هندسة أنظمة

هندسة التحكم

• انظر كذلك
• هندسة التكهنات
• الاعتمادية
• معدل الإخفاق
• إدارة البرامج
• الدراسات التنظيمية
• نموذج في
• أعطال منظومة القوى
• مراجعة التصميم

ومن ناحية أخرى، تشمل هندسة التحكم وتصميمها تنفيذ أنظمة التحكم، وتستعمل على نطاق واسع في كل الصناعات على وجه التقريب، وتعتبر مجال فرعي ضخم من هندسة النظم. مثال على ذلك: التحكم في حركة ونظام توجيه صاروخ بالستي. نظرية أنظمة التحكم هي مجال نشط من الرياضيات التطبيقية التي تشمل دراسة مساحات الحلول وتطوير طرائق جديدة لتحليل عملية التحكم.

التعليم

وفي هذا السياق، تعتبر البرامج التدريسية التي تتمحور حول الأنظمة هندسة النظم فرع منفصل وتدُرَّس أغلب المواد مع التركيز على مبادئ وممارسات هندسة النظم.

إضافةً إلى ذلك، تقدم البرامج التي تتمحور حول المجال هندسة النظم كخيار يمكن دراسته مع مجال رئيسي آخر في الهندسة.

في هذا الإطار، يسعى كلا هذين النموذجين إلى تعليم وتدريب مهندس النظم القادر على الإشراف على المشروعات متعددة التخصصات بالعمق المطلوب من المهندس الأساسي.

علاوةً على ذلك، يحتفظ المجلس الدولي لهندسة النظم بالتعاون مع مركز أبحاث هندسة النظم في معهد ستيفنز للتقنية بدليل يحدث بانتظام من البرامج الأكاديمية في جميع أنحاء العالم من مؤسسات معتمدة. وطرح منذ عام 2017 لائحة بأكثر من 140 جامعة في أمريكا الشمالية تقدم أكثر من 400 برنامج للدراسات الجامعية والدراسات العليا في هندسة النظم. يوجد الآن اعتراف مؤسساتي واسع النطاق بهذا المجال باعتباره مجالًا مستقلًا متميزًا حديث العهد، يمكن اعتبار التعليم في هندسة النظم متمحورًا حول الأنظمة أو المجال:

ومن ناحية أخرى، غالبًا ما يُنظر إلى التعليم في هندسة النظم على أنه امتداد لدراسة الهندسة العادية، مما يعكس موقف أن طلاب هندسة النظم بحاجة إلى خلفية تأسيسية في أحد التخصصات الهندسية التقليدية (مثل هندسة الطيران والفضاء الجوي والهندسة المدنية والهندسة الكهربائية والهندسة الميكانيكية وهندسة التصنيع والهندسة الصناعية) فضلًا عن خبرة عملية حقيقية ليكون المهندس فعالًا كمهندس نظم. تتزايد أعداد البرامج الجامعية في هندسة النظم إلى حدّ كبير، لكنها ما زالت غير شائعة، فالدرجات والمواد التي تدرس غالبًا موجودة في درجة البكالوريوس في الهندسة الصناعية. تقدم البرامج عادةً (بمفردها أو بالتشارك مع دراسة متعددة التخصصات) بدءًا من مستوى الدراسات العليا في المسارين الأكاديمي والمهني، مما يؤدي إلى الحصول إما على درجة الماجستير في العلوم أو الهندسة، أو الدكتوراه في العلوم أو الهندسة.

استخدام النماذج

• تصميم مجرد عن الواقع يهدف إلى الإجابة عن أسئلة محددة حول العالم الحقيقي.
• تقليد أو تمثيل لعملية أو هيكل في العالم الحقيقي.
• أداة مفاهيمية أو رياضية أو مادية تساعد صانع القرار.

وعلى صعيد آخر، تلعب النماذج أدوارًا مهمة ومتنوعة في هندسة النظم. يمكن تعريف النموذج بعدة طرائق منها:

إدارة التهيئة

وفي هذا السياق، استعملت إدارة التهيئة على مجال واسع في صناعات الدفاع والفضاء على مستوى الأنظمة. تعتبر اهداف هذا المجال موازية لأهداف هندسة النظم، إذ تتعامل هندسة النظم مع تطوير المتطلبات وتخصيص عناصر التطوير والتحقق، وتتعامل إدارة التهيئة مع إمكانية تتبع عنصر التطوير ومراجعته لضمان توظيفه في المكان المطلوب الذي تريده هندسة النظم.

مواضيع هندسة النظم

علاوةً على ذلك، أدوات هندسة النظم هي الاستراتيجيات والإجراءات والتقنيات التي تساعد في تحليل هندسة النظم لمشروع أو منتج. يختلف الهدف من هذه الأدوات من إدارة قواعد البيانات والاستعراض الرسومي والمحاكاة والحكم وإنتاج المستندات وغير ذلك.

النظام

في هذا الإطار، معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات: «مجموعة أو ترتيب للعناصر والعمليات التي تلبي احتياجات العميل (التشغيل) وتوفر استدامة دورة حياة المنتج».

