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Justificación
El futuro
ingeniero de sistemas puede completar sus conocimientos del modelado y
simulación de sistemas dinámicos a través del uso
de la metodología de la
dinámica de sistemas enseñado en este curso electivo.
Esta herramienta de
trabajo permitirá al futuro ingeniero su familiarización
con una manera de
representar sistemas dinámicos, a través del modelado, la
simulación y el
enfoque de sistemas, usando las estructuras de ciclo-causal y
realimentación,
para analizar su comportamiento.
Objetivos
El objetivo
principal de este
curso es aprender a modelar y simular usando dinámica de
sistemas, con énfasis
en modelos de sistemas económicos y ambientales.
Específicamente, al finalizar
este curso, el estudiante debe ser capaz de:
- Explicar en
que consiste el modelado y la simulación usando dinámica
de sistemas.
- Saber en que
consisten los elementos fundamentales de la dinámica de sistemas
(diagramas causales, diagramas de flujo y niveles,
realimentación positiva y negativa, lazos de primer orden y
lazos de segundo orden).
- Explicar los
comportamientos más comunes encontrados en un modelo de
dinámica de sistemas (exponencial, logístico,
oscilatorio, disparo y colapso).
- Realizar
un modelo simple de un sistema económico o ambiental usando la
dinámica de sistemas.
Contenido
programático
1.
Introducción a la dinámica de sistemas
1.1 Modelos y simulación
1.2 Dinámica de sistemas
1.3 Causa y efecto
1.4 Lazos de realimentación
1.5 Fronteras del sistema
2. Estructura de
los diagramas causales
2.1 Sistemas simples de realimentación positiva
2.2 Sistemas simples de realimentación negativa
2.3 Lazos más complejos
2.4 Comportamiento de los lazos causales positivos
2.5 Comportamiento de los lazos causales negativos
2.6 Sistemas que involucran más de un lazo causal
2.7 Ejemplos de desarrollo de diagramas causales
3.
Graficación y análisis de los sistemas de
realimentación
3.1 Graficación de datos y observación de
patrones
3.2 Patrones (patterns)
3.3 Definición de tasas y niveles
3.4 Ejemplos y ejercicios
4. Sistemas con
retardo
4.1 Retardos de materiales de primer orden
4.2 Retardos de materiales de orden superior
4.3 Retardos de información
4.4 Ejemplos y ejercicios
5. Sistemas con
retardo
5.1 Diagramación de niveles y tasas
5.2 De los ciclos causales a los diagramas de flujos
5.3 Simulación, estructura y comportamiento
5.4 Ecuaciones para niveles y tasas
5.5 Ejemplos y ejercicios
6. Uso de
la simulación para analizar lazos negativos y positivos simples
6.1 Inicio de un modelo en equilibrio
6.2 Examinar la respuesta de un sistema a disturbios
6.3 Formulaciones de tasa más complejas
6.4 Variables auxiliares
6.5 La formulación objetivo-diferencia (goal-gap)
6.6 Formulaciones adicionales de tasas
6.7 Escogencia de un valor para DT
6.8 Ejemplos y ejercicios
7.
Representación de relaciones causales más complejas
7.1 Crecimiento de una ciudad
7.2 Una representación no-lineal
de tierra limitada
7.3 Dominancia de ciclo y crecimiento en forma de S
7.4 Multilplicadores y normales
7.5 Ejemplos y ejercicios
8.
Análisis de sensibilidad y comparación de resultados
8.1 Discusión
sobre la importancia de realizar análisis de sensibilidad y
comparar los
resultados
obtenidos para diferentes corridas de un
modelo
La enseñanza de este curso se
realizará a través de
clases teóricas y prácticas de laboratorio. Las
prácticas se realizarán usando
el software de dinámica de sistemas VENSIM PLE de libre acceso (www.vensim.com).
Cada uno de los temas será
reforzado a través de lecturas
seleccionadas del Road Map, guía de estudio de
Dinámica de Sistemas
elaborada por el MIT.
Plan de
evaluación para el semestre B2003
- Exámenes parciales (3). Los
exámenes se realizarán en las siguientes fechas:
- Primer parcial 03 de Marzo de 2004 (18%). Incluye los temas 1 al 5 y los Road
Map del 1 al 3.
- Segundo parcial 05 de Mayo de 2004 (18%). Incluye los temas 6 al 9 y los Road
Map del 4 al 9.
- Tercer parcial 07 de Mayo de 2004 (18%). Examen práctico usando el
software VENSIM PLE.
- Examen recuperativo (1). Este examen es
optativo, bien para recuperar un examen no presentado o bien para
remplazar una nota de un parcial presentado. Este examen se
realizará en la siguiente fecha:
- Recuperativo 12 de Mayo de 2004. Incluye todo el programa del curso
visto hasta la fecha.
- Evaluación continua (20%): Se
asignarán lecturas que los estudiantes estudiarán y
presentarán a la clase; se asignarán problemas que los
estudiantes resolverán y consignarán al profesor;
también se asignarán tareas relacionadas con avances del
proyecto final.
- Proyecto final (26%). Se formarán grupos de dos estudiantes cada uno y
entregarán una monografía, sobre un caso estudiado de
aplicación de la
Dinámica de Sistemas, que deberá ser
presentada ante la clase durante la última semana del semestre.
Mérida, 19 de Febrero de 2004
Bibliografía
Forrester, J. (1968) Principles of Systems,
Cambridge
(USA):
MIT Press.
Roberts, N. et al. (1983) Introduction to
Computer Simulation: The
system dynamic approach, Addison-Wesley.
Aracil,
J. (1978) Introducción a la
dinámica de sistemas, España: Alianza Editorial.
Deaton, M. L. and James J. W. (2000) Dynamic
Modeling of
Environmental Systems, USA:
Springer-Verlag.
Forrester, J. W. (1961) Industrial Dynamics,
MIT Associate Press.
Forrester, J. W. (1969) Urban Dynamics,
MIT Associate Press.
Forrester, J. W. et al. (eds.) (1997) Road Maps: A guide to learning system
dynamics,
Boston: System Dynamic Group, Sloan School of Management, MIT.
Hannon, B. and Ruth, M. (1997) Modeling
Dynamic Biological Systems,
Springer-Verlag.
La
página de la sociedad de Dinámica de
Sistemas www.systemdynamics.org
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