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La ingeniería de sistemas es una parte fundamental de cualquier proyecto en la industria de la ingeniería; ya sea fabricando un componente simple o diseñando un producto complejo como un automóvil o un avión. Organizaciones bien establecidas como la NASA y BAE Systems enfatizan la importancia de la ingeniería de sistemas para cumplir con los requisitos y tener éxito en misiones y proyectos. Pero, ¿qué es exactamente la ingeniería de sistemas y qué papel juega en la industria aeroespacial?
Para responder a esta pregunta, considere qué es un sistema. De acuerdo con el Manual de diseño de confiabilidad electrónica MIL-HBK-338B, un sistema es:
"Un conjunto de equipos, habilidades y técnicas capaces de desempeñar o respaldar una función operativa, o ambas". (Departamento de Defensa, 1998)
Un sistema no tiene que ser necesariamente tan complejo como un vehículo o una computadora, y puede ser parte de un sistema más grande y complejo. Ni siquiera tiene que ser hecho por el hombre; el Sistema Solar es un ejemplo natural de un sistema, mientras que los frenos de los automóviles son un sistema en sí mismo que contribuye como parte de un sistema más grande. Un sistema es un conjunto de componentes que trabajan juntos para procesar una entrada para crear una salida.
Los sistemas se pueden dividir en varios sistemas y subsistemas más pequeños que se especializan en diferentes áreas para garantizar que el sistema general se ajuste a sus requisitos y especificaciones. Se puede establecer una jerarquía de estos sistemas para dividir los requisitos del sistema principal en componentes más pequeños y manejables que se pueden distribuir entre estos subsistemas especializados.
Figura 1 - Ejemplo de jerarquía de sistemas. (Moir y Seabridge, 2013)
Para garantizar que todos los componentes funcionen juntos en el sistema general, se requiere mucha comunicación e integración entre los subsistemas. Aquí es donde entra en juego la ingeniería de sistemas. El Consejo Internacional de Ingeniería de Sistemas (INCOSE) describe la ingeniería de sistemas como:
“Un enfoque interdisciplinario y medios para permitir la realización de sistemas exitosos. Se centra en definir las necesidades del cliente y la funcionalidad requerida al principio del ciclo de desarrollo, documentar los requisitos y luego proceder con la síntesis del diseño y la validación del sistema mientras se considera el problema completo ". (INCOSE)
La ingeniería de sistemas es "holística e integradora" y cierra la brecha en la comunicación entre los diferentes subsistemas "para producir un todo coherente" (NASA, 2009). Mientras que los subsistemas están especializados y se enfocan en un área del sistema principal, la ingeniería de sistemas es más generalizada y adopta un enfoque más centrado en los objetivos, mirando el panorama general para garantizar que los subsistemas se unan de manera efectiva para producir el sistema principal final dentro de un plazo y presupuesto.
Ingeniería de Sistemas en Aeroespacial
Las organizaciones de sectores como la automoción y la aeroespacial encuentran la ingeniería de sistemas especialmente útil para identificar soluciones alternativas, prevenir cualquier problema imprevisto y asegurar que el cliente esté satisfecho con la calidad del producto terminado. Además, INCOSE afirma que “el uso efectivo de la ingeniería de sistemas puede ahorrar más del 20% del presupuesto del proyecto” (INCOSE, 2009). El software de ingeniería de sistemas ahora permite a las empresas probar modelos conceptuales contra los requisitos del cliente a través de simulaciones virtuales y producir evidencias de seguridad documentadas para evaluaciones de organismos de certificación como la Autoridad de Aviación Civil (CAA) (3dsCATIA, 2011). Esto ayuda a reducir el desperdicio de materiales por probar prototipos, modificaciones y posible desguace, y hace que el proceso desde el concepto hasta el producto sea mucho más rápido y eficiente.
El objetivo de un ingeniero de sistemas es ayudar al cliente a comprender correctamente el problema en cuestión y preparar soluciones al problema para que el cliente elija. Luego, el ingeniero de sistemas puede liderar y guiar a los diferentes departamentos del equipo del proyecto hacia el objetivo de implementar esta solución, comenzando con el resultado deseado para determinar las entradas requeridas y luego refiriéndose constantemente a los requisitos del cliente para garantizar que el sistema final se ajuste a sus especificaciones. Para esto, un ingeniero de sistemas debe tener una serie de habilidades y rasgos diferentes, que incluyen:
- Una amplia competencia técnica: los ingenieros de sistemas requieren un conocimiento fundamental de la mayoría, si no todos, de los diferentes subsistemas, y un deseo de aprender más sobre estas áreas;
- Una apreciación del valor del proceso y los objetivos generales que deben cumplirse para alcanzar la meta final, y la capacidad de abordar estos objetivos a los equipos del subsistema;
- Un líder seguro de sí mismo, pero también un miembro de equipo fuerte y asertivo. Harold Bell, de la sede de la NASA, sugiere que "un gran ingeniero de sistemas comprende y aplica completamente el arte del liderazgo y tiene la experiencia y el tejido cicatricial de tratar de ganar la insignia de líder de su equipo" (NASA, 2009);
- Habilidades de pensamiento crítico y resolución de problemas;
- Habilidades excepcionales de comunicación y escucha activa y la capacidad de hacer conexiones en todo el sistema;
- La capacidad de adoptar un enfoque centrado en objetivos en lugar de una visión técnica o cronológica: un ingeniero de sistemas observa el resultado para determinar las entradas necesarias para un proyecto y necesita poder ver el panorama general, centrándose solo en los detalles más pequeños. cuando sea necesario;
- Se sienten cómodos con el cambio y la incertidumbre: según la NASA, los ingenieros de sistemas deben comprender y fomentar la cuantificación de la incertidumbre en los equipos para diseñar un sistema que se adapte a estas incertidumbres (NASA, 2009);
- Creatividad e instinto de ingeniería para encontrar la mejor manera de resolver un problema, apreciando los riesgos y las implicaciones;
- Paranoia adecuada: esperar lo mejor, pero pensar y planificar el peor de los casos como precaución.
Algunas de las características de comportamiento de un ingeniero de sistemas se pueden resumir en un atributo: el pensamiento de sistemas. El pensamiento sistémico fue fundado por primera vez en 1956 por el profesor del MIT Jay Forrester, quien reconoció la necesidad de mejores métodos para probar nuevas ideas sobre sistemas sociales, de una manera similar a la que se pueden probar las ideas en ingeniería (Aronson). El pensamiento sistémico es un conjunto de principios generales que permite a las personas comprender y gestionar los sistemas sociales y mejorarlos.
El enfoque del pensamiento sistémico es fundamentalmente diferente al análisis de formas tradicionales. Por un lado, el análisis tradicional se centra en el reduccionismo: reducir partes del sistema principal (también conocido como holones) a componentes en constante disminución (Kasser y Mackley, 2008). En contraste, el pensamiento sistémico mira el panorama más amplio y cómo el sistema o parte interactúa con los otros holones, y reconoce los bucles y las relaciones entre los holones. Esto a menudo puede resultar en conclusiones marcadamente diferentes a las generadas por el uso de métodos analíticos tradicionales, pero también puede ayudar a determinar los comportamientos emergentes de los holones y la posibilidad de resultados no deseados, esperando lo inesperado. Al seguir estos pasos, es más fácil identificar soluciones nuevas y más efectivas para problemas complejos y recurrentes,al mismo tiempo que mejora la coordinación dentro de la organización.
En la industria, los ingenieros de sistemas deben trabajar con diferentes partes interesadas, cada una con su propia perspectiva para el diseño y desarrollo del producto requerido. Por ejemplo, si una organización aeroespacial estudiara el desarrollo del concepto de una nueva aeronave civil, habría una amplia gama de partes interesadas en cuestión, incluidos los proveedores de materiales y servicios, los pasajeros y la tripulación aérea y las autoridades de certificación, así como el equipo de ingeniería directamente involucrado en el proyecto. La Figura 2 muestra las partes interesadas típicas en un sistema de aviación civil, dividiéndolas en cuatro interfaces principales del sistema: socioeconómico, regulatorio, de ingeniería y humano. Al identificar estas interfaces, los ingenieros de sistemas pueden planificar cuándo se requieren interacciones con sistemas particulares y simplificar el desarrollo y las operaciones.documentando todo el proceso.
