo y en que procede su funcionamiento. Ningún sistema opera sin este sentido puntual, sea el que sea y tenga las consecuencias que tenga. Correlación: Los elementos que componen un sistema exhiben un alto grado de correlación, lo que equivale a decir que al estimular o modificar uno de ellos, los demás también se ven alterados. Esta correlación también conduce a relaciones de codependencia en que, si una parte del sistema falla, eventualmente lo harán también las demás. Entropía: Se llama entropía al grado de desorden que presenta un sistema específico, debido a su tendencia al desgaste, la desintegración y el aumento del azar (aleatoriedad) en su interior. Según la Segunda Ley de la Termodinámica, el grado de entropía de un sistema aumenta necesariamente al pasar del tiempo. Negentropía: La prevención o la compensación del aumento de entropía requiere el insumo de materia y de energía para la reparación, el reabastecimiento y el mantenimiento del sistema, este mantenimiento de entrada se llama “entropía negativa. Homeostasis: Se llama homeostasis, al equilibrio dinámico que ocurre entre las partes de un sistema y que lo mantiene andando, frente a los cambios del medio ambiente, los sistemas tienden a adaptarse para preservar su mayor grado de equilibrio interno. Sinergia: Concurso activo de varios elementos para realizar una función, es un fenómeno que surge de las interacciones entre las partes o componentes de un sistema, para lograr un objetivo o meta, es necesario que los elementos participen e interaccionen unos con otros. Dinamismo: Todo sistema debe tener la capacidad de crecimiento, debe estar en constante cambio, conforme interactúa con el medio ambiente requiere de un cambio o evolución en respuesta a las necesidades que se presenten, de tal forma que debe irse adaptando. Organismo: Organización total de los elementos, ejemplo: el ser humano, una empresa. Cibernética: Ciencia de la comunicación y el control, cada uno de los elementos que componen el sistema deben mantenerse en comunicación, para que el sistema se mantenga en control logrando una integración es aplicable tanto en máquinas como en seres vivos. 6 Unidad I: Introducción a los Sistemas Ambientales Equifinalidad: Se refiere al hecho que un sistema vivo a partir de distintas condiciones iniciales y por distintos caminos llega a un mismo estado final. No importa el proceso que reciba, el resultado es el mismo. Globalismo: Todo sistema tiene naturaleza orgánica; cualquier estímulo en cualquier unidad del sistema afectará a todas las demás unidades debido a la relación existente entre ellas Clasificación de los sistemas: Sistemas naturales: Son los existentes en el ambiente. Sistemas artificiales: Son los creados por el hombre. Sistemas sociales: Integrados por personas cuyo objetivo tiene un fin común. Sistemas hombre-máquina: Emplean equipo u otra clase de objetivos, que a veces se quiere lograr la autosuficiencia. 5. Sistemas abiertos: Intercambian materia y energía con el ambiente continuamente. 6. Sistemas cerrados: No presentan intercambio con el ambiente que los rodea, son herméticos a cualquier influencia ambiental. 7. Sistemas temporales: Duran cierto periodo de tiempo y posteriormente desaparecen. 8. Sistemas permanentes: Duran mucho más que las operaciones que en ellos realiza el ser humano, es decir, el factor tiempo es más constante. 9. Sistemas estables: Sus propiedades y operaciones no varían o lo hacen solo en ciclos repetitivos. 10. Sistemas no estables: No siempre es constante y cambia o se ajusta al tiempo y a los recursos. 11. Sistemas adaptativos: Reacciona con su ambiente mejora su funcionamiento, logro y supervivencia. 12. Sistemas no adaptativos: tienen problemas con su integración, de tal modo que pueden ser eliminados o bien fracasar. 13. Sistemas determinísticos: Interactúan en forma predecible. 14. Sistemas probabilísticos: Presentan incertidumbre. 15. Subsistemas: Sistemas más pequeños incorporados al sistema original. 16. Supersistemas: Sistemas extremadamente grandes y complejos, que pueden referirse a una parte del sistema original. 1. 2. 3. 