Ingeniería de sistemas

La ingeniería de sistemas es un campo interdisciplinario de la ingeniería y la gestión de la ingeniería que se centra en cómo diseñar, integrar y gestionar sistemas complejos a lo largo de sus ciclos de vida . En esencia, la ingeniería de sistemas utiliza principios de pensamiento sistémico para organizar este conjunto de conocimientos . El resultado individual de tales esfuerzos, un sistema diseñado , puede definirse como una combinación de componentes que trabajan en sinergia para realizar colectivamente una función útil .

Cuestiones como la ingeniería de requisitos , la fiabilidad, la logística , la coordinación de diferentes equipos, las pruebas y la evaluación, la capacidad de mantenimiento y muchas otras disciplinas , también conocidas como "ilidades" , necesarias para el diseño , desarrollo, implementación y desmantelamiento final exitosos del sistema se vuelven más difíciles cuando se trata de proyectos grandes o complejos . La ingeniería de sistemas se ocupa de los procesos de trabajo, los métodos de optimización y las herramientas de gestión de riesgos en dichos proyectos. Se superpone a disciplinas técnicas y centradas en el ser humano, como la ingeniería industrial , la ingeniería de sistemas de producción, la ingeniería de sistemas de procesos , la ingeniería mecánica , la ingeniería de fabricación , la ingeniería de producción , la ingeniería de control , la ingeniería de software , la ingeniería eléctrica , la cibernética , la ingeniería aeroespacial , los estudios organizacionales , la ingeniería civil y la gestión de proyectos . La ingeniería de sistemas garantiza que todos los aspectos probables de un proyecto o sistema se consideren e integren en un todo.

El proceso de ingeniería de sistemas es un proceso de descubrimiento que es muy diferente de un proceso de fabricación. Un proceso de fabricación se centra en actividades repetitivas que logran resultados de alta calidad con un costo y un tiempo mínimos. El proceso de ingeniería de sistemas debe comenzar por descubrir los problemas reales que se deben resolver e identificar los fallos más probables o de mayor impacto que pueden ocurrir. La ingeniería de sistemas implica encontrar soluciones a estos problemas.

El término ingeniería de sistemas se remonta a los Laboratorios Bell Telephone en la década de 1940. ^[1] La necesidad de identificar y manipular las propiedades de un sistema como un todo, que en proyectos de ingeniería complejos pueden diferir en gran medida de la suma de las propiedades de las partes, motivó a varias industrias, especialmente aquellas que desarrollaban sistemas para el ejército de los EE. UU., a aplicar la disciplina. ^{[2] [3]}

Cuando ya no era posible confiar en la evolución del diseño para mejorar un sistema y las herramientas existentes no eran suficientes para satisfacer las crecientes demandas, comenzaron a desarrollarse nuevos métodos que abordaban la complejidad directamente. ^[4] La evolución continua de la ingeniería de sistemas comprende el desarrollo e identificación de nuevos métodos y técnicas de modelado. Estos métodos ayudan a una mejor comprensión del diseño y el control del desarrollo de los sistemas de ingeniería a medida que se vuelven más complejos. Las herramientas populares que se utilizan a menudo en el contexto de la ingeniería de sistemas se desarrollaron durante estos tiempos, incluyendo USL , UML , QFD e IDEF .

En 1990, representantes de varias corporaciones y organizaciones estadounidenses fundaron una sociedad profesional de ingeniería de sistemas, el Consejo Nacional de Ingeniería de Sistemas (NCOSE). El NCOSE se creó para abordar la necesidad de mejoras en las prácticas y la educación en ingeniería de sistemas. Como resultado de la creciente participación de ingenieros de sistemas fuera de los EE. UU., el nombre de la organización se cambió a Consejo Internacional de Ingeniería de Sistemas (INCOSE) en 1995. ^[5] Las escuelas de varios países ofrecen programas de posgrado en ingeniería de sistemas, y también hay opciones de educación continua disponibles para ingenieros en ejercicio. ^[6]

La ingeniería de sistemas es sólo un enfoque y, más recientemente, una disciplina de la ingeniería. El objetivo de la formación en ingeniería de sistemas es formalizar de forma sencilla diversos enfoques y, al hacerlo, identificar nuevos métodos y oportunidades de investigación similares a los que se dan en otros campos de la ingeniería. Como enfoque, la ingeniería de sistemas tiene un carácter holístico e interdisciplinario.

El ámbito tradicional de la ingeniería abarca la concepción, el diseño, el desarrollo, la producción y el funcionamiento de sistemas físicos. La ingeniería de sistemas, tal como se concibió originalmente, se enmarca en este ámbito. La "ingeniería de sistemas", en este sentido del término, se refiere a la construcción de conceptos de ingeniería.

El uso del término "ingeniero de sistemas" ha evolucionado con el tiempo para abarcar un concepto más amplio y holístico de "sistemas" y de procesos de ingeniería. Esta evolución de la definición ha sido objeto de una controversia constante ^[13] , y el término sigue aplicándose tanto a un ámbito más limitado como a uno más amplio.

La ingeniería de sistemas tradicional se consideraba una rama de la ingeniería en el sentido clásico, es decir, aplicada únicamente a sistemas físicos, como naves espaciales y aeronaves. Más recientemente, la ingeniería de sistemas ha evolucionado para adoptar un significado más amplio, especialmente cuando se consideraba a los seres humanos como un componente esencial de un sistema. Peter Checkland , por ejemplo, capta el significado más amplio de la ingeniería de sistemas al afirmar que "ingeniería" "se puede leer en su sentido general; se puede diseñar una reunión o un acuerdo político". ^{[14] : 10}

En consonancia con el alcance más amplio de la ingeniería de sistemas, el Cuerpo de conocimientos de ingeniería de sistemas (SEBoK) ^[15] ha definido tres tipos de ingeniería de sistemas:

• La ingeniería de sistemas de producto (PSE) es la ingeniería de sistemas tradicional centrada en el diseño de sistemas físicos que consisten en hardware y software.
• La ingeniería de sistemas empresariales (ESE) se refiere a la visión de las empresas, es decir, organizaciones o combinaciones de organizaciones, como sistemas.
• La ingeniería de sistemas de servicios (SSE) tiene que ver con la ingeniería de sistemas de servicios. Checkland define un sistema de servicios como un sistema que se concibe como un sistema que sirve a otro sistema. ^[14] La mayoría de los sistemas de infraestructura civil son sistemas de servicios.

La ingeniería de sistemas se centra en analizar y determinar las necesidades del cliente y la funcionalidad requerida en las primeras etapas del ciclo de desarrollo , documentar los requisitos y luego proceder con la síntesis del diseño y la validación del sistema, considerando el problema completo, el ciclo de vida del sistema . Esto incluye comprender completamente a todas las partes interesadas involucradas. Oliver et al. afirman que el proceso de ingeniería de sistemas se puede descomponer en:

• Un proceso técnico de ingeniería de sistemas
• Un proceso de gestión de ingeniería de sistemas

Dentro del modelo de Oliver, el objetivo del Proceso de Gestión es organizar el esfuerzo técnico en el ciclo de vida, mientras que el Proceso Técnico incluye evaluar la información disponible , definir medidas de efectividad , crear un modelo de comportamiento , crear un modelo de estructura , realizar análisis de compensaciones y crear un plan secuencial de construcción y prueba . ^[16]

Dependiendo de su aplicación, si bien existen varios modelos que se utilizan en la industria, todos ellos tienen como objetivo identificar la relación entre las distintas etapas mencionadas anteriormente e incorporar retroalimentación. Ejemplos de dichos modelos incluyen el modelo en cascada y el modelo VEE (también llamado modelo V). ^[17]

El desarrollo de sistemas requiere a menudo la contribución de diversas disciplinas técnicas. ^[18] Al proporcionar una visión sistémica ( holística ) del esfuerzo de desarrollo, la ingeniería de sistemas ayuda a moldear a todos los contribuyentes técnicos en un esfuerzo de equipo unificado, formando un proceso de desarrollo estructurado que procede desde el concepto hasta la producción y la operación y, en algunos casos, hasta la terminación y la eliminación. En una adquisición, la disciplina integradora holística combina las contribuciones y equilibra las compensaciones entre el costo, el cronograma y el rendimiento, manteniendo al mismo tiempo un nivel aceptable de riesgo que cubra todo el ciclo de vida del elemento. ^[19]

Esta perspectiva se replica a menudo en los programas educativos, en los que los cursos de ingeniería de sistemas son impartidos por profesores de otros departamentos de ingeniería, lo que ayuda a crear un entorno interdisciplinario. ^{[20] [21]}

La necesidad de la ingeniería de sistemas surgió con el aumento de la complejidad de los sistemas y proyectos, lo que a su vez aumentó exponencialmente la posibilidad de fricción de los componentes y, por lo tanto, la falta de fiabilidad del diseño. Cuando se habla en este contexto, la complejidad incorpora no solo los sistemas de ingeniería, sino también la organización humana lógica de los datos. Al mismo tiempo, un sistema puede volverse más complejo debido a un aumento en el tamaño, así como con un aumento en la cantidad de datos, variables o el número de campos que intervienen en el diseño. La Estación Espacial Internacional es un ejemplo de un sistema de este tipo.

El desarrollo de algoritmos de control más inteligentes , el diseño de microprocesadores y el análisis de sistemas ambientales también entran dentro del ámbito de la ingeniería de sistemas. La ingeniería de sistemas fomenta el uso de herramientas y métodos para comprender y gestionar mejor la complejidad de los sistemas. Algunos ejemplos de estas herramientas se pueden ver aquí: ^[22]

• Arquitectura del sistema
• Modelo de sistema , modelado y simulación
• Optimización matemática
• Dinámica de sistemas
• Análisis de sistemas
• Análisis estadístico
• Ingeniería de confiabilidad
• Toma de decisiones

La adopción de un enfoque interdisciplinario para la ingeniería de sistemas es inherentemente compleja, ya que el comportamiento y la interacción entre los componentes del sistema no siempre se definen o comprenden bien de inmediato . Definir y caracterizar dichos sistemas y subsistemas y las interacciones entre ellos es uno de los objetivos de la ingeniería de sistemas. De este modo, se logra superar la brecha que existe entre los requisitos informales de los usuarios, los operadores , las organizaciones de marketing y las especificaciones técnicas .

^[23]

Los principios de la ingeniería de sistemas (holismo, comportamiento emergente, límites, etc.) se pueden aplicar a cualquier sistema, complejo o no, siempre que se emplee el pensamiento sistémico en todos los niveles. ^[24] Además de la defensa y la industria aeroespacial, muchas empresas basadas en la información y la tecnología, firmas de desarrollo de software e industrias en el campo de la electrónica y las comunicaciones requieren ingenieros de sistemas como parte de su equipo. ^[25]

Un análisis del Centro de Excelencia en Ingeniería de Sistemas (SECOE) de INCOSE indica que el esfuerzo óptimo dedicado a la ingeniería de sistemas es de alrededor del 15 al 20 % del esfuerzo total del proyecto. ^[26] Al mismo tiempo, los estudios han demostrado que la ingeniería de sistemas conduce esencialmente a una reducción de costos, entre otros beneficios. ^[26] Sin embargo, hasta hace poco no se había realizado ningún estudio cuantitativo a mayor escala que abarcara una amplia variedad de industrias. Se están realizando estudios de este tipo para determinar la eficacia y cuantificar los beneficios de la ingeniería de sistemas. ^{[27] [28]}

La ingeniería de sistemas fomenta el uso de modelos y simulación para validar suposiciones o teorías sobre los sistemas y las interacciones dentro de ellos. ^{[29] [30]}

El uso de métodos que permiten la detección temprana de posibles fallas, en ingeniería de seguridad , se integra en el proceso de diseño. Al mismo tiempo, las decisiones tomadas al comienzo de un proyecto cuyas consecuencias no se entienden claramente pueden tener enormes implicaciones más adelante en la vida de un sistema, y ​​es tarea del ingeniero de sistemas moderno explorar estas cuestiones y tomar decisiones críticas. Ningún método garantiza que las decisiones actuales seguirán siendo válidas cuando un sistema entre en servicio años o décadas después de su primera concepción. Sin embargo, existen técnicas que respaldan el proceso de ingeniería de sistemas. Los ejemplos incluyen la metodología de sistemas blandos, el método de dinámica de sistemas de Jay Wright Forrester y el lenguaje de modelado unificado (UML), todos ellos actualmente en exploración, evaluación y desarrollo para respaldar el proceso de toma de decisiones de ingeniería.

