Kejuruteraan sistem , teknik menggunakan pengetahuan dari pelbagai cabang kejuruteraan dan sains untuk memperkenalkan inovasi teknologi ke tahap perancangan dan pembangunan sistem.
Kejuruteraan sistem tidak begitu banyak cabang kejuruteraan kerana merupakan teknik untuk menerapkan pengetahuan dari cabang kejuruteraan lain dan disiplin sains dalam kombinasi yang berkesan untuk menyelesaikan masalah kejuruteraan pelbagai aspek. Ini berkaitan dengan penyelidikan operasi tetapi berbeza daripadanya kerana ia lebih merupakan fungsi perancangan dan reka bentuk, yang sering melibatkan inovasi teknikal. Mungkin aspek terpenting dalam kejuruteraan sistem adalah penerapannya untuk pengembangan kemungkinan teknologi baru dengan objektif khusus untuk menggunakannya agar secepat yang memungkinkan oleh pertimbangan ekonomi dan teknikal. Dalam pengertian ini, ia dapat dilihat sebagai bidan perkembangan teknologi.
Kata "sistem" sering digunakan juga dalam kombinasi lain, terutama ketika elemen kemajuan teknologi tidak begitu penting. Analisis sistem adalah contoh. Teori sistem, atau kadangkala sains sistem, sering diterapkan pada analisis sistem dinamik fizikal. Contohnya ialah rangkaian elektrik yang kompleks dengan satu atau lebih gelung maklum balas, di mana kesan proses kembali menyebabkan perubahan pada sumber proses.
Dalam pengembangan pelbagai bidang kejuruteraan pada abad ke-19 dan ke-20, pertindihan yang tidak dapat dielakkan antara bidang yang berbeza; sebagai contoh, kejuruteraan kimia dan kejuruteraan mekanikal berkaitan dengan pemindahan haba dan aliran bendalir. Perkembangan pengkhususan lebih lanjut, seperti dalam banyak cabang kejuruteraan elektrik dan elektronik, seperti teori komunikasi, sibernetika, dan teori komputer, menyebabkan tumpang tindih lebih jauh. Kejuruteraan sistem boleh dilihat sebagai langkah terakhir yang logik dalam proses tersebut. Jurutera sistem sering mempunyai latar belakang elektronik atau komunikasi dan menggunakan komputer dan teknologi komunikasi secara meluas. Namun kejuruteraan sistem tidak boleh dikelirukan dengan bidang-bidang lain. Pada asasnya sudut pandang atau kaedah serangan,ia tidak boleh dikenali dengan kawasan substantif tertentu Secara semula jadi dan sifat masalah yang diserang, adalah interdisipliner, prosedur untuk menyatukan teknik dan badan pengetahuan yang terpisah untuk mencapai tujuan yang ditentukan dengan cara yang berkesan.
Secara umum, pendekatan kejuruteraan sistem cenderung berbeza dari pendekatan reka bentuk konvensional dengan menunjukkan peningkatan umum dalam kerangka logik asasnya dan peningkatan keprihatinan dengan objektif asas yang ingin dicapai. Oleh itu, pada setiap tahap jurutera sistem cenderung bertanya mengapa dan bagaimana, dan bukan sekadar bagaimana.
Sebagai tambahan kepada kejuruteraan sistem, penting untuk menentukan sistem itu sendiri. Sistem yang berkaitan dengan jurutera sistem adalah yang pertama buatan manusia. Kedua, mereka besar dan kompleks; bahagian komponennya berinteraksi secara meluas sehingga perubahan pada satu bahagian cenderung mempengaruhi banyak bahagian lain. Kecuali ada interaksi seperti itu, ada sedikit yang perlu dilakukan oleh jurutera sistem, sekurang-kurangnya pada tahap sistem; dia boleh beralih kepada komponen itu sendiri. Ciri penting sistem lain ialah inputnya biasanya stokastik; iaitu, input pada dasarnya adalah fungsi waktu secara rawak, walaupun mungkin menunjukkan keteraturan statistik. Oleh itu, seseorang tidak boleh mengharapkan untuk melihat dengan tepat sistem yang akan terkena dalam operasi sebenar,dan prestasinya mesti dinilai sebagai statistik purