Rekayasa sistem

Rekayasa sistem , teknik yang menggunakan pengetahuan dari berbagai cabang teknik dan sains untuk memperkenalkan inovasi teknologi ke dalam tahap perencanaan dan pengembangan suatu sistem.

Rekayasa sistem bukan merupakan cabang teknik karena merupakan teknik untuk menerapkan pengetahuan dari cabang teknik lain dan disiplin ilmu dalam kombinasi yang efektif untuk memecahkan masalah rekayasa multifaset. Ini terkait dengan riset operasi tetapi berbeda darinya karena lebih merupakan fungsi perencanaan dan desain, sering kali melibatkan inovasi teknis. Mungkin aspek yang paling penting dari rekayasa sistem adalah penerapannya pada pengembangan kemungkinan teknologi baru dengan tujuan khusus untuk menggunakannya secepat yang diizinkan oleh pertimbangan ekonomi dan teknis. Dalam pengertian ini bidan dapat dilihat sebagai perkembangan teknologi.

Kata “sistem” sering juga digunakan dalam kombinasi lain, terutama ketika elemen kemajuan teknologi tidak begitu penting. Analisis sistem adalah contohnya. Teori sistem, atau terkadang ilmu sistem, sering diterapkan pada analisis sistem dinamis fisik. Contohnya adalah jaringan listrik yang kompleks dengan satu atau lebih putaran umpan balik, di mana efek dari suatu proses kembali menyebabkan perubahan dalam sumber proses.

Dalam perkembangan berbagai disiplin ilmu teknik pada abad ke-19 dan ke-20, banyak tumpang tindih yang tak terelakkan di antara berbagai bidang; misalnya, teknik kimia dan teknik mesin sama-sama berkaitan dengan perpindahan panas dan aliran fluida. Perkembangan spesialisasi lebih lanjut, seperti di banyak cabang teknik listrik dan elektronik, seperti teori komunikasi, sibernetika, dan teori komputer, menyebabkan tumpang tindih lebih lanjut. Rekayasa sistem dapat dilihat sebagai langkah terakhir yang logis dalam proses. Insinyur sistem sering kali memiliki latar belakang elektronik atau komunikasi dan menggunakan komputer dan teknologi komunikasi secara ekstensif. Namun rekayasa sistem jangan disamakan dengan bidang-bidang lain ini. Pada dasarnya sudut pandang atau metode serangan,itu tidak boleh diidentifikasikan dengan area substantif tertentu. Dalam sifat dan sifat masalah yang diserangnya, itu adalah interdisipliner, prosedur untuk menempatkan teknik dan badan pengetahuan yang terpisah bersama untuk mencapai tujuan yang ditentukan dengan cara yang efektif.

Secara umum, pendekatan rekayasa sistem cenderung berbeda dari pendekatan desain konvensional dengan menunjukkan peningkatan keumuman dalam kerangka kerja logis dasarnya dan peningkatan perhatian dengan tujuan fundamental yang ingin dicapai. Jadi, pada setiap tahap insinyur sistem cenderung bertanya mengapa dan bagaimana, daripada hanya bagaimana.

Selain rekayasa sistem, penting untuk mendefinisikan sistem itu sendiri. Sistem yang menjadi perhatian insinyur sistem pertama-tama adalah buatan manusia. Kedua, mereka besar dan kompleks; bagian-bagian komponen mereka berinteraksi begitu ekstensif sehingga perubahan di satu bagian kemungkinan besar memengaruhi banyak bagian lainnya. Kecuali ada interaksi seperti itu, hanya sedikit yang dapat dilakukan oleh teknisi sistem, setidaknya pada tingkat sistem; ia dapat segera beralih ke komponen itu sendiri. Karakteristik penting lainnya dari sistem adalah bahwa inputnya biasanya bersifat stokastik; artinya, input pada dasarnya adalah fungsi waktu yang acak, meskipun mereka mungkin menunjukkan keteraturan statistik. Dengan demikian, seseorang tidak dapat berharap untuk meramalkan dengan tepat apa yang akan diekspos oleh sistem dalam operasi aktual,dan kinerjanya harus dievaluasi sebagai rata-rata statistik dari tanggapan terhadap berbagai masukan yang mungkin. Perhitungan yang didasarkan pada satu fungsi input yang ditentukan dengan tepat tidak akan dilakukan.

