Tema 1.4 Ingeniera de SistemasEs tema a tratar sobre "ingeniera de sistemas", o el proceso ordenado para hacer realidad un sistema. Un sistema es una combinacin de medios (como personas, materiales, equipos, software, instalaciones, datos, etc.), integrados de tal forma que puedan desarrollar una determinada funcin en respuesta a una necesidad concreta.Los sistemas se clasifican como naturales o artificiales, fsicos o conceptuales, abiertos o de laos cerrados, est!ticos o din!micos.Un sistema puede "ariar por su forma, adecuacin, #$o funcin. %e puede tratar con un grupo de a"iones desarrollando una misin en una situacin geogr!fica concreta, un barco o una capacidad de dirigir el combate, una red de comunicaciones capa de distribuir informacin a ni"el mundial, un sistema de distribucin de energa que abarque canales # plantas generadoras de energa, una planta de fabricacin capa de producir "&" productos en un tiempo determinado, o un peque'o "ehculo terrestre que realice el transporte de cierto tipo decarga de un lugar a otro.(ada sistema est! formado por componentes, # estos a su "e pueden descomponerse en otros m!s peque'os. %i en un sistema determinado se establecen dos ni"eles )er!rquicos, al inferior se le suele denominar "subsistema".*or e)emplo, en un sistema de transporte areo, los a"iones, las terminales, el equipo de apo#o terrestre # los controles son subsistemas. Los equipos, las personas # la informacin son componentes.*or ello los m+todos para designar sistemas, subsistemas # componentes son relati"os, #a que un sistema situado en un ni"el )er!rquico puede ser el componente de otro de ni"el superior. ,s, para una situacin determinada, es esencial definir el sistema considerado especificando claramente sus lmites # fronteras.El proceso para obtener sistemas (#$o me)orar los e&istentes), con independencia del tipo de sistema, es el ob)eti"o principal de este curso. , toda nue"a # definida necesidad le sigue un "proceso". La forma m!s lgica de conseguir resultados satisfactorios es fi)arse en la totalidad del sistema, considerar las relaciones funcionales de sus elementos e integrarlos como un todo. El proceso de desarrollar # producir sistemas artificiales de forma lgica # ordenada se realia me)or a tra"+s de buena "ingeniera de sistemas".(onsustancial a la ingeniera de sistemas es la oportuna # efica integracin de las acti"idades # medios apropiados, en un proceso e"oluti"o que "a desde la identificacin de la necesidad del usuario hasta la entrega de un sistema de adecuada configuracin, mediante unproceso arriba-aba)o e iterati"o de definicin de requisitos, an!lisis # asignacin funcional, sntesis optimiacin, dise'o prueba # e"aluacin.El proceso de ingeniera de sistemas, en su e"olucin desde los detalles funcionales # los requisitos del dise'o, tiene por finalidad la obtencin del adecuado equilibrio entre los factores operati"os (es decir, prestaciones), econmicos # logsticos. La me)or manera de lograr esto es mediante un esfuero multidisciplinar enfocado al dise'o.,dem!s de las caractersticas de "prestaciones" tradicionales, debe prestarse una especial consideracin en el dise'o a factores como fiabilidad, mantenibilidad, factores humanos, capacidad de super"i"encia, apo#o logstico, manufacturabilidad, calidad, desechabilidad, costo de su ciclo de "ida # otros afines. La ingeniera de sistemas a#uda a asegurar que estos factores son adecuadamente integrados de forma concurrente en el dise'o, desarrollo # produccin de nue"os sistemas, #$o la modificacin de los e&istentes.,hora "amos a tratar de la dinmica de sistemas. Un sistema lo entendemos como una unidad cu#os elementos interaccionan )untos, #a que continuamente se afectan unos a otros, de modo que operan hacia una meta com.n. Es algo que se percibe como una identidad que lo distingue de lo que la rodea, # que es capa de mantener esa identidad a lo largo del tiempo# ba)o entornos cambiantes./e casi todo lo que nos rodea se puede decir, que es un sistema. El hecho de que incluso en fsica no ha#amos encontrado una partcula fundamental nos indica que todo est! formado porpartes ligadas por alguna forma de coordinacin. %in embargo, la consideracin de que en la realidad todo est relacionado con todo puede pecar de e&cesi"amente et+rea, # resaltar poco operati"a. 0os interesar! concentrarnos en ciertos aspectos de la realidad a los que quepa considerar como sistemas, aunque para ello tengamos que prescindir de alguna de suscone&iones.Nos ocuparemos primero, de la clase de sistemas caracteriados por el hecho de que podemos especificar claramente las partes que los forman y las relaciones entre estas partes mediante las que se articulan en la correspondiente unidad. La descripcin m!s elemental que podemos hacer de ellos es sencillamente enunciar ese con)unto de partes # establecer un esboo de cmo se influ#en esas partes entre s.El otro t+rmino que aparece constantemente en la din!mica de sistemas es "din!mica". El t+rmino lo empleamos por oposicin a esttica, # queremos con +l e&presar el carcter cambiante de aquello que adjetivamos con ese trmino. ,l hablar de din!mica de un sistema nos referimos a que las distintas "ariables que podemos asociar a sus partes sufren cambios a lo largo del tiempo, como consecuencia de las interacciones que se producen en ellas. %u comportamiento "endr! dado por el con)unto de tra#ectorias de todas las "ariables, que suministra algo as como una narracin de lo acaecido en el sistema.