El Enfoque
Sistémico
El concepto de sistema arranca del problema de las partes y el
todo, ya discutido en la antigüedad por Hesíodo (siglo VIII a.C.) y Platón
(siglo IV a.C.) Sin embargo, el estudio de los sistemas como tales no preocupa
hasta la segunda guerra mundial, cuando se pone de relieve el interés del
trabajo interdisciplinar y la existencia de analogías (isomorfismos) en el
funcionamiento de sistemas biológicos y automáticos. Este estudio tomaría carta
de naturaleza cuando, en los años cincuenta, L. von Bertalanffy propone su
Teoría General de Sistemas. La aparición del enfoque de sistemas tiene su origen en la incapacidad manifiesta de la ciencia para tratar problemas complejos. El método científico, basado en reduccionismo, repetitividad y refutación, fracasa ante fenómenos muy complejos por varios motivos:
- El número de
variables interactuantes es mayor del que el científico puede controlar,
por lo que no es posible realizar verdaderos experimentos.
- La posibilidad
de que factores desconocidos influyan en las observaciones es mucho mayor.
- Como
consecuencia, los modelos cuantitativos son muy vulnerables.
La mayor parte de los problemas con los que tratan las ciencias sociales son de gestión: organización, planificación, control, resolución de problemas, toma de decisiones,... En nuestros días estos problemas aparecen por todas partes: en la administración, la industria, la economía, la defensa, la sanidad, etc.
Así, el enfoque de sistemas aparece para abordar el problema de la complejidad a través de una forma de pensamiento basada en la totalidad y sus propiedades que complementa el reduccionismo científico.
Véase una excelente presentación de las ideas de sistemas en "Systems Thinking, Systems Practice" (P. Checkland, Wiley, 1999).
Lord Rutherford pronunció la frase que refleja más claramente el éxito del método científico reduccionista durante el primer tercio de este siglo: "Hay Física y hay coleccionismo de sellos". El objetivo último era explicar cualquier fenómeno natural en términos de la Física.
Fueron los biólogos quienes se vieron en primer lugar en la necesidad de pensar en términos de totalidades. El estudio de los seres vivos exigía considerar a éstos como una jerarquía organizada en niveles, cada uno más complejo que el anterior. En cada uno de estos niveles aparecen propiedades emergentes que no se pueden explicar a partir de los componentes del nivel inferior, sencillamente porque se derivan de la interacción, y no de los componentes individuales.
En los años cuarenta comienza un vivo interés por los estudios interdisciplinares con el fin de explorar la tierra de nadie existente entre las ciencias establecidas. Estos estudios ponen de manifiesto la existencia de analogías (más bien isomorfismos) en la estructura y comportamiento de sistemas de naturaleza muy distinta (sistemas biológicos, mecánicos, eléctricos, etc.) Así es como Wiener y Bigelow descubren la ubicuidad de los procesos de realimentación, en los que informaciones sobre el funcionamiento de un sistema se transmiten a etapas anteriores formando un bucle cerrado que permite evaluar el efecto de las posibles acciones de control y adaptar o corregir el comportamiento del sistema. Estas ideas constituyen el origen de la Cibernética, cuyo objeto es el estudio de los fenómenos de comunicación y control, tanto en seres vivos como en máquinas.
Un concepto previo al de comunicación es el de información. Los trabajos en este campo de Wiener y especialmente de Shannon llevaron a establecer una teoría estadística de la información.
En esta misma década, von Bertalanffy proponía los fundamentos de una Teoría de Sistemas Generales y en 1954 se crea la Sociedad para la Investigación de Sistemas Generales. El programa de la sociedad era el siguiente:
- Investigar el
isomorfismo de conceptos, leyes y modelos en varios campos, y promover
transferencias útiles de un campo a otro.
- Favorecer el desarrollo
de modelos teóricos adecuados en aquellos campos donde faltaran.
- Reducir en lo
posible la duplicación de esfuerzo teórico en campos distintos.
- Promover la
unidad de la ciencia, mejorando la comunicación entre los especialistas.
Qué es un Sistema
Mostramos a continuación la definición de Sistema
propuesta por varios autores. L. von Bertalanffy (1968):
"Un sistema es un conjunto de
unidades en interrelación."
Ferdinand de Saussure (1931):
"Sistema es una totalidad
organizada, hecha de elementos solidarios que no pueden ser definidos más que
los unos con relación a los otros en función de su lugar en esa
totalidad."
Mario Bunge (1979):
Sistema Σ es una
terna ordenada [C(Σ), E(Σ), S(Σ)] en la que:
- C(Σ)
(composición de Σ) representa el conjunto de partes de Σ.
- E(Σ) (entorno o
medio ambiente de Σ es el conjunto de aquellos elementos que, sin
pertenecer a C(Σ), actúan sobre sus componentes o están sometidos a su
influencia.