Sistem juga dapat bervariasi tergantung pada jumlah penilaian manusia yang masuk ke dalam operasi mereka. Tentu saja ada sistem seperti sirkuit listrik, peralatan produksi otomatis, atau robot yang dapat beroperasi dengan cara yang ditentukan sepenuhnya. Di sisi lain, terdapat sistem manajemen dan kontrol, untuk tujuan bisnis dan militer, di mana mesin melakukan sebagian besar pekerjaan tetapi dengan pengawasan manusia dan pengambilan keputusan pada titik-titik kritis. Jelas sistem manusia-mesin campuran ini menawarkan variasi terbesar baik kemungkinan maupun masalah bagi insinyur sistem. Aspek dari sistem semacam itu dibahas dalam artikel rekayasa faktor manusia.

Perkembangan rekayasa sistem

Pemodelan matematika

Pendekatan sistem berasal dari sejumlah sumber. Dalam arti luas, ini dapat dianggap sebagai perluasan sederhana dari metodologi ilmiah standar. Ini adalah prosedur umum dalam sains (dan di tempat lain) untuk membuat daftar semua faktor yang mungkin mempengaruhi situasi tertentu dan memilih dari daftar lengkap yang tampak kritis. Pemodelan matematika, mungkin alat paling dasar dalam rekayasa sistem, adalah teknik yang dijumpai dalam cabang sains mana pun yang telah menjadi cukup kuantitatif. Jadi, dalam pengertian yang luas ini, pendekatan sistem hanyalah pewaris tradisi yang merupakan generasi, jika bukan berabad-abad.

Di sisi lain, dalam mencari sumber yang lebih baru dan lebih spesifik untuk pendekatan sistem, ada dua yang menonjol. Pertama adalah bidang komunikasi umum, khususnya telepon komersial, di mana rekayasa sistem pertama kali muncul sebagai disiplin ilmu yang eksplisit. Jejak pendekatan sistem dapat ditemukan dalam teknik telepon setidaknya sejak tahun-tahun awal abad ini, dan gagasan sistem cukup umum di telepon pada tahun 1920-an dan 30-an. Ketika Bell Telephone Laboratories, badan penelitian American Telephone & Telegraph Company, secara resmi didirikan pada tahun 1925, dua divisi teknik utamanya masing-masing disebut Pengembangan Peralatan dan Pengembangan Sistem. Doktrin formal lengkap tentang peran rekayasa sistem, bagaimanapun,pertama kali muncul pada tahun-tahun setelah Perang Dunia II sebagai bagian dari upaya untuk mendefinisikan kembali kebijakan dan struktur penelitian dan pengembangan. Doktrin ini meletakkan upaya rekayasa pada tingkat kesamaan logis dengan upaya penelitian dan pengembangan dan membuatnya hampir sebanding dengan ukuran sebenarnya, setidaknya dengan penelitian. Insinyur sistem memiliki banyak fungsi, dengan penekanan khusus pada pemanfaatan yang efektif dari kemajuan ilmiah dan teknis dalam merencanakan sistem komunikasi baru. Rangkaian ide khusus ini, tentu saja, mencerminkan kebutuhan khusus telepon. Namun demikian, sebagai contoh dan titik tolak, hal itu berdampak luas. Tampaknya menjadi salah satu alasan mengapa subjek yang begitu esoterik seperti rekayasa sistem maju secepat itu. (Untuk pembahasan rinci tentang penelitian dan pengembangan aspek rekayasa sistem,lihat artikel penelitian dan pengembangan.)

Riset operasi dan rekayasa sistem

Sumber utama kedua untuk rekayasa sistem adalah penelitian operasi, yang berasal dari bentuk yang dapat dikenali di Inggris selama Perang Dunia II dan awalnya berkaitan dengan penggunaan peralatan militer yang terbaik. Contoh umum termasuk menentukan pekerjaan terbaik dari sejumlah pembom tertentu, cara terbaik mengatur konvoi melawan serangan kapal selam, dan cara terbaik menggunakan pencegat untuk melawan serangan pemboman. Riset operasi efektif dalam kasus seperti itu dan telah berkembang sejak saat itu baik dalam konteks sipil maupun militer.

Terdapat perbedaan yang jelas antara riset operasi dan rekayasa sistem. Karena riset operasi berkaitan dengan penggunaan terbaik peralatan yang ada, ketidakpastian teknologi tidak muncul. Rekayasa sistem, di sisi lain, biasanya berkaitan dengan perencanaan peralatan baru, dan ketidakpastian semacam itu mungkin penting. Namun, dalam praktiknya, rekayasa sistem dan riset operasi memiliki banyak kesamaan. Secara khusus, mereka berbagi banyak teknik analitik yang sama. Ini menghasilkan sebagian besar dari fakta bahwa seorang insinyur sistem cenderung mengevaluasi keefektifan desain tentatif dengan metode yang sama yang akan digunakan oleh spesialis riset operasi dengan perangkat keras yang sebenarnya.

Alasan lain untuk tumpang tindih adalah fakta bahwa perbedaan antara peralatan baru dan yang sudah ada tidak begitu jelas. Kebaruan dalam peralatan adalah masalah relatif. Jika peralatan baru cukup baik berdasarkan teknik desain yang ada dan tampaknya melibatkan sedikit ketidakpastian teknis, masalah menjadi tidak penting. Pertanyaannya adalah tentang derajat dan, sampai batas tertentu, penilaian.

Sebagian besar karakter rekayasa sistem saat ini berasal secara historis dari awal 1950-an. Ada beberapa peristiwa penting pada tahun-tahun setelah Perang Dunia II, termasuk, misalnya, pengenalan program linier pada tahun 1947 dan pendirian berbagai organisasi untuk melanjutkan pengembangan bidang ini pada akhir 1940-an. Namun secara keseluruhan, ini adalah periode konsolidasi kemajuan sebelumnya. Dengan demikian, dalam bidang komunikasi sistem utamanya adalah beberapa sistem transmisi jarak jauh yang telah dimulai sebelum perang dan telah terganggu oleh aktivitas perang.

Pada tahun 1950-an laju pertumbuhan meningkat pesat. Buku teks umum pertama tentang rekayasa sistem muncul pada tahun 1957 dan diikuti oleh sejumlah karya lain yang membahas aplikasi industri dan militer. Publikasi ini terbukti cukup untuk menetapkan rekayasa sistem sebagai disiplin akademis yang diterima, dan kursus di dalamnya sekarang diajarkan di banyak universitas di seluruh negara maju di dunia. Perkumpulan dan jurnal profesional ada di Prancis, India, Jepang, Jerman, Inggris Raya, dan Amerika Serikat.

Komunikasi dan elektronik

Perkembangan teknik sistem setelah tahun 1950 sebagian besar berasal dari dampak kemajuan besar di bidang yang berdekatan, terutama komunikasi dan elektronik. Sistem kontrol otomatis adalah contoh yang bagus. Suatu sistem kendali mempunyai ciri utama bahwa komponen-komponennya berinteraksi secara ekstensif dan bahwa sistem secara keseluruhan mempunyai sifat-sifat tertentu — misalnya, stabilitas — yang tidak dapat dikatakan melekat pada komponen individu mana pun. Jadi sistem kontrol melengkapi contoh buku teks yang nyaman untuk rekayasa sistem.

Perkembangan teori informasi sebagai titik awal dasar untuk teknik komunikasi, pada tahun-tahun setelah Perang Dunia II, juga berpengaruh dalam membentuk evolusi rekayasa sistem. Berbagai subsistem dalam banyak sistem lengkap ditemukan terikat bersama oleh apa yang sebenarnya merupakan saluran komunikasi. Dengan demikian, gagasan transfer informasi dari satu bagian sistem ke bagian lain terbukti berguna dalam memahami operasi struktur secara keseluruhan.

Teknik komputer dan sistem

Rekayasa sistem juga mendapat untung dari munculnya komputer dan perkembangan selanjutnya dari bahasa pemrograman tingkat tinggi yang kuat, yang memengaruhi bidang ini dalam dua cara utama. Pertama, mereka menyediakan alat baru untuk menganalisis sistem yang kompleks melalui perhitungan ekstensif atau simulasi langsung. Kedua, mereka dapat digunakan untuk mencerna data dalam jumlah besar atau sebagai konstituen aktual dari sistem yang kompleks, terutama yang berkaitan dengan transmisi informasi. Ini membuka kemungkinan pemrosesan informasi serta hanya mentransmisikannya dalam sistem seperti itu (lihat juga pemrosesan informasi).

Dampak masalah senjata militer pada rekayasa sistem dimulai segera setelah Perang Dunia II. Tanggal penting adalah 1945, ketika pengembangan Nike Ajax, sistem rudal pertahanan udara AS, dimulai.

Pada tahun 1945 propulsi roket yang tersedia tampaknya hampir tidak cukup untuk memberikan rudal tersebut jangkauan taktis yang memuaskan. Diketahui bahwa jangkauan yang dapat dicapai bergantung pada beberapa parameter, seperti berat dan ukuran hulu ledak, kehalusan desain aerodinamis rudal, tingkat kemampuan manuver yang disediakan oleh sistem kontrol, dan bentuk lintasan serta kecepatan rata-rata di sepanjang itu. Dengan demikian upaya rekayasa sistem yang efektif dipasang di mana berbagai kombinasi properti rudal dieksplorasi, dengan tujuan mencapai keseimbangan terbaik antara jangkauan dan karakteristik taktis lainnya.

Pertanyaan kontrol dan umpan balik juga merupakan aspek penting dari masalah sistem secara keseluruhan. Seluruh sistem sebenarnya adalah umpan balik raksasa karena rudal dikendalikan oleh perintah yang dikirim dari komputer darat, dan masukan komputer termasuk informasi tentang apa yang radar pelacak amati akan lakukan. Jadi ada loop umpan balik tertutup dari rudal ke komputer dan kembali ke rudal lagi. Ada juga putaran umpan balik tambahan seperti autopilot yang mengendalikan sikap rudal, dan respons dinamis dari sistem selanjutnya dipengaruhi oleh kebutuhan untuk memproses sinyal radar untuk menghilangkan "jitter" radar. Analisis sistem dinamis yang rumit yang melibatkan jalur umpan balik yang saling terkait telah menjadi bagian khusus yang penting dari area sistem umum.

Pada 1950-an dan 1960-an, rekayasa sistem juga berkembang ke arah lain, sebagian besar sebagai hasil dari proyek sistem senjata yang terkait dengan Perang Dingin. Jadi studi Ajax berkaitan dengan dinamika satu rudal yang terisolasi. Di sisi lain, sistem pertahanan yang tumbuh pada tahun 1950-an melibatkan operasi terkoordinasi dari sejumlah besar rudal, senjata, pencegat, dan instalasi radar yang tersebar di wilayah yang cukup luas. Ini semua disatukan oleh komputer digital besar, yang dengan demikian menjadi elemen sentral dari sistem. Sistem SAGE (lingkungan tanah semi-otomatis) di Amerika Serikat adalah contoh yang baik.

Selama tahun-tahun yang sama, pendekatan sistem juga semakin diidentifikasikan dengan fungsi manajemen. Dengan demikian, frasa "rekayasa sistem dan arahan teknis" mulai digunakan untuk menggambarkan peran seorang insinyur sistem yang bertanggung jawab baik untuk perencanaan awal proyek dan manajemen selanjutnya. Apa yang disebut teknik perencanaan, pemrograman, dan penganggaran (PPB) dikembangkan untuk memberikan kombinasi yang serupa dari teknik sistem dan manajemen keuangan.

Di bidang nonmiliter, teknik sistem telah berkembang di sepanjang jalur yang serupa meskipun lebih sederhana. Aplikasi awal cenderung menekankan sistem kontrol umpan balik di fasilitas produksi otomatis skala besar, seperti pabrik pengerolan baja dan kilang minyak bumi. Kemudian aplikasi menekankan informasi manajemen berbasis komputer dan sistem kontrol seperti yang sebelumnya telah dikembangkan untuk pertahanan udara. Dalam beberapa tahun terakhir, pendekatan sistem kadang-kadang diterapkan pada perusahaan sipil yang jauh lebih besar, seperti perencanaan kota baru.