Introducere in ingineria sistemelor

DESPRE CARTE

Cartea „Introducere in Ingineria sistemelor” se adreseaza inginerilor de orice specialitate care proiecteaza, fabrica, implementeaza, verifica, testeaza, valideaza, opereaza, intretin si elimina sisteme care opereaza in medii complexe in care constrangerile si riscurile pot avea impact major asupra sigurantei. Aceste sisteme sunt specifice domeniilor militar, aerospatial, nuclear, medical, transporturi aeriene, rutiere, navale, feroviare, petrochimie si multe altele.

Ingineria sistemelor a aparut ca raspuns la cresterea complexitatii produselor si proiectelor ingineresti, care nu mai pot fi gestionate doar prin metode clasice de management de proiect. Ea se aplica in special sistemelor mari care functioneaza in medii complexe si necesita o abordare integrata pe toata durata vietii – de la concept pana la eliminare. Elementele centrale ale ingineriei sistemelor sunt gandirea sistemica si abordarea structurata a duratei vietii pe faze cu obiective clar definite. Acest nou mod de lucru asigura controlul obiectivelor si riscurilor cu care se confrunta sistemul pe toata durata vietii.

In carte sunt evidentiate si numeroasele constrangeri care influenteaza proiectele moderne – cerinte de afaceri, limitari de timp si buget, reglementari legale, cerinte ale utilizatorilor, riscuri si presiunea competitiva. Pentru a raspunde acestor provocari, ingineria sistemelor ofera seturi de procese pe baza carora este organizat managementul proiectului, managementul tehnic si executia activitatilor tehnice. Informatiile despre aceste procese sunt prezentate suficient de amanuntite pentru a permite intelegerea modului in care trebuie abordata fiecare faza a ciclului de viata.

Lucrarea subliniaza motivele aparitiei acestei discipline care, desi se aplica de cativa zeci de ani, a devenit principalul instrument de lucru pentru realizarea si utilizarea eficienta si controlata a sistemelor complexe cu functiunile si performantele asteptate de utilizatori. In acest context, inginerul de sistem avand competente tehnice si manageriale trebuie sa integreze echipe multidisciplinare si sa coordoneze intregul proces de dezvoltare.

PREFATA

Dezvoltarea tehnologica de dupa 1950 a fost caracterizata de aparitia electronicii analogice si mai apoi a celei digitale, automatizarea si computerizarea proceselor de proiectare si productie, utilizarea energiei nucleare, explorarea spatiului cosmic, dezvoltarea tehnologiilor informa-tionale, definirea si utilizarea tehnicilor de fiabilitate, disponibilitate, siguranta, managementul proiectelor, productiei si marketingului. Incepand cu anul 2000 trendul dezvoltarii tehnologiilor inteligente s-a accelerat astfel ca, in putinii ani care au trecut, au aparut noi tehnologii care au dus la dezvoltarea retelelor inteligente, procesarea inteligenta a datelor si informatiilor si automatizarea optimal-inteligenta a proceselor decizionale. Aceste noi tehnologii au dus la accelerarea schimbarilor in toate domeniile stiintifice si tehnologice, transformarea radicala a productiei, serviciilor, afacerilor si la un model global de transformare accelerata si continua a modului in care traim si muncim.

In prezent, sistemele utilizate in toate domeniile de productie si servicii sunt sisteme complexe formate din multe sisteme interconectate de o maniera inteligenta care asigura realizarea cu minim de efort uman, material si energetic realizarea oricarei misiuni. Aceste sisteme se inscriu intr-un mediu caracterizat de presiunile competitive impuse de piete, schimbarile rapide ale tehnologiilor, ciclului scurt de dezvoltare si fabricatie si numarul mare al organizatiilor implicate in procesele de concept, dezvoltare, operare si intretinere. In plus, sistemele sunt din ce in ce mai sophisticate, interoperabile si interdependente, pentru dezvoltare sunt implicate mai multe discipline, metode sau abordari distincte, termenele si bugetele sunt stricte si nu intotdeauna adecvate calitatii cerute, iar implicatiile asupra mediului si societatii sunt strict reglementate. Mai mult, sistemele viitoare trebuie sa se bazeze pe o arhitectura deschisa care sa faciliteze modificarea configuratiei prin inserarea de noi componente permitand un raspuns prompt si rapid la schimbarea nevoilor utilizatorilor.

Toate acestea au facut ca multe dintre proiectele sistemelor complexe sa aiba probleme legate de neindeplinirea unor functii asa cum a fost cerut, depasirea termenelor, a bugetului, a capacitatii de utilizare continua si in siguranta, consumurilor specifice, efectelor adverse asupra mediului si multe altele. Prin urmare, este nevoie ca sistemele ce se dezvolta sa fie robuste si fiabile, sa raspunda intr-un mod satisfacator nevoilor clientului/ utilizatorului si sa fie eficiente si sigure pe toata durata vietii lor. Dar, aceste caracteristici fac ca sistemele sa devina atat de complicate, complexe si sofisticate incat fara o metodologie de dezvoltare bine structurata nu se mai pot obtine performantele dorite.

Experienta a dovedit ca majoritatea problemelor observate au fost rezultatul direct al neaplicarii de la inceputul proiectului a unei abordari sistemice personalizate. Adica, initial cerintele generale nu au fost foarte bine definite (de sus in jos), procesul de dezvoltare a urmat o abordare de jos in sus, satisfacerea nevoilor beneficiarilor a fost urmarita pe termen relativ scurt si, in multe cazuri, filosofia proiectului s-a bazat pe obtinerea grabnica a livrabilelor urmand ca remedierile sa se faca mai tarziu, in timpul utilizarii. Cauzele esecurilor ar trebui cautate si in termenele scurte de realizare, bugetului limitat si niciodata suficient si nu in cele din urma schimbarilor rapide ale tehnologiilor. In acest mediu cu o evolutie fulminanta si extrem de competitiv, acum, este mai important ca niciodata, sa eliminam aceste cauze. Tendintele actuale indica faptul ca, in general, complexitatea sistemelor este in crestere, iar provocarile asociate cu crearea de noi sisteme sunt mai mari ca niciodata!

Pentru aceasta trebuie sa adoptam acele metode si tehnici care sa ne asigure ca sistemele sunt realizate la un nivel inalt de calitate, sunt sigure, fiabile, usor de sustinut si eficiente din punct de vedere al costurilor, avand toate acele ingrediente care fac ca utilizatorul (clientul) sa fie pe deplin multumit pentru ca nevoile sale sunt satisfacute.

Dea lungul anilor, dezvoltarea sistemelor a trecut prin diverse faze, fiecare faza aducand imbunatatiri care au facut ca cele mai multe cauze ale esecurilor sa fie inlaturate. Astfel a luat nastere ingineria sistemelor, metoda care abordeaza sistemele pe toata durata vietii urmarind satisfacerea nevoilor si asteptarilor celor interesati, fie beneficiari, utilizatori, personal de intretinere sau organisme de supraveghere a pietei. La inceput, aceasta noua metoda s-a aplicat pentru proiecte din domeniul militar si aerospatial. Ulterior, datorita avantajelor incontestabile obtinute, a fost adoptata si de alte domenii, in primul rand de cele in care siguranta este primordiala (utilizarea energiei nucleare, transporturile aeriene, navale, rutiere si feroviare, aparatura medicala, industria chimica si farmaceutica), iar mai apoi si de celelalte industrii (energetica, constructii de masini, alimentara etc.).

Ingineria sistemelor abordeaza sistemul in contextul interactiunii cu ale sisteme impreuna cu care realizeaza functiunile cerute. In plus, sistemul este privit in termenii intregului ciclu de viata, adica, de la concept,la proiectarea preliminara si detaliata, productie si/sau constructie, utilizare, intretinere si suport, retragere si eliminare. Deciziile luate in oricare faza a ciclului de viata pot avea impact asupra activitatilor din celelalte faze. Astfel au fost dezvoltate rachete, sateliti, statii orbitale, avioane, automobile, locomotive, vapoare, masini unelte, centrale electrice nucleare, hidrocentrale si termocentrale, linii de fabricatie, fabrici etc.

Succesul ingineriei sistemelor se datoreaza aplicarii ordonate a unor procese manageriale organizatorice si tehnice. Stabilirea unui mediu organizational adecvat fiecarui proiect permite implementarea eficienta a proceselor tehnice. In principal, aceasta abordare se, reduce la o planificare realista a resurselor si activitatilor, stabilirea echipelor de management de proiect, management tehnic si de executie a lucrarilor, rolurile, competentele si autoritatile fiecarui participant la proiect. Desigur, pentru viitor aceasta abordare reprezinta o provocare culturala majora.

Aceasta carte descrie un proces bine structurat pentru dezvoltarea sistemelor, in special atunci cand acestea sunt suficient de complexe incat tehnicile conventionale nu pot face fata complexitatii si incertitudinilor proiectului. Ideea principala consta in definirea completa si corecta a problemei inainte de a proiecta solutia. In acest demers sunt multe parti interesate care furnizeaza cerinte si constrangeri. Cerintele de proiectare a sistemului sunt cele ale partilor interesate la care se adauga cerintele tehnice, considerate la fel de importante si trebuie bine definite de la inceput. Sistemul trebuie privit in functie de toate componentele sale, pe o baza total integrata care include echipamentele principale, software-ul, personalul de operare, facilitatile, datele si informatiile asociate.

Experienta mi-a dovedit ca multi ingineri procedeaza gresit neglijand procesele organizatorice de management de proiect si management tehnic. De multe ori, chiar cunoscand metodologia de lucru, presiunea timpului sau a bugetului face ca aplicarea sa fie partiala si, logic, rezultatele nu sunt cele asteptate. Asta este motivul principal pentru care, utilizand experienta multor ani de activitate in acest domeniu si o informare bazata, in primul rand, pe standarde internationale, am scris aceasta carte. Cartea este scrisa pentru initierea inginerilor in conceptul, dezvoltarea, implementarea, operarea, intretinerea si eliminarea sistemelor de orice fel, dar in special, a sistemele mari si complexe.

Cartea este organizata pe capitole, astfel:

Capitolul 1 este destinat introducerii in principiile dezvoltarii sistemelor.

Capitolul 2 prezinta definirea sistemelor, sistemele formate din mai multe sisteme, mediul in care sistemele functioneaza.

Capitolul 3 prezinta ciclul de viata al sistemelor si al sistemelor de sisteme, modelele ciclului de viata, caracteristicile sistemelor constitutive ale sistemelor de sisteme, elemente de guvernanta utile in dezvoltare.

Capitolul 4 prezinta procesele recomandate pentru proiectele sistemelor de sistem, respectiv, procesele de contractare, organizationale, de mana-gement tehnic si procesele tehnice.

Capitolul 5 prezinta modul in care ingineria sistemelor abordeaza conceptul, dezvoltarea, fabricatia, operarea, suportul si eliminarea sistemelor. Accentul este pus pe etapele de concept si dezvoltare care sunt prezentate in amanunt.

Capitolul 6 prezinta aplicarea metodologiei agile in dezvoltarea sistemelor de sisteme.

Capitolul 7 este un glosar al celor mai importanti termeni utilizati in ingineria sistemelor.

Scriind aceasta carte am dorit sa pun la indemana inginerilor de orice specialitate o introducere in ingineria sistemelor. Desigur, informatiile din carte nu sunt dezvoltate la cel mai inalt nivel si nici pentru a fi un ghid de aplicare al ingineriei sistemelor. Cititorul isi poate completa cunostintele si poate intocmi instructiuni de aplicare specifice fiecarui proiect utilizand informatiile complementare din bibliografie. Din multitudinea de lucrari aparute pe aceasta tema am incercat sa le selectez pe cele mai semnificative, astfel ca, pentru fiecare capitol cititorul poate gasi informatii utile si amanuntite.

Dedic aceasta carte tuturor celor cu care de-a lungul carierei mele am colaborat la executia si implementarea multor proiecte. Experienta pe care am castigat-o se datoreste, in mare parte lor. Impreuna am descoperit si aplicat principiile ingineriei sistemelor fara sa o fi cunoscut. Mai tarziu, cand posibilitatile de informare au devenit mai accesibile am constatat ca, multe din principiile pe care le-am aplicat au fost aliniate judicios intr-un model de lucru care a dat claritatea necesara succesului. Daca ar fi sa enumar pe toti care in mod indirect au participat la conceptul si continutul acestei carti mi-ar trebui multe pagini, asa ca, ma rezum la a aminti colegii de la IPA filiala Craiova si de la departamentele tehnic si cercetare-dezvoltare al companiei Softronic. In mod deosebit apreciez ajutorul primit de la d-nii Orlando Craciun si Gheorghe Manolea, care prin sfaturile lor au contribuit la forma actuala a cartii.

Radu Zlatian

INTRODUCERE

Este firesc ca fiecare dintre noi sa se intrebe de ce este necesara aceasta noua specializare inginereasca – ingineria sistemelor. La prima vedere, explicatia ar putea fi simpla, dar nu este asa. In cele ce urmeaza voi incerca sa explic de ce a fost nevoie de ingineria sistemelor, cand a aparut, unde, de ce si de cine o aplica.

In primul rand, trebuie spus clar – ingineria sistemelor se aplica numai sistemelor mari care opereaza in medii complexe si pentru care asigura indeplinirea obiectivelor pe toata durata vietii, de la concept pana la eliminare.

Toate sistemele, indiferent cat de complex este mediul lor operational au aceeasi definitie, iar asta face ca delimitarea intre sistemele mari si complexe si celelalte sisteme sa fie neclara.

Totusi, unanim este acceptat ca sistemele care opereaza in medii complexe sunt acelea la care simpla aplicare a metodelor managementului de proiect nu mai este suficienta pentru obtinerea rezultatelor asteptate. Exemple de astfel de sisteme pot fi echipamentele militare, aerospatiale, medicale, infrastructura si mijloacele de transport, instalatiile tehnologice si liniile de productie din orice domeniu industrial si multe altele.

Costul investitional mare, beneficiile utilizarii si impactul asupra mediului operational fac ca, pentru aceste sisteme, sa fie necesara luarea in considerare a functiunilor si performantelor pe toata durata lor de viata. Ca urmare, pentru dezvolta-rea, fabricarea, instalarea, executia testelor, operarea, intretinerea si eliminarea acestor sisteme este nevoie de echipe formate din specialisti in domeniile economice, tehnice si tehnologice.

Starile stiintifice, economice, tehnice, tehnologice, sociale, umane si naturale in care opereaza aceste sisteme formeaza un mediu complex, dinamic si dificil de controlat. Interdependenta factorilor caracteristici acestui mediu si dinamica lor pe parcursul duratei de viata face ca analiza si sinteza sistemelor mari si complexe sa fie abordata prin divizarea duratei de viata in secvente care pot fi analizate separat, dar fara a pierde esenta sistemului. Aceasta abordare specifica ingineriei sistemelor permite controlul eficient al realizarii sistemelor pe baza unui set de procese organizatorice, de management tehnic si tehnice. Principalii factori ai mediului operational al sistemelor mari si complexe sunt prezentati in continuare.

Mediul operational

Mediul operational in care un sistem este dezvoltat si in care va opera este format dintr-o multitudine de factori economici, sociali si tehnologici care influenteaza indeplinirea obiectivelor asumate de dezvoltator si beneficiari. Principalii factori care formeaza mediul complex al unui proiect pot fi:

– importanta strategica a proiectului pentru organizatiile implicate presiunile competitive impuse de piete

– sisteme din ce in ce mai interoperabile si interdependente

– numarul mare de parti ale sistemului

– cantitatea mare de resurse cheltuite pentru realizarea obiectivelor

– numarul mare al organizatiilor implicate si conflictele intre ele privind ne-voile si cerintele

– schimbari rapide ale tehnologiilor, ciclu tehnologic scurt si riscuri crescute de invechire

– termene limita stricte si reducerea costurilor fara reducerea calitatii sau a domeniului de aplicare

– in realizarea proiectului sunt implicate mai multe discipline, metode sau abordari distincte

– implicatiile rezultatelor proiectului asupra mediului si societatii

– numarul mare de interfete intre proiect, rezultatele proiectului si partile interesate.

