Diagramas de flujo, stock y bucles causales: ¿cómo construirlos?

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En este artículo profundizaremos en las principales herramientas para modelar cualquier tipo de sistema complejo: los diagramas de flujo, stock y bucles causales.

Ya casi llegamos al final de este ciclo de artículos en los que analizamos las principales herramientas y metodologías que nos ayudan a tomar decisiones con el objetivo de mejorar la competitividad de cualquier organización.

En las tres publicaciones previas de nuestro blog hablamos de:
1. Los fundamentos de los diferentes modelos de la teoría de colas;
2. Cómo mejorar el nivel de servicio de cada modelo;
3. Abordar este problema pero para el caso de sistemas complejos.

A continuación veremos la potencia de los diagramas de flujo y sus tipos para sistemas complejos.

¿Por qué usar estos diagramas de flujo?

Tal como les contamos la semana pasada, una vez identificado y definido el problema, el siguiente paso será formular la hipótesis de la dinámica. Para ello, podemos apoyarnos en dos herramientas básicas, que nos ayudarán a representar la estructura de retroalimentación de los sistemas: los diagramas de bucles causales y los diagramas de flujo y stocks. De cualquier manera, no debe olvidarse que la hipótesis formulada es provisoria y está sujeta a revisión (o rechazo) a raíz del resultado de la simulación. Pero, ¿a qué nos referimos con hipótesis de la dinámica?

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La hipótesis de la dinámica

Es un modelo conceptual que generalmente consiste en un diagrama de bucle causal y/o un diagrama de flujo de stocks. La idea es definir los circuitos críticos de retroalimentación que impulsan el comportamiento del sistema. Cuando se simula el modelo de retroalimentación, la estructura interna del modelo debe provocar los cambios en el comportamiento dinámico del sistema.

Los siguientes aspectos deben abordarse en el desarrollo de hipótesis dinámicas:

  1. Estructura de retroalimentación endógena
  2. Comportamiento en modo de referencia observado y simulado
  3. Teoría para explicar el comportamiento del modo de referencia.

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Diagramas de flujo de bucles causales

Es un diagrama que destaca los elementos clave del sistema y las estructuras de retroalimentación entre ellos. Estas estructuras se representan en forma de diagramas de bucles causales en la dinámica de sistemas y en forma de diagrama de bloques en el análisis de sistemas. Al ser una noción conceptual, también sirven para identificar los mapas mentales de las personas u organizaciones.

Estructura del diagrama de bucles causales

Un diagrama causal consiste en variables conectadas por flechas que indican las relaciones causales entre las variables. Los ciclos de retroalimentación importantes también se identifican en el diagrama.

A cada relación causal se le asigna un signo, ya sea positivo (+) o negativo (-), que indica cómo cambia la variable dependiente cuando cambia la variable independiente.

diagramas de flujo

Identificadores de bucles importantes

Los bucles importantes se resaltan mediante un identificador de bucle que muestra si el bucle es una realimentación positiva (de refuerzo) o negativa (de equilibrio).

  • Identificador de bucle positivo: significa que, si la causa crece, el efecto aumentará más allá de lo que hubiera sido sin la modificación de la causa; de la misma manera, si la causa decrece, el efecto disminuirá por debajo de lo que hubiera sido de otra manera.
  • Identificador de bucle negativo: significa que, si la causa crece, el efecto disminuirá por debajo de lo que hubiera sido si la causa no se modificaba; lo mismo ocurre en el caso contrario, en el que la causa decrece y el efecto aumentará por encima de lo que hubiera sido de otra manera.

Representación del diagrama de bucles causales

En la siguiente imagen podemos ver el diagrama de bucles causales de un modelo de riego simple.

diagramas de flujo bucles causales

En este modelo de riego simple, las principales variables son el área de riego, la tasa de aumento del área de riego y también la tasa de descarte o abandono del área de riego. La tasa de aumento del área regada disminuye con el aumento del área regada y el aumento del área regada aumenta el riego. Esto forma el bucle de retroalimentación negativa, que utiliza el identificador B1. La tasa de descarte del área de riego aumenta con el aumento del área regada y, a su vez, esto hace que disminuya el área regada. Esto forma el ciclo de retroalimentación negativa, identificada como B2. Por lo tanto, el área regada forma dos circuitos de retroalimentación negativa.

Construcción del diagrama de bucles causales

El diagrama de bucles causales representa la estructura de retroalimentación de los sistemas para encontrar las hipótesis sobre las causas de la dinámica de estos. Se supone que la estructura de los bucles causales que genera el comportamiento de referencia del sistema es la hipótesis dinámica.
Para desarrollar un diagrama de bucles causales, deberían seguirse, al menos, los siguientes pasos:

  1. Definir el problema y los objetivos.
  2. Identificar los elementos más importantes de los sistemas.
  3. Reconocer los elementos secundarios importantes de los sistemas.
  4. Identificar los elementos terciarios importantes de los sistemas.
  5. Definir las relaciones causa-efecto.

Si bien los diagramas de bucles causales son muy buenos para contar la historia del comportamiento dinámico de sistemas complejos, y representar el modelo verbal y mental más claramente usando relaciones de causa y efecto, cuando se desea mostrar la relación y remarcar la estructura de bucles de un sistema, el diagrama de flujo funciona mejor, ya que los bucles causales sufren de su incapacidad para capturar el flujo y el stock de los sistemas.

Diagramas de flujo y stocks

Es la estructura física subyacente del sistema. En general se presenta luego del diagrama de bucles causales, pero, en ocasiones, puede darse al revés.

El stock representa el estado o condición del sistema, y ​​el flujo cambia a partir de decisiones que se toman según la condición del sistema. Ya que es la estructura física del sistema, puede simularse para generar el comportamiento dinámico del sistema.

Estructura del diagramas de flujo y stocks

El ciclo de retroalimentación es el elemento estructural básico dentro del límite del sistema. El comportamiento dinámico es simulado por los bucles de retroalimentación, que no son más que una decisión de acoplamiento de ruta, acción, nivel (o condición) e información con la ruta que regresa al punto de decisión. Cualquiera que sea el proceso de decisión, pertenece a un ciclo de retroalimentación y la decisión se basa en la información disponible. Un sistema puede ser un solo bucle o bucles interconectados.

Representación de diagramas de flujo y stocks

El diagrama de flujo de existencias debe mostrar cómo las existencias y los flujos están interconectados para producir los bucles de retroalimentación y cómo los bucles de retroalimentación se interconectan para crear el sistema. Los símbolos más comúnmente utilizados en los diagramas de flujos y stock son los siguientes:

diagramas de flujo

Construcción del diagrama de flujos y stocks

En la siguiente imagen se muestra el diagrama de flujo de existencias de un modelo de riego simple. Las tres variables principales son área regada, tasa de aumento del área regada y tasa de descarte del área de riego.

diagramas de flujo

Aquí tenemos una variable de stock que es el área regada. Esta variable indica la condición del riego y aumenta según la “tasa de aumento” de la entrada. Del mismo modo también disminuye según la “tasa de abandono” de salida. Además, el área regada se mide por cantidad, mientras que la tasa de aumento y la tasa de abandono se miden en cantidad por unidad de tiempo.
Para desarrollar un diagrama de flujos y stocks, deberían seguirse, al menos, los siguientes pasos:

  1. Definir el problema y los objetivos.
  2. Identificar las variables más importantes de los sistemas.
  3. Descubrir las variables secundarias importantes de los sistemas.
  4. Identificar la variable terciaria importante de los sistemas.
  5. Detectar las variables que representan las existencias, es decir, las acumulaciones.
  6. Identificar las variables que representan los flujos que tienen una unidad por unidad de tiempo del stock.
  7. Asegurarse de que las entradas ingresen al stock y las salidas egresen del stock.

¿Esto es todo?

Si bien conocimos en profundidad algunas de las herramientas más importantes para comprender, analizar y modelar la dinámica de sistemas complejos, aún no hemos terminado. En nuestra próxima nota veremos cómo planear y modelar escenarios para la dinámica de sistemas complejos.


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Escrito por:
Ignacio Antonucci
Consultor en Operaciones y Procesos
Docente en la Universidad Nacional de La Plata, en la Universidad Torcuato Di Tella y en el Instituto Tecnológico de Buenos Aires

 

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