*or otra parte, el t+rmino din!mico tiene una connotacin no slo de cambio, sino de la fuera,de la determinacin, que lo engendra. La din!mica de sistemas es una metodologa ideada para resolver problemas concretos. Los campos de aplicacin de la din!mica de sistemas son mu# "ariados. *or e)emplo, para construir modelos de simulacin inform!tica, sistemas sociolgicos, ecolgicos # medioambientales. 1tro campo interesante de aplicaciones es el que suministran los sistemas energ+ticos, en donde se ha empleado para definir estrategias de empleo de los recursos energ+ticos. %e ha empleado tambi+n para problemas de defensa, simulando problemas logsticos de e"olucin de tropas # otros problemas an!logos.2!s all! de las aplicaciones concretas que acabamos de mencionar, la difusin de estas t+cnicas ha sido mu# amplia, # en nuestros das se puede decir que constitu#e una de las herramientas sist+micas m!s slidamente desarrolladas # que ma#or grado de aceptacin e implantacin han alcanado.El nue"o papel de la ingeniera de sistemas lo trataremos tra"+s de e)emplos seleccionados, algunos de los muchos entornos que pueden beneficiarse de su aplicacin. Los ob)eti"os especficos (que se trataran en el tema 3), son4 Defnir la ingeniera de sistemas en el contexto de la metodologa de sistemas. Mostrar como se puede utilizar este enfoque sistmico para estructurar nuestros conocimientos de forma que proporcionen una base sobre la que aadir nuevos conocimientos, as como hacer posible la transferencia de conocimientos entre distintas disciplinas. Meorar nuestra capacidad para la resoluci!n de problemas desarrollando modelos para los mismos, " utilizando variables relacionadas causalmente.e!inimos a la ingeniera de sistemas como un mtodo de resolucin de problemas complejos donde !igura la tecnologa" sin estar limitado a ella" en el conte#to de los entornos !sicos" sociales" econmicos $ culturales en los que estos problemas e#isten5para ello, se usan metodologas de utilidad actual # potencial en el proceso de toma de decisiones en los sectores p.blicos # pri"ados.0o podemos e&agerar la importancia en la creacin de sistemas de ingeniera, de los aspectos sociales, econmicos, culturales # del entorno. El reconocimiento de que estas consideraciones son esenciales es relati"amente nue"o, # por tanto relati"amente limitado.Esta nue"a importancia es el resultado de la e"olucin que ha e&perimentado la ingeniera, desde el dimensionamiento detallado de dispositi"os # componentes hasta el dise'o de sistemas. Un aspecto importante del enfoque sist+mico es la construccin de modelos. %n modelo es una abstraccin de la realidad que captura la esencia !uncional del sistema" con el detalle su!iciente como para que pueda utili&arse en la investigacin $ la e#perimentacin en lugar del sistema real" con menos riesgo" tiempo $ costo.En la ingeniera de sistemas aplicada, se utilian tres formas complementarias de construccinde modelos4'erbal( descripciones escritas o e&presiones orales del fenmeno en cuestin.)r!ica( diagramas que proporcionan un ne&o de unin entre los modelos matem!ticos # "erbales, por una parte, # el autor del modelo # su audiencia, por la otra.*atemtica( son "simblicos", #a que para describir un sistema emplean normalmente notaciones matem!ticas en forma de ecuaciones5 son precisos, concisos # mane)ables.Las distintas metodologas de sistemas pueden diferenciarse por el modo en que las personasque los desarrollan consideran el concepto de modelos. %e ponen de manifiesto tres tendencias.En la primera , se tiene una fe completa en un tipo de modelo matem!tico, dentro de cu#as limitaciones tiene que representarse. La programacin lineal # los modelos de entradas # salidas (input-output) son e)emplos de esto.En la segunda, se mantiene que los datos lo son todo5 en lugar de desarrollar modelos, los miembros de esta tendencia se limitan a obtener cur"as que se a)usten a los datos. La econometra es una metodologa de este tipo.En la tercera tendencia, se busca la realidad a tra"+s de un proceso interacti"o entre la e&periencia # la informacin, entre la mente # los datos. La dinmica de sistemas forma parte de esta .ltima tendencia.En su apasionante no"ela "36674 Una odisea del espacio", ,rthur (. (lar8e narra la e"olucin de la especie humana desde el despertar de la inteligencia en los prehomnidos, en la 0oche *rimigenia, a los "ia)es de la era espacial de un futuro pr&imo.