Teoria de sistema
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Este documento proporciona definiciones clave relacionadas con la teoría de sistemas. Explica conceptos como sistema, subsistema, suprasistema, sinergia, entropía, neguentropía, sistema abierto, sistema cerrado y otros elementos y propiedades fundamentales de los sistemas. El documento tiene el propósito de introducir los principios básicos de la teoría de sistemas.
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- 1. Instituto universitario politécnico Santiago Mariño Ingeniería en sistemas Escuela: 47 Sección: A Diurno TEORIA DE SISTEMA Profesor: Alumnos: Miguel Mena Javier Medina C.I:18.602.060 Caracas 11 de Julio del 2017
- 2. INTODUCCIÓN Es una rama específica de la Teoría general de sistemas. Con ella, el enfoque sistémico comenzó a partir de la década de los 60 y se transformó en parte integrante de ella. Esta teoría surgió con los trabajos del biólogo alemán Ludwing Von Bertalonffy, publicados entre 1950 y 1968 y no buscaba solucionar problemas o intentar soluciones prácticas, sino producir teorías y formulaciones conceptuales para aplicaciones en la realidad empírica. Las presuposiciones básicas de la TGS son: a) Existe una tendencia hacia la integración de las ciencias naturales y sociales. b) Esa integración parece orientarse rumbo a una teoría de los sistemas c) La Teoría de los sistemas constituye el modo más abarcador de estudiar los campos no físicos del conocimiento científico, como las ciencias sociales. d) La Teoría de los sistemas desarrolla principios unificadores que cruzan verticalmente los universos particulares de las diversas ciencias involucradas, enfocando el objetivo de la unidad de la ciencia. e) La Teoría de los sistemas conduce a una integración en la educación científica. La teoría general de sistemas afirma que las propiedades de los sistemas no pueden separar sus elementos, ya que la comprensión de un sistema se da sólo cuando se estudian globalmente, involucrando todas las interdependencias de sus partes.
- 3. ¿QUÉ ES UN SISTEMA? El concepto de sistema en general está sustentado sobre el hecho de que ningún sistema puede existir aislado completamente y siempre tendrá factores externos que lo rodean y pueden afectarlo. Puleo define sistema como " un conjunto de entidades caracterizadas por ciertos atributos, que tienen relaciones entre sí y están localizadas en un cierto ambiente, de acuerdo con un cierto objetivo". También se define como un conjunto organizado de cosas o partes interactuantes e interdependientes, que se relacionan formando un todo unitario y complejo. Cabe aclarar que las cosas o partes que componen al sistema, no se refieren al campo físico (objetos), sino más bien al funcional. De este modo las cosas o partes pasan a ser funciones básicas realizadas por el sistema. Podemos enumerarlas en: entradas, procesos y salidas. ¿DE QUÉ TRATA LA FILOSOFÍA SISTÉMICA? El enfoque sistemático es un tipo de proceso lógico que se aplica para resolver problemas y comprende las siguientes seis etapas clásicas: identificación del problema, determinar alternativas de solución, seleccionar una alternativa, puesta en práctica de la alternativa seleccionada, determinar la eficiencia de la realización y revisar cuando sea necesario cualquiera de las etapas del proceso. ¿QUÉ ELEMENTOS BÁSICOS CONSTITUYEN UN SISTEMA? ENTRADA: Es todo lo que ingresa al sistema para hacerlo funcionar. Las entradas provienen del medio ambiente y pueden clasificarse en recursos, energía o información. PROCESO: El proceso es lo que transforma una entrada en salida, como tal puede ser una máquina, un individuo, una computadora, un producto químico, una tarea realizada por un miembro de la organización, etc. En la transformación de entradas en salidas debemos saber siempre cómo se efectúa esa transformación. Con frecuencia el procesador puede ser diseñado por el administrador. En tal caso, este proceso se denomina "Caja blanca". No obstante, en la mayor parte de las situaciones no se conoce en sus detalles el proceso
- 4. mediante el cual las entradas se transforman en salidas, porque esta transformación es demasiado compleja. Diferentes combinaciones de entradas o su combinación en diferentes órdenes de secuencia pueden originar diferentes situaciones de salida. En tal caso la función de proceso se denomina una "caja negra". SALIDA: las entradas al ser procesadas se convierten en salidas para el medio ambiente. Es todo lo que el sistema aporta al medio ambiente. ENTIDAD: Es lo que constituye la esencia de algo y por lo tanto es un concepto básico. Las entidades pueden tener una existencia concreta, si sus atributos pueden percibirse por los sentidos y por lo tanto son medibles y una existencia abstracta si sus atributos están relacionados con cualidades inherentes o propiedades de un concepto. ATRIBUTO: Se entiende por atributo las características y propiedades estructurales o funcionales que caracterizan las partes o componentes de un sistema. RELACIÓN: Las relaciones internas y externas de los sistemas han tomado diversas denominaciones. Entre otras: efectos recíprocos, interrelaciones, organización, comunicaciones, flujos, prestaciones, asociaciones, intercambios, interdependencias, coherencias, etcétera. Las relaciones entre los elementos de un sistema y su ambiente son de vital importancia para la comprensión del comportamiento de sistemas vivos. Las relaciones pueden ser recíprocas (circularidad) o unidireccionales. Presentadas en un momento del sistema, las relaciones pueden ser observadas como una red estructurada bajo el esquema input/output. RETROALIMENTACIÓN: Son los procesos mediante los cuales un sistema abierto recoge información sobre los efectos de sus decisiones internas en el medio, información que actúa sobre las decisiones (acciones) sucesivas. La retroalimentación puede ser negativa (cuando prima el control) o positiva (cuando prima la amplificación de las desviaciones). Mediante los mecanismos de retroalimentación, los sistemas regulan sus comportamientos de acuerdo
- 5. a sus efectos reales y no a programas de outputs fijos. En los sistemas complejos están combinados ambos tipos de corrientes (circularidad, homeostasis). Retroalimentación negativa.- Este concepto está asociado a los procesos de autorregulación u homeostáticos. Los sistemas con retroalimentación negativa se caracterizan por la mantención de determinados objetivos. En los sistemas mecánicos los objetivos quedan instalados por un sistema externo (el hombre u otra máquina). Retroalimentación positiva.- Indica una cadena cerrada de relaciones causales en donde la variación de uno de sus componentes se propaga en otros componentes del sistema, reforzando la variación inicial y propiciando un comportamiento sistémico caracterizado por un autorreforzamiento de las variaciones (circularidad, morfogénesis). La retroalimentación positiva está asociada a los fenómenos de crecimiento y diferenciación. Cuando se mantiene un sistema y se modifican sus metas/fines nos encontramos ante un caso de retroalimentación positiva. En estos casos se aplica la relación desviación- amplificación (Mayurama. 1963). MODELO: Los modelos son constructos diseñados por un observador que persigue identificar y mensurar relaciones sistémicas complejas. Todo sistema real tiene la posibilidad de ser representado en más de un modelo. La decisión, en este punto, depende tanto de los objetivos del modelador como de su capacidad para distinguir las relaciones relevantes con relación a tales objetivos. La esencia de la modelística sistémica es la simplificación. El metamodelo sistémico más conocido es el esquema input-output. VARIABLES: Cada sistema y subsistema contiene un proceso interno que se desarrolla sobre la base de la acción, interacción y reacción de distintos elementos que deben necesariamente conocerse. Dado que dicho proceso es dinámico, suele denominarse como variable, a cada elemento que compone o existe dentro de los sistemas y subsistemas.
- 6. Pero no todo es tan fácil como parece a simple vista ya que no todas las variables tienen el mismo comportamiento sino que, por lo contrario, según el proceso y las características del mismo, asumen comportamientos diferentes dentro del mismo proceso de acuerdo al momento y las circunstancias que las rodean. PARÁMETROS: Uno de los comportamientos que puede tener una variable es el de parámetro, que es cuando una variable no tiene cambios ante alguna circunstancia específica, no quiere decir que la variable es estática ni mucho menos, ya que sólo permanece inactiva o estática frente a una situación determinada. ESTRUCTURA: Las interrelaciones más o menos estables entre las partes o componentes de un sistema, que pueden ser verificadas (identificadas) en un momento dado, constituyen la estructura del sistema. Según Buckley (1970) las clases particulares de interrelaciones más o menos estables de los componentes que se verifican en un momento dado constituyen la estructura particular del sistema en ese momento, alcanzando de tal modo una suerte de "totalidad" dotada de cierto grado de continuidad y de limitación. En algunos casos es preferible distinguir entre una estructura primaria (referida a las relaciones internas) y una hiperestructura (referida a las relaciones externas). ENERGÍA: La energía que se incorpora a los sistemas se comporta según la ley de la conservación de la energía, lo que quiere decir que la cantidad de energía que permanece en un sistema es igual a la suma de la energía importada menos la suma de la energía exportada (entropía, negentropía). AMBIENTE: Se refiere al área de sucesos y condiciones que influyen sobre el comportamiento de un sistema. En lo que a complejidad se refiere, nunca un sistema puede igualarse con el ambiente y seguir conservando su identidad como sistema. La única posibilidad de relación entre un sistema y su ambiente implica que el primero debe absorber selectivamente aspectos de éste. Sin embargo, esta estrategia tiene la desventaja de especializar la selectividad del sistema respecto a su ambiente, lo que disminuye su
- 7. capacidad de reacción frente a los cambios externos. Esto último incide directamente en la aparición o desaparición de sistemas abiertos. FRONTERA: Los sistemas consisten en totalidades y, por lo tanto, son indivisibles como sistemas (sinergia). Poseen partes y componentes (subsistema), pero estos son otras totalidades (emergencia). En algunos sistemas sus fronteras o límites coinciden con discontinuidades estructurales entre estos y sus ambientes, pero corrientemente la demarcación de los límites sistémicos queda en manos de un observador (modelo). En términos operacionales puede decirse que la frontera del sistema es aquella línea que separa al sistema de su entorno y que define lo que le pertenece y lo que queda fuera de él (Johannsen. 1975:66). ESCENARIOS: FUNCIÓN: Se denomina función al output de un sistema que está dirigido a la mantención del sistema mayor en el que se encuentra inscrito. ¿QUÉ ES UN SUBSISTEMA? Se entiende por subsistemas a conjuntos de elementos y relaciones que responden a estructuras y funciones especializadas dentro de un sistema mayor. En términos generales, los subsistemas tienen las mismas propiedades que los sistemas (sinergia) y su delimitación es relativa a la posición del observador de sistemas y al modelo que tenga de éstos. Desde este ángulo se puede hablar de subsistemas, sistemas o supersistemas, en tanto éstos posean las características sistémicas (sinergia). ¿QUE ES UN SUPRASISTEMA? Es todo lo que existe afuera, alrededor de un sistema, y tiene alguna influencia sobre la actividad del mismo. Definen qué es el sistema y cuál es el ambiente que lo envuelve. Pueden ser, la comunidad o el mercado al cual concurre y en el cual compite.
- 8. ¿QUÉ ES SINERGÍA? Todo sistema es sinérgico en tanto el examen de sus partes en forma aislada no puede explicar o predecir su comportamiento. La sinergia es, en consecuencia, un fenómeno que surge de las interacciones entre las partes o componentes de un sistema (conglomerado). Este concepto responde al postulado aristotélico que dice que "el todo no es igual a la suma de sus partes". La totalidad es la conservación del todo en la acción recíproca de las partes componentes (teleología). En términos menos esencialistas, podría señalarse que la sinergia es la propiedad común a todas aquellas cosas que observamos como sistemas. ¿QUÉ ES OBSOLESCENCIA? Es cuando al momento de realizar un análisis de costes-eficiencia de forma en que en el momento en que dichos