Figura 2 - Partes interesadas típicas en un sistema de aviación civil. (Moir y Seabridge, 2013)
Cada actor es interdependiente con otros en la misma interfaz. Por ejemplo, al solicitar un certificado de tipo, se deben producir varios prototipos para someterse a diferentes pruebas y se debe elaborar un programa de mantenimiento para respaldar la aeronavegabilidad continua después de la aprobación del diseño. Esto se envía junto con los resultados de las pruebas del prototipo a los reguladores que, si están satisfechos con los aspectos de seguridad, salud y medio ambiente del prototipo, aprueban el prototipo y la autoridad de aeronavegabilidad otorga un certificado de tipo (MAWA, 2014). Luego, se deben cumplir otras regulaciones para que la aeronave mantenga su certificado de tipo y certificado de aeronavegabilidad o se considerará inseguro para volar.Por lo tanto, los ingenieros de sistemas deben comprender las regulaciones que la aeronave debe cumplir a lo largo de su vida y planificar métodos para mantenerla en un estándar de aeronavegabilidad.
El trabajo de un ingeniero de sistemas no termina una vez que el concepto se ha convertido en un producto. Luego tienen que trabajar con un equipo de mantenimiento para mantener el producto seguro y apto para su uso hasta que se retire del servicio. La Figura 3 muestra el ciclo de vida de una aeronave desde el punto de vista de la Autoridad de Aviación Civil (CAA) y la forma en que los ingenieros de sistemas y los gerentes de producto en aeronáutica tendrían que trabajar con la CAA durante todo el ciclo de vida.
Figura 3 - Ciclo de vida de una aeronave (Autoridad de Aviación Civil de Nueva Zelanda, 2009)
Envolviendo todo
La ingeniería de sistemas es "una competencia fundamental fundamental" para el éxito en la industria aeroespacial. Se trata, ante todo, de gestionar la complejidad para obtener el diseño correcto y luego mantener y mejorar su integridad técnica (NASA, 2009). Según el administrador de la NASA Michael D. Griffin en su presentación de 2007, Ingeniería de sistemas y las 'dos culturas' de la ingeniería , la ingeniería de sistemas ayuda a proporcionar un equilibrio de todos los subsistemas para combinarlos en un sistema que pasará de la fase de diseño preliminar y, por lo tanto, cumplir con los requisitos del cliente para los que fue diseñado explícitamente (Griffin, 2007).
Al analizar el desarrollo del concepto de una aeronave civil y considerar las diferentes partes interesadas y las interfaces del sistema involucradas en el ciclo de vida de la aeronave, ya sea directa o indirectamente, es evidente que los ingenieros de sistemas tienen una amplia gama de responsabilidades y perspectivas para administrar fuera del sistema de ingeniería que sigue siendo abordado y gestionado incluso después de que se ha completado la fase de diseño preliminar. Al asegurarse de que comprenden completamente el alcance del objetivo final del producto final y apreciar el impacto que tendrá en las diferentes partes interesadas, los ingenieros de sistemas pueden determinar los insumos necesarios para alcanzar estos objetivos dentro de los plazos y presupuestos establecidos.
Aunque la ingeniería de sistemas puede tomar diferentes formas dependiendo de la industria y las preferencias de la organización, los métodos subyacentes utilizados siguen siendo consistentes y el objetivo sigue siendo el mismo: encontrar el mejor diseño para cumplir con los requisitos. En cualquier proyecto de ingeniería habrá una serie de subsistemas especializados que deben combinarse para garantizar que el resultado final del proyecto cumpla con sus especificaciones de la mejor manera posible.
Referencias
3dsCATIA. (2011, 30 de septiembre). ¿Qué es la "ingeniería de sistemas"? - Colección elemental. Obtenido de YouTube:
Aronson, D. (sin fecha). Descripción general del pensamiento sistémico. Obtenido en 2016, de Thinking Page:
Departamento de Defensa. (1998). Manual de diseño de confiabilidad electrónica MIL-HBK-338B. Virginia: Oficina de Normalización y Calidad de la Defensa.
INCOSE. (Dakota del Norte). ¿Qué es la ingeniería de sistemas? Obtenido en 2016, de INCOSE UK:
INCOSE. (2009, marzo). zGuide 3: ¿Por qué invertir en ingeniería de sistemas? Obtenido de INCOSE UK:
Kasser, J. y Mackley, T. (2008). Aplicar el pensamiento sistémico y alinearlo con la ingeniería de sistemas. Cranfield: Joseph E. Kasser.
Moir, I. y Seabridge, A. (2013). Diseño y Desarrollo de Sistemas Aeronáuticos (2ª ed). Chichester: John Wiley & Sons Ltd.
NASA. (2009). El arte y la ciencia de la ingeniería de sistemas. NASA.
© 2016 Claire Miller