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