Sistemas dinámicos


La dinámica de sistemas ( SD ) es un enfoque para comprender el comportamiento no lineal de los sistemas complejos a lo largo del tiempo utilizando stocks, flujos , bucles de retroalimentación internos , funciones de tabla y retrasos de tiempo. [1]

La dinámica de sistemas es una metodología y una técnica de modelado matemático para enmarcar, comprender y discutir cuestiones y problemas complejos. Desarrollado originalmente en la década de 1950 para ayudar a los gerentes corporativos a mejorar su comprensión de los procesos industriales, SD se utiliza actualmente en todo el sector público y privado para el análisis y diseño de políticas. [2]

Conveniente software de dinámica de sistema de interfaz gráfica de usuario (GUI) desarrollado en versiones fáciles de usar en la década de 1990 y se ha aplicado a diversos sistemas. Los modelos SD resuelven el problema de la simultaneidad (causalidad mutua) al actualizar todas las variables en pequeños incrementos de tiempo con retroalimentaciones positivas y negativas y retrasos de tiempo que estructuran las interacciones y el control. El modelo SD más conocido es probablemente The Limits to Growth de 1972 . Este modelo pronosticó que el crecimiento exponencial de la población y el capital, con fuentes y sumideros de recursos finitos y retrasos en la percepción, conduciría al colapso económico durante el siglo XXI bajo una amplia variedad de escenarios de crecimiento.

La dinámica de sistemas es un aspecto de la teoría de sistemas como método para comprender el comportamiento dinámico de sistemas complejos. La base del método es el reconocimiento de que la estructura de cualquier sistema, las muchas relaciones circulares, entrelazadas, a veces retardadas entre sus componentes, son a menudo tan importantes para determinar su comportamiento como los propios componentes individuales. Los ejemplos son la teoría del caos y la dinámica social . También se afirma que debido a que a menudo hay propiedades del todo que no pueden encontrarse entre las propiedades de los elementos, en algunos casos el comportamiento del todo no puede explicarse en términos del comportamiento de las partes.

La dinámica de sistemas fue creada a mediados de la década de 1950 [3] por el profesor Jay Forrester del Instituto Tecnológico de Massachusetts . En 1956, Forrester aceptó una cátedra en la recién formada MIT Sloan School of Management . Su objetivo inicial era determinar cómo su experiencia en ciencia e ingeniería podría influir, de alguna manera útil, en los temas centrales que determinan el éxito o el fracaso de las corporaciones. Las percepciones de Forrester sobre los fundamentos comunes que subyacen a la ingeniería, que condujeron a la creación de la dinámica de sistemas, se desencadenaron, en gran medida, por su participación con los gerentes de General Electric .(GE) a mediados de la década de 1950. En ese momento, los gerentes de GE estaban perplejos porque el empleo en sus plantas de electrodomésticos en Kentucky exhibía un ciclo significativo de tres años. Se consideró que el ciclo económico era una explicación insuficiente de la inestabilidad del empleo. A partir de simulaciones (o cálculos) manuales de la estructura de retroalimentación de flujo de existencias de las plantas de GE, que incluían la estructura de toma de decisiones corporativa existente para la contratación y los despidos, Forrester pudo mostrar cómo la inestabilidad en el empleo de GE se debía a la estructura de la empresa y no a una fuerza externa como el ciclo económico. Estas simulaciones manuales fueron el comienzo del campo de la dinámica de sistemas. [2]

A fines de la década de 1950 y principios de la de 1960, Forrester y un equipo de estudiantes de posgrado trasladaron el campo emergente de la dinámica de sistemas de la etapa de simulación manual a la etapa de modelado formal por computadora . Richard Bennett creó el primer lenguaje de modelado por computadora de dinámica de sistemas llamado SIMPLE (Simulación de problemas de gestión industrial con muchas ecuaciones) en la primavera de 1958. En 1959, Phyllis Fox y Alexander Pugh escribieron la primera versión de DYNAMO (DYNAmic MOdels), un versión de SIMPLE, y el lenguaje de dinámica de sistemas se convirtió en el estándar de la industria durante más de treinta años. Forrester publicó el primer y clásico libro en el campo titulado Industrial Dynamics en 1961. [2]


Stock dinámico y diagrama de flujo del modelo Adopción de nuevos productos (modelo del artículo de John Sterman 2001 - True Software )
Diagrama de bucle causal del modelo de adopción de nuevos productos
Un flujo es la tasa de acumulación del stock.
Stock y diagrama de flujo del modelo de adopción de nuevos productos
Stock dinámico y diagrama de flujo del modelo de adopción de nuevos productos
Valores de stocks y flujos para años = 0 a 15
Stock dinámico y diagrama de flujo del modelo de adopción de nuevos productos en tiempo continuo
Diagrama de bucle causal de un modelo que examina el crecimiento o declive de una compañía de seguros de vida. [13]
Diagrama de stock y flujo para el sistema biela-cigüeñal
Animación procesal 3D del sistema biela-cigüeñal modelado en 2