La educación en ingeniería de sistemas a menudo se considera como una extensión de los cursos regulares de ingeniería, ^[31] lo que refleja la actitud de la industria de que los estudiantes de ingeniería necesitan una formación básica en una de las disciplinas de ingeniería tradicionales (por ejemplo, ingeniería aeroespacial , ingeniería civil , ingeniería eléctrica , ingeniería mecánica , ingeniería de fabricación , ingeniería industrial , ingeniería química ), además de experiencia práctica en el mundo real para ser efectivos como ingenieros de sistemas. Los programas universitarios de pregrado explícitamente en ingeniería de sistemas están creciendo en número, pero siguen siendo poco comunes, los títulos que incluyen dicho material se presentan con mayor frecuencia como una licenciatura en ingeniería industrial. Por lo general, los programas (ya sea por sí solos o en combinación con estudios interdisciplinarios) se ofrecen a partir del nivel de posgrado en vías académicas y profesionales, lo que resulta en la concesión de un título de maestría / maestría en ingeniería o doctorado / doctorado en ingeniería .

INCOSE, en colaboración con el Centro de Investigación de Ingeniería de Sistemas del Instituto Tecnológico Stevens, mantiene un directorio actualizado periódicamente de programas académicos de todo el mundo en instituciones debidamente acreditadas. ^[6] En 2017, enumera más de 140 universidades de América del Norte que ofrecen más de 400 programas de pregrado y posgrado en ingeniería de sistemas. El reconocimiento institucional generalizado del campo como una subdisciplina distinta es bastante reciente; la edición de 2009 de la misma publicación informó que el número de dichas escuelas y programas era de solo 80 y 165, respectivamente.

La educación en ingeniería de sistemas puede considerarse centrada en sistemas o centrada en dominios :

• Los programas centrados en sistemas tratan la ingeniería de sistemas como una disciplina separada y la mayoría de los cursos se enseñan centrándose en los principios y la práctica de la ingeniería de sistemas.
• Los programas centrados en el dominio ofrecen la ingeniería de sistemas como una opción que puede ejercitarse junto con otro campo principal de la ingeniería.

Ambos patrones buscan formar ingenieros de sistemas capaces de supervisar proyectos interdisciplinarios con la profundidad requerida por un ingeniero central. ^[32]

Las herramientas de ingeniería de sistemas son estrategias , procedimientos y técnicas que ayudan a realizar la ingeniería de sistemas en un proyecto o producto . El propósito de estas herramientas varía desde la gestión de bases de datos, la exploración gráfica, la simulación y el razonamiento hasta la producción de documentos, la importación/exportación neutral y más. ^[33]

Existen muchas definiciones de lo que es un sistema en el campo de la ingeniería de sistemas. A continuación se presentan algunas definiciones autorizadas:

• ANSI / EIA -632-1999: “Una agregación de productos finales y productos facilitadores para lograr un propósito determinado”. ^[34]
• Fundamentos de ingeniería de sistemas DAU : "un compuesto integrado de personas, productos y procesos que proporcionan la capacidad de satisfacer una necesidad u objetivo establecido". ^[35]
• Norma IEEE 1220-1998: “Un conjunto o disposición de elementos y procesos que están relacionados y cuyo comportamiento satisface las necesidades operativas/del cliente y permite el sostenimiento del ciclo de vida de los productos”. ^[36]
• Manual de Ingeniería de Sistemas INCOSE: “entidad homogénea que exhibe un comportamiento predefinido en el mundo real y está compuesta de partes heterogéneas que no exhiben individualmente ese comportamiento y una configuración integrada de componentes y/o subsistemas”. ^[37]
• INCOSE: "Un sistema es una construcción o conjunto de diferentes elementos que juntos producen resultados que no se pueden obtener por medio de los elementos solos. Los elementos, o partes, pueden incluir personas, hardware, software, instalaciones, políticas y documentos; es decir, todo lo necesario para producir resultados a nivel de sistemas. Los resultados incluyen cualidades, propiedades, características, funciones, comportamiento y desempeño a nivel de sistema. El valor agregado por el sistema en su conjunto, más allá del que aportan independientemente las partes, se crea principalmente por la relación entre las partes; es decir, cómo están interconectadas". ^[38]
• ISO/IEC 15288:2008: “Una combinación de elementos interactuantes organizados para lograr uno o más propósitos establecidos”. ^[39]
• Manual de ingeniería de sistemas de la NASA : "(1) La combinación de elementos que funcionan juntos para producir la capacidad de satisfacer una necesidad. Los elementos incluyen todo el hardware, software, equipo, instalaciones, personal, procesos y procedimientos necesarios para este propósito. (2) El producto final (que realiza funciones operativas) y los productos habilitadores (que brindan servicios de soporte de ciclo de vida a los productos finales operativos) que componen un sistema". ^[40]

Los procesos de ingeniería de sistemas abarcan todas las actividades creativas, manuales y técnicas necesarias para definir el producto y que deben llevarse a cabo para convertir una definición de sistema en una especificación de diseño de sistema suficientemente detallada para la fabricación y el despliegue del producto. El diseño y desarrollo de un sistema se puede dividir en cuatro etapas, cada una con diferentes definiciones: ^[41]

• Definición de la tarea (definición informativa)
• Etapa conceptual (definición cardinal)
• Etapa de diseño (definición formativa)
• Etapa de implementación (definición de fabricación)

Dependiendo de su aplicación, las herramientas se utilizan para varias etapas del proceso de ingeniería de sistemas: ^[23]

Los modelos desempeñan papeles importantes y diversos en la ingeniería de sistemas. Un modelo puede definirse de varias maneras, entre ellas: ^[42]

• Una abstracción de la realidad diseñada para responder preguntas específicas sobre el mundo real.
• Una imitación, analogía o representación de un proceso o estructura del mundo real; o
• Una herramienta conceptual, matemática o física para ayudar a un tomador de decisiones.

En conjunto, estas definiciones son lo suficientemente amplias como para abarcar los modelos de ingeniería física utilizados en la verificación del diseño de un sistema, así como los modelos esquemáticos, como un diagrama de bloques de flujo funcional , y los modelos matemáticos (es decir, cuantitativos) utilizados en el proceso de estudio de operaciones. Esta sección se centra en estos últimos. ^[42]

La razón principal para utilizar modelos matemáticos y diagramas en los estudios comerciales es proporcionar estimaciones de la efectividad, el rendimiento o los atributos técnicos del sistema y el costo a partir de un conjunto de cantidades conocidas o estimables. Por lo general, se necesita una colección de modelos separados para proporcionar todas estas variables de resultado. El corazón de cualquier modelo matemático es un conjunto de relaciones cuantitativas significativas entre sus entradas y salidas. Estas relaciones pueden ser tan simples como sumar las cantidades constituyentes para obtener un total, o tan complejas como un conjunto de ecuaciones diferenciales que describen la trayectoria de una nave espacial en un campo gravitatorio . Idealmente, las relaciones expresan causalidad, no solo correlación. ^[42] Además, la clave para el éxito de las actividades de ingeniería de sistemas también son los métodos con los que estos modelos se gestionan y utilizan de manera eficiente y eficaz para simular los sistemas. Sin embargo, los diversos dominios a menudo presentan problemas recurrentes de modelado y simulación para la ingeniería de sistemas, y los nuevos avances apuntan a fertilizar de forma cruzada los métodos entre distintas comunidades científicas y de ingeniería, bajo el título de "Ingeniería de sistemas basada en modelado y simulación". ^{[43] [ página necesaria ]}

Inicialmente, cuando el propósito principal de un ingeniero de sistemas es comprender un problema complejo, se utilizan representaciones gráficas de un sistema para comunicar los requisitos funcionales y de datos de un sistema. ^[44] Las representaciones gráficas comunes incluyen:

• Diagrama de bloques de flujo funcional (FFBD)
• Diseño basado en modelos
• Diagrama de flujo de datos (DFD)
• Gráfico N2
• Diagrama IDEF0
• Diagrama de casos de uso
• Diagrama de secuencia
• Diagrama de bloques
• Gráfico de flujo de señales
• Mapas de funciones y mapas de tipos de la USL
• Marcos de arquitectura empresarial

Una representación gráfica relaciona los distintos subsistemas o partes de un sistema a través de funciones, datos o interfaces. Cualquiera o cada uno de los métodos anteriores se utiliza en una industria en función de sus requisitos. Por ejemplo, el diagrama N2 se puede utilizar cuando las interfaces entre sistemas son importantes. Parte de la fase de diseño consiste en crear modelos estructurales y de comportamiento del sistema.

Una vez que se comprenden los requisitos, ahora es responsabilidad de un ingeniero de sistemas refinarlos y determinar, junto con otros ingenieros, la mejor tecnología para un trabajo. En este punto, comenzando con un estudio comercial, la ingeniería de sistemas fomenta el uso de opciones ponderadas para determinar la mejor opción. Una matriz de decisión , o método de Pugh, es una forma ( QFD es otra) de tomar esta decisión teniendo en cuenta todos los criterios que son importantes. El estudio comercial a su vez informa el diseño, que nuevamente afecta las representaciones gráficas del sistema (sin cambiar los requisitos). En un proceso de SE, esta etapa representa el paso iterativo que se lleva a cabo hasta que se encuentra una solución factible. Una matriz de decisión a menudo se llena utilizando técnicas como análisis estadístico, análisis de confiabilidad, dinámica de sistemas ( control de retroalimentación ) y métodos de optimización.

El lenguaje de modelado de sistemas (SysML), un lenguaje de modelado utilizado para aplicaciones de ingeniería de sistemas, admite la especificación, el análisis, el diseño, la verificación y la validación de una amplia gama de sistemas complejos. ^[45]

El lenguaje de modelado del ciclo de vida (LML) es un lenguaje de modelado de estándar abierto diseñado para la ingeniería de sistemas que soporta el ciclo de vida completo: etapas conceptuales, de utilización, de soporte y de retiro. ^[46]

Muchos campos relacionados pueden considerarse estrechamente vinculados con la ingeniería de sistemas. Las siguientes áreas han contribuido al desarrollo de la ingeniería de sistemas como una entidad diferenciada:

La ingeniería de sistemas cognitivos (CSE) es un enfoque específico para la descripción y análisis de sistemas hombre-máquina o sistemas sociotécnicos . ^[47] Los tres temas principales de la CSE son cómo los humanos afrontan la complejidad, cómo se realiza el trabajo mediante el uso de artefactos y cómo los sistemas hombre-máquina y los sistemas sociotécnicos pueden describirse como sistemas cognitivos conjuntos. La CSE se ha convertido desde sus inicios en una disciplina científica reconocida, a veces también denominada ingeniería cognitiva . El concepto de un sistema cognitivo conjunto (JCS) se ha utilizado ampliamente en particular como una forma de entender cómo se pueden describir los sistemas sociotécnicos complejos con distintos grados de resolución. Los más de 20 años de experiencia con la CSE se han descrito ampliamente. ^{[48] [49]}

Al igual que la ingeniería de sistemas, la gestión de la configuración , tal como se practica en la industria aeroespacial y de defensa , es una práctica amplia a nivel de sistemas. El campo es paralelo a las tareas de la ingeniería de sistemas: la ingeniería de sistemas se ocupa del desarrollo de requisitos, la asignación a elementos de desarrollo y la verificación, mientras que la gestión de la configuración se ocupa de la captura de requisitos, la trazabilidad hasta el elemento de desarrollo y la auditoría del elemento de desarrollo para garantizar que haya alcanzado la funcionalidad deseada que la ingeniería de sistemas y/o la ingeniería de prueba y verificación han demostrado mediante pruebas objetivas.

