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Sistema de sistemas

Un sistema de sistemas es una colección de sistemas dedicados o orientados a tareas que reúnen sus recursos y capacidades para crear un sistema nuevo y más complejo que ofrece más funcionalidad y rendimiento que la simple suma de los sistemas constituyentes. En la actualidad, los sistemas de sistemas son una disciplina de investigación fundamental para la que los marcos de referencia, los procesos de pensamiento, el análisis cuantitativo, las herramientas y los métodos de diseño son incompletos. [1] se hace referencia a la ingeniería de sistemas de sistemas .

Descripción general

A continuación se presentan descripciones comúnmente propuestas (no necesariamente definiciones) de sistemas de sistemas [2] , en el orden en que aparecen en la literatura:

  1. La vinculación de sistemas en un sistema conjunto de sistemas permite la interoperabilidad y el sinergismo de los sistemas de Comando, Control, Computadoras, Comunicaciones e Información (C4I) y de Inteligencia, Vigilancia y Reconocimiento (ISR): [3] descripción en el campo de la superioridad de la información en el ejército moderno .
  2. Los sistemas de sistemas son sistemas concurrentes y distribuidos a gran escala cuyos componentes son en sí mismos sistemas complejos: [4] descripción en el campo de las estructuras de comunicación y los sistemas de información en la empresa privada .
  3. El sistema de educación de sistemas implica la integración de sistemas en sistemas de sistemas que en última instancia contribuyen a la evolución de la infraestructura social: [5] descripción en el campo de la educación de ingenieros sobre la importancia de los sistemas y su integración .
  4. El sistema de integración de sistemas es un método para lograr el desarrollo, la integración, la interoperabilidad y la optimización de los sistemas para mejorar el rendimiento en futuros escenarios de campo de batalla: [6] descripción en el campo de la integración de sistemas intensivos en información en el ejército .
  5. Los sistemas modernos que comprenden problemas de sistemas de sistemas no son monolíticos, sino que tienen cinco características comunes: independencia operacional de los sistemas individuales, independencia gerencial de los sistemas, distribución geográfica, comportamiento emergente y desarrollo evolutivo: [7] descripción en el campo de la adquisición evolutiva de sistemas adaptativos complejos en el ejército .
  6. Los sistemas empresariales de ingeniería de sistemas se centran en acoplar las actividades tradicionales de ingeniería de sistemas con las actividades empresariales de planificación estratégica y análisis de inversiones: [8] descripción en el campo de los sistemas intensivos en información en la empresa privada .
  7. Los problemas de sistemas de sistemas son una colección de redes transdominio de sistemas heterogéneos que probablemente exhiban independencia operativa y gerencial, distribución geográfica y comportamientos emergentes y evolutivos que no serían evidentes si los sistemas y sus interacciones se modelaran por separado: [9] descripción en el campo del Sistema Nacional de Transporte, Exploración Espacial y Militar Integrada .

En conjunto, todas estas descripciones sugieren que se necesita un sistema completo de ingeniería de sistemas para mejorar el apoyo a la toma de decisiones en problemas de sistemas de sistemas. En concreto, se necesita un sistema eficaz de ingeniería de sistemas para ayudar a los responsables de la toma de decisiones a determinar si las consideraciones relacionadas con la infraestructura, las políticas y/o la tecnología, en su conjunto, son buenas, malas o neutrales a lo largo del tiempo. [10] La necesidad de resolver problemas de sistemas de sistemas es urgente no sólo por la creciente complejidad de los desafíos actuales, sino también porque dichos problemas requieren grandes inversiones monetarias y de recursos con consecuencias multigeneracionales.

Temas de sistemas de sistemas

El enfoque de sistema de sistemas

Si bien los sistemas individuales que constituyen un sistema de sistemas pueden ser muy diferentes y operar de manera independiente, sus interacciones generalmente exponen y brindan importantes propiedades emergentes. Estos patrones emergentes tienen una naturaleza evolutiva que las partes interesadas deben reconocer, analizar y comprender. El enfoque de sistemas de sistemas no aboga por herramientas, métodos o prácticas particulares; en cambio, promueve una nueva forma de pensar para resolver grandes desafíos donde las interacciones de la tecnología, la política y la economía son los impulsores principales. El estudio de sistemas de sistemas está relacionado con el estudio general del diseño , la complejidad y la ingeniería de sistemas , pero también pone de relieve el desafío adicional del diseño .

Los sistemas de sistemas suelen presentar comportamientos de sistemas complejos, pero no todos los problemas complejos caen en el ámbito de los sistemas de sistemas. Los problemas de sistemas de sistemas tienen varias combinaciones de características, no todas las cuales se presentan en cada uno de esos problemas: [11] [12]

Los primeros cinco rasgos se conocen como criterios de Maier [13] para identificar los desafíos de los sistemas de sistemas. Los tres rasgos restantes se han propuesto a partir del estudio de las implicaciones matemáticas del modelado y análisis de los desafíos de los sistemas de sistemas realizado por el Dr. Daniel DeLaurentis [14] y sus coinvestigadores en la Universidad de Purdue . [15]

Investigación

Las investigaciones actuales sobre enfoques eficaces para los problemas de sistemas de sistemas incluyen:

Aplicaciones

Los sistemas de sistemas, aunque todavía se investigan predominantemente en el sector de defensa, también se están aplicando en campos como el transporte aéreo y automotor nacional [22] y la exploración espacial . Otros campos en los que se pueden aplicar incluyen la atención médica , el diseño de Internet , la integración de software y la gestión de la energía [19] y los sistemas de energía. [23] Las interpretaciones socioecológicas de la resiliencia, donde los diferentes niveles de nuestro mundo (por ejemplo, el sistema de la Tierra, el sistema político) se interpretan como sistemas interconectados o anidados, adoptan un enfoque de sistemas de sistemas. Se puede encontrar una aplicación en los negocios para la resiliencia de la cadena de suministro .

Instituciones educativas e industria

La colaboración entre una amplia gama de organizaciones está ayudando a impulsar el desarrollo de la definición de la clase de problemas de sistemas de sistemas y la metodología para el modelado y análisis de problemas de sistemas de sistemas. Hay proyectos en curso en muchas entidades comerciales, instituciones de investigación, programas académicos y agencias gubernamentales.

Los principales actores interesados ​​en el desarrollo de este concepto son:

Por ejemplo, el Departamento de Defensa estableció recientemente los Centros Nacionales de Ingeniería de Sistemas [24] para desarrollar una metodología formal para la ingeniería de sistemas de sistemas para aplicaciones en proyectos relacionados con la defensa.

En otro ejemplo, según el Estudio de Arquitectura de Sistemas de Exploración , la NASA estableció la organización Dirección de Misión de Sistemas de Exploración (ESMD) para liderar el desarrollo de un nuevo "sistema de sistemas" de exploración para lograr los objetivos delineados por el Presidente GW Bush en la Visión para la Exploración Espacial de 2004.

En el Séptimo Programa Marco se han llevado a cabo una serie de proyectos de investigación y acciones de apoyo, patrocinados por la Comisión Europea . Estos proyectos se centran en el Objetivo Estratégico IST-2011.3.3 del Programa de Trabajo sobre TIC del 7PM (Nuevos paradigmas para sistemas integrados, monitorización y control hacia la ingeniería de sistemas complejos). Este objetivo se centraba específicamente en el "diseño, desarrollo e ingeniería de sistemas de sistemas". Estos proyectos incluían:

Los proyectos europeos en curso que utilizan un enfoque de Sistema de Sistemas incluyen:

Véase también

Referencias

  1. ^ Popper, S., Bankes, S., Callaway, R. y DeLaurentis, D., System-of-Systems Symposium: Report on a Summer Conversation Archivado el 28 de septiembre de 2011 en Wayback Machine , 21 y 22 de julio de 2004, Potomac Institute for Policy Studies, Arlington, VA.
  2. ^ recopilado parcialmente de: [1] Archivado el 15 de octubre de 2005 en Wayback Machine. Jamshidi, M., "Ingeniería de sistemas de sistemas: una definición", IEEE SMC 2005, 10-12 de octubre de 2005.
  3. ^ Manthorpe Jr., WH, "El sistema de sistemas conjunto emergente: un desafío y una oportunidad de ingeniería de sistemas para APL", Johns Hopkins APL Technical Digest, vol. 17, n.º 3 (1996), págs. 305-310. [2] Archivado el 3 de septiembre de 2006 en Wayback Machine .
  4. ^ Kotov, V. "Sistemas de sistemas como estructuras comunicantes", Documento de laboratorio de sistemas informáticos de Hewlett Packard HPL-97-124 (1997), págs. 1-15. [3]
  5. ^ Luskasik, SJ "Sistemas, sistemas de sistemas y la educación de ingenieros Archivado el 4 de junio de 2019 en Wayback Machine ", Inteligencia artificial para diseño, análisis y fabricación de ingeniería, vol. 12, n.º 1 (1998), págs. 55-60.
  6. ^ Pei, RS, "Integración de sistemas de sistemas (SoSI): una forma inteligente de adquirir sistemas C4I2WS del ejército", Actas de la Conferencia de verano sobre simulación por computadora (2000), págs. 574-579.
  7. ^ Sage, AP; Cuppan, CD (2001). "Sobre la ingeniería de sistemas y la gestión de sistemas de sistemas y federaciones de sistemas" (PDF) . Información, conocimiento, gestión de sistemas . 2 (4): 325–345. S2CID  7609190. Archivado desde el original (PDF) el 2019-06-04.
  8. ^ Carlock, PG y RE Fenton. "Sistemas empresariales de sistema de sistemas (SoS) para organizaciones con uso intensivo de información", Systems Engineering, vol. 4, n.º 4 (2001), págs. 242-261.
  9. ^ DeLaurentis, D. "Entender el transporte como un problema de diseño de sistemas", 43.ª reunión de ciencias aeroespaciales de la AIAA, Reno, Nevada, 10-13 de enero de 2005. AIAA-2005-0123. [4] DeLaurentis, DA; Callaway, RK (2004). "Una perspectiva de sistema de sistemas para las políticas públicas futuras". Review of Policy Research . 21 (6): 829–837. doi :10.1111/j.1541-1338.2004.00111.x.
  10. ^ [5] DeLaurentis, D., Callaway, RK, "Una perspectiva de sistema de sistemas para las decisiones de políticas públicas", Review of Public Policy Research, vol. 21, número 6, noviembre de 2004, págs. 829-837.
  11. ^ [6] DeLaurentis, D., "Fundamentos de la investigación", Facultad de Aeronáutica y Astronáutica, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN, 2007.
  12. ^ Boardman, John, DiMario, Michael, Sauser, Brian, Verma, Dinesh, "Sistema de características de sistemas e interoperabilidad en el mando y control conjunto", Defense Acquisition University , 25-26 de julio de 2006 [7] Archivado el 19 de julio de 2011 en Wayback Machine.
  13. ^ Maier, MW (1998). "Principios de arquitectura para sistemas de sistemas". Ingeniería de sistemas . 1 (4): 267–284. doi :10.1002/(sici)1520-6858(1998)1:4<267::aid-sys3>3.0.co;2-d . Consultado el 13 de diciembre de 2012 .
  14. ^ DeLaurentis, D. "Entender el transporte como un problema de diseño de sistemas", 43.ª Reunión de Ciencias Aeroespaciales de la AIAA, Reno, Nevada, del 10 al 13 de enero de 2005. AIAA-2005-0123. [8]
  15. ^ [9] "Sistemas de sistemas (SoS)", Facultad de Ingeniería, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN, 2007.
  16. ^ [10] DeLaurentis D., "Definición y vocabulario del sistema de sistemas", Facultad de Aeronáutica y Astronáutica, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN, 2007.
  17. ^ Jara, F. (1998, 24 de julio). Sistemas de visualización. Recuperado de la web http://www.cs.uml.edu/~fjara/thesis/active/proposal/node6.html Archivado el 15 de abril de 2012 en Wayback Machine el 16 de noviembre de 2011
  18. ^ Mosleh M., Ludlow P., Heydari B., "Gestión de recursos distribuidos en sistemas de sistemas: una perspectiva de arquitectura", Ingeniería de sistemas, 2016
  19. ^ ab Curry, Edward. 2012. "Interoperabilidad de sistemas de información mediante un espacio de datos vinculado". En la 7.ª Conferencia internacional sobre sistemas de ingeniería de sistemas (SOSE 2012) del IEEE, 101-106.
  20. ^ Gianni, D., (2015, enero). Definición y verificación de políticas de datos para la gobernanza de sistemas, en Modelado y simulación de soporte para la ingeniería de sistemas [11]
  21. ^ ab "Proyecto de investigación COMPASS". Archivado desde el original el 21 de septiembre de 2021. Consultado el 15 de julio de 2013 .
  22. ^ Parker, J. (2010) "Aplicación de un enfoque de sistemas para mejorar el transporte". SAPIEN.S. 3 (2)
  23. ^ Kremers, E., Viejo, P., Barambones, O., Durana, J., (2010). Un enfoque de modelado de sistemas complejos para la simulación descentralizada de microrredes eléctricas. Actas de la 15.ª Conferencia internacional IEEE sobre ingeniería de sistemas informáticos complejos (ICECCS), 2010. https://doi.org/10.1109/ICECCS.2010.1
  24. ^ Centros Nacionales de Ingeniería de Sistemas de Sistemas
  25. ^ "Agenda transatlántica de investigación y educación sobre sistemas de sistemas". Archivado desde el original el 16 de mayo de 2013. Consultado el 22 de julio de 2013 .
  26. ^ Diseño para la adaptabilidad y evolución en sistemas de ingeniería de sistemas
  27. ^ Hojas de ruta para la ingeniería de SoS
  28. ^ Gestión dinámica de sistemas de sistemas acoplados físicamente (DYMASOS)
  29. ^ "Arquitectura para un sistema de sistemas abierto, evolutivo, confiable y ágil con múltiples criticidades (AMADEOS)". Archivado desde el original el 24 de agosto de 2014. Consultado el 18 de diciembre de 2015 .
  30. ^ Sistema de sistemas de observación panártica: Implementación de observaciones para las necesidades de la sociedad (Arctic PASSION); referencia CORDIS: [12]
  31. ^ Sistema colaborativo de exploración de sistemas de productos, servicios y modelos de negocio de la aviación (COLOSSUS); referencia CORDIS: [13]

Lectura adicional

Enlaces externos