Ingineria Sistemelor - Systems engineering

Tehnicile de inginerie a sistemelor sunt utilizate în proiecte complexe: proiectarea navelor spațiale, proiectarea cipurilor computerizate, robotica, integrarea software-ului și construirea podurilor. Ingineria sistemelor utilizează o serie de instrumente care includ modelarea și simularea , analiza cerințelor și programarea pentru a gestiona complexitatea.

Ingineria sistemelor este un domeniu interdisciplinar al ingineriei și managementului ingineresc, care se concentrează pe modul de proiectare, integrare și gestionare a sistemelor complexe pe parcursul ciclurilor lor de viață . În esență, ingineria sistemelor utilizează principiile de gândire a sistemelor pentru a organiza acest corp de cunoștințe. Rezultatul individual al acestor eforturi, un sistem proiectat , poate fi definit ca o combinație de componente care funcționează în sinergie pentru a îndeplini în mod colectiv o funcție utilă .

Probleme precum ingineria cerințelor , fiabilitatea, logistica , coordonarea diferitelor echipe, testarea și evaluarea, mentenabilitatea și multe alte discipline necesare pentru proiectarea, dezvoltarea, implementarea și dezafectarea finală a sistemului devin mai dificile atunci când se ocupă de proiecte mari sau complexe. Ingineria sistemelor se ocupă cu procesele de lucru, metodele de optimizare și instrumentele de gestionare a riscurilor în astfel de proiecte. Se suprapune discipline tehnice și centrate pe umane , cum ar fi inginerie industrială , sisteme de inginerie de proces , inginerie mecanica , inginerie de fabricație , inginerie de producție , inginerie de control , inginerie software , inginerie electrică , cibernetica , inginerie aerospațială , studii de organizare , de inginerie civilă și de management de proiect . Ingineria sistemelor asigură că toate aspectele probabile ale unui proiect sau sistem sunt luate în considerare și integrate într-un întreg.

Procesul de inginerie a sistemelor este un proces de descoperire care este destul de diferit de un proces de fabricație. Un proces de fabricație este axat pe activități repetitive care realizează rezultate de înaltă calitate cu costuri și timp minim. Procesul de inginerie a sistemelor trebuie să înceapă prin descoperirea problemelor reale care trebuie rezolvate și identificarea celor mai probabile sau mai mari eșecuri de impact care pot apărea - ingineria sistemelor implică găsirea de soluții la aceste probleme.

Istorie

Casa calității QFD pentru procesele de dezvoltare a produselor pentru întreprinderi

Termenul de inginerie a sistemelor poate fi dat din Laboratoarele telefonice Bell din anii 1940. Nevoia de a identifica și manipula proprietățile unui sistem în ansamblu, care în proiecte de inginerie complexe pot diferi mult de suma proprietăților pieselor, a motivat diverse industrii, în special cele care dezvoltă sisteme pentru armata SUA, să aplice disciplina.

Când nu a mai fost posibil să se bazeze pe evoluția proiectării pentru a îmbunătăți un sistem și instrumentele existente nu au fost suficiente pentru a satisface cerințele în creștere, au început să fie dezvoltate noi metode care să abordeze complexitatea în mod direct. Evoluția continuă a ingineriei de sisteme cuprinde dezvoltarea și identificarea de noi metode și tehnici de modelare. Aceste metode ajută la o mai bună înțelegere a proiectării și controlului dezvoltării sistemelor de inginerie pe măsură ce devin mai complexe. În aceste timpuri au fost dezvoltate instrumente populare care sunt adesea folosite în contextul ingineriei sistemelor, inclusiv USL , UML , QFD și IDEF 0.

În 1990, o societate profesională pentru ingineria sistemelor, Consiliul Național pentru Ingineria Sistemelor (NCOSE), a fost înființată de reprezentanți ai mai multor corporații și organizații din SUA. NCOSE a fost creat pentru a răspunde nevoii de îmbunătățiri a practicilor de inginerie a sistemelor și a educației. Ca urmare a implicării crescânde a inginerilor de sisteme din afara SUA, denumirea organizației a fost schimbată în Consiliul internațional pentru ingineria sistemelor (INCOSE) în 1995. Școlile din mai multe țări oferă programe postuniversitare în ingineria sistemelor, iar opțiunile de formare continuă sunt disponibil și pentru inginerii practicanți.