La ingeniería de control y su diseño e implementación de sistemas de control , ampliamente utilizada en casi todas las industrias, es un gran subcampo de la ingeniería de sistemas. El control de crucero de un automóvil y el sistema de guía de un misil balístico son dos ejemplos. La teoría de sistemas de control es un campo activo de las matemáticas aplicadas que involucra la investigación de espacios de soluciones y el desarrollo de nuevos métodos para el análisis del proceso de control.

La ingeniería industrial es una rama de la ingeniería que se ocupa del desarrollo, la mejora, la implementación y la evaluación de sistemas integrados de personas, dinero, conocimiento, información, equipos, energía, materiales y procesos. La ingeniería industrial se basa en los principios y métodos de análisis y síntesis de ingeniería, así como en las ciencias matemáticas, físicas y sociales, junto con los principios y métodos de análisis y diseño de ingeniería para especificar, predecir y evaluar los resultados obtenidos de dichos sistemas.

La ingeniería de sistemas de producción (PSE) es una rama emergente de la ingeniería destinada a descubrir los principios fundamentales de los sistemas de producción y utilizarlos para el análisis, la mejora continua y el diseño. ^[50]

El diseño de la interfaz y su especificación se ocupan de asegurar que las piezas de un sistema se conecten e interactúen con otras partes del sistema y con sistemas externos según sea necesario. El diseño de la interfaz también incluye asegurar que las interfaces del sistema puedan aceptar nuevas características, incluidas las interfaces mecánicas, eléctricas y lógicas, incluidos cables reservados, espacio de conexión, códigos de comando y bits en protocolos de comunicación. Esto se conoce como extensibilidad . La interacción hombre-computadora (HCI) o interfaz hombre-máquina (HMI) es otro aspecto del diseño de la interfaz y es un aspecto crítico de la ingeniería de sistemas moderna. Los principios de la ingeniería de sistemas se aplican en el diseño de protocolos de comunicación para redes de área local y redes de área amplia .

La ingeniería mecatrónica , al igual que la ingeniería de sistemas, es un campo multidisciplinario de la ingeniería que utiliza el modelado de sistemas dinámicos para expresar conceptos tangibles. En ese sentido, es casi indistinguible de la ingeniería de sistemas, pero lo que la distingue es el enfoque en los detalles más pequeños en lugar de en generalizaciones y relaciones más grandes. Como tal, ambos campos se distinguen por el alcance de sus proyectos más que por la metodología de su práctica.

La investigación de operaciones respalda la ingeniería de sistemas. La investigación de operaciones, en pocas palabras, se ocupa de la optimización de un proceso bajo múltiples restricciones. ^{[51] [52]}

La ingeniería de rendimiento es la disciplina que se encarga de garantizar que un sistema cumpla con las expectativas de rendimiento del cliente a lo largo de su vida útil. El rendimiento suele definirse como la velocidad con la que se ejecuta una determinada operación o la capacidad de ejecutar varias de esas operaciones en una unidad de tiempo. El rendimiento puede degradarse cuando las operaciones puestas en cola para ejecutarse se ven limitadas por la capacidad limitada del sistema . Por ejemplo, el rendimiento de una red de conmutación de paquetes se caracteriza por el retraso en el tránsito de paquetes de extremo a extremo o la cantidad de paquetes conmutados en una hora. El diseño de sistemas de alto rendimiento utiliza modelos analíticos o de simulación, mientras que la entrega de una implementación de alto rendimiento implica pruebas de rendimiento exhaustivas. La ingeniería de rendimiento se basa en gran medida en las estadísticas , la teoría de colas y la teoría de la probabilidad para sus herramientas y procesos.

