Modelado dinámico de sistemas complejos y negocios

Docente responsable: Alejandro Gonzalez

Carga horaria: 60 horas

Carreras para la cual es optativa: Ingeniería Química, Ingeniería Industrial, Licenciatura en Matemática Aplicada.

Correlativas: Matemática C y Computación – aprobadas.

Cuatrimestre en el que se brinda: Segundo cuatrimestre

Plantel docente:Agustina D’Jorge, German Bustos

Objetivos generales 

El presente curso busca brindar una introducción a modelos de sistemas dinámicos, aplicados a sistemas complejos y negocios, que ayude en la comprensión de problemas reales y en la toma de decisiones para su resolución.
Recientemente, la teoría de sistemas dinámicos y control ha incursionado en ámbitos diversos, que exceden fueron inicialmente concebidas. Áreas como la biología, la ecología, la psicología, los sistemas sociales y los sistemas de toma de decisiones de negocios se han visto beneficiados de esta novedosa forma de entender los sistemas en tanto que sub-sistemas conectados entre sí mediante estructuras de causalidad y realimentación (feedback), que permite mejorar tanto la comprensión como la posible intervención humana. Haciendo abstracción de los conceptos de eventos, causa-efecto, feedback, objetivos, separación de escalas temporales, entre otros, se pretende mostrar al alumno cómo aislar e interconectar sub-sistemas, de modo de encontrar patrones muy definidos que, curiosamente, se repiten en un amplio rango de sistemas bajo estudio, desde la mecánica celular de una patología hasta la interacción entre las divisiones de una compañía. Estos patrones explican y caracterizan (cualitativa y a veces cuantitativamente) la evolución temporal de las diferentes variables involucradas por medio de modelos matemáticos apropiados. Poniendo especial énfasis en los sistemas de negocios, el presente curso busca presentar las herramientas y formalismos del “pensamiento sistémico” (system thinking, en inglés), entrenar al alumno en su correcta utilización y, finalmente, dotarlo de criterios a la hora de decidir políticas estratégicas.

Temas principales 

Tema 1: Motivación. Lecciones del “razonamiento especulativo”. Presentación de los objetivos del curso. “Resistencia a las políticas”, ejemplos con políticas de estado y negocios. Primera aproximación al concepto de “feedback”, ejemplos de sistemas sociales y biológicos/ecológicos. Aprendizaje como proceso de realimentación. Barreras para el aprendizaje. Condiciones para el aprendizaje. Modelando la realidad.

Tema 2: Marco conceptual. Conceptos principales de la dinámica de los sistemas. Relaciones de causa y efecto y polaridad. Causa y efecto, y vice-versa: idea de realimentación o feedback. Feedback positivos y negativos. Ejemplificación con sucesos de la vida cotidiana. Representación matemática de sistemas dinámicos. Caracterización. Ejemplos.

Tema 3: Estructura y comportamiento de sistemas dinámicos. Modos fundamentales. Crecimiento exponencial. Búsqueda de objetivos o convergencia. Oscilaciones. Crecimiento en forma de S y concepto de “carrying capacity”. Crecimiento en forma de S con oscilaciones y sobreimpulsos. Sobreimpulsos y colapso. Otros modos menos frecuentes. Ejemplos de cada uno de los modos, vinculados a negocios, sistemas sociales y biológicos/ecológicos.

Tema 4: Diagramas de relaciones causales (“causal loop diagrams”). Formalismos. Promoción e inhibición (o activación y represión) de efectos. Identificación de conexiones y polaridad de las mismas. Ejemplos de negocios, sistemas sociales y biológicos/ecológicos.

Tema 5: Diagramas de acumulación y flujo (“stock and flowdiagrams”). Formalismos. Identificación de acumulaciones y flujos en sistemas complejos. Representación matemática. Diferencia entre diagramas de flujos y diagramas de señales. Combinación de ambos en la representación de sistemas de interés. Ejemplos de negocios, sistemas sociales y biológicos/ecológicos. Simulación numérica de los ejemplos mediante el software libre Vensim®.

Tema 6: Dinámica del crecimiento. Crecimiento en forma de S. Epidemias e ideologías. Difusión de innovaciones y crecimiento de los “nuevos productos”. Dependencia del camino (o condiciones iniciales) y feedback positivos. Retardos temporales. Modelado de la toma de decisiones. Modelado del comportamiento humano. Ejemplos de simulación numérica mediante Vensim.

Tema 7: Inestabilidad y oscilaciones. Cadenas de suministros y el origen de las oscilaciones. Cadenas de suministros de manufacturas y de mano de obra. “La mano invisible a veces tiembla”, ciclo de materias primas. Ejemplos de simulación numérica mediante Vensim. Tema 8: Validación y chequeo de modelos. Evaluación de estructuras. Evaluación de parámetros. Ejemplos de simulación numérica mediante Vensim.

Tipo de clases a realizar durante el cursado

2 clases presenciales por semana, de 2 hs cada una. Durante las mismas se realizarán actividades teórico/prácticas y de simulación por computadora.