4. Elementos sistemáticos: El sistema se constituye por una serie de parámetros, los cuales son (véase la figura 2): Entrada o insumo (input): Es la fuerza de arranque del sistema, suministrada por la información necesaria para la operación de éste. Salida o producto (output): Es la finalidad para la cual se reunirán los elementos y las relaciones del sistema. Procesamiento o transformador (throughput): Es el mecanismo de conversión de entradas en salidas. Retroalimentación (feedback): Es la función del sistema que busca comparar la salida con un criterio previamente establecido. Ambiente (environment): Es el medio que rodea externamente al sistema. Clasificación de los sistemas: Los sistemas se clasifican según alguna condición específica, por ejemplo: Según su relación con el medio ambiente. Pueden ser abiertos (si se comunican con el medio ambiente) o cerrados (si no se comunican). Claro que no existen los sistemas realmente cerrados, pero para efectos de un estudio, alguno puede considerarse como tal. 7 Unidad I: Introducción a los Sistemas Ambientales Según su origen. Pueden ser naturales (presentes en la naturaleza) o artificiales (construidos por el hombre). Según sus relaciones. Pueden ser simples (con pocos elementos y relaciones sencillas entre ellos) o complejos (con múltiples elementos y relaciones cambiantes entre ellos). Según su comportamiento en el tiempo. Pueden ser estáticos (no cambian en el tiempo) o dinámicos (cambian a medida que el tiempo transcurre). Figura 2: elementos del sistema Tipos de sistema: Los sistemas pueden clasificarse en dos grandes categorías: Sistemas conceptuales: Se trata de conjuntos ordenados e interrelacionados de conceptos e ideas, que pueden ser de cuatro tipos diferentes: individuos, predicados, conjuntos u operadores; son de tipo abstracto e intangible. Sistemas materiales: Por el contrario, son tangibles, concretos, y están compuestos de componentes físicos, es decir, cosas con propiedades específicas, como energía, historia, posición, entre otros. Importancia: La importancia de los sistemas puede ser variable, ya que constantemente están naciendo y muriendo sistemas diferentes. La teoría de sistemas (o el enfoque sistémico) presenta numerosas ventajas para el estudio de la realidad ya que permite abordarlos a partir de una mirada general, que perciba sus características comunes en abstracto y formule leyes a partir de ello. Diseño de sistemas Para el diseño de sistemas se debe tomar en cuenta los requerimientos de las funcionalidades de un sistema general –entrada-procesamiento-salida, almacenamiento y control identificadas en la fase de análisis y como esto se sintetiza en un nuevo proyecto del sistema. Debe contar con una especificación preliminar de lo que el nuevo sistema de debe hacer y se debe tener claro que es necesario realizar un nuevo sistema: para arreglar los problemas del sistema actual y responder a las nuevas necesidades y a las oportunidades para usar la información. 8 Unidad I: Introducción a los Sistemas Ambientales Debe tomar en cuenta que existe mucha incertidumbre debido a que se concilian diferentes ideas de lo que los usuarios consideran debería hacer el sistema, con las alternativas existentes acerca del ambiente de aplicación del nuevo sistema. Recuerde que al momento de iniciar su diseño debe tomar en cuenta lo siguiente: ejemplo En otras palabras, el diseño no nada más que: el proceso de describir, organizar y estructurar los componentes del sistema, tanto a nivel arquitectónico como a nivel detallado, con la intención de construir el sistema propuesto; el diseño de más alto nivel también es llamado: diseño general, arquitectónico o conceptual, también es una actividad de modelaje la información modelada en la identificación de los requerimientos que se convierten en modelos que representan la solución. Alternativas de estrategia de diseño Para concluir el proceso de análisis, se debe trabajar en tomar estos requisitos estructurados y transformarlos en varias estrategias de diseño, donde una de ellas será la que se seguirá en la fase de diseño del ciclo de vida: La estrategia de diseño