- S(Σ)
(estructura de Σ) es el conjunto de relaciones y vínculos de los elementos
de C(Σ) entre sí o bien con los miembros del entorno E(Σ).
IEEE
Standard Dictionary of Electrical and Electronic Terms:
"Sistema es un todo integrado,
aunque compuesto de estructuras diversas, interactuantes y especializadas.
Cualquier sistema tiene un número de objetivos, y los pesos asignados a cada
uno de ellos puede variar ampliamente de un sistema a otro. Un sistema ejecuta
una función imposible de realizar por una cualquiera de las partes
individuales. La complejidad de la combinación está implícita."
Estándar X3.12-1970 (ANSI), Estándar 2382/V,
VI (ISO) Vocabulary for Information Processing:
"Sistema es una colección
organizada de hombres, máquinas y métodos necesaria para cumplir un objetivo
específico."
Resumiendo, de las definiciones se pueden
extraer unos aspectos fundamentales del concepto Sistema:
- La existencia
de elementos diversos e interconectados.
- El carácter de
unidad global del conjunto.
- La existencia
de objetivos asociados al mismo.
- La integración
del conjunto en un entorno.
Las Ciencias de
la Complejidad
El enfoque de sistemas ha dado lugar a estudios teóricos y
aplicados. Entre los primeros se encuadran algunos de los citados
anteriormente: la Cibernética y la Teoría de Sistemas Generales, de los
Sistemas Dinámicos, de los Sistemas Auto-organizativos, de la Información y de
las Jerarquías. Todos ellos se pueden englobar bajo la denominación genérica de
Ciencias de los Sistemas. Los estudios aplicados son por su parte aquellos que emplean el enfoque sistémico para la resolución de problemas, y entre ellos se encuentran la Ingeniería de Sistemas, la Gestión de Sistemas, la Investigación Operativa o la Dinámica de Sistemas.
En los últimos tiempos se está extendiendo el uso del término Ciencias de la Complejidad para referirse a todas las disciplinas que hacen uso del enfoque de sistemas. En general, las Ciencias de la Complejidad comparten bastantes de las siguientes características:
- Han sido establecidas
por grupos interdisciplinares de investigadores interesados en explorar
los aspectos invariantes de la complejidad y la sistemicidad
fuera de las fronteras establecidas entre los distintos campos del saber.
- Hacen hincapié
en el estudio de la estructura (interconexión entre componentes) y su
importancia en el comportamiento de los sistemas. Esta estructura puede
conllevar aspectos de paralelismo o circularidad (realimentación).
- Destacan el
carácter de totalidad o unidad global de los sistemas objeto de estudio.
- Manejan
aspectos no materiales de los sistemas, en particular aquellos que tiene
que ver con información, comunicación u organización. Los conceptos de
complejidad e incertidumbre suelen ser básicos.
- Suelen tratar
con sistemas abiertos, aquellos que intercambian materia, energía o
información con el entorno. En este contexto son especialmente importantes
la interacción con el observador y la toma de decisiones.
- El ordenador es
la herramienta fundamental de las ciencias de la complejidad debido a su
capacidad para modelar y simular sistemas complejos.
Ingeniería de
Sistemas
La primera referencia que describe ampliamente el
procedimiento de la Ingeniería de Sistemas fue publicada en 1950 por
Melvin J. Kelly, entonces director de los laboratorios de la Bell Telephone,
subsidiaria de investigación y desarrollo de la AT&T. Esta compañía jugó un
papel importante en el nacimiento de la Ingeniería de Sistemas por tres
razones: la acuciante complejidad que planteaba el desarrollo de redes
telefónicas, su tradición de investigación relativamente liberal y su salud
financiera. Así, en 1943 se fusionaban los departamentos de Ingeniería de
Conmutación e Ingeniería de Transmisión bajo la denominación de Ingeniería de
Sistemas. A juicio de Arthur D. Hall, "la función de Ingeniería de
Sistemas se había practicado durante muchos años, pero su reconocimiento
como entidad organizativa generó mayor interés y recursos en la
organización". En 1950 se creaba un primer curso de postgrado sobre el
tema en el M.I.T. y sería el propio Hall el primer autor de un tratado completo
sobre el tema [Hall, 1962]. Para Hall, la Ingeniería de Sistemas es una tecnología por la que el conocimiento de investigación se traslada a aplicaciones que satisfacen necesidades humanas mediante una secuencia de planes, proyectos y programas de proyectos. Hall definiría asimismo un marco para las tareas de esta nueva tecnología, una matriz tridimensional de actividades en la que los ejes representaban respectivamente:
- La dimensión
temporal: son las fases características del trabajo de sistemas, desde la
idea inicial hasta la retirada del sistema.
- La dimensión
lógica: son los pasos que se llevan a cabo en cada una de las fases
anteriores, desde la definición del problema hasta la planificación de
acciones.