Concept

Unele definiții
Simon Ramo considerat de unii ca fondator al ingineriei moderne de sisteme a definit disciplina astfel: „... o ramură a ingineriei care se concentrează pe proiectarea și aplicarea întregului ca fiind distincte de părți, privind o problemă în întregime, luând în considerare toate fațetele și toate variabilele și conectând socialul la tehnologic. " - Cucerirea complexității, 2004.
„O abordare și mijloace interdisciplinare pentru a permite realizarea de sisteme de succes” - Manual INCOSE , 2004.
„Ingineria sistemelor este o abordare robustă a proiectării, creării și funcționării sistemelor. În termeni simpli, abordarea constă în identificarea și cuantificarea obiectivelor sistemului, crearea conceptelor alternative de proiectare a sistemului, performanța tranzacțiilor de proiectare, selectarea și implementarea cea mai bună proiectare, verificarea faptului că proiectarea este construită și integrată corespunzător și evaluarea post-implementare a cât de bine sistemul îndeplinește (sau îndeplinește) obiectivele. " - Manualul de inginerie a sistemelor NASA , 1995.
„Arta și știința creării sistemelor eficiente, folosirea întregului sistem, principii ale întregii vieți” SAU „Arta și știința creării sistemelor optime de soluționare a problemelor și problemelor complexe” - Derek Hitchins, Prof. inginerie sisteme, fost președinte al INCOSE ( Marea Britanie), 2007.
„Conceptul din punct de vedere al ingineriei este evoluția omului de știință inginer, adică a generalistului științific care menține o perspectivă largă. Metoda este cea a abordării în echipă. În ceea ce privește problemele de sistem pe scară largă, echipe de oameni de știință și ingineri, generaliști La fel ca specialiștii, își depun eforturile comune pentru a găsi o soluție și să o realizeze fizic ... Tehnica a fost denumită în mod diferit abordarea sistemelor sau metoda de dezvoltare a echipei. " - Harry H. Goode și Robert E. Machol, 1957.
„Metoda de inginerie a sistemelor recunoaște că fiecare sistem este un tot integrat, chiar dacă este compus din structuri și subfuncții diverse, specializate. În plus, recunoaște că orice sistem are o serie de obiective și că echilibrul dintre ele poate diferi mult de la sistem la sistem. Metodele urmăresc să optimizeze funcțiile generale ale sistemului în funcție de obiectivele ponderate și să obțină compatibilitatea maximă a componentelor sale. " - Instrumente de inginerie a sistemelor de Harold Chestnut, 1965.

Ingineria sistemelor înseamnă doar o abordare și, mai recent, o disciplină în inginerie. Scopul educației în ingineria sistemelor este de a formaliza diverse abordări simplu și, în acest sens, de a identifica noi metode și oportunități de cercetare similare cu cele care apar în alte domenii ale ingineriei. Ca abordare, ingineria sistemelor are un aspect holistic și interdisciplinar.

Origini și scop tradițional

Domeniul tradițional al ingineriei cuprinde concepția, proiectarea, dezvoltarea, producția și funcționarea sistemelor fizice. Ingineria sistemelor, așa cum a fost concepută inițial, intră în acest domeniu. „Ingineria sistemelor”, în acest sens al termenului, se referă la construirea conceptelor de inginerie.

Evoluția către un domeniu mai larg

Utilizarea termenului „inginer de sisteme” a evoluat de-a lungul timpului pentru a îmbrățișa un concept mai larg și mai holistic de „sisteme” și de procese de inginerie. Această evoluție a definiției a făcut obiectul unei controverse continue, iar termenul continuă să se aplice atât domeniului de aplicare mai restrâns, cât și celui mai larg.

Ingineria sistemelor tradiționale a fost văzută ca o ramură a ingineriei în sens clasic, adică aplicată numai sistemelor fizice, cum ar fi navele spațiale și aeronavele. Mai recent, ingineria sistemelor a evoluat spre a lua o semnificație mai largă, mai ales atunci când oamenii erau considerați ca o componentă esențială a unui sistem. Checkland, de exemplu, surprinde sensul mai larg al ingineriei de sisteme, afirmând că „ingineria” „poate fi citită în sensul său general; puteți proiecta o întâlnire sau un acord politic”.

În concordanță cu domeniul de aplicare mai larg al ingineriei de sisteme, Corpul de cunoștințe de inginerie de sisteme (SEBoK) a definit trei tipuri de inginerie de sisteme: (1) Ingineria sistemelor de produs (PSE) este ingineria sistemelor tradiționale axate pe proiectarea sistemelor fizice constând din hardware și software. (2) Ingineria sistemelor de întreprindere (ESE) se referă la viziunea întreprinderilor, adică a organizațiilor sau a combinațiilor de organizații, ca sisteme. (3) Ingineria sistemelor de servicii (SSE) are legătură cu ingineria sistemelor de servicii. Checkland definește un sistem de servicii ca un sistem care este conceput ca servind un alt sistem. Majoritatea sistemelor de infrastructură civilă sunt sisteme de servicii.

Viziune holistică

Ingineria sistemelor se concentrează pe analiza și susținerea nevoilor clienților și a funcționalității necesare la începutul ciclului de dezvoltare, documentarea cerințelor, apoi continuarea cu sinteza proiectării și validarea sistemului, luând în considerare problema completă, ciclul de viață al sistemului . Aceasta include înțelegerea deplină a tuturor părților interesate implicate. Oliver și colab. susțin că procesul de inginerie a sistemelor poate fi descompus în

  • un proces tehnic de inginerie de sisteme și
  • un proces de management al ingineriei de sisteme .

În cadrul modelului lui Oliver, scopul Procesului de Management este de a organiza efortul tehnic în ciclul de viață, în timp ce Procesul Tehnic include evaluarea informațiilor disponibile , definirea măsurilor de eficacitate , crearea unui model de comportament , crearea unui model de structură , efectuarea analizei compromisurilor , și creați un plan de testare și construire secvențială .

În funcție de aplicația lor, deși există mai multe modele care sunt utilizate în industrie, toate își propun să identifice relația dintre diferitele etape menționate mai sus și să încorporeze feedback. Exemple de astfel de modele includ modelul Waterfall și modelul VEE (numit și modelul V).

Domeniu interdisciplinar

Dezvoltarea sistemului necesită adesea contribuția diverselor discipline tehnice. Oferind o viziune sistemică ( holistică ) a efortului de dezvoltare, ingineria sistemelor ajută la transformarea tuturor contribuabililor tehnici într-un efort de echipă unificat, formând un proces de dezvoltare structurat care se desfășoară de la concept la producție până la operare și, în unele cazuri, la terminare și eliminare . Într-o achiziție, disciplina integrativă holistică combină contribuțiile și echilibrează compromisurile între cost, program și performanță, menținând în același timp un nivel acceptabil de risc care acoperă întregul ciclu de viață al articolului.

Această perspectivă este adesea reprodusă în programele educaționale, deoarece cursurile de inginerie a sistemelor sunt predate de facultate din alte departamente de inginerie, ceea ce ajută la crearea unui mediu interdisciplinar.

Gestionarea complexității

Necesitatea ingineriei de sisteme a apărut odată cu creșterea complexității sistemelor și proiectelor, la rândul său crescând exponențial posibilitatea de frecare a componentelor și, prin urmare, fiabilitatea proiectării. Când vorbim în acest context, complexitatea încorporează nu numai sistemele de inginerie, ci și organizarea logică umană a datelor. În același timp, un sistem poate deveni mai complex datorită creșterii dimensiunii, precum și a creșterii cantității de date, a variabilelor sau a numărului de câmpuri implicate în proiectare. Stația Spațială Internațională este un exemplu de un astfel de sistem a.

Stația Spațială Internațională este un exemplu de un sistem foarte complex , care necesită Ingineria Sistemelor.

Dezvoltarea algoritmilor de control mai inteligenți , proiectarea microprocesorului și analiza sistemelor de mediu intră, de asemenea, în domeniul ingineriei sistemelor. Ingineria sistemelor încurajează utilizarea instrumentelor și metodelor pentru a înțelege și gestiona mai bine complexitatea sistemelor. Câteva exemple ale acestor instrumente pot fi văzute aici:

Adoptarea unei abordări interdisciplinare a sistemelor de inginerie este inerent complexă, deoarece comportamentul și interacțiunea dintre componentele sistemului nu sunt întotdeauna bine definite sau înțelese imediat . Definirea și caracterizarea acestor sisteme și subsisteme și a interacțiunilor dintre acestea este unul dintre obiectivele ingineriei sistemelor. Procedând astfel, decalajul care există între cerințele informale de la utilizatori, operatori, organizații de marketing și specificațiile tehnice este eliminat cu succes.

Domeniul de aplicare

Domeniul de activitate al ingineriei de sisteme

O modalitate de a înțelege motivația din spatele ingineriei de sisteme este de a o vedea ca o metodă sau practică, pentru a identifica și a îmbunătăți regulile comune care există într-o mare varietate de sisteme. Ținând cont de acest lucru, principiile ingineriei sistemelor - holism, comportament emergent, graniță și colab. - poate fi aplicat oricărui sistem, complex sau altfel, cu condiția ca gândirea sistemelor să fie utilizată la toate nivelurile. Pe lângă apărare și industria aerospațială, multe companii bazate pe informații și tehnologie, firme de dezvoltare software și industrii din domeniul electronicii și comunicațiilor necesită ingineri de sisteme ca parte a echipei lor.

O analiză a centrului de excelență INCOSE Systems Engineering (SECOE) indică faptul că efortul optim cheltuit pentru ingineria sistemelor este de aproximativ 15-20% din efortul total al proiectului. În același timp, studiile au arătat că ingineria sistemelor duce în esență la reducerea costurilor, printre alte beneficii. Cu toate acestea, nu a fost efectuată până de curând nicio anchetă cantitativă la scară mai largă care să cuprindă o mare varietate de industrii. Astfel de studii sunt în desfășurare pentru a determina eficacitatea și cuantifica beneficiile ingineriei de sisteme.

Ingineria sistemelor încurajează utilizarea modelării și simularii pentru a valida ipotezele sau teoriile asupra sistemelor și interacțiunile din cadrul acestora.

Utilizarea metodelor care permit detectarea timpurie a posibilelor defecțiuni, în ingineria siguranței , sunt integrate în procesul de proiectare. În același timp, deciziile luate la începutul unui proiect ale căror consecințe nu sunt clar înțelese pot avea implicații enorme ulterior în viața unui sistem și este sarcina inginerului de sistem modern să exploreze aceste probleme și să ia decizii critice. Nicio metodă nu garantează că deciziile de astăzi vor fi încă valabile atunci când un sistem intră în funcțiune ani sau decenii după ce a fost conceput pentru prima dată. Cu toate acestea, există tehnici care susțin procesul de inginerie a sistemelor. Exemplele includ sisteme de metodologie moale, Jay Wright Forrester e System dinamica metoda, iar limbajul de modelare Unified (UML) -toate în prezent în curs de explorat, evaluate, și dezvoltat pentru a sprijini procesul decizional de inginerie.

Educaţie

Articol principal: Lista ingineriei de sisteme la universități

Educația în ingineria sistemelor este adesea văzută ca o extensie a cursurilor obișnuite de inginerie, reflectând atitudinea industriei conform căreia studenții ingineri au nevoie de un fundament fundamental în una dintre disciplinele inginerești tradiționale (de exemplu, inginerie aerospațială , inginerie civilă , inginerie electrică , inginerie mecanică , fabricație inginerie , inginerie industriala , inginerie chimica ) -plus practice, lumea reală experiență pentru a fi eficiente ca ingineri de sistem. Programele universitare de licență în mod explicit în ingineria sistemelor cresc în număr, dar rămân mai puțin frecvente, gradele incluzând astfel de materiale prezentate cel mai adesea ca BS în inginerie industrială. De obicei, programele (fie ele însele, fie în combinație cu studiul interdisciplinar) sunt oferite începând cu nivelul absolvent, atât în ​​domeniul academic, cât și în cel profesional, rezultând în acordarea unui MS / MEng sau a unui doctorat. / Grad EngD .

INCOSE , în colaborare cu Centrul de Cercetare inginerie sisteme de la Stevens Institute of Technology, menține un director actualizat în mod regulat al programelor academice mondiale la instituțiile acreditate corespunzător. Începând din 2017, listează peste 140 de universități din America de Nord, oferind peste 400 de programe universitare și postuniversitare în ingineria sistemelor. Recunoașterea instituțională pe scară largă a domeniului ca subdisciplină distinctă este destul de recentă; ediția din 2009 a aceleiași publicații a raportat numărul de astfel de școli și programe la doar 80, respectiv 165.

Educația în ingineria sistemelor poate fi luată ca sistem-centric sau domeniu-centric :

  • Programele centrate pe sisteme tratează ingineria sistemelor ca pe o disciplină separată și majoritatea cursurilor sunt predate concentrându-se pe principiile și practica ingineriei sistemelor.
  • Programele centrate pe domeniu oferă ingineria sistemelor ca opțiune care poate fi exercitată cu un alt domeniu major în inginerie.

Ambele tipare se străduiesc să educe inginerul de sistem care este capabil să supravegheze proiectele interdisciplinare cu profunzimea necesară unui inginer de bază.

Subiecte inginerie sisteme

Instrumentele de inginerie a sistemelor sunt strategii , proceduri și tehnici care ajută la realizarea ingineriei de sisteme pentru un proiect sau produs . Scopul acestor instrumente variază de la gestionarea bazelor de date, navigare grafică, simulare și raționament, până la producția de documente, import / export neutru și multe altele.

Sistem

Există multe definiții despre ceea ce este un sistem în domeniul ingineriei de sisteme. Mai jos sunt câteva definiții autoritare:

  • ANSI / EIA -632-1999: "O agregare a produselor finale și care permite produselor să atingă un anumit scop."
  • Fundamentele ingineriei sistemelor DAU : „un compozit integrat de oameni, produse și procese care oferă o capacitate de a satisface o nevoie sau un obiectiv declarat”.
  • IEEE Std 1220-1998: "Un set sau aranjament de elemente și procese care sunt legate și al căror comportament satisface nevoile clienților / operaționali și asigură susținerea ciclului de viață al produselor."
  • Manualul de inginerie a sistemelor INCOSE : „entitate omogenă care prezintă un comportament predefinit în lumea reală și este compusă din părți eterogene care nu prezintă individual acel comportament și o configurație integrată a componentelor și / sau subsistemelor”.
  • INCOSE : „Un sistem este o construcție sau o colecție de elemente diferite care împreună produc rezultate care nu pot fi obținute doar de elemente. Elementele sau părțile pot include oameni, hardware, software, facilități, politici și documente; adică toate lucrurile necesare pentru a produce rezultate la nivel de sistem. Rezultatele includ calități, proprietăți, caracteristici, funcții, comportament și performanță la nivel de sistem. părțile; adică modul în care sunt interconectate. "
  • ISO / IEC 15288: 2008: "O combinație de elemente interacționale organizate pentru a atinge unul sau mai multe scopuri declarate."
  • Manualul de inginerie a sistemelor NASA : "(1) Combinația de elemente care funcționează împreună pentru a produce capacitatea de a satisface o nevoie. Elementele includ toate componentele hardware, software, echipamente, facilități, personal, procese și proceduri necesare în acest scop. (2) ) Produsul final (care îndeplinește funcții operaționale) și produsele care permit (care furnizează servicii de asistență pentru ciclul de viață produselor finale operaționale) care alcătuiesc un sistem. "

Procese de inginerie de sisteme

Procesele de inginerie a sistemelor cuprind toate activitățile creative, manuale și tehnice necesare pentru a defini produsul și care trebuie efectuate pentru a converti o definiție a sistemului într-o specificație suficient de detaliată de proiectare a sistemului pentru fabricarea și implementarea produsului. Proiectarea și dezvoltarea unui sistem pot fi împărțite în patru etape, fiecare cu definiții diferite:

  • definirea sarcinii (definiție informativă),
  • etapa conceptuală (definiție cardinală),
  • etapa de proiectare (definiție formativă) și
  • etapa de implementare (definiția fabricației).

În funcție de aplicația lor, instrumentele sunt utilizate pentru diferite etape ale procesului de inginerie a sistemelor:

Process Engineering Process.jpg

Folosind modele

Modelele joacă roluri importante și diverse în ingineria sistemelor. Un model poate fi definit în mai multe moduri, inclusiv:

  • O abstractizare a realității concepută pentru a răspunde la întrebări specifice despre lumea reală
  • O imitație, analog sau reprezentare a unui proces sau structură din lumea reală; sau
  • Un instrument conceptual, matematic sau fizic pentru a asista un factor de decizie.

Împreună, aceste definiții sunt suficient de largi pentru a cuprinde modele de inginerie fizică utilizate în verificarea proiectării unui sistem, precum și modele schematice, cum ar fi o diagramă bloc de flux funcțional și modele matematice (adică cantitative) utilizate în procesul de studiu comercial. Această secțiune se concentrează pe ultima.

Motivul principal pentru utilizarea modelelor și diagramelor matematice în studiile comerciale este de a furniza estimări ale eficacității sistemului, performanței sau atributelor tehnice și costului dintr-un set de cantități cunoscute sau estimabile. De obicei, este necesară o colecție de modele separate pentru a furniza toate aceste variabile de rezultat. Inima oricărui model matematic este un set de relații cantitative semnificative între intrările și ieșirile sale. Aceste relații pot fi la fel de simple ca adunarea mărimilor constituente pentru a obține un total sau complexe ca un set de ecuații diferențiale care descriu traiectoria unei nave spațiale într-un câmp gravitațional. În mod ideal, relațiile exprimă cauzalitatea, nu doar corelația. În plus, cheia activităților de inginerie a sistemelor de succes sunt și metodele cu care aceste modele sunt gestionate și utilizate în mod eficient și eficient pentru a simula sistemele. Cu toate acestea, diverse domenii prezintă deseori probleme recurente de modelare și simulare pentru ingineria sistemelor, iar noile progrese vizează fertilizarea încrucișată între comunități științifice și inginerești distincte, sub titlul „Inginerie sisteme bazate pe modelare și simulare”.

Modelarea formalismelor și reprezentărilor grafice

Inițial, atunci când scopul principal al unui inginer de sistem este de a înțelege o problemă complexă, reprezentările grafice ale unui sistem sunt utilizate pentru a comunica cerințele funcționale și de date ale unui sistem. Reprezentările grafice obișnuite includ:

O reprezentare grafică raportează diferitele subsisteme sau părți ale unui sistem prin funcții, date sau interfețe. Oricare sau fiecare dintre metodele de mai sus sunt utilizate într-o industrie pe baza cerințelor sale. De exemplu, diagrama N2 poate fi utilizată acolo unde interfețele dintre sisteme sunt importante. O parte a fazei de proiectare este de a crea modele structurale și comportamentale ale sistemului.

Odată înțelese cerințele, acum este responsabilitatea unui inginer de sisteme să le rafineze și să stabilească, împreună cu alți ingineri, cea mai bună tehnologie pentru un loc de muncă. În acest moment, începând cu un studiu comercial, ingineria sistemelor încurajează utilizarea alegerilor ponderate pentru a determina cea mai bună opțiune. O matrice de decizie , sau metoda Pugh, este o modalitate ( QFD este alta) de a face această alegere, luând în considerare toate criteriile care sunt importante. La rândul său, studiul comercial informează proiectarea, care afectează din nou reprezentările grafice ale sistemului (fără a modifica cerințele). Într-un proces SE, această etapă reprezintă etapa iterativă care se realizează până când se găsește o soluție fezabilă. O matrice de decizie este adesea populată utilizând tehnici precum analiza statistică, analiza fiabilității, dinamica sistemului (controlul feedback-ului) și metodele de optimizare.

Alte instrumente

Limbajul de modelare a sistemelor (SysML), un limbaj de modelare utilizat pentru aplicațiile de inginerie a sistemelor, acceptă specificațiile, analiza, proiectarea, verificarea și validarea unei game largi de sisteme complexe.

Limbajul de modelare a ciclului de viață (LML), este un limbaj de modelare standard deschis conceput pentru ingineria sistemelor care susține întregul ciclu de viață: etape conceptuale, de utilizare, de sprijin și de pensionare.

Câmpuri și subcâmpuri conexe

Multe domenii conexe pot fi considerate strâns legate de ingineria sistemelor. Următoarele domenii au contribuit la dezvoltarea ingineriei de sisteme ca entitate distinctă:

Ingineria sistemelor cognitive
Ingineria sistemelor cognitive (CSE) este o abordare specifică pentru descrierea și analiza sistemelor om-mașină sau a sistemelor sociotehnice . Cele trei teme principale ale CSE sunt modul în care oamenii fac față complexității, modul în care munca este realizată prin utilizarea artefactelor și modul în care sistemele om-mașină și sistemele socio-tehnice pot fi descrise ca sisteme cognitive comune. CSE a devenit încă de la început o disciplină științifică recunoscută, uneori denumită și inginerie cognitivă . Conceptul de sistem cognitiv comun (JCS) a devenit în special utilizat pe scară largă ca mod de a înțelege modul în care sistemele socio-tehnice complexe pot fi descrise cu diferite grade de rezoluție. Cei peste 20 de ani de experiență cu CSE au fost descriși pe larg.
Managementul configurației
La fel ca ingineria sistemelor, managementul configurației , practicat în industria de apărare și aerospațială, este o practică largă la nivel de sistem. Câmpul este paralel cu sarcinile de inginerie a sistemelor; în cazul în care ingineria sistemelor se ocupă cu dezvoltarea cerințelor, alocarea elementelor de dezvoltare și verificarea, gestionarea configurației se ocupă de captarea cerințelor, trasabilitatea elementului de dezvoltare și auditul articolului de dezvoltare pentru a se asigura că a atins funcționalitatea dorită de ingineria sistemelor și / sau de testare și Ingineria verificării s-a dovedit prin testarea obiectivă.
Inginerie de control
Ingineria de control și proiectarea și implementarea sistemelor de control , utilizate pe scară largă în aproape orice industrie, reprezintă un subdomeniu larg de inginerie de sisteme. Controlul vitezei de croazieră a unui automobil și sistemul de ghidare pentru o rachetă balistică sunt două exemple. Teoria sistemelor de control este un câmp activ al matematicii aplicate care implică investigarea spațiilor soluțiilor și dezvoltarea de noi metode pentru analiza procesului de control.
Inginerie Industriala
Ingineria industrială este o ramură a ingineriei care se referă la dezvoltarea, îmbunătățirea, implementarea și evaluarea sistemelor integrate de oameni, bani, cunoștințe, informații, echipamente, energie, materiale și procese. Ingineria industrială se bazează pe principiile și metodele de analiză și sinteză inginerească, precum și pe științele matematice, fizice și sociale, împreună cu principiile și metodele de analiză și proiectare a ingineriei pentru a specifica, prevedea și evalua rezultatele obținute din astfel de sisteme.
Proiectarea interfeței
Proiectarea interfeței și specificațiile acesteia se referă la asigurarea faptului că piesele unui sistem se conectează și interacționează cu alte părți ale sistemului și cu sistemele externe, după caz. Proiectarea interfeței include, de asemenea, asigurarea faptului că interfețele de sistem pot accepta noi caracteristici, inclusiv interfețe mecanice, electrice și logice, inclusiv fire rezervate, spațiu de conectare, coduri de comandă și biți în protocoalele de comunicații. Acest lucru este cunoscut sub numele de extensibilitate . Interacțiunea om-computer (HCI) sau interfața om-mașină (HMI) este un alt aspect al proiectării interfeței și este un aspect critic al ingineriei sistemelor moderne. Principii de inginerie sisteme sunt aplicate în proiectarea protocoalelor de comunicație pentru rețelele locale și rețele de zonă extinsă .
Inginerie mecatronică
Ingineria mecatronică , la fel ca ingineria sistemelor, este un domeniu multidisciplinar al ingineriei care folosește modelarea sistemelor dinamice pentru a exprima construcții tangibile. În această privință, este aproape indistinct de Ingineria sistemelor, dar ceea ce o deosebește este concentrarea pe detalii mai mici, mai degrabă decât pe generalizări și relații mai mari. Ca atare, ambele domenii se disting prin sfera proiectelor lor, mai degrabă decât prin metodologia practicii lor.
Cercetări operaționale
Cercetarea operațională sprijină ingineria sistemelor. Instrumentele de cercetare operațională sunt utilizate în analiza sistemelor, luarea deciziilor și studii comerciale. Mai multe școli predă cursuri de SE în cadrul departamentului de cercetare operațională sau inginerie industrială , subliniind rolul pe care ingineria sistemelor îl joacă în proiecte complexe. Cercetarea operațională , pe scurt, este preocupată de optimizarea unui proces sub multiple constrângeri.
Ingineria performanței
Ingineria performanței este disciplina asigurării unui sistem care îndeplinește așteptările clienților privind performanța de-a lungul vieții sale. Performanța este de obicei definită ca viteza cu care se execută o anumită operație sau capacitatea de a executa o serie de astfel de operații într-o unitate de timp. Performanța poate fi degradată atunci când operațiunile la coadă pentru a executa este limitată de capacitatea limitată a sistemului. De exemplu, performanța unei rețele comutate de pachete este caracterizată de întârzierea de tranzit a pachetelor de la un capăt la altul sau de numărul de pachete comutate într-o oră. Proiectarea sistemelor de înaltă performanță utilizează modelarea analitică sau de simulare, în timp ce livrarea implementării de înaltă performanță presupune teste amănunțite de performanță. Ingineria performanței se bazează foarte mult pe statistici , teoria cozilor și teoria probabilității pentru instrumentele și procesele sale.
Managementul programului și managementul proiectelor
Managementul programului (sau managementul programului) are multe asemănări cu ingineria sistemelor, dar are origini mai largi decât cele inginerești ale ingineriei sistemelor. Managementul de proiect este, de asemenea, strâns legat atât de gestionarea programelor, cât și de ingineria sistemelor.
Ingineria propunerii
Ingineria propunerilor este aplicarea principiilor științifice și matematice pentru a proiecta, construi și opera un sistem de dezvoltare a propunerilor rentabil. Practic, ingineria propunerilor utilizează „ procesul de inginerie a sistemelor ” pentru a crea o propunere rentabilă și pentru a crește șansele unei propuneri de succes.
Inginerie de fiabilitate
Ingineria fiabilității este disciplina asigurării unui sistem care îndeplinește așteptările clienților privind fiabilitatea pe tot parcursul vieții sale; adică nu eșuează mai des decât se aștepta. Alături de predicția eșecului, este la fel de mult despre prevenirea eșecului. Ingineria fiabilității se aplică tuturor aspectelor sistemului. Este strâns asociat cu mentenabilitatea , disponibilitatea ( fiabilitatea sau RAM-urile preferate de unii) și ingineria logistică . Ingineria fiabilității este întotdeauna o componentă critică a ingineriei de siguranță, la fel ca în modurile de defecțiune și analiza efectelor (FMEA) și analiza arborelui de avarie , precum și în ingineria de securitate .
Managementul riscurilor
Managementul riscului , practica evaluării și gestionării riscului este una dintre părțile interdisciplinare ale ingineriei sistemelor. În activitățile de dezvoltare, achiziție sau operaționale, includerea riscului în compromis cu costuri, planificare și caracteristici de performanță, implică gestionarea iterativă a configurației complexe a trasabilității și evaluării la planificarea și gestionarea cerințelor pe mai multe domenii și pentru ciclul de viață al sistemului care necesită abordare tehnică interdisciplinară a ingineriei de sisteme. Ingineria sistemelor are ca management al riscurilor să definească, să adapteze, să implementeze și să monitorizeze un proces structurat de gestionare a riscurilor care este integrat efortului general.
Inginerie de siguranță
Tehnicile de inginerie de siguranță pot fi aplicate de ingineri nespecialiști în proiectarea sistemelor complexe pentru a reduce la minimum probabilitatea de avarii critice de siguranță. Funcția „Ingineria siguranței sistemului” ajută la identificarea „pericolelor de siguranță” în proiectele emergente și poate ajuta cu tehnici de „atenuare” a efectelor condițiilor (potențial) periculoase care nu pot fi proiectate din sisteme.
Programare
Programarea este unul dintre instrumentele de suport pentru ingineria sistemelor ca practică și element în evaluarea preocupărilor interdisciplinare în managementul configurației. În special relația directă a resurselor, caracteristicile de performanță și riscul cu durata unei sarcini sau legăturile de dependență între sarcini și impacturi pe parcursul ciclului de viață al sistemului sunt preocupări legate de ingineria sistemelor.
Inginerie de securitate
Ingineria securității poate fi privită ca un domeniu interdisciplinar care integrează comunitatea de practică pentru proiectarea sistemelor de control, fiabilitate, siguranță și ingineria sistemelor. Poate implica sub-specialități precum autentificarea utilizatorilor de sistem, țintele sistemului și altele: oameni, obiecte și procese.
Inginerie software
De la începuturile sale, ingineria software a ajutat la modelarea practicii moderne de inginerie a sistemelor. Tehnicile utilizate în manipularea complexităților sistemelor mari cu consum intensiv de software au avut un efect major asupra conturării și remodelării instrumentelor, metodelor și proceselor de inginerie a sistemelor.

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

linkuri externe