es la declaración de alto nivel sobre el enfoque del sistema a desarrollar. Incluye la funcionalidad del sistema, el medio y la problemática del sistema, además del método para su adquisición o desarrollo. La selección de la mejor alternativa del diseño del sistema incluye al menos dos pasos básicos: -generación- de un conjunto comprehensivo (que abarca, contiene o incluye) de alternativas de estrategias de diseño y –selección- de la mejor alternativa para el sistema deseado, sobre la base de todas las restricciones organizacionales, económicas y técnicas, que limitan su desarrollo. Proceso de selección de la mejor alternativa de estrategia de diseño La configuración de alternativas de estrategias de diseño de sistemas abarca los siguientes procesos: 1. Dividir los requerimientos en conjuntos de capacidades, en un rango que vaya de lo más simple que los usuarios aceptarían (los requerimientos mínimos) hasta lo más elaborado y avanzado en sistemas que la compañía podría llegar a desarrollar (incluye todas las características deseadas por todos los usuarios). Alternativamente, combinaciones de diferentes conjuntos de capacidades podrían representar la posición de aquellas unidades organizacionales que tienen conflictos acerca de lo que el sistema debería hacer. 2. Enumerar los diferentes ambientes de implementación que potencialmente podrían ser usados para acometer los diferentes conjuntos de capacidades. 9 Unidad I: Introducción a los Sistemas Ambientales 3. Proponer diferentes maneras de acometer y desarrollar varios conjuntos de capacidades con los diferentes ambientes de implementación. Proceso de selección de la mejor alternativa de estrategia de diseño: Los analistas pueden recomendar lo que ellos creen es la mejor alternativa, pero el cuerpo gerencial (una combinación de un comité y de los encargados de hacerle seguimiento al desarrollo del proyecto de sistema) tomarán la última decisión sobre cual estrategia de diseño de sistemas seguir. Los documentos que deben surgir como resultado de la generación de alternativas de diseño de sistemas y, la selección de la mejor estrategia, son: 1. Por lo menos tres (3) estrategias de diseño de sistemas sustancialmente diferentes para la construcción del nuevo sistema. 2. La mejor estrategia de diseño para alcanzar el sistema deseado. 3. La línea base del proyecto de planificación para convertir la mejor estrategia de diseño en un sistema en plena operación. Generando alternativas de estrategias de diseño: ¿Cómo saber los límites del posible espacio solución? El equipo de analistas ya tiene recolectada la información necesaria para identificar el espacio solución. Pero primero debe organizar sistemáticamente la información. En este sentido, existen dos (2) consideraciones: La primera se refiere a los requerimientos del nuevo sistema que son mandatorios; si alguno de ellos es olvidado, hace que la estrategia no tenga sentido. Para comparar diferentes estrategias de diseño, los requerimientos del sistema pueden ser divididos en tres categorías: mandatorios, esenciales y deseados. La segunda se refiere a las restricciones para el desarrollo del sistema, tales como: fechas de entrega del sistema, disponibilidad de recursos humanos y financieros, elementos del sistema actual que deben conservarse, restricciones legales y contractuales y, la importancia o dinámica del problema, ya que puede limitar cómo adquirir el sistema (comprar vs. desarrollar). Tanto los requerimientos como las restricciones deben ser identificados y clasificados en orden de importancia. Bibliografía 1. BERTALANFFY, Ludwing Von; Teoría General de Sistemas. Editorial Fonüo dé la Culliira Económica. México. 1962 2. BERTALANFFY, Ludwing Von; General Systems Theory: Fundations Development Aplications. New York. Brasillen 1968 3. La Metodología de Sistemas y la Solución de Problemas Sociales. ICESL Publicación N“ 1.1980 4. LILIENFELD Robert; Teoría de Sistemas. Orígenes y Aplicaciones en Ciencias Sociales. Editorial Trillas. 1984 5. BERTOGLIO, Oscar Johansen; Introducción a la Teoría General de Sistemas. Editorial Limusa. Noriega Editores. 1994 10