análisis propongan que el soporte del sistema conlleva más gastos que beneficios es cuando se debe de tomar la decisión de desarrollar un nuevo sistema. ¿QUÉ ES RECURSIVIDAD? Proceso que hace referencia a la introducción de los resultados de las operaciones de un sistema en él mismo (retroalimentación). ¿QUÉ ES ENTROPÍA? La entropía es el movimiento de un sistema hacia un desgaste, desorden o discrepancia totales. Un sistema cerrado alcanza su entropía máxima cuando se descompone. En los sistemas biológicos o sociales, la entropía puede ser invertida por las entradas de información y energía, llegando con ello a mayores estados de orden y organización. A esto se le llama incremento de la entropía negativa. ¿QUÉ ES NEGUENTROPÍA? Los sistemas vivos son capaces de conservar estados de organización improbables (entropía). Este fenómeno aparentemente contradictorio se explica porque los sistemas abiertos pueden importar energía extra para mantener sus estados estables de organización e incluso desarrollar niveles más altos de improbabilidad. La negentropía, entonces, se refiere
- 9. a la energía que el sistema importa del ambiente para mantener su organización y sobrevivir (Johannsen. 1975). ¿QUÉ ES ENTALPÍA? Aunque la entropía expresa sus propiedades de forma evidente en sistema cerrados y aislados, también se evidencian, aunque de forma más discreta, a sistemas abiertos; éstos últimos tienen la capacidad de prolongar la expresión de sus propiedades a partir de la importación y exportación de cargas desde y hacia el ambiente, con este proceso generan neguentropía (entropía negativa), y la variación que existe dentro del sistema en el instante A de tiempo con la existente en el B, se denomina variación de la entalpia. ¿QUÉ ES UN SISTEMA ABIERTO? Se trata de sistemas que importan y procesan elementos (energía, materia, información) de sus ambientes y esta es una característica propia de todos los sistemas vivos. Que un sistema sea abierto significa que establece intercambios permanentes con su ambiente, intercambios que determinan su equilibrio, capacidad reproductiva o continuidad, es decir, su viabilidad (entropía negativa, teleología, morfogénesis, equifinalidad). ¿QUÉ ES UN SISTEMA CERRADO? Un sistema es cerrado cuando ningún elemento de afuera entra y ninguno sale fuera del sistema. Estos alcanzan su estado máximo de equilibrio al igualarse con el medio (entropía, equilibrio). En ocasiones el término sistema cerrado es también aplicado a sistemas que se comportan de una manera fija, rítmica o sin variaciones, como sería el caso de los circuitos cerrados. ¿QUÉ ES UN SISTEMA DE LAZO ABIERTO? En este tipo de sistema, a partir de un programa determinado, el controlador cumple la función de ejecutar una serie de instrucciones, independientemente de los resultados que se produzcan, en general con intervalos de tiempo preestablecidos.
- 10. Los sistemas de control sin retroalimentación, es decir que no tienen sensores que monitoreen el funcionamiento de los actuadores y donde los flujos no se cierran, se denominan a lazo abierto. Por ejemplo, un sistema de riego en lazo abierto tiene un temporizador que lo pone en marcha todos los días a una determinada hora; riega las plantas durante un cierto tiempo pasado el cual se interrumpe, con independencia de que las plantas hayan recibido la cantidad de agua adecuada, una cantidad excesiva o una cantidad insuficiente. Se trata de un automatismo, pero no de un auténtico robot. ¿QUÉ ES UN SISTEMA DE LAZO CERRADO? Son sistemas que incorporan un circuito de "corrección" del funcionamiento que contiene una unidad de retroalimentación. La unidad de retroalimentación es un mecanismo que "lee" la información de salida de un actuador y la compara con un valor fijado por el usuario, por ejemplo una temperatura determinada. De acuerdo con el resultado de la comparación, el controlador genera una señal de corrección que modifica el funcionamiento del actuador. La comparación y la corrección deben ser realizadas en forma continua (el sensor debe estar midiendo continuamente y el controlador corrigiendo el funcionamiento de los actuadores en base a la información recibida) Los sistemas a lazo cerrado están presentes en nuestra vida cotidiana por ejemplo en la plancha, heladera, termotanque, depósito de agua del baño, como así también en las industrias, como en una planta embotelladora. CONCEPTOS DE LOS SIGUIENTES SISTEMAS: SISTEMAS NATURALES Son básicamente aquellos sistemas formados por la naturaleza sin una alteración voluntaria del hombre, por ejemplo el sistema solar, en un sistema en todos sus aspectos, con sub-sistemas y demás, y el hombre no fue quien lo creo, quien lo interconecto ni tampoco lo modifico en algún momento. Otro sistema sería una colonia de hormigas, ellas
- 11. se organizan, se dividen el trabajo y existen en lugares donde pueden conseguir todos sus recursos para autoabastecerse, y esto lo hicieron sin que el hombre se los enseñe ni se los demuestre, con lo que los sistemas naturales son aquellos creados pese al hombre. SISTEMAS ARTIFICIALES Según el presente planteamiento, es un sistema físico o representativo, que interactúa como variable dependiente de un sistema social. Como tal comprende y desarrolla básicamente: un sistema normativo, un sistema tecnológico, un sistema económico El sistema es artificial en la medida que comprende por lo menos uno de los subsistemas funcionales arriba mencionados, de acuerdo a: (Figura) SISTEMAS SOCIALES Como el nombre lo muestra, estos sistemas están compuestos por personas dentro de una sociedad, o de la sociedad misma, estos sistemas están compuesto por personas que moldean las características del mismo, este sistema es quizá el más variado de todos ya que cada grupo de personas tiene su propio comportamiento por más que sean idénticos en normas generales. SISTEMAS HOMBRE-MÁQUINA La ergonomía busca maximizar la seguridad, la eficiencia y la comodidad mediante el acoplamiento de las exigencias de la máquina del operario a sus capacidades. Si el hombre
- 12. se adapta a los requerimientos de su máquina, se establecerá una relación entre ambos, de tal manera que la máquina dará información al hombre por medio de su aparato sensorial, el cual puede responder de alguna manera, tal vez si se altera el estado de la máquina mediante sus diversos controles; el hombre podrá corregirlos gracias a sus sentidos. De esta forma, la información pasará de la máquina al hombre y otra vez de éste a la máquina, en un circuito cerrado de información- control. No se deben considerar los componentes de un trabajo o tarea en forma aislada sino conjunta, de esta manera tenemos el sistema hombre - máquina que es un matrimonio para toda la vida, que con sus orígenes en los albores de la Humanidad ha ido evolucionando a la par que la Historia del Trabajo. SISTEMAS TEMPORALES Están destinados a durar cierto periodo y luego desaparecen. Ejemplo: Un proyecto pequeño de una investigación en grupo realizada en el laboratorio es un sistema temporal. SISTEMAS ESTABLES Tienden a un punto a lo largo del tiempo o siguen una misma órbita, sus ecuaciones características, condiciones iniciales, sus límites, elementos y relaciones nos permiten conocer su evolución a través del tiempo, es decir, sabemos hacia donde lo dirige su atractor. SISTEMAS DETERMINATIVOS Interactúan en forma predecible. SISTEMAS PROBABILÍSTICOS Presentan incertidumbre. SISTEMAS CAÓTICOS Pueden conocer sus ecuaciones y sus condiciones iniciales fijas, sin embargo la más mínima variación provoca una evolución radical en su comportamiento.
- 13. Uno de los más citados ejemplos de sistema caótico es el clima atmosférico del cual podemos predecir su comportamiento y elaborar pronósticos en base a ecuaciones, estudios de su comportamiento pasado y el conocimiento de sus condiciones iniciales, sin embargo no podemos conocer con exactitud los parámetros que fijan sus condiciones iniciales y esto provoca que “aunque se conozca el modelo, éste diverja de la realidad pasado un cierto tiempo”.³ Así mismo, nuestro pronóstico puede verse afectado por variaciones dentro del sistema atmosférico como la actividad humana, actividad volcánica o incluso fuera de éste como la actividad solar. Un sistema debe presentar las siguientes propiedades para ser considerado caótico: Sensibilidad a las condiciones iniciales Debe ser transitivo Sus órbitas periódicas deben formar un conjunto denso en una región compacta del espacio físico.
- 14. CONCLUSIÓN Se dice que los sistemas son combinaciones por parte reunidas para obtener un resultado o formar conjunto organizados de cosas, se relaciona un todo unitario y complejo para alcanzar varios objetivos. Estos sistemas tienen como características la objetividad y la totalidad, metas o fines en los cuales se quiere llegar y los sistemas globales que tiene naturaleza orgánica. También en algunos sistemas los límites se encuentran íntimamente vinculados con el ambiente y lo podemos definir con la línea que forma un círculo alrededor de variables seleccionadas tal que existe un menor intercambio de energía a través de esa línea con el interior del círculo que delimita.