- La dimensión
del conocimiento: se refiere al conocimiento especializado de las diversas
profesiones y disciplinas. (Esta dimensión, ortogonal a las anteriores, no
ha sido incluida en la tabla a efectos de una mayor claridad.)
Encontramos una definición muy general en el IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronic Terms:
"Ingeniería de Sistemas es la
aplicación de las ciencias matemáticas y físicas para desarrollar sistemas que
utilicen económicamente los materiales y fuerzas de la naturaleza para el
beneficio de la humanidad."
Una definición especialmente completa (y que data de 1974) nos
la ofrece un estándar militar de las fuerzas aéreas estadounidenses sobre
gestión de la ingeniería.
"Ingeniería de Sistemas es la
aplicación de esfuerzos científicos y de ingeniería para: (1) transformar una
necesidad de operación en una descripción de parámetros de rendimiento del
sistema y una configuración del sistema a través del uso de un proceso iterativo
de definición, síntesis, análisis, diseño, prueba y evaluación; (2) integrar
parámetros técnicos relacionados para asegurar la compatibilidad de todos los
interfaces de programa y funcionales de manera que optimice la definición y
diseño del sistema total; (3) integrar factores de fiabilidad, mantenibilidad,
seguridad, supervivencia, humanos y otros en el esfuerzo de ingeniería total a
fin de cumplir los objetivos de coste, planificación y rendimiento técnico.
Como vemos, en la literatura se pueden encontrar tantas
definiciones del término como autores se han ocupado del tema. A pesar de ello,
podemos dar otra basada en las ideas de Hall, Wymore y M'Pherson:
Ingeniería de Sistemas es un conjunto de metodologías para la resolución de problemas mediante
el análisis, diseño y gestión de sistemas.
Como era de esperar por el amplio espectro de sus intereses,
la Ingeniería de Sistemas no puede apoyarse en una metodología
monolítica. Cada una de las metodologías que comprende puede ser útil en una
fase concreta del proceso o para un tipo concreto de sistemas; lo que todas
ellas comparten es su enfoque: el enfoque de sistemas.
Análisis de
Sistemas
El Análisis de Sistemas trata básicamente de determinar
los objetivos y límites del sistema objeto de análisis, caracterizar su
estructura y funcionamiento, marcar las directrices que permitan alcanzar los
objetivos propuestos y evaluar sus consecuencias. Dependiendo de los objetivos
del análisis podemos encontrarnos ante dos problemáticas distintas: - Análisis de un
sistema ya existente para comprender, mejorar, ajustar yo predecir su
comportamiento.
- Análisis como
paso previo al diseño de un nuevo sistema-producto.
En cualquier caso, podemos agrupar más
formalmente las tareas que constituyen el análisis en una serie de etapas que
se suceden de forma iterativa hasta validar el proceso completo:
- Conceptualización
Consiste en obtener una visión de muy alto nivel del sistema, identificando sus elementos básicos y las relaciones de éstos entre sí y con el entorno. - Análisis
funcional
Describe las acciones o transformaciones que tienen lugar en el sistema. Dichas acciones o transformaciones se especifican en forma de procesos que reciben una entradas y producen unas salidas. - Análisis de
condiciones (o constricciones)
Debe reflejar todas aquellas limitaciones impuestas al sistema que restringen el margen de las soluciones posibles. Estas se derivan a veces de los propios objetivos del sistema: - Operativas,
como son las restricciones físicas, ambientales, de mantenimiento, de
personal, de seguridad, etc.
- De
calidad, como fiabilidad, mantenibilidad, seguridad, convivencialidad,
generalidad, etc.
Sin embargo, en otras ocasiones las
constricciones vienen impuestas por limitaciones en los diferentes recursos
utilizables:
- Económicos,
reflejados en un presupuesto.
- Temporales,
que suponen unos plazos a cumplir.
- Humanos.
- Metodológicos,
que conllevan la utilización de técnicas determinadas.
- Materiales,
como espacio, herramientas disponibles, etc.
- Construcción
de modelos
Una de las formas más habituales y convenientes de analizar un sistema consiste en construir un prototipo (un modelo en definitiva) del mismo. - Validación
del análisis
A fin de comprobar que el análisis efectuado es correcto y evitar en su caso la posible propagación de errores a la fase de diseño, es imprescindible proceder a la validación del mismo. Para ello hay que comprobar los extremos siguientes: - El
análisis debe ser consistente y completo.
- Si el
análisis se plantea como un paso previo para realizar un diseño, habrá
que comprobar además que los objetivos propuestos son correctos y
realizables.
Una ventaja fundamental que presenta la
construcción de prototipos desde el punto de vista de la validación radica en
que estos modelos, una vez construidos, pueden ser evaluados directamente por
los usuarios o expertos en el dominio del sistema para validar sobre ellos el
análisis.
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