(arl %agan, en su ensa#o cientfico "Los dragones del Ed+n", muestra que la lentitud de desarrollo de la especie humana "iene compensada por una e&traordinaria capacidad de aprender # crear cosas.,mbos autores ponen de manifiesto el potencial del hombre para dise'ar # desarrollar cosas cada "e m!s comple)as. Entre las hachas de piedra del *aleoltico # los transbordadores # estaciones espaciales de nuestros das no slo median dos millones de a'os, sino un incremento colosal en la comple)idad de los sistemas dise'ados por el hombre.Esa comple)idad crece e&ponencialmente, de forma que la ma#ora de los dise'os de hace unas pocas d+cadas est!n ho# tecnolgica # funcionalmente obsoletos.(on ello ha ido aumentando nuestra necesidad de un modelo o paradigma capa de posibilitarel dise'o # desarrollo de sistemas.9anto el concepto de sistema como el modelo empleado para su estudio ha e"olucionado notablemente con el tiempo./esde mediados del pasado siglo el paradigma empleado en la conceptualiacin de sistemases el denominado enfoque sistmico, que aporta frente a su predecesor (el enfoque reduccionista de la :e"olucin ;ndustrial), la consideracin e&plcita de que un sistema lo componen no slo sus partes integrantes, sino tambi+n las interrelaciones entre ellas. Esa "no independencia" de las partes es una de las caractersticas fundamentales del enfoque sistmico, distinguido adems por su consideracin del ciclo de vida de los sistemas.El hecho de que en las fases iniciales la informacin sobre el sistema sea relati"amente escasa # poco precisa, # que las decisiones adoptadas sean las m!s importantes, por todos los compromisos que al tomarlas se contraen, hace especialmente importante la consideracin, desde esas etapas iniciales, del con)unto del sistema como algo din!mico a lo largo de un ciclo de "ida5 es decir, es esencial un enfoque sist+mico.Teora de Sistemas.1.+ Introduccin a la teora de sistemas ;ntroduccin.Este curso trata sobre la 9eora @?, alt+rmino de la %egunda X6 en adelante. Las inno"aciones que deban desarrollarse eran las siguientes4l. Un sistema de propulsin nuclear lo suficientemente efecti"o # garantiado para su puesta en pr!ctica.3. Un combustible slido para impulsar los pro#ectiles, que fuese, igualmente, lo bastante efica # seguro5G. Un sistema de na"egacin submarina (el sistema %;0%) de suficiente precisin para poderse utiliar por un submarino en acimut # posicin5@. Un sistema de direccin por inercia de ba)o peso, seguro # de precisin para ser adaptado al pro#ectil5?. (abeas nucleares de tama'o peque'o con la potencia e&plosi"a necesaria para constituirse en una amenaa poderosa5X. La implementacin del pro#ecto, fabricacin # ensamble de los die millones de elementos integrantes del sistema, muchos de ellos comple)os # sin e&perimentacin.,parte de estas inno"aciones, Hahn # Aiener se'alan que hubo que resol"er un mnimo de cuatro problemas. (ada uno de ellos hubiera ocasionado, f!cilmente, importantes atrasos.l. La coordinacin de once mil contratistas, que se logr a tra"+s de otra nue"a inno"acin, el sistema de programacin *E:9 (lo que a su "e e&igi el perfeccionamiento de computadores)53. El logro de un sistema in"ulnerable de comunicaciones5G. El desarrollo de sistemas au&iliares de modo que el submarino pudiese estar sumergido durante sesenta das, sin ba)ar su confort # eficiencia5@. El reclutamiento de las personas apropiadas (tripulacin) # su capacitacin.En este caso, aunque el ob)eti"o estaba claro (diferencia del caso de las protenas, en que los a"ances del conocimiento, la ciencia # la t+cnica dieron como resultado su estudio), tambi+n podemos interpretarlo en el sentido de la recursi"idad, en este caso, el paso de un ni"el de sistema a otro superior.La figura 0F3.@ indica esquem!ticamente la relacin e&istente entre sinergia # recursi"idad.*! *N y * NF son a"ances cientficos #$o tecnolgicos (dirigidos o espont!neos) dentro del sistema de ni"el =B ) # =F son a"ances cientficos #$o tecnolgicos de alg.n (o algunos) sistemas de un ni"el superior (#$o paralelo) de ni"el. 8! 8N! 8 NF # ( NFF son resultados, en un comieno particulares, pero que al analiarlo sinerg+ticamente dan origen a un sistema de ni"el superior (0 J 2), que e&plica esos fenmenos aparentemente independientes.4.7 8onclusionesEn este segundo captulo hemos introducido dos conceptos de principal importancia para la comprensin del enfoque de la 9eora