Multidisciplinaritatea ingineriei

Pana in anii 1960-1970 fiecare dintre industriile cu utilizarea intensiva a ingineriei, cum ar fi electronica, energetica, constructiile de masini de toate felurile, chimia si altele au beneficiat de aportul unor ingineri cu specializare unica – inginer mecanic, electronist, chimist etc. Evolutia ulterioara a stiintei, tehnicii si tehnologiei a facut ca in interiorul fiecarui domeniu ingineresc sa apara mai multe specialitati. Astazi, disciplinele ingineresti au ajuns la un nivel incredibil de dezvoltare, astfel ca un inginer nu mai poate cuprinde intreaga paleta a preocuparilor din domeniul sau de activitate. Prin urmare, a fost nevoie de definirea a noi specialitati. In principal, criteriile de definire au avut in vedere unitatea preocuparilor tehnice sau tehnologice. Luand ca exemplu ingineria electronica, cele mai importante specialitati sunt ingineria echipamentelor analogice sau digitale, de joasa sau inalta frecventa, de consum sau industriale, de putere, pentru procesarea semnalelor, supraveghere si control, comunicatii terestre sau prin sateliti, sisteme de calcul, proiectare hardware, PCB sau ingineria de fabricare care are ca subdomenii tehnologiile de asamblare, verificarea asamblarii, testarea calitatii si functionalitatilor.

Diversificarea specialitatilor isi are originea in rata incredibila a cresterii cunostintelor din toate domeniile ingineresti. Maturitatea fiecarei specialitati este data de consolidarea cunostintelor si in special a celor tehnice si tehnologice. De fapt, tehnologiile mature sunt cele care alimenteaza progresul tehnic si fac ca produsele noi sa aiba performante si caracteristici superioare celor vechi. In acest context, defini-rea specialitatilor ramane permanent in urma noilor cunostinte, in primul rand, datorita inertiei adoptarii de industrie a noilor tehnologii.

Capacitatile ingineresti in crestere au creat produse din ce in ce mai complexe, mai mari si mai sofisticate a caror costuri de dezvoltare, fabricatie, instalare si utilizare sunt foarte mari. Aceste noi produse sunt necesare pentru ca ele cresc versatilitatea, performantele, calitatea si productivitatea serviciilor pe care le executa. Pe de alta parte, globalizarea a creat o concurenta acerba la care pot participa cei care ofera cele mai bune produse, cu cele mai performante functiuni si caracteristici de utilizare, durata de viata, disponibilitate, siguranta si costuri. Prin urmare, necesitatea de a avea echipamente, instalatii sau instrumente care sa poata executa cele mai sofisticate si complicate servicii, dublata de competitia pentru castigarea pietelor a generat nevoia de specializare si profesionalizare a inginerilor in subdomenii noi, unele nascute numai de cativa zeci de ani si aflate inca in faza de maturizare.

Caracteristic sistemelor noi este complexitatea realizata prin reuniunea de echipamente, instalatii sau dispozitive cu caracter mecanic, electric, electronic, hidraulic etc. De exemplu, astazi pentru crearea unui sistem care sa realizeze functii de comanda, control si comunicare este nevoie ca ingineri specializati in subdomenii ale ingineriei electronice, electrice, mecanice sa fie integrati intr-o echipa multidisciplinara care sa poate raspunde profesionist tuturor provocarilor create de un astfel de proiect. Prin urmare, echipa specialistilor care dezvolta, fabrica, instaleaza si intretin aceste sisteme trebuie sa includa o paleta larga de ingineri cu specializari diferite. In plus, responsabilitatea celor care au dezvoltat si fabricat sistemul nu se opreste decat atunci cand acesta nu mai este util si trebuie eliminat. Asadar, echipa se completeaza si cu personalul de intretinere preventiva si corectiva si cu operatorii si tehnologii care dirijeaza procesele in care sistemul este integrat.

Prin urmare, pentru dezvoltarea, fabricarea si operarea unui sistem care opereaza intr-un mediu complex devine necesara integrarea intr-o echipa a inginerilor cu specializari diferite. Este firesc ca la dezvoltarea centralelor electrice de orice tip, instalatiilor tehnologice utilizate in chimie, sistemelor de supraveghere a traficului avioanelor sau trenurilor, masinilor cu comanda numerica care prelucreaza metale, materiale plastice sau lemn, automobile, camioane, vapoare, avioane, locomotive sau vagoane sa fie nevoie de un ansamblu de competente multidisciplinare coordonate astfel incat produsul final sa satisfaca asteptarile utilizatorilor. In concluzie, dezvoltarea, fabricarea, instalarea si utilizarea sistemelor care opereaza in medii complexe necesita o echipa multidisciplinara care sa poata acoperi intreaga paleta de activitati finalizate cu indeplinirea obiectivelor proiectului si obtinerea satisfactiei clientilor.

Gandirea sistemica

Caracteristic sistemelor mari si complexe este structura lor formata din mai multe sisteme interconectate interdependent intre ele. Pe masura ce ne indreptam spre cresterea functiunilor si performantelor, sistemele componente sunt tot mai multe si tot mai interconectate. Aceasta a determinat schimbari continue in lumea din jurul nostru, iar modul de abordare al analizei si sintezei acestui tip de sisteme ar trebui sa fie unul care sa cuprinda sistemele componente fara a neglija intregul sistem. Intelegerea profunda a comportamentelor sistemelor mari si complexe pentru a le prognoza si ajusta rezultatele necesita o gandire care sa le cuprinda in intregime, o gandire sistemica. De exemplu, intr-un sistem de transport feroviar este necesar sa se ia in considerare nu numai elementele sistemului, cum ar fi, de exemplu, sistemul de transport marfa, ci si sistemul din care face parte, adica sistemul feroviar european.

Gandirea sistemica este metoda dezvoltata pentru a intelege si analiza modul in care sisteme diferite, se influenteaza reciproc in cadrul unui intreg. Gandirea sistemica este un mod de lucru cognitiv, formal, abstract si structurat aplicabil in medii complexe in care atentia este indreptata mai intai pe intreg sistemul, dar fara a neglija subsistemele. Sintetizand, fondatorul gandirii sistemice Barry Richmond afirma, in mod plastic, ca trebuie sa vezi si padurea si copacii.

Acum, cand expansiunea sistemelor mari, complexe si sofisticate a devenit un fenomen real gandirea sistemica pare ca este mijlocul care ne poate ajuta sa intelegem si manipula in interesul utilizatorilor sistemul in ansamblu prin sistemele sale componente si relatiile dintre ele. Gandirea sistemica este capabila sa abordeze proiecte complexe, sa analizeze probleme complet diferite provenite din domenii diferite relevand caracteristicile lor comune si sa rezolve probleme complexe prin conectarea a diverse tehnici specializate. De altfel, fara o guvernanta sistemica ar fi imposibil sa construim, de exemplu, o instalatie care produce policarbonati, o unitate care pro-duce energie electrica prin arderea gazului metan, un tren sau orice alt sistem complex. Asta deoarece guvernanta bazata pe gandirea sistemica este capabila sa:

– abordeze proiecte de orice complexitate

– analizeze sisteme provenite din diverse domenii tehnice scotand in evidenta caracteristicile lor comune.

Datorita ariei diverse a preocuparilor sistemelor complexe gandirea sistemica impune ca rezolvarea problemelor sa se desfasoare pe o baza multidisciplinara. De exemplu, abordarea construirii unui cartier de locuinte intr-un oras necesita specialisti in urbanism, retele de apa, canal, electricitate, drumuri, arhitecti, sociologi, economisti etc. care sa conecteze tehnicile specializate destinate rezolvarii problemelor unui astfel de proiect.

Constrangeri impuse de mediul de afaceri

Scopul principal al oricarei afaceri este de a genera beneficii pentru furnizor si beneficiar. Crearea beneficiilor porneste de la cererile de sisteme, produse sau servicii care ar putea fi o componenta a unei afaceri. Dar, pentru ca afacerea sa existe este nevoie de ingineri care sa proiecteze si sa produca sistemele, produsele sau serviciile necesare afacerii. Prin urmare, este logic ca integrarea afacerilor si ingineriei sa fie esentiala. Cu toate acestea pana in decada a saptea a secolului trecut ingineria si afacerile au ramas in mare masura la poli opusi. Functionalitatile si performantele sistemelor si produselor din ce in ce mai complicate si pretentioase, utilizarea in medii operationale complexe, nivelul tot mai mare al tehnologiei, concurenta si presiunea asupra timpului de lansare pe piata sunt numai cativa din factorii esentiali care motiveaza integrarea ingineriei de sisteme si a guvernarii proiectelor ca instrument de crestere a competitivitatii.

Scopul principal al ingineriei sistemelor consta in obtinerea rezultatului dorit. Pentru asta, mai intai trebuie cunoscut cu exactitate rezultatul dorit, adica nevoile, asteptarile si cerintele utilizatorilor. Numai dupa ce acest lucru este clar are sens sa continuam. Odata ce rezultatele dorite de utilizatori au fost clar stabilite, ele trebuie comparate cu obiectivele strategice ale companiei pentru a stabili daca sunt aliniate. Practic, orice proiect nu poate incepe pana cand managementul portofoliului dezvoltatorului nu decide daca organizatia are capacitatea de a dezvolta, fabrica si asigura suportul pentru operarea sistemului asteptat de potentialii utilizatori. Decizia se bazeaza pe analiza Conceptul proiectului, Studiilor de fezabilitate, obiectivelor strategice ale organizatiei si capacitatea de a asigura din surse proprii sau atrase a resurselor necesare executiei cu succes a unui astfel de proiect. Toate aceste activitati necesita aportul specialistilor in analiza pietei, economie si inginerie de diverse specialitati organizati si coordonati de un management eficient. Daca alinierea este satisfacatoare poate fi initiat procesului de inginerie a sistemelor.

Constrangeri organizatorice

Cresterea marimii si complexitatii sistemelor afecteaza si complexitatea sistemelor organizationale. Pentru a raspunde acestor provocari organizatiile ar trebui sa aiba o structura de guvernare flexibila, adaptabila dimensiunilor fiecarui proiect. Pentru aceasta este necesar un management de proiect si un management tehnic capabile sa organizeze si gestioneze activitatile in limitele timpului si bugetului alo-cate, un sistem de procese, proceduri si reguli capabile sa ordoneze executia activitatilor si obtinerea livrabilelor programate, un sistem de management al schimbari-lor, de configurare, verificare si control si un sistem de pregatire continua a personalului cu sarcini de management, organizatorice si tehnice.

Constrangeri privind analiza riscurilor

Costurile foarte mari ale sistemelor complexe si sofisticate impreuna cu costurile de neutilizare datorate defectarilor determina pregatirea pentru asigurarea unei disponibilitati ridicate inca din etapa cand sistemul este in faza de concept si niciuna dintre activitatile de dezvoltare nu a inceput. Aceasta noua viziune face ca analiza si tratarea riscurilor sa fie o preocupare constanta dea lungul ciclului de viata. Ca o necesitate apare proiectarea pentru obtinerea fiabilitatii programate, cresterea capacitatii sistemului de a fi intretinut si incadrarea riscurilor in categoria tolerabil.

O categorie speciala de sisteme complexe este cea care apartine domeniilor reglementate, cum sunt cele din domeniul militar, aerospatial, nuclear, infrastructura si vehiculele de transport etc. Operarea acestor sisteme poate produce daune cu consecinte deosebit de grave, uneori ireparabile. Prin urmare, pentru dezvoltarea acestor sisteme analiza si tratarea riscurilor este deosebit de importanta, iar initial, ingineria sistemelor a fost dezvoltata pentru aplicatii in aceste domenii. Aplicatiile in alte domenii reglementate sau nu au aparut mult mai tarziu, dupa ce succesele aplicarii ingineriei sistemelor au fost constante si repetate. Ate domenii in care ingineria sistemelor se aplica cu succes sunt dintre cele mai diverse, de exemplu, dezvoltarea de centrale electrice, masini unelte, lini de productie pentru produse chimice, alimentare, imbracaminte si incaltaminte, bunuri de larg consum etc.

Constrangeri impuse de reglementari legale

Constrangerile impuse de reglementari legale pentru protectia consumatori-lor si circulatia libera a marfurilor au adaugat noi valente sistemelor mari si complexe. Acestea se refera la siguranta, securitatea si sanatatea persoanelor, prezervarea si protectia mediului, protectia bunurilor publice si private, caracteristicile de utilizabilitate etc. In plus, fiecare beneficiar adauga constrangeri legate de timpul si conditiile de livrare, costul investitiei, al operarii si intretinerii, durata de viata si reparatiile programate, fiabilitatea si disponibilitatea, pregatirea personalului de operare si multe altele.

Constrangeri impuse de timp si buget

Timpul si bugetul sunt constrangeri careia trebuie sa li se acorde o atentie speciala. In general, sistemele mari si complexe sunt finantate de guverne sau organisme care au expertiza in gestionarea acestor activitati, iar timpul acordat dezvoltarii, fabricatiei, instalarii, receptiei, utilizarii este corelat cu un bugetul fix, limitat. De cele mai multe ori achizitorii au aproape aceleasi competente ca furnizorii stiind foarte bine ce vor si lasand cele mai multe si importante riscuri furnizorului.

Calendarul activitatilor majore al oricarui proiect este corelat cu nevoia de utilizare a sistemului, cu capacitatea de finantare si cu recuperarea investitiei prin utilizarea sistemului pentru o anumita durata, incepand cu o anumita data. Astazi majoritatea proiectelor se bazeaza pe un program si un buget date, care rareori pot fi modificate. In acest fel, beneficiarii se asigura ca utilizarea sistemului pe care il achizitioneaza le aduce venituri care sa recupereze investitia inainte ca aceasta sa se deprecieze. Astfel, s-au dezvoltat constrangeri importante, care desi nu au caracter ingineresc sunt impuse personalului ingineresc care trebuie sa ia in considerare rigorile limitelor de timp si buget pentru planificarea si executia activitatilor pe toata durata de viata a sistemului.

Nevoia de planificare

Datorita complexitatii acestor sisteme activitatile de dezvoltare, fabricatie, instalare, teste si transferul proprietatii beneficiarului au devenit atat de sofisticate incat ele nu mai pot fi gestionate decat in conformitate cu o metodologie organizata, planificata, controlata si supravegheata. O astfel de metodologie permite elaborarea de decizii fundamentate si cu valoare reala pentru atingerea obiectivelor proiectului si reduce gradul de risc in toate activitatile. Riscurile potentiale pot proveni din pierderea controlului asupra acestor sisteme expuse la o gama larga de con-strangeri care nu sunt neaparat constrangeri ingineresti. Deja, in cele mai multe domenii industria a devenit constienta ca fara o planificare a activitatilor optimizata dupa parametri organizatorici, de timp si buget nu este posibila performanta. Planificarea aduce multiple beneficii care au impact major asupra rezultatelor tehnice si economice. In orice proiect, planificarea timpurie a activitatilor, achizitiilor, desemnarea echipelor de management si tehnice, atribuirea rolurilor, atributiilor si autoritatilor fiecarei persoane sunt cerinte obligatorii de management.

Forta partilor interesate

Sistemele mari si complexe implica investitii cu costuri si asteptari mari. In acest context, finantatorii si beneficiarii directi si indirecti urmaresc cu atentie progresul proiectelor implicandu-se in fiecare etapa a dezvoltarii, fabricatiei, instalarii si testarii, punerii in functiune si transferului proprietatii catre beneficiar. Chiar daca acestia nu au personal pregatit corespunzator ei apeleaza la experti astfel ca sistemul lor de con-trol asupra proiectelor este efectiv si eficient. In multe dintre situatii, finantatorii si beneficiarii doresc nu numai sa fie consultati, ei vor sa participe activ si chiar sa conditioneze progresul proiectului de acordul lor, de exemplu la stabilirea planului proiectului, a cerintelor de proiectare, selectarea arhitecturii, specificatia testelor de recep-tie si altele. Alte parti interesate in activitatile proiectului si care pot interveni in forta sunt cele care au un sarcini legale de supravegherea prezervarii mediului, a sanatatii si securitatii muncii, concurenta si organismele de reglementare specifice domeniului in care sistemul va opera.

Guvernarea sistemelor

Constrangerile prezentate au crescut considerabil necesitatea abordarii organizate, metodice si sistematice a managementului dezvoltarii, fabricatiei si utilizarii sistemelor ingineresti complexe. Constrangerile si rolul beneficiarilor definesc natura ingineriei sistemelor ca o metoda care obliga la analiza sistemului pana la cele mai mici detalii ale sale pentru a satisface nevoile clientului.

Prin urmare, un astfel de proiect ar trebui sa respecte constrangerile de timp, buget, organizatorice si impuse de beneficiari si de reglementarile legale. Livrarea la timp, fara cheltuieli suplimentare fata de bugetul alocat si cu performantele cerute nu mai este suficienta – sistemul trebuie livrat impreuna cu intregul set de servicii care asigura utilizarea in conditiile cerute pe toata durata vietii sale. In concluzie, pentru proiectele sistemelor mari si complexe trebuie trecut de la viziunea de proiect care se limiteaza la dezvoltare, validare si acceptare la viziunea de sistem care ia in considerare tot ciclul de viata de la concept pana la eliminare.

Un sistem guvernat de ingineria sistemelor are o natura ierarhica fiind impartit in subsisteme care pot fi hardware, software, firmware, personal, facilitati, date, materiale, servicii si procese. Ingineria sistemelor este capabila sa guverneze fiecare etapa a ciclului de viata a sistemului transformand guvernanta bazata pe proiect in guvernanta bazata pe sistem. In relatia cu managementul de proiect, ingineria sistemelor include aspecte tehnice care se refera la guvernanta sistemului, in timp ce managementul de proiect include aspecte care se refera la guvernanta proiectului.

Guvernanta bazata pe ingineria sistemelor se realizeaza prin metodele gandirii sistemice, abordarea de sus in jos si de jos in sus, utilizarea unei echipe tehnice multidisciplinare, procese organizatorice, de management si tehnice, instrumente de management a cerintelor, analiza compromisurilor si planuri de management al timpului, activitatilor, schimbarilor, configurarii, calitatii si sigurantei.

Rolul managementului

In practica curenta, intotdeauna exista contradictii intre performante, costuri si termene. Cu cat exista mai putin timp si bani, cu atat devine mai important sa se faca lucrurile corect de prima data. Pentru aceasta, mai intai se identifica lucrul corect de facut, urmand ca apoi sa fie facut corect. Aceasta constatare sugereaza ca scopul oricarui proiect consta in gasirea celei mai potrivite solutii justificabile din punct de vedere tehnic in contextul limitarilor impuse de termene, buget, tehnologie, obiective de afaceri si chiar preferintelor clientilor. Prin urmare, integrarea gandirii tehnice in strategia de afaceri devine un factor esential in obtinerea beneficiilor asteptate atat de furnizori cat si de utilizatori, iar acesta se poate realiza printr-un management eficient care sa gestioneze procesele tehnice si de afaceri intr-un mod optimizat dupa rezultatele dorite. Ingineria sistemelor abordeaza managementul proiectelor pe doua paliere: managementul de proiect care preia sarcinile clasice la care adauga sarcini de management al ciclului de viata, infrastructurii proiectului, portofoliului, resurselor umane, calitatii si cunoasterii si managementul tehnic responsabil cu planificarea proiectului, managementul configurarii, riscurilor, informatiilor, masurarii, asigurarea calitatii, evaluarii si controlului.

Managementul calitatii

Organizatia responsabila cu furnizarea sistemului, la fel ca si beneficiarul acestuia trebuie sa asigure indeplinirea atributiilor ce le revin la un nivel de calitate, de obicei stabilit prin intelegeri contractuale. Aceste sarcini pot fi indeplinite numai daca ambele entitati au implementat un sistem de calitate care, prin procedurile si regulile ce-l definesc pot asigura indeplinirea obiectivelor proiectului in conditiile de calitate stabilite. Pentru aceasta, ingineria sistemelor are definite seturi de procese de con-tractare, management organizational, management tehnic si tehnice. Aceste procese ar trebui sa faca parte din sistemul de calitate al furnizorului si sa fie aplicate prin proceduri operationale, instructiuni sau reguli.

Rolul de integrator

In principal, ingineria sistemelor abordeaza proiectele mari divizandu-le in probleme mai mici si usor de gestionat. Acest lucru este posibil numai daca rolul sau impactul problemelor mici este inteles ca parte a unei probleme mai mari. O intelegere solida a problemei reale si a proiectului in ansamblu permite apoi definirea structurii de defalcare a lucrarilor (WBS – Work breakdown structure), identificand cele mai potrivite rezultate de nivel inferior necesare pentru a asigura atingerea rezultatului de nivel inalt la nivelul cerut. Analiza si prioritatea tratarii cerintelor prin luarea deciziilor fundamentate tehnic, tehnologic si stiintific elimina partinirea atunci cand se identifica cea mai potrivita solutie a unei probleme. In acest fel, ingineria sistemelor asigura rezolvarea problemelor, inclusiv a celor generate de necesitatea reducerii consecintelor riscurilor la un nivel acceptat de societate ca o pierdere asumata.

Ingineria sistemelor se bazeaza si pe utilizarea lectiilor invatate din alte proiecte si, prin urmare, este disciplina cea mai capabila sa realizeze integrarea definirii cerintelor cu rezolvarea problemei mari prin divizarea in probleme mai mici a caror rezolvare poate fi controlata. In acest sens, ingineria sistemelor imparte durata de viata a sistemelor in faze ale ciclului de viata, fiecare faza in etape, iar fiecare etapa in activitati. Numai asa rezultatele dorite si riscurile pot fi controlate pe toata durata vietii unui sistem asigurandu-se nu numai obtinerea sistemului dorit, dar si utilizarea sa asa cum este asteptata de beneficiari. Prin urmare, ingineria sistemelor este fac-torul cheie in integrarea bugetului, calendarului si performanta proiectului.

Scurt istoric ingineriei sistemelor

Ingineria sistemelor se refera la intregul sistem complex fara sa neglijeze sistemele componente. Pentru sistemele componente, luate separat de sistemul din care fac parte, se aplica teoria sistemelor care, incepand cu secolul XIX a evoluat continuu. Teoria sistemelor a inceput cu studii privind criteriile de stabilitate (Routh in 1877, Liapunov in 1892, Hurwitz in 1895, Nyquist in 1932, Bode in 1945, Nichols in 1947), analiza si sinteza prin metoda locului radacinilor (Evans in 1948,) controlul optimal (Wiener in 1949), stabilirea controlabilitatii si observabilitatii (Kalman in 1955), inteligenta artificiala (incepand cu 1955), controlul optimal si adaptiv (Bel-lman 1957), controlul optimal (Pontryagin in 1962), controlul bazat pe logica Fuzzy (Zadeh in 1965), controlul optim multivariabil (Vidyasagar in 1972) si continua cu studii privind utilizarea inteligentei artificiale, controlul robust si controlul Fuzzy neuronal. Teoriile de analiza si sinteza in planul timp-frecventa sau in planul s sunt capabile sa asigure proiectarea oricarui sistem de reglare automata.

In 1930 Radio Corporation of America a emis ideea necesitatii unei abordari sistemice in dezvoltarea unui serviciu de televiziune, iar (probabil) Bell Telephone Laboratories, Inc. a folosit pentru prima data termenul „inginerie de sisteme”. Debutul in-gineriei sistemelor se datoreaza lui George W. Gilman (Massachusetts Institute of Technology – MIT) care a introdus conceptul ingineriei sistemelor si in 1950 a initiat primul curs pentru studenti pe aceasta tema. Aplicand ingineria sistemelor, in 1951 sub conducerea lui George E. Valley US Air Forces, MIT si Lincon Laboratory a inceput proiectul SAGE (Semi-Automatic Ground Environment) cel mai mare sistem de apa-rare antiaeriana al Statelor Unite, urmat de proiectul ATLAS care a avut ca obiectiv dezvoltarea rachetelor balistice intercontinentale. In 1957 a aparut o prima lucrarea care abordeaza ingineria sistemelor (System Engineering – An introduction to design al large scale systems, scrisa de Harry H. Good si Robert E. Machol de la Universitatea din Maryland). In 1946 RAND Co. din Santa Monica, California elaboreaza System Analysis, care si azi, in versiunea din 1972, este utilizata pentru compararea solutiilor alternative, iar in 1990 se formeaza National Council on Systems Enginee-ring (NCOSE) care in 1995 devine International Council on Systems Enginee-ring (INCOSE). INCOSE este o organizatie non-profit cu activitate profesionala in do-meniul ingineriei de sisteme, cu aproximativ 26.000 de membri si asociati, inclusiv corporatii, membri individuali si studenti.

Dezvoltarea metodologiei ingineriei sistemelor a beneficiat si de aportul cercetatorilor de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts, Corporatia MITRE (SUA), Scoala de Inginerie a Universitatii Purdue, Institutul de Inginerie Software de la Carnegie Mellon University, Institutul de Tehnologie Stevens, Universitatea California de Sud si Universitatea San Diego, Asociatia Industriei de Aparare Nationala din SUA (NDIA), Asociatia Industriilor Aerospatiale din SUA (AIA) si altii.

Standardizarea conceptelor ingineriei sistemelor a inceput la 1 May 1974 cu standardul militar american MIL-STD-499A Engineering Management, a continuat in 1994 cu standardele ANSI/EIA-632 Procesess for Engineering a System si IEEE 1220 Standard for Application and Management of the Systems Engineering Process. In perioada care a trecut de la aparitia primului standard, in asociere sau separat, ISO (International Organization for Standardization), IEC (International Electrotechnical Commision) si IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), EIA (Electro-nic Industry Association), ANSI (American National Standards Institute) si SAE (Society of Automotive Engineers) au emis mai multe standarde care reglementeaza fazele ciclului de viata, stabilirea cerintelor, arhitectura, procesele aplicabile, configurarea, analiza si tratarea riscurilor, managementul riscurilor, calitatii, proiectelor, planificarea. Unele dintre aceste standarde au fost preluate si de organismul european de standardizare CENELEC.

Valorificand noile concepte, in 2018 INCOSE (International Council on System Engineering) a elaborat System Engineering Handbook – A Guide for Developing, Ef-fective and Efficent System Engineering Capabilities si Guide to the System Enginee-ring Body of Knowleadge (SEBoK). Aceste manuale au rolul de a pune la dispozitia utilizatorilor o structura a cunostintelor care faciliteaza intelegerea aplicarii, dar si cele mai importante surse de referinta care pot fi consultate pentru scolarizare, clarificari sau aplicatii. Dea lungul anilor, tinand pasul cu noile concepte ale manage-mentului ingineriei sistemelor, aceste documente definitorii pentru cei ce aplica in-gineria sistemelor, au evoluat astfel ca, in 2025 Systems Engineering Handbook. A Guide for System Life Cycle Processes and Activities a ajuns la versiunea 5.0, iar Guide to the System Engineering Body of Knowleadge (SEBoK) in versiunea 2.13. In mod cert, evolutia continua si in anii ce urmeaza se asteapta noi versiuni care sa aduca clarificari suplimentare si o aplicare mai prietenoasa.

In privinta managementului de proiect istoria porneste din timpuri foarte indepartate, mult dinaintea erei noastre. In mod cert, marile piramide din Egipt, marele zid din China, Colosseumul din Roma, podul de peste Dunare de la Drobeta Tr. Severin, orasele aztecilor si multe altele nu au putut fi construite fara un plan de management care sa asigure corelarea activitatilor cu aprovizionarea cu materiale si mijloace de lucru, cu necesarul de resurse umane si alte resurse. Din aceasta perioada, dar si din evul mediu nu s-au gasit inca dovezi ale elaborarii unor teorii care sa sus-tina managementul proiectelor.

Perioada de inceput a teoriei managementului este cea dintre anii 1900 si 1950. Primele elemente teoretice apartin inginerului francez Henri Foyal (1841-1925) care a identificat planificarea, organizarea, comanda, coordonarea si controlul ca fiind functiile universale ale managementului aplicabile pe baza a 14 principii. Utilizand aceste concepte, Foyal a condus cu succes timp de mai multi ani cea mai mare companie siderurgica a Frantei din acele timpuri, furnizoare de oteluri pentru armamentul utilizat in Primul Razboi Mondial. O figura ilustra a inceputului managementului de proiect a fost si inginerul Henry Gantt (1861 -1919). Acesta a inventat diagrama ce-i poarta numele utilizata si astazi cu mare succes in toate activitatile de management. Foyal si Gantt sunt considerati parintii managementului.

Practic, perioada in care managementului de proiect a devenit un mijloc de guvernare a proiectelor incepe in 1950 cand U.S. Navy introduce analiza PERT (Program Evaluation Review Technique) si metoda drumului critic (Critical Path Method – CPM). Intre anii 1958 – 1979, in SUA, International Project Management Association (IPMA) si Project Management Institute (PMI) au fost promotorii dezvoltarii stiintei managementului. In aceasta perioada a aparut prima versiune a celebrului PMBOK (Project Management Body of Knowledge) si s-a aplicat tehnica divizarii activitatilor in unitati controlabile (WBS – Work Breakdown Structure). Dupa 1980, PMBOK a fost aplicat in toate tipurile de industrii, iar in 1998 ANSI (The American National Standards Institute) si IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) au recunoscut PMBOK ca standard. In 2001 a aparut Agile Manifesto care flexibilizeaza aplicarea PMBOK in functie de complexitatea si amploarea proiectului. Alta teorie care sta la baza managementului de proiect este PDMA (Plan Do Check Access) pe care se bazeaza Total Cost Management (TCM) elaborat de Association for the Advancement of Cost Engineering.

Alaturandu-se efortului de a clarifica si stabili reguli universal aplicabile de cei ce opteaza pentru utilizarea standardelor, MIL (Military Standard) si ISO (International Standard Association) au elaborat o serie de standarde privind managementul de proiect, configurare, revizia proiectarii, evaluarea conformitatii, managementul calitatii, riscului, mediului, masurarii, satisfactia clientului s.a. Acestui efort s-au ala-turat si DoD (Department of Defence USA), US Navy si NASA care, avand ca baza PMBOK au elaborat ghiduri specifice de aplicare a managementului de proiect.

Cresterea ingineriei sistemelor

Ingineria sistemelor a aparut dupa cel de al doilea Razboi Mondial ca o necesitate pentru guvernarea dezvoltarii proiectelor militare si aerospatiale si mai apoi a proiectelor din domeniile nuclear si transporturi. Acum 50 – 70 ani, o mare parte din industriile nereglementate nu aveau nicio cunostinta reala despre ingineria sisteme-lor. Costurile si eforturile mari asociate ingineriei sistemelor, asa cum este aplicata in industrii reglementate au dezvoltat rezistenta la aplicarea acesteia in industriile nereglementate. Trebuie spus ca, in general, eforturile necesare proiectelor din domeniile reglementate nu sunt determinate de complexitatea sistemelor, ci si de analiza, tratarea si indeplinirea cerintele de siguranta, ceea ce este mult mai putin valabil in industriile nereglementate.

Succesele obtinute prin aplicarea ingineriei sistemelor au dovedit valoarea principiilor pentru toate industriile, abordarea castigand popularitate. Pentru a beneficia de avantajele incontestabile ale ingineriei sistemelor, abordarea centrata pe documente, specifica mediilor extrem de reglementate trebuie adaptata flexibil prin dezvoltarea unor procese simplificate.

Diferenta dintre abordarile ingineriei sistemelor de catre organizatii diferite nu se limiteaza exclusiv la comparatiile dintre diferitele industrii din care provin. Fiecare companie are cultura sa organizationala unica care poate permite abordari particulare. Prin urmare, desi toate abordarile se bazeaza pe aceleasi principii si metode de lucru, modul in care acestea sunt implementate este diferit de la o com-panie la alta, chiar daca fac parte din aceeasi industrie. Un exemplu edificator este definirea proceselor tehnice – fiecare organizatie isi defineste aceste procese core-landu-le cu nevoile proiectelor pe care le abordeaza si resursele logistice si tehnice (infrastructura, personal tehnic competent) de care dispune.

Treptat, datorita avantajelor, in ultimele 3-4 decenii ingineria sistemelor a devenit mijloc de lucru in energetica, industria chimica si petrochimica, fabricarea aparaturii medicale, a mijloacelor de transport si a instalatiilor industriale utilizate in chimie, metalurgie, prelucrarea metalelor, lemnului, celulozei etc. Abia dupa ce ingineria sistemelor a devenit activa in mai multe industrii, aceasta specialitate inginereasca a fost definita ca o specialitate independenta recunoscuta. De altfel, multe universitati tehnice din intreaga lume au programe de studiu pentru formarea inginerilor de sistem.

Inginerii de sistem

Ingineria sistemelor se practica de inginerii de sistem. Un inginer de sistem este o persoana calificata care practica ingineria sistemelor si ale carei competente, abilitati si expertiza ii dau autoritatea abordarii cu succes a oricaror activitati ingineresti specifice. Inginerul de sistem a dobandit experienta si cunostinte intr-unul dintre domeniile clasice ale ingineriei si este capabil sa execute sarcini de management organizational si tehnic, sa analizeze situatii complicate sau conflictuale, sa decida si execute, sa conduca echipe multidisciplinare. Inginerul de sistem trebuie sa inteleaga functionalitatile sistemului, arhitectura, planul proiectului si constrangerile care greveaza implementarea. Comparativ, ingineria de sistem include mai multe componente de management decat componente tehnice sau tehnologice.

Inginerul de sistem ar trebui sa fie capabil sa se implice in probleme manageriale si organizationale si sa fie capabil sa converseze cu o varietate de experti intr-un limbaj simplu si usor de inteles. Capacitatea de a simplifica fara a pierde esenta nu este importanta doar pentru discutiile cu specialisti, ci si pentru abordarea problemelor tehnice. Un inginer de sistem are capacitatea de a vedea si intelege dincolo de tehnica si tehnologie, identificand subiectul fara a intra in amanunte nesemnificative pentru problema care trebuie rezolvata. Aceasta viziune ii permite sa indeplineasca una dintre cele mai importante sarcini ale sale – rezolvarea problemelor prin alegerea variantei care asigura indeplinirea obiectivelor proiectului. Inginerul de sis-tem trebuie sa fie capabil sa integreze capacitati ingineresti si de management. In esenta, ingineria de sistem este, in principal, o activitate de management bazata pe cunostinte tehnice si tehnologice – inginerul de sistem ar trebui sa fie liderul proiectului, nu un lider ingineresc.

Inginerul de sistem trebuie sa fie dinamic, sa utilizeze in mod metodic procese si proceduri, sa fie capabil sa invete continuu, sa fie inspirator de incredere, plin de viziune, curajos in deciziile si actiunile sale, inalt calificat, energic si motivat. Inginerul de sistem detine capacitati multidisciplinare si este dispus sa intre in domenii care se afla in afara teritoriului sau natural. Aceste trasaturi ii permit sa se ocupe de sarcina de coordonare si integrare a subsistemelor care alcatuiesc sistemul pentru care este responsabil.

Inginerul de sistem este responsabilul cerintelor de sistem, proiectarii preliminare (solutii pentru arhitectura, analiza solutiilor, stabilirea solutiei optime), activitatilor de verificare si validare, logisticii, operatiunilor si integrarii sistemului. Alte sarcini si responsabilitati de coordonare sunt legate de comunicarea cu partile interesate, managementul tehnic, al schimbarii, configurarii, cunostintelor si aplica-rea proceselor organizatorice.

Este evident ca principalele tendinte care au creat nevoia metodologiei ingineriei sistemelor – cresterea complexitatii sistemelor, constrangerile tehnice, comerciale, de reglementare, de timp si buget, cererea tot mai mare de solutii adecvate nevoilor clientilor si nivelul de implicare a clientilor – se vor extinde in timp. Aceasta va duce la cresterea aplicarii ingineriei sistemelor, in special in organizatiile de inalta tehnologie care elaboreaza proiecte mari si complexe si implicit, cererea de ingineri de sistem. Ingineria de sistem este o profesie care leaga disciplinele ingineresti clasice cu cele manageriale.

Studiile academice pentru formarea inginerilor de sistem ar putea face parte dintr-un program de studiu de lunga durata, de exemplu, masterat. Participarea la aceste cursuri ar trebui permisa numai inginerilor cu experienta de cativa ani intr-unul dintre domeniile ingineresti de baza. In principal, pregatirea ar trebui sa urmareasca obtinerea de competente in elemente ale inginerie sistemelor, management, analiza si sinteza sistemelor, luarea deciziilor, leadership si comunicare.

In concluzie, ingineria sistemelor este o specialitate inginereasca relativ noua care se aplica cu succes sistemelor mari, complexe si sofisticate in industriile in care nevoia de inalta calitate si siguranta este stringenta. Participarea utilizatorilor la echipa multidisciplinara a proiectului da asigurarea ca indeplinirea obiectivelor poate fi obtinuta si mentinuta pe toata durata vietii sistemului.

Principalul avantaj ale ingineriei sistemelor consta in controlul secvential al progresului proiectului in conditiile unor constrangeri apriori cunoscute sau aparute pe parcursul implementarii. Modelarea ciclului de viata permite supravegherea indeplinirii obiectivelor, consumului de resurse si controlul riscurilor inca din faza de concept pana cand sistemul nu mai poate fi utilizat si este eliminat.

CUPRINS

PREFATA 5

CUPRINS 9

LISTA FIGURILOR 14

INTRODUCERE 18

1. DEZVOLTAREA SISTEMELOR 32
1.1 Managementul proiectelor 37
1.2 Relatia inginerie – sistem 39
1.3 Managementul ingineriei sistemelor 42
1.4 Parti interesate 43
1.5 Certificarea sistemelor 44
Referinte 47

2. SISTEME SI INGINERIA SISTEMELOR 49
2.1 Definirea sistemului 49
2.2 Sisteme complexe 52
2.3 Teoria generala a sistemelor 54
2.4 Sistem de sisteme 56
2.4.1 Clasificarea sistemelor de sisteme 59
2.4.2 Sisteme constitutive 59
2.4.3 Caracteristici diferentiatoare ale sistemelor constitutive 60
2.4.3.1 Autonomie 60
2.4.3.2 Apartenenta 61
2.4.3.3 Conectivitate 61
2.4.3.4 Diversitate 61
2.4.3.5 Emergenta 61
2.4.4 Ingineria sistemelor 62
2.4.5 SoI versus SoS 64
2.4.6 Mediul sistemelor 66
2.4.6.1 Factorii interni 66
2.4.6.1.1 Mediul organizational 66
2.4.6.1.2 Resursa umana 67
2.4.6.1.3 Mijloacele de productie/servicii 67
2.4.6.1.4 Resursele financiare 68
2.4.6.2 Factorii externi 68
2.4.6.2.1 Mediul de afaceri 68
2.4.6.2.2 Politicile publice 68
2.4.6.2.3 Reglementarile legale 69
2.4.6.2.4 Standarde 69
2.4.6.3 Conceptul de operare 69
Referinte 70

3. CICLUL DE VIATA AL SISTEMELOR 73
3.1 Definirea ciclului de viata 73
3.2 Modelarea sistemelor 73
3.2.1 Modelul ciclului de viata 75
3.2.1.1 Elementele ciclului de viata 77
3.2.1.2 Porti de decizie 80
3.2.2 Tipuri de modele 83
3.2.2.1 Model functional 83
3.2.2.2 Model comportamental 83
3.2.2.3 Model temporal 83
3.2.2.4 Model structural 83
3.2.2.5 Modelul de masa 84
3.2.2.6 Modelul aspectului 84
3.2.2.7 Model de retea 84
3.2.2.8 Alte modele 84
3.3 Modelele ciclului de viata 85
3.3.1 Ciclul de viata generic 86
3.3.2 Modelul cascada 91
3.3.3 Modelul spirala 92
3.3.4 Modelul „V” 93
3.3.4.1 Principiul modelului „V” 93
3.3.4.2 Modelul „V” al arhitecturii 104
3.3.4.3 Modelul „V” al entitatii 106
3.3.4.4 Modelul V dual 108
3.3.5 Ciclul de viata al sistemelor cu siguranta critica 109
3.3.5.1 Sisteme cu siguranta critica 109
3.3.5.2 Siguranta – calitate distincta a sistemelor cu siguranta critica 110
3.3.5.3 Software cu siguranta critica 113
3.3.5.4 Elemente ingineriei sigurantei 113
3.3.5.5 Identificarea preliminara a pericolelor 121
3.3.5.6 Ciclul de viata al sistemelor cu siguranta critica 126
3.4 Ciclul de viata al sistemelor de sisteme 128
3.4.1 Conceptul sistemului de sisteme 128
3.4.2 Modelarea sistemelor de sisteme 129
3.4.3 Arhitectura SoS 131
3.4.4 Achizitia si dezvoltarea sistemelor constitutive 132
3.4.5 Asigurarea misiunii 133
3.4.6 Guvernanta SoS 133
Referinte 136

4. ABORDAREA PROCESUALA 139
4.1 Definirea procesului 139
4.2 Auditul tehnic 145
4.3 Procesele ingineriei sistemelor 145
4.3.1 Procese de contractare 146
4.3.1.1 Procesul de achizitie 146
4.3.1.2 Procesul de vanzare 147
4.3.2 Procese organizationale 147
4.3.2.1 Procesul de management al modelului ciclului de viata 148
4.3.2.2 Procesul de management al infrastructurii 148
4.3.2.3 Procesul de management al portofoliului 149
4.3.2.4 Procesul de management al resurselor umane 149
4.3.2.5. Procesul de management al calitatii 150
4.3.2.5 Procesul de management al cunoasterii 151
4.3.3 Procese de management tehnic 151
4.3.3.1 Procesul de planificare a proiectului 153
4.3.3.2 Procesul de management al configurarii 156
4.3.3.3 Procesul de management al deciziilor 157
4.3.3.4 Procesul de management al riscurilor 158
4.3.3.5 Procesul de management al informatiilor 162
4.3.3.6 Procesul de masurare 163
4.3.3.7 Procesul de asigurare a calitatii 164
4.4.3.8 Procesul de evaluare si control 164
4.3.4 Procese tehnice 165
4.3.4.1 Procesul de analiza a afacerii sau a misiunii 166
4.3.4.2 Procesul de definire a nevoilor si cerintelor partilor interesate 167
4.3.4.3 Procesul de definire a cerintelor de sistem 169
4.3.4.4 Procesul de definire a arhitecturii 170
4.3.4.5 Procesul de proiectare 171
4.3.4.6 Procesul de implementare 173
4.3.4.7 Procesul de integrare 174
4.3.4.8 Procesul de verificare 175
4.3.4.9 Procesul de tranzitie 176
4.3.4.10 Procesul de analiza a sistemului 177
4.3.4.11 Procesul de validare 178
4.3.4.12 Procesul de operare 180
4.3.4.13 Procesul de intretinere 181
4.3.4.14 Procesul de retragere si eliminare 183
4.3.5 Aplicarea iterativa si recursiva a proceselor 184
4.3.6 Politica de adaptare a proceselor 184
Referinte 185

5. FAZELE CICLULUI DE VIATA 187
5.1 Faza de concept 187
5.1.1 Partile interesate 189
5.1.1.1 Interesele partilor interesate 190
5.1.1.2 Nevoile partilor interesate 191
5.1.1.3 Analiza partilor interesate 192
5.1.1.4 Managementul partilor interesate 193
5.1.2 Conceptul operational (ConOps) 194
5.1.3 Contextul sistemului 199
5.1.3.1 Granita sistemelor 201
5.1.3.2 Observabilitatea functiilor 202
5.1.3.3 Interfete 203
5.1.3.4 Importanta granitelor sistemului 204
5.1.3.5 Granita sistemului de interes 204
5.1.3.6 Granita contextului 206
5.1.3.7 Zona gri dintre sistem de interes si mediul relevant 207
5.1.3.8 Zona gri dintre mediul relevant si mediul irelevant 207
5.1.3.9 Identificarea granitelor 207
5.1.3.10 Rafinarea iterativa a granitelor 209
5.1.4 Studiu de fezabilitate 210
5.1.5 Finantarea proiectului 213
5.1.6 Cerintele sistemului 213
5.1.6.1 Ingineria cerintelor 213
5.1.6.2 Formalizarea cerintelor 214
5.1.6.3 Atributele cerintelor 217
5.1.6.4 Procesele ingineriei cerintelor 218
5.1.7 Tipuri de cerinte 238
5.1.7.1 Cerinte de reglementare legala 238
5.1.7.2 Cerinte functionale si de performanta 239
5.1.7.3 Cerinte contextuale 240
5.1.7.4 Cerinte tehnice 242
5.1.7.5 Cerinte nefunctionale 245
5.1.8 Specificatia cerintelor 246
5.1.8.1 Specificatia cerintelor partilor interesate 246
5.1.8.2 Specificatia cerintelor de sistem 247
5.1.9 Documentele fazei Concept 252
5.1.10 Trasabilitatea cerintelor 254
5.2 Faza de dezvoltare 257
5.2.1 Specificatia sistemului 257
5.2.2 Stabilirea ciclului de viata 259
5.2.3 Proiectarea 260
5.2.3.1 Model demonstrativ/experimental, prototip si tip 263
5.2.3.2 Sustenabilitatea proiectelor 265
5.2.3.3 Proiectarea preliminara 265
5.2.3.4 Proiectarea detaliata 269
5.2.4 Verificare si validarea proiectului 271
5.2.4.1 Verificarea proiectului 273
5.2.4.2 Validarea proiectului 274
5.3 Faza de fabricatie 276
5.3.1 Pregatirea fabricatiei 276
5.3.2 Fabricatia componentelor 277
5.3.3 Integrarea componentelor 278
5.3.4 Implementarea 279
5.3.5 Testarea sistemelor 279
5.3.5.1 Testare unitara 279
5.3.3.2 Testarea pentru acceptare 280
5.3.3.3 Testarea integrarii sistemelor 282
5.3.3.4 Criterii de acceptare si finalizarea testarii 284
5.3.3.5 Planul de testare 285
5.3.3.6 Specificatia de test 285
5.3.6 Validarea prototipului 287
5.4 Faza de operare 288
5.5 Faza de suport 289
5.6 Faza de eliminare 292
Referinte 293

6. METODA AGILE IN INGINERIA SISTEMELOR 300
Referinte 304

GLOSAR 305

DESPRE AUTOR

RADU ZLATIAN este inginer automatist si cercetator cu o vasta experienta in domeniul cercetarii aplicative industriale. De-a lungul carierei, a coordonat peste 100 de proiecte complexe, contribuind semnificativ la dezvoltarea si implementarea unor solutii tehnice avansate in diverse ramuri industriale. Are o activitate indelungata dedicata cercetarii aplicative si publicarii de lucrari de specialitate, in mare parte, dedicate gandirii sistemice aplicate pentru fiabilitate si siguranta. Lucrarile sale se bucura de aprecierea specialistilor fiind utilizate ca material de referinta in universitati si centre de cercetare.

De-a lungul carierei sale, a contribuit semnificativ la formarea multor generatii de profesionisti in domeniul automatizarii in energetica, chimie, constructii de masini, masini feroviare. Experienta profesionala acumulata ii permite sa abordeze in mod integrat provocarile specifice conceptului, proiectarii, utilizarii si mentenantei sistemelor complexe.

Radu Zlatian este membru de onoare al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania, recunoastere a contributiilor sale deosebite in domeniul ingineriei si cercetarii aplicative.

Prin aceasta lucrare, autorul isi propune sa ofere o perspectiva riguroasa si aplicata asupra ingineriei sistemelor, adresandu-se tuturor celor implicati in proiectarea, utilizarea sau intretinerea sistemelor complexe. Abordarea sa se bazeaza pe experienta, rigoare stiintifica, gandire sistemica si orientare catre solutii eficiente, sustenabile si standardizate. In acest fel, reuseste sa realizeze o punte intre teorie si practica, oferind cititorilor o resursa utila pentru formare profesionala si dezvoltare continua.