Un sistema de sistemas o SoS (siglas del inglés System of Systems) es una colección de sistemas dedicados u orientados a tareas que agrupan 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. Actualmente, los sistemas de sistemas es una disciplina de investigación crítica para la cual los marcos de referencia, los procesos de pensamiento, el análisis cuantitativo, las herramientas y los métodos de diseño están incompletos.Popper, S., Bankes, S., Callaway, R., and DeLaurentis, D., System-of-Systems Symposium: Report on a Summer Conversation , July 21–22, 2004, Potomac Institute for Policy Studies, Arlington, VA. La metodología para definir, resumir, modelar y analizar problemas de sistemas de sistemas se suele denominar ingeniería de sistemas de sistemas (SoSE).
Resumen Las descripciones comúnmente propuestas, no necesariamente definiciones, de sistemas de sistemas, se describen a continuación en orden de aparición en la literatura:collected partly from: Jamshidi, M., "System-of-Systems Engineering - A Definition," IEEE SMC 2005, 10-12 Oct. 2005.
La vinculación de sistemas en un sistema conjunto de sistemas permite la interoperabilidad y la sinergia de los sistemas de comando, control, computadoras, comunicaciones e información (C4I) e inteligencia, vigilancia y reconocimiento (ISR):Manthorpe Jr., W.H., "The Emerging Joint System-of-Systems: A Systems Engineering Challenge and Opportunity for APL," Johns Hopkins APL Technical Digest, Vol. 17, No. 3 (1996), pp. 305–310. descripción en el campo de la superioridad de la información en las fuerzas armadas modernas. Los sistemas de sistemas son sistemas concurrentes y distribuidos a gran escala cuyos componentes son sistemas complejos en sí mismos:Kotov, V. "Systems-of-Systems as Communicating Structures," Hewlett Packard Computer Systems Laboratory Paper HPL-97-124, (1997), pp. 1–15. descripción en el campo de las estructuras de comunicación y los sistemas de información en la empresa privada. El sistema de educación de sistemas implica la integración de sistemas en un sistema de sistemas que, en última instancia, contribuyen a la evolución de la infraestructura social:Luskasik, S.J. "Systems, Systems-of-Systems, and the Education of Engineers ," Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis, and Manufacturing, Vol. 12, No. 1 (1998), pp. 55-60. descripción en el campo de la educación de ingenieros sobre la importancia de los sistemas y su integración. El sistema de integración de sistemas es un método para buscar el desarrollo, la integración, la interoperabilidad y la optimización de sistemas para mejorar el rendimiento en futuros escenarios de campo de batalla:Pei, R.S., "Systems-of-Systems Integration (SoSI) – A Smart Way of Acquiring Army C4I2WS Systems," Proceedings of the Summer Computer Simulation Conference, (2000), pp. 574-579. descripción en el campo de la integración de sistemas intensivos en información en el ejército. Los sistemas modernos que comprenden problemas de sistemas de sistemas no son monolíticos, sino que tienen cinco características comunes: independencia operativa de los sistemas individuales, independencia gerencial de los sistemas, distribución geográfica, comportamiento emergente y desarrollo evolutivo: descripción en el campo de la evolución adquisición de sistemas adaptativos complejos en el ejército. 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:Carlock, P.G., and R.E. Fenton. "System-of-Systems (SoS) Enterprise Systems for Information-Intensive Organizations," Systems Engineering, Vol. 4, No. 4 (2001), pp. 242-261. descripción en el campo de los sistemas intensivos en información en la empresa privada. Los problemas de sistema de sistemas son una colección de redes transdominio de sistemas heterogéneos que probablemente muestren independencia operativa y de gestión, distribución geográfica y comportamientos emergentes y evolutivos que no serían evidentes si los sistemas y sus interacciones se modelaran por separado:DeLaurentis, D. "Understanding Transportation as a System of Systems Design Problem," 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting, Reno, Nevada, January 10–13, 2005. AIAA-2005-0123. descripción en el campo del Sistema Nacional de Transporte, Integrado Militar y Exploración Espacial. En conjunto, todas estas descripciones sugieren que se necesita un sistema completo de marco de ingeniería de sistemas para mejorar el soporte de decisiones para los problemas del sistema de sistemas. Específicamente, se necesita un sistema efectivo de marco de ingeniería de sistemas para ayudar a los tomadores de decisiones a determinar si las consideraciones de infraestructura, políticas y/o tecnología relacionadas como un todo interrelacionado son buenas, malas o neutrales a lo largo del tiempo. DeLaurentis, D., Callaway, R.K., "A System-of-Systems Perspective for Public Policy Decisions," Review of Public Policy Research, Vol. 21, Issue 6, Nov. 2004, pp. 829-837. La necesidad de resolver los problemas del sistema de sistemas es urgente no solo por la creciente complejidad de los desafíos actuales, sino también porque tales problemas requieren grandes inversiones monetarias y de recursos con consecuencias multigeneracionales.
Temas de sistema de sistemas El enfoque del 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 suelen exponer y generar importantes propiedades emergentes. Estos patrones emergentes tienen una naturaleza evolutiva que las partes interesadas deben reconocer, analizar y comprender. El enfoque de sistema 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 principales impulsores. El estudio del sistema de sistemas está relacionado con el estudio general del diseño, la complejidad y la ingeniería de sistemas, pero también destaca el desafío adicional del diseño.
Los sistemas de sistemas suelen exhibir los comportamientos de los sistemas complejos, pero no todos los problemas complejos caen en el ámbito de los sistemas de sistemas. Inherente a los problemas de sistema de sistemas hay varias combinaciones de características, no todas las cuales se exhiben en cada problema de este tipo: DeLaurentis, D., "Research Foundations," School of Aeronautics and Astronautics, Purdue University, West Lafayette, IN, 2007.Boardman, John, DiMario, Michael, Sauser, Brian, Verma, Dinesh, "System of Systems Characteristics and Interoperability in Joint Command and Control", Defense Acquisition University, 25–26 July 2006
Independencia operativa de los elementos Independencia Gerencial de Elementos Desarrollo evolutivo Comportamiento emergente Distribución Geográfica de Elementos Estudio Interdisciplinario Heterogeneidad de los Sistemas Redes de Sistemas Los primeros cinco rasgos se conocen como criterios de Maier para identificar los desafíos del sistema de sistemas. Los tres rasgos restantes han sido propuestos a partir del estudio de las implicaciones matemáticas de modelar y analizar los desafíos del sistema de sistemas por el Dr. Daniel DeLaurentisDeLaurentis, D. "Understanding Transportation as a System of Systems Design Problem," 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting, Reno, Nevada, January 10–13, 2005. AIAA-2005-0123. y sus co-investigadores en la Universidad Purdue. "Systems of Systems (SoS)," College of Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN, 2007.
Investigación La investigación actual sobre enfoques efectivos para los problemas del sistema de sistemas incluye:
Establecimiento de un marco de referencia efectivo Elaboración de un léxico unificador DeLaurentis D., "System of Systems Definition and Vocabulary," School of Aeronautics and Astronautics, Purdue University, West Lafayette, IN, 2007. Desarrollo de metodologías efectivas para visualizar y comunicar sistemas complejosJara, F. (1998, July 24). Visualization systems. Retrieved from web http://www.cs.uml.edu/~fjara/thesis/active/proposal/node6.html on 16 Nov 2011 Gestión de recursos distribuidosMosleh M., Ludlow P., Heydari B., "Distributed Resource Management in System of Systems: An Architecture Perspective", Systems Engineering, 2016 estudio de diseño de arquitectura InteroperabilidadCurry, Edward. 2012. "System of Systems Information Interoperability Using a Linked Dataspace." In IEEE 7th International Conference on System of Systems Engineering (SOSE 2012), 101–106. Políticas de distribución de datos: definición de políticas, guía de diseño y verificaciónGianni, D., (2015, Jan). Data Policy Definition and Verification for System of Systems Governance, in Modeling and Simulation Support for System of Systems Engineering Lenguaje de modelado formal con plataforma de herramientas integrada Estudio de diversas técnicas de modelado, simulación y análisis. teoría de redes modelado basado en agentes teoría general de sistemas diseño robusto probabilístico (incluido el modelado/gestión de la incertidumbre) simulación y programación orientada a objetos optimización multiobjetivo Estudio de varias herramientas numéricas y visuales para capturar la interacción de los requisitos, conceptos y tecnologías del sistema.
Aplicaciones Los sistemas de sistemas, aunque todavía se investigan predominantemente en el sector de la defensa, también están teniendo aplicación en campos tales como el transporte aéreo y automotriz nacionalParker, J. (2010) "Applying a system of systems approach for improved transportation". S.A.P.I.EN.S. 3 (2) y la exploración espacial. Otros campos en los que se puede aplicar incluyen la atención médica, el diseño de Internet, la integración de software y la gestión de energía y los sistemas de potencia.Kremers, E., Viejo, P., Barambones, O., Durana, J., (2010). A Complex Systems Modelling Approach for Decentralised Simulation of Electrical Microgrids. Proceedings of the 15th IEEE International Conference on Engineering of Complex Computer Systems (ICECCS), 2010. https://doi.org/10.1109/ICECCS.2010.1 Las interpretaciones socioecológicas de la resiliencia, donde diferentes niveles de nuestro mundo (p. ej., 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 problema del sistema de sistemas y la metodología para modelar y analizar los problemas del sistema de sistemas. Hay proyectos en curso en muchas entidades comerciales, instituciones de investigación, programas académicos y agencias gubernamentales.
Los principales interesados en el desarrollo de este concepto son:
Universidades que trabajan en problemas de sistemas, incluida la Universidad de Purdue, el Instituto de Tecnología de Georgia, la Universidad de Old Dominion, la Universidad de George Mason, la Universidad de Nuevo México, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Escuela Naval de Posgrado y la Universidad Carnegie Mellon. Empresas activas en esta investigación como The MITRE Corporation, AIRBUS, BAE Systems, Northrop Grumman, Boeing, Raytheon, Thales Group, CAE, Sabre Astronautics y Lockheed Martin.