ingeniería de sistemas

Prof. Andrés Roldán Aranda

Ingeniería de Sistemas

“Arte o habilidad de diseñar y optimizar una necesidad terminando con la especificación de cada uno de sus

elementos”

• No es una ciencia exacta.• Aplicable a problemas de gran escala.• Es un lenguaje complicado por ser abstracto.• Sigue un enfoque basado en FASES.• Se puede aplicar a diferentes tecnologías.

Ingeniería de Sistemas:

• Desarrollo de una tecnología básica.• Diseño a pequeña escala.• Orientado a Fabricación.• Diseño SoftWare.• Diseño HardWare.

Ingeniería de Sistemas:


Interfaz en Organización Industrial

Clientes

ComercialMarkting

Fabricación

Ingeniería

I+D

Compras Ctrl. Producción

Material

OfertasPeticiones

Catálogo

Esp. Diseño

Esp. Producto

Especificación

Lista Componentes

Esp. Compras

Política Compras

Plan Compras

Plan Ventas

Informe Prod.

Plan Producción

ProducciónAcabada

Inspección Com

pras


Estructura de un proyecto industrial

DEFINICIÓN

ANÁLISIS

DISEÑO

IMPLEMENTACIÓN

VERIFICACIÓN

EXPLOTACIÓN

CONTROLCONFIGURACIÓN

Definición Proyecto

Plan Verif.

ManualOperación

y Mantenimiento

Especificación Sistema

Espec.Elementos Planes Prueba Elementos

Elementos integradosInformes Pruebas

Sistema Verificado Informes Pruebas Sistema


Fase DEFINICIÓN

Definición Proyecto:

Se establecen los OBJETIVOS y REQUISITOS a partir de una necesidad creada por un CLIENTE

o por una necesidad de mercado.

Tareas asociadas:

• Elaboración de un documento con OBJETIVOS y REQUISITOS.• Exposición de las restricciones en:

• Coste.• Tecnología.• Plazos de ejecución.• Normativa.• ...


Fase ANÁLISIS

Análisis :

Se traducen las necesidades, encontradas en la fase de DEFINICIÓN, en FUNCIONES, ELEMENTOS e INTERACIONES de una manera óptima.

Tareas asociadas:

• Elaboración de un documento de ESPECIFICACIÓN DE SISTEMA.• Se realiza un particionado en subproblemas que se optimiza según las restricciones de :

• Coste.• Tecnología.• Plazos de ejecución.• Normativa.• ...


Fase DISEÑODiseño :

Se traducen los conjuntos de elementos y sus interacciones en SUBELEMENTOS fácilmente implementables y optimizados entre sí.

Tareas asociadas:

• Elaboración de un documento de ESPECIFICACIÓN DE CADA UNO DE LOS ELEMENTOS.• Se realizan las siguientes actividades:

• Control:• Coordinación.• Ctrl. Cumplimento de requisitos.• Ctrl . de Interfaces.

• Documentación:• Especificación de los Elementos.

• Diseñar.• Comprar.• Fabricar Se genera la inforemación necesaria para:

• Verificar el sistema.• Realizar el Mantenimiento y Operación.


Fase IMPLEMENTACIONImplementación :

Consiste en la integración de todos los elementos básicos

Tareas asociadas:

• Fabricación

• Compras

• Diseño - Programación de elementos a bajo nivel

• Pruebas unitarias

• Pruebas de integración


Fase VERIFICACIONVerificación :

A través de las pruebas se comprueba si el sistema completo cumple los objetivos de partida

Requisitos de las pruebas:

• Validez

• Economía y efectividad de costes

• No duplicidad

• Tratamiento de pruebas destructivas

• Evolución


Fase EXPLOTACIONExplotación :

Está compuesta por dos actividades• Operación

• Mantenimiento

OPERACION: son las tareas que realizan las personas para que el sistema funcione

MANTENIMIENTO: corrección de la degradación de:• las realizaciones• sistema como ente abstracto

