Este documento presenta una introducción a la teoría de sistemas. Define los conceptos clave de sistema, subsistema, entradas, procesos, salidas, retroalimentación, estructura, entre otros. Explica que un sistema está compuesto de elementos que interactúan de forma organizada y compleja, y que las propiedades de un sistema no pueden entenderse estudiando sus partes de forma aislada.
1. Instituto universitario politécnico Santiago Mariño
Ingeniería en sistemas
Escuela: 47
Sección: A
Turno: Diurno
TEORIA DE SISTEMA
Profesor: Alumnos:
Miguel Mena Angel Requena C.I:24.478.088
Caracas, Julio del 2017
2. INTODUCCIÓN
La Teoría de Sistemas es una rama específica de la Teoría general de sistemas. Con
ella, el enfoque sistémico llego a TGA a partir de la década de los 60 y se transformo 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. 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.
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.
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
4. 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 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
5. prima la amplificación de las desviaciones). Mediante los mecanismos de
retroalimentación, los sistemas regulan sus comportamientos de acuerdo 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.
6. Dado que dicho proceso es dinámico, suele denominarse como variable, a cada elemento
que compone o existe dentro de los sistemas y subsistemas.
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.
7. 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 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.
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).
8. 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.
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.
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.
9. RECURSIVIDAD
Proceso que hace referencia a la introducción de los resultados de las operaciones de
un sistema en él mismo (retroalimentación).
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.
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
a la energía que el sistema importa del ambiente para mantener su organización y sobrevivir
(Johannsen. 1975).
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.
10. 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).
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.
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.
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.
11. 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.
Tipos de 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
se organizan, se dividen el trabajo y existen en lugares donde pueden conseguir todos sus
12. 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:
sistema normativo
sistema tecnológico
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.
13. 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 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.
14. 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.
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.
15. 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.