TEORíA DE SISTEMAS EN LA INGENIERÍA

Ludwig von Bertalanffy desarrolló el concepto de sistema aplicado a la biología en una serie de trabajos realizados entre los años 1928 y 1968 que culminaron con la publicación del libro "General systems theory" (ed. George Braxiller, New York, 1968). A los efectos de describir el concepto de sistema puede resultar interesante transcribir algunas frases del propio L. von Bertalanffy ^12: "La teoría general de sistemas es un campo lógico-matemático, cuyo principal objeto es la formulación y derivación de aquellos principios que, en general, se conservan en los sistemas. Un sistema se puede definir como un conjunto de elementos que se encuentran en interacción. Existen unos principios generales que se mantienen para los sistemas, de forma independiente de la naturaleza de sus elementos componentes y de las relaciones o fuerzas entre ellos.

 Del hecho de que todos los campos mencionados sean ciencias interesadas con los sistemas, se sigue una conformidad estructural u homologación lógica de leyes en los diferentes campos. En general, los principios que se conservan para los sistemas se pueden definir en lenguaje matemático".

Cada una de las partes del sistema, en efecto, se asocia con ciertas cantidades relacionadas con las cantidades de las otras partes, y cada elemento del sistema se analiza como parte de un todo; consecuentemente, las características del sistema dependen de las de sus elementos, no siendo éste, una simple suma de los mismos. Su comportamiento depende de los mecanismos concretos de relación existentes entre dichos elementos, cuya conducta es distinta, por otra parte, actúan aislados que cuando actúan como parte de un todo.

TEORÍA DE SISTEMAS EN LA INGENIERÍA

Los sistemas, según su naturaleza, pueden ser cerrados o abiertos. Un Sistema cerrado no presenta intercambio con el ambiente que lo rodea. Estrictamente, no existen sistemas que no se relacionen con el ambiente. Normalmente, se considera cerrados a los sistemas mecánicos (por ejemplo: máquinas y equipos).

Un sistema abierto, sin embargo, presenta intercambios con el ambiente a través de entradas y salidas. Para sobrevivir se adapta a las condiciones del medio mediante un proceso continuo de aprendizaje y auto organización.

La teoría de sistemas utiliza conceptos tales como: entrada ("input"), salida ("output"), procesamiento o transformación, retroalimentación ("feed back"), caja negra ("black box" o sistema cuyo interior no puede ser desvelado), homeóstasis (equilibrio dinámico alcanzado mediante autorregulación), información (reducción de la incertidumbre), redundancia (repetición a el mensaje para garantizar la recepción), entropía (proceso de desorganización y desintegración de un sistema), sinergia (efecto multiplicador de los elementos del sistema al actuar conjuntamente) y límites o fronteras (líneas que delimitan el si?tema).

Una propiedad fundamental del concepto sistema y por lo tanto de esta teoría es su alcance general, y su carácter interdisciplinario, con la consiguiente aplicación a toda clase de sectores del conocimiento y disciplinas científicas, así como la posibilidad de su diversificación hasta el infinito, de su reagrupación e interpenetración. La ciencia actual, en base al concepto de sistema como conjunto complejo de elementos interrelacionados, persigue encontrar un conjunto de leyes explicativas de su comportamiento, funcionamiento y desarrollo. No obstante, en numerosas ocasiones nos encontramos con que se abusa de la palabra "sistema". El propio von Bertalanffy afirmaba en el prólogo del libro citado previamente que "si alguien se pusiera a analizar las nociones y muletillas de moda, hoy por hoy, en la lista aparecería 'sistemas' entre los primeros lugares".

Por otra parte, podemos considerar a Alfred Tarski¹³ como el padre de la teoría de modelos (1954). La teoría de modelos es la rama de la lógica matemática que se ocupa de las relaciones entre las estructuras matemáticas y los lenguajes formales. El término "modelo" debe ser entendido como representación, necesariamente simplificada, de cualquier fenómeno, proceso, institución y, en general, de cualquier sistema. Así, una maqueta puede ser un modelo de una ciudad y una función matemática constituir un modelo de los costes de una empresa. En general denominamos "sistema" al ente representado por el modelo y entendemos como tal a todo conjunto de elementos vinculados entre sí por ciertas relaciones. En este sentido, la ciudad constituye un sistema compuesto por barrios, edificios o habitantes entre los cuales se dan una serie de relaciones. Igualmente, los costes de

unas empresas forman parte de un sistema constituido por elementos tales como el capital, la plantilla de personal y los clientes, con sus correspondientes interconexiones.

La ingeniería de sistemas, por otra parte, es un enfoque interdisciplinar que integra el ciclo de vida de un producto o de un proceso con el fin de satisfacer las necesidades del consumidor o del cliente^[1]. La ingeniería de sistemas:

Comprende los esfuerzos científicos e ingenieriles relativos al desarrollo, manufacturación, verificación, implementación, operación, mantenimiento y eliminación de productos o procesos.

Desarrolla equipos, procedimientos y datos necesarios para el usuario.

Establece y mantiene la gestión del sistema.

Descompone los trabajos a llevar a cabo de un modo racional.

Proporciona información para la toma de decisiones.

La ingeniería de sistemas supone el desarrollo y aplicación de la teoría general de los sistemas a la ingeniería y al diseño. H. Good y R.E. Mach01 ¹⁵ fueron los primeros en utilizar el término; sin embargo, fue Arthur D. Hall ⁱ⁶ el principal artífice de su desarrollo, al definir la constitución de los sistemas de ingeniería, sus características y sus relaciones con el entorno.

La ingeniería de sistemas, según Hall, se divide en dos macrofases (planificación y acción) y estas a su vez en cinco fases, que son las siguientes:

Fase l: Estudio de sistemas (o planificación de programas).

Fase ll: Plan exploratorio (0 1 ² fase de la planificación de proyectos).

Fase III: Plan de desarrollo (0 2² fase de la planificación de proyectos).

Fase IV: Estudios durante el desarrollo (o l ^a fase de acción).

Fase V: Prosecución técnica (0 2^Q fase de acción).

Hall define los factores integrantes como el conjunto de relaciones entre el sistema y el entorno. Podemos considerar la ingeniería de sistemas como la base

del estudio del proyecto como sistema. Nos permite estructurarlo en niveles métodológicos, por un lado, y definir los factores del proyecto, por otro.

Autores posteriores han ido perfeccionando y avanzado en la teoría de siste-¹⁷ más. Entre los contemporáneos con una mayor influencia destaca Andrew P. Sage Según este autor, todos los sistemas están relacionados con ciclos de vida, tanto naturales (nacimiento-crecimiento-envejecimiento-muerte) como artificiales (aquellos creados por la raza humana). Los grandes sistemas son complejos en el sentido de estar comprendido por muchos sub-sistemas y, en la mayoría de los casos, se entienden mejor si se organizan en jerarquías. Dada la dificultad de descripción del sistema y que, en muchas ocasiones, su comportamiento varía con el tiempo, la ingeniería de sistemas utiliza el concepto de estado del sistema; se considera estado del sistema a su situación en un momento determinado de su vida.

Para Sage, la ingeniería de sistemas consiste en la definición, desarrollo, producción y mantenimiento de sistemas funcionales y fiables dentro de condicionantes fijados de costes y plazos. Las actividades básicas de la ingeniería de sistemas están concentradas, usualmente, en la evolución de los procesos adecuados para definir, desarrollar e implementar un sistema (dimensión material), o para formular, analizar e interpretar problemas asociados con cada una de las fases (dimensión lógica). La dimensión lógica puede expandirse hasta coincidir con las fases propuestas por Hall. La dimensión material puede detallarse en siete subfases: especificaciones iniciales, diseño preliminar, diseño lógico, diseño de detalle, implementación, evaluación y mantenimiento.

Cada una de las tres fases principales (definición, desarrollo e implementación) de la dimensión material consta de tres pasos internos para la resolución de problemas de la dimensión lógica (formulación, análisis e interpretación). A su vez, la dimensión temporal añade la tercera dimensión de la ingeniería de sistemas, que consiste en tres grandes escenarios o ciclos de vida:

Investigación y desarrollo.

Producción.

Comercialización.

La figura siguiente representa esta caracterización tridimensional.

FORMULACIÓN  ANÁLISIS  INTERPRETACIÓN  

Caracterización tridimensional de la ingeniería de sistema

Por lo tanto, el modelo tridimensional de la ingeniería de sistemas está formado por tres pasos (formulación análisis — interpretación) para cada una de las tres fases (definición — desarroüo — implementación) y éstas, a su vez, comprendidas en los tres ciclos de vida definidos Gnvestigación y desarrollo — producción — evaluación).

Read more