Corregir errores

Mejoras tecnológicas

Adecuación de nuevas necesidades


CICLO DE VIDA DEL PROYECTO

CICLO DE VIDA

DEL SISTEMA

5% Gestión

5% Definición

15% Análisis

Implementación

15% Verificación

Explotación• OPERACIÓN

• MANTENIMIENTO

60% Diseño

TEMPORIZACIÓN DEL CICLO DE DESARROLLO


GRUPOS DE TRABAJO EN PARALELO

Definición

Análisis

Diseño

Implementación

Verificación

Explotación

Análisis y Diseño para

la fabricación

Fabricación

Análisis y Diseño para explotación

Soporte y Mantenimiento


DEFINICION Y ANALISIS

Sistema

FuncionalidadElementos

Integración

Qué elemento interacciona Estructura

Cómo es Interfaz


ESTRUCTURA

DEFINICION: Es una distribución y ordenamiento de las partes de un todo

REPRESENTACION

Matriz de adyacencia

Grafos

Clases de interacciones

a i j= 0 (no relación)

a i j= 1 (relación entre i y j)

IMPORTANCIA DE LA ESTRUCTURA

Según el fin así será su representación

ESTRUCTURAS MODULARES

¿Por qué?

Facilidad

Sencillez en el diseño

Sencillez en la fabricación

Bajo costo

Flexibilidad


ESTRUCTURA

PROPIEDADES DE LAS

ESTRUCTURAS MODULARES

Fijas

Configurables

Reconfigurables

No admiten otra estructura

Admiten varias estructurasNo cambian con el tiempo

Pueden cambiar con el tiempoEje red de telecomunicaciones

PROPIEDADES DEPENDIENTES

DE LA ESTRUCTURA

Conectividad

Redundancia

Vulnerabilidad

Nº de ramas mínimo que al quitarlas queda algún nodo aislado

Cambiar algún elemento sin cambiar la funcionalidad

Sensibilidad a fallos


ESTRUCTURA

ESTRUCTURA DE UN PROYECTO: (Ver estructura de un proyecto industrial)

• Un sistema con estructura fija se dice que está perfectamente

ordenado

•Los sistemas complejos con el tiempo suelen ir desordenándose,

siguen proporcionando el servicio pero van degradándose

•Para que esto no ocurra hay que procurar que el sistema esté en

equilibrio

•El mantenimiento es la fuerza que contrarresta la fuente del desorden


INTERFAZ

INTERFAZ:

•Relación entre dos elementos, cuando esta relación no sea solo de orden

•Cuando se describe un interfaz: Se describe la parte de cada elemento diseñada para comunicarse con el otro

•Diseño del interfaz importante en sistemas grandes

• TIPOS: Transferencia

• SEÑAL / INFORMACION

• ENERGIA ELECTRICA

• CALOR

• MATERIA (aire, gasolina)• FUERZA ENERGIA

• RECOMENDACIONES PARA DISTINGUIRLOS

• Internos: entre elementos

• Externos: hablan del comportamiento externo del sistema


INTERFAZ

INTERFAZ EXTERNO:

•Normalmente se utilizan interfaces definidos ya o partes de éstos.

•El hecho de que dos externos cumplan el interfaz no quiere decir que se entiendan. La comunicación va más allá del interfaz.

• PROBLEMAS EN EL DISEÑO DE UN

INTERFAZ EXTERNO

• Difícil verificación de que se cumpla el interfaz

• Difícil verificación del interfuncionamiento

• Controlar las interacciones anómalas

• INTERFAZ

• Normalizado Coste elevado

¿Interfuncionamiento?

• Específico• Adoptar uso normalizado

• Prever evolución (costo)• Externo (protección)


INTERFAZ

TIPOS DE INTERFACES

OPERACION

SALIDAS

ENTRADAS

• Indicaciones visuales

• Sonidos

• Botones• Teclados• Pedales

SW

SW - HW

• Instrucciones• Registros• Interrupciones• Memorias

PROGRAMADORLANLIBRERIAS

SS.OOEISHerramientas de desarrollo

SW - SWComunicar aplicacionesDiseño modularSistemas en tiempo real


INTERFAZ

TIPOS DE INTERFACES

COMUNICACION SISTEMAS COMUNICACIONES

ORGANIZACIONCÓMO SE ESTRUCTURA UN PROYECTO

PROYECTO

ESPECIFICACIONESPLANESMANUALESINFORMES


Fase DEFINICION

DEFINICION:

• A partir de una necesidad se hace una especificación de requisitos

ESPECIFICACION DE REQUISITOS

• Requisitos operacionales

• Como se usa• Ciclo de vida• Distribución• Parámetros físicos

• Requisitos soporte/fabricación

• Mantenimiento• Soporte logístico

• Requisitos de verificación

• Verificación/Validación• Aceptación

• Requisitos de restricción


Fase ANÁLISISANALISIS:

• Hay que identificar y diseñar un sistema que cumpla lo expuesto en la especificación de requisitos

REQUISITOS

DISEÑO CONCEPTUAL DECISIONES

ANALISIS FUNCIONAL

ASIGNACION REQUISITOS

OPTIMIZACION

ESPECIFICACION DE SISTEMA

REVISION DE DISEÑO

CONTROL DE CONFIGURACION

1

2

3

4

5

6

7


Fase ANALISIS: DECISIONES

ANALISIS ALTERNATIVO

REQUISITOSCRITERIOS

EVALUACION

EVALUACIONALTERNATIVA

TECNICAS EVALUACION

MODELOSANALISIS RESULTADOS

DECISIONES TOMADAS

• Fijos

• Parámetros de efectividad

• Reconocer el problema

• Alternativas

• Decidir cifras de mérito

• Identificar datos necesarios• Identificar riesgos e incertidumbre (tamaño, peso, autonomía)

• Definición de modelos y prototipos

• Niveles de confianza

• Sensibilidad

• Parámetros comprometidos

• Simulaciones

• Obtención de resultados

• Construcción de modelos y prototipos



CUANDO NO APARECEN SOLUCIONES EN PROYECTOS COMPLEJOS

TECNICA BRAINSTORMING

Se utilizan en grupos de 6-8 personas y se basa en procesos de asociación de ideas

FASES:

Se explica la técnica al grupo

Se expresan las ideas por turnos, escribiéndolas y sin borrarlas para más tarde juzgarlas

Está dirigida por el mediador que es quien organiza los resultados:

eliminando ideas repetidas

generalizando ideas

clarificando lo que no lo está

descartando las no válidas

organizando las ideas restantes

Realización de un informe de nuevas ideas



PARAMETROS DE EVALUACION

Coste del ciclo de vida

Coste de I+D

Coste de inversiones

Coste operativos/soporte

Coste de investigación

de diseño

de pruebas/evaluación

de fabricación

de mantenimiento

Efectividad del Sistema

Prestaciones

Disponibilidad operativa

Facilidad soporte

Rango y precisión

Fiabilidad

Mantenibilidad

Velocidad

Facilidad de producción

Tamaño, peso y forma

MAX (Efectividad coste) =Efectividad sistema

Costo del ciclo de vida


Fase ANALISIS

ANALISIS FUNCIONAL/PARTICIONADO ALTO NIVEL

CRITERIOS DEL PARTICIONADO EN

ALTO NIVEL

• Las funciones deben estar descritas fácilmente y el nº debe ser pequeño.

• Las interacciones (interfaces) deben estar descritas fácilmente, esto implica que el particionado se ha llevado a cabo separando responsabilidades clave. Debe haber pocas iteraciones.

Si se cumplen estos criterios el sistema es fácil de

• DISEÑAR

• MANTENER

• VERIFICAR


Fase ANALISIS

ANALISIS FUNCIONAL/PARTICIONADO ALTO NIVEL

REALIZACION DEL ANALISIS FUNCIONAL

Hacer una partición funcional

Enumerar las interacciones con el exterior• Ver si hay prioridad• Secuencia• Alternativas

Ordenar las funciones

Agrupar las funciones relacionadas

Identificar funciones que existan implementadas

Identificar funciones comunes

Dibujar diagramas y unir con líneas las relacionadas

Identificar funciones con relación con el exterior

Reorganizar para evitar duplicidad

CODIFICACION Dar números o claves que ayuden a entender la estructura


Fase ANALISIS

ESPECIFICACION DE REQUISITOS

Tenemos un sistema que debe cumplir unos requisitos y necesitamos especificar los requisitos de diseño de cada elemento para poder desarrollarlo por separado

de manera que la unión de las funciones sea la funcionalidad total

REQUISITOS

Req. i Req. j

Req. m

CONJUNTO

Requisitos


Fase ANALISIS


Los documentos al final de la etapa de análisis


• Estructura de sistema

• Especificación funcional de elementos

• Especificación de interfaces

PLAN DE PRUEBAS

Cómo comprobar que el sistema cumple los requisitos

DISEÑO CONCEPTUAL

Documento que guarda el trabajo realizado, las alternativasbarajadas, modelos utilizados. Suele servir para retomar alternativas abandonadas


Fase ANALISIS


PLANIFICACION Lista de actividades a realizar.

Quién, cómo, dónde, con qué ....

PLAN DE INGENIERIA DE

SISTEMA

• Metodología• Herramientas/Procedimientos• Documentos• Gestión de configuración

PLANES ESPECIALES

(para cosas aparte)

• Fiabilidad• Mantenibilidad• Aseguramiento• Calidad

CONTROL CONFIGURACIÓN

• Conjunto formado por los documentos anteriores

• Pueden cambiar


Fase DISEÑO

Para cada elemento unitario hay que realizar los siguientes documentos:

• Plan de pruebas

• Manual de uso / operación / mantenimiento

ACTIVIDADES A REALIZAR

REVISIONES FORMALES

GESTION DE CONFIGURACION

• Revisión de diseño

• Revisión de entrega de documentación


Fase DISEÑO

REVISION FORMAL

REVISION DE DISEÑO

REVISION DE ENTREGA DE DOCUMENTACIÓN

Se revisa todo el proyecto

Se revisan solo ciertos documentos

REVISION FORMAL:

Auditoría o inspección sistemática realizada por alguien externo, donde hay

un ponente responsable


Fase DISEÑO

REVISION FORMAL:

• FIN DE ANALISIS

• DISEÑO DETALLADO 50%

• FIN DISEÑO DETALLADO

• ¿Cuantas revisiones hay que hacer?

• ¿Qué se revisa en una revisión de diseño?

• COSTES

• FUNCIONALIDAD

• INTERFACES

• PRESTACIONES

• CUMPLIMIENTO DE NORMAS

•SEGUIMIENTO DE PLANES


Fase DISEÑO

REVISION FORMAL:

INFORME DE

REVISION

Información del objeto a

revisar

Personas+

Listas Comprobaciones

COSTE CORREGIR

ERROR

DEFINICION ANALISIS DISEÑO EJECUCION VERIFICACION EXPLOTACION


Fase DISEÑO

GESTION DE LA CONFIGURACION

CONFIGURACION DEL SISTEMA: Conjunto de elementos que definen el sistema en un momento dado del ciclo de vida del sistema.

OBJETIVO: Que el número de documentos de la configuración crezca de forma controlada y ordenada.

ACTIVIDADES DE LA GESTION

Identificación de la configuración

Control de configuración

Informe de estado de configuración

Auditoría de la configuración


Fase DISEÑO

Identificación de la configuración

Es saber escribir la lista completa de documentos que va a tener el sistema.

Control de la configuración

Se revisan los documentos antes de pasar a la configuración. Se controla que los cambios sean aprobados. Se utiliza en:

Nuevos documentos:

Un técnico tras un ensayo solicita un cambio. El comité revisa formalmente e identifica si este documento está ya definido. Distribuye el documento versionado.



Fase DISEÑO


Cambio de uno existente:

Tras una modificación se solicita cambio del documento al comité. Se revisa si afecta al proyecto de forma global o no.


Petición de cambio

Comité Control cambio Documento

Configuración

Notificación


Fase DISEÑO


Cambio propuestos por otros:

El documento propuesto se analiza por el comité y si el cambio es aceptado se envía al responsable para que ejecute el cambio.


Petición de cambio

Comité Control cambio

Distribución de Notificación de cambios

ConfiguraciónResponsable Objeto


Fase DISEÑO

Informe de estado de configuración

Responde a qué documentos de la configuración hay y en qué versión están.

A veces conviven varias versiones del mismo producto que hasta coexisten.

Pueden existir problemas como el montaje de una versión con listas de componentes anticuados.

Se pueden recuperar las versiones antiguas.

Auditoría de la configuración

Comprobar que se cumplen los puntos 1, 2 y 3.



Fase VERIFICACION

Consiste en hacer pruebas unitarias a los elementos y generar los informes de pruebas.

PRUEBAS DE SISTEMA

• PLANIFICACION: Definir actividades y objetivos

• PREPARACION: Se definen las maquetas sobre las que se harán las pruebas de sistema

• EJECUCION

(Fase Análisis)

(Fase Diseño, Ejecución)

VER REQUISITOS EN LA ESPECIFICACION DE PRUEBAS

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