Herramientas de simulación dinámica

Transcripción

1 Herramientas de simulación dinámica Este texto se ha adaptado del libro Simulación Dinámica de sistemas económicos y empresariales, del que son autores Elena López y Silvio Martínez, publicado por la Uned, 1999 Presentación El objetivo de este documento es mostrar cuales son los principales programas informáticos disponibles hoy para la construcción y simulación de modelos SD (Sistemas Dinámicos). Sin embargo, hay que tener en cuenta que ésta es una cuestión que puede variar sustancialmente en poco tiempo, ya que en cualquier momento pueden salir nuevos productos al mercado, o pueden salir versiones actualizadas de cualquiera de los programas hoy existentes que incorporen utilidades aquí no mencionadas. No obstante, y con el fin de que el lector sepa a qué atenerse a la hora de elegir un software con el que elaborar modelos SD, a continuación se hace una descripción elemental de los productos disponibles. Al final se ha incluido un apartado denominado la SD en la Red, que informa de las direcciones más interesantes para los usuarios de modelos SD en Internet. A través de estas direcciones el lector puede acceder dinámicamente a información actualizada sobre programas, reuniones, cursos, conferencias o consultas relacionadas con modelos SD. En este texto se van a comentar y comparar cuatro programas de simulación dinámica que, por su relevancia, creemos que merece la pena conocer. Estos son los programas Dynamo, Stella/I Think, Powersim y Vensim.

2 El programa Dynamo fue el programa creado por Forrester a finales de la década de los cincuenta para construir los primeros modelos de simulación dinámica. Durante muchos años la identificación del Dynamo con los modelos SD fue tal que ambos parecían inseparables como si se tratase de las dos caras de una misma moneda. Para valorar adecuadamente la aportación y novedad de este producto hay que situarse mentalmente en los años cincuenta. Si lo hacemos así, comprenderemos que la aparición del programa Dynamo introdujo lo que hoy denominaríamos un lenguaje "amigable" y que los informáticos han llamado "natural". Posteriormente se puso en circulación una versión de Dynamo para Windows, el Dynamo Plus, pero que en realidad seguía trabajado en el sistema MS-DOS. La mayor parte de los modelos SD construidos hasta principios de la década de los noventa estuvieron implementados en Dynamo o Dynamo-Plus. Algún tiempo después apareció en el mercado el programa Stella, basado en los principios de Dynamo, pero que introducía más flexibilidad, sencillez y elegancia. Este producto, que permitía establecer una relación entre las ecuaciones escritas en forma de texto y los diagramas causales empleando la simbología de Forrester, resultaba enormemente atractivo, especialmente para fines educativos y didácticos. Posteriormente, apareció el programa Ithink, que es la versión de Stella para Pcs. El diagrama que sigue muestra cómo presenta el editor Stella/Ithink sus pantallas y cómo se escriben las ecuaciones.

3 Figura 7.1: Una impresión directa de la pantalla básica de Ithink El software Powersim tiene las mismas facilidades de edición que Ithink y también permite construir el modelo tanto en forma gráfica como en forma de texto. Powersim permite además hacer juegos en red, lo que lo diferencia de los otros programas comentados. Por lo demás es bastante similar al Ithink/Stella así como a las utilidades básicas del programa Vensim que será comentado a continuación. Tanto Ithink/Stella como Powersim son excelentes productos para el aprendizaje de SD. La Figura a continuación reproduce una pantalla de Powersim con varios gráficos simultáneos.

4 Descripción del programa Vensim El programa Vensim es actualmente el programa más versátil, intuitivo y sencillo para construir y simular modelos dinámicos. Permite construir modelos a través de diagramas causales o en versión texto, y en cualquiera de las dos modalidades permite comparar fácilmente los resultados de distintos experimentos, superponer gráficos de distintas variables, cambiar escalas, periodos de estudio, etc. El programa Vensim se utiliza sobre el soporte del sistema operativo Windows, por lo que sus usuarios estarán familiarizados con los principios generales de su utilización, a base de menús desplegables y de iconos. El diagrama a continuación ilustra una pantalla típica del programa, si bien debe entenderse que la barra de iconos puede personalizarse y que, por lo tanto, su aspecto puede variar según los intereses de cada usuario. Vensim permite realizar utilidades avanzadas, como son el calibrado de parámetros, análisis de sensibilidad, optimización de funciones y valoración de decisiones a través de juegos interactivos

5 entre otras posibilidades. También permite construir aplicaciones DSS (Decision Suport System), elaborar informes EIS (Executive Information Systems), importar y exportar datos de hojas de cálculo o formatos ASCI y enlazar un modelo con aplicaciones construidas con otras librerías y aplicaciones programadas en lenguaje C. Concretamente se pueden enlazar los modelos con aplicaciones de teoría de juegos, programación lineal o genética, etc. Cómo construir un modelo con Vensim Una de las primeras determinaciones que debe tomar el modelador cuando se propone construir un modelo es decidir si va a trabajar en modalidad de diagrama (sketch) o en modalidad texto. Cuando el modelo a construir es pequeño o cuando su objetivo es principalmente didáctico, resulta atractivo trabajar en la modalidad sketch. Esta permite observar gráfica e intuitivamente las relaciones entre los distintos elementos del modelo a través de un diagrama de Forrester, como el descrito en capítulos anteriores de este libro, o empleando cualquier otro tipo de código que resulte comprensible para el modelador. Para construir un diagrama de este tipo se emplean principalmente los iconos de la tercera fila de la pantalla, que permiten introducir los nombres de las variables del modelo (icono <var>), relacionar los distintos elementos a través de flechas (<arrow>), poner en segundo plano las variables que no se consideren relevantes en ese diagrama con el fin de resaltar otras relaciones(<shadow var>), desplazar las variables y las flechas por la pantalla (<pointer>) eliminar variables del diagrama (<magic wand>) o del modelo (<delete>) y determinar la forma funcional de las variables a través de ecuaciones (<equations>). La construcción de modelos a través de la modalidad sketch es interactiva, en

6 el sentido de que a medida que se añaden elementos, relaciones o ecuaciones al diagrama, Vensim va creando simultáneamente un fichero de texto que recoge las relaciones señaladas. Cuando los modelos son medianamente grandes o incluyen relaciones complejas entre los elementos, éstas pueden representarse en dos o más páginas (<views>), que quedan automáticamente vinculadas entre sí. El diagrama a continuación refleja una pantalla de la modalidad sketch. Un "sketch" en Vensim

7 Cuando el modelo a construir es grande puede resultar conveniente escribirlo en la modalidad de texto, pues permite ordenar y organizar las distintas ecuaciones o las distintas partes del modelo en la forma que el modelador considere más conveniente. En este caso Vensim no crea automáticamente el diagrama causal correspondiente, aunque mantiene esas relaciones en memoria, por lo que la reproducción de las relaciones en forma sketch resulta muy sencilla: Para ello basta con introducir el nombre de una variable con el icono <var (o shadow variable)> y presionar el botón principal del ratón sobre la variable en pantalla tras seleccionar con el ratón el icono <VAR (Model Variable)>. Inmediatamente aparecerán en pantalla los nombres de los elementos relacionados con la variable seleccionada en primer lugar. Presionando después el botón del ratón sobre los elementos que van apareciendo van surgiendo nuevas relaciones en la pantalla. Es imprescindible apuntar que tras la introducción de nuevos elementos suele ser necesario reorganizar la apariencia de la pantalla para poder leer e interpretar los diagramas. Esto se hace utilizando el puntero (<Pointer>), que permite desplazar los elementos por la pantalla y diseñar la forma y apariencia de las flechas que indican los relacionan entre si. La representación estará completa cuando todos los elementos del modelo estén visibles en el sketch. No obstante, si el conjunto de relaciones diera lugar a una representación demasiado compleja, esta podría dividirse en varias páginas o views que quedan automáticamente vinculadas entre si. En cualquier caso, tanto la modalidad texto como la modalidad sketch permiten realizar con sencillez las simulaciones y los ejercicios propios de un programa de simulación dinámica, incluidos aquellos que requieren la utilización de utilidades avanzadas.

8 Otros aspectos de interés para la construcción de modelos con el programa Vensim son los siguientes: Vensim permite identificar los distintos elementos del modelo con nombres de hasta 250 caracteres, incluyendo tantos espacios en blanco, es decir, divisiones de palabras, como se desee. Permite introducir datos directamente o en forma de tablas e interpola los datos conocidos cuando se omiten los valores de alguna(s) observación(es). La utilidad Units Check del menú Model permite contrastar la consistencia de las unidades en las que han sido medidos los distintos elementos del modelo. El programa no lee los textos incluidos entre paréntesis {}, por lo que en cualquier parte del texto se pueden introducir comentarios, advertencias, referencias, etc. útiles para lecturas posteriores. La apariencia de la pantalla del diagrama causal es muy flexible, en el sentido de que resulta muy sencillo organizar visualmente los elementos por categorías asignándoles bordes o marcos diferentes, desplazándolos por la pantalla a conveniencia, modificando las fuentes que los describen o el grosor o color de las flechas que indican sus relaciones, etc. No debe olvidarse tampoco la conveniencia de poder poner en segundo plano las relaciones que influyen sobre alguna variable convirtiéndola en variable sombra o la posibilidad de dividir la representación gráfica del modelo entre dos o más sketchs.

9 El modelador podrá realizar simulaciones con los datos de partida del modelo empleando la opción simulate del menú desplegable Model. Seleccionando la opción adecuada también podrá realizar simulaciones alternativas modificando el valor de los parámetros o valores de cuadros o tablas del modelo. El menú desplegable Windows permite acceder al panel de control (control panel) desde el que se pueden modificar muchos aspectos de interés, y, en particular, todos aquellos que afectan a los diagramas del modelo. Por ejemplo, desde aquí se puede modificar distintos aspectos que afectan a la apariencia de los gráficos (escalas, divisiones, etc.) pero también permite representar simultáneamente los valores de varias variables de distintas simulaciones, elegir las variables representadas en los ejes, etc. El menú vertical de iconos permite realizar con la máxima facilidad operaciones muy convenientes: El modelador que trabaja con en Vensim podrá comprobar en cualquier momento qué elementos influyen sobre el valor de la variable seleccionada en cada momento (pulsando dos veces el botón izquierdo del ratón sobre el nombre de la variable) y sobre qué elementos influye la variable seleccionada presionando respectivamente el primero o el segundo icono de la serie vertical. El modelador puede recordar en cualquier momento los datos relativos a cualquier elemento del modelo seleccionando ese elemento (con una doble pulsación del botón izquierdo del ratón) y presionando después el icono vertical denominado <DOC>. Este

10 responderá con la definición del elemento seleccionado, las unidades en que está medido y cualquier definición o comentario introducido por el modelador El quinto icono de la barra vertical permiten conocer tras cada simulación, la evolución gráfica de la variable seleccionada y las de los elementos que tienen una influencia directa sobre ella. El sexto icono ofrece esa misma información pero sólo para la variable seleccionada. El último icono del menú vertical permite leer la evolución de la variable seleccionada periodo tras periodo en forma de cuadro.