La gestión de programas (o gestión de proyectos) tiene muchas similitudes con la ingeniería de sistemas, pero tiene orígenes más amplios que los de la ingeniería de sistemas. La gestión de proyectos también está estrechamente relacionada con la gestión de programas y la ingeniería de sistemas. Ambas incluyen la programación como herramienta de apoyo de ingeniería para evaluar las preocupaciones interdisciplinarias en el proceso de gestión. En particular, la relación directa de los recursos, las características de rendimiento y el riesgo con la duración de una tarea o los vínculos de dependencia entre las tareas y los impactos a lo largo del ciclo de vida del sistema son preocupaciones de la ingeniería de sistemas.

La ingeniería de propuestas es la aplicación de principios científicos y matemáticos para diseñar, construir y operar un sistema de desarrollo de propuestas rentable. Básicamente, la ingeniería de propuestas utiliza el " proceso de ingeniería de sistemas " para crear una propuesta rentable y aumentar las probabilidades de que la propuesta sea exitosa.

La ingeniería de confiabilidad es la disciplina que se encarga de garantizar que un sistema cumpla con las expectativas de confiabilidad del cliente durante toda su vida útil (es decir, que no falle con más frecuencia de lo esperado). Además de predecir las fallas, también se ocupa de prevenirlas. La ingeniería de confiabilidad se aplica a todos los aspectos del sistema. Está estrechamente asociada con la mantenibilidad , la disponibilidad ( confiabilidad o RAMS, como prefieren algunos) y el soporte logístico integrado . La ingeniería de confiabilidad es siempre un componente crítico de la ingeniería de seguridad, como en el análisis de modos y efectos de fallas (FMEA) y el análisis del árbol de fallas de peligros , y de la ingeniería de seguridad .

La gestión de riesgos , la práctica de evaluar y tratar los riesgos , es una de las partes interdisciplinarias de la ingeniería de sistemas. En las actividades de desarrollo, adquisición u operación, la inclusión del riesgo en las compensaciones con características de costo, cronograma y rendimiento, implica la gestión iterativa de la configuración compleja de la trazabilidad y la evaluación de la programación y la gestión de requisitos en todos los dominios y para el ciclo de vida del sistema que requiere el enfoque técnico interdisciplinario de la ingeniería de sistemas. La ingeniería de sistemas tiene la gestión de riesgos para definir, adaptar, implementar y monitorear un proceso estructurado para la gestión de riesgos que se integra en el esfuerzo general. ^[53]

Los ingenieros no especializados pueden aplicar las técnicas de ingeniería de seguridad al diseñar sistemas complejos para minimizar la probabilidad de fallas críticas para la seguridad. La función de "Ingeniería de seguridad del sistema" ayuda a identificar "riesgos de seguridad" en diseños emergentes y puede ayudar con técnicas para "mitigar" los efectos de condiciones (potencialmente) peligrosas que no se pueden eliminar de los sistemas mediante el diseño.

La ingeniería de seguridad puede considerarse un campo interdisciplinario que integra la comunidad de práctica para el diseño de sistemas de control, confiabilidad, seguridad e ingeniería de sistemas. Puede involucrar subespecialidades como la autenticación de usuarios de sistemas, objetivos de sistemas y otros: personas, objetos y procesos.

Desde sus inicios, la ingeniería de software ha contribuido a dar forma a la práctica de la ingeniería de sistemas moderna. Las técnicas utilizadas para gestionar las complejidades de los grandes sistemas con uso intensivo de software han tenido un efecto importante en la conformación y reestructuración de las herramientas, los métodos y los procesos de la ingeniería de sistemas.

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Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Ingeniería de sistemas .

Wikiquote tiene citas relacionadas con Ingeniería de sistemas .

Wikiversidad tiene recursos de aprendizaje sobre ingeniería de sistemas.

• Página de inicio de ICSEng
• Página de inicio de INCOSE
• Página de inicio de INCOSE UK
• Página de inicio de PPI SE Goldmine
• Cuerpo de conocimientos de ingeniería de sistemas
• Herramientas de ingeniería de sistemas
• Descripción general de ingeniería de sistemas del Departamento de Defensa de AcqNotes
• División de Ingeniería de Sistemas de NDIA