ومن ناحية أخرى، توجد الكثير من التعريفات لماهية النظام في مجال هندسة النظم. فيما يلي بعض التعاريف الموثقة:

ومن ناحية أخرى، كتيب هندسة النظم من ناسا: «مزيج من العناصر التي تعمل معًا لإتاحة القدرة على تلبية الاحتياجات. وتشمل العناصر جميع الأجهزة والبرامج والمعدات والأدوات والموظفين والعمليات والإجراءات اللازمة لهذا الغرض».

كذلك، كتيب هندسة النظم من المجلس الدولي لهندسة النظم: «نظام متجانس يعرض سلوكًا محددًا ويتألف من أجزاء غير متجانسة لا تظهر سلوك النظام بشكل فردي، مع تكوين متكامل للأجزاء أو النظم الفرعية».

من جانب آخر، آيزو: «مزيج من العناصر المتفاعلة والمنتظمة التي تهدف لتحقيق هدف واحد أو أكثر من الأهداف الواضحة».

ومن جهة أخرى، المعهد الوطني الأمريكي للمقاييس: «تجميع المنتجات النهائية لتحقيق هدف معين».

ومن ناحية أخرى، المجلس الدولي لهندسة النظم: «نظام عبارة عن مجموعة من العناصر المختلفة التي تنتج معًا نتائج لا يمكن الحصول عليها من العناصر منفردة. يمكن أن تشمل العناصر أو الأجزاء أشخاص وأجهزة وبرامج ومرافق وقوانين ومستندات، وتلك هي كل الأشياء المطلوبة لإعطاء نتائج على مستوى النظم. تشمل النتائج تقييم مستوى النظام والخصائص والوظائف والسلوك والأداء».

هندسة النظم المعرفية

من جهة ثانية، هندسة النظم المعرفية هي منهج محدد لوصف وتحليل أنظمة الإنسان والآلة أو النظم الاجتماعية التقنية. المواضيع الرئيسية الثلاثة لها هي كيفية تعامل البشر مع الأمور المعقدة، وكيفية إنجاز العمل من خلال استخدام منتجات الإنسان، وكيفية وصف أنظمة الإنسان والآلة والأنظمة الاجتماعية والتقنية على أنها أنظمة معرفية مشتركة. أصبحت هندسة النظم المعرفية منذ بدايتها تخصصًا علميًا معترفًا به، يشار إليه كذلك باسم الهندسة المعرفية. أصبح مفهوم النظام المعرفي المشترك يستعمل على نطاق واسع كوسيلة لفهم كيفية وصف النظم الاجتماعية والتقنية المعقدة ضمن مستويات مختلفة من الدقة.

التاريخ

من جهة ثانية، نشأ مصطلح هندسة النظم في مختبرات بل في الأربعينيات. دفعت الحاجة إلى تحديد خصائص النظام ومعالجتها (التي قد تختلف في المشاريع الهندسية المعقدة اختلافًا كبيرًا عن خصائص أجزاء المشاريع) صناعات مختلفة إلى استخدام هندسة النظم ولا سيما تلك التي تطور أنظمة الجيش الأمريكي.

علاوةً على ذلك، تأسست جمعية مهنية لهندسة النظم في سنة 1990 وسُميت المجلس الوطني لهندسة النظم من قبل ممثلين عن عدد من الشركات والمؤسسات الأمريكية. أنشأ المجلس الوطني لهندسة النظم تلبيةً للحاجة إلى تطوير عمليات هندسة النظم والتعليم. تغير اسم المنظمة إلى المجلس الدولي لهندسة النظم في سنة 1995 نتيجة لتزايد مشاركة مهندسي النظم من خارج الولايات المتحدة الأمريكية. تقدم المدارس في الكثير من البلدان برامج الدراسات العليا في هندسة النظم، كما تتوفر خيارات متابعة التعليم للمهندسين الممارسين.

وعلى صعيد آخر، بدأ تطوير طرائق جديدة تعالج العمليات المعقدة مباشرةً عندما أصبح مستحيلًا الاعتماد على تطوير التصميم لتحسين النظام ولم تكن الأدوات المتوفرة كافية لتلبية الطلبات المتزايدة. يشمل التطور المستمر لهندسة النظم تطوير وتحديد أساليب وتقنيات النمذجة الجديدة. تساعد هذه الطرائق في فهم تصميم النظم الهندسية بشكل أفضل والتحكم فيها لأنها تنمو لتصبح أكثر تعقيدًا. طورت الأدوات الشائعة التي تُستعمل غالبًا في سياق هندسة النظم بما في ذلك لغة النظم العالمية ولغة النمذجة الموحدة ونشر وظيفة الجودة خلال هذا الوقت.

عملية هندسة النظم

• تحديد العملية.
• المرحلة المفاهيمية.
• مرحلة التصميم.
• مرحلة التنفيذ.
• تستعمل الأدوات اعتمادًا على طريقة تطبيقها في مراحل مختلفة من عملية هندسة النظم:

من جهة ثانية، تشمل عملية هندسة النظم جميع الأنشطة اليدوية والتقنية اللازمة لتحديد المنتج والتي يجب تنفيذها لتحويل تعريف النظام إلى مواصفات تصميم نظام مفصلة بما فيه الكفاية لصنع المنتج ونشره. يمكن تقسيم تصميم النظام وتطويره إلى أربع مراحل لكل منها تعريف مختلف:

المجالات الأساسية والفرعية المتعلقة بهندسة النظم

ساهمت المجالات التالية في تطوير هندسة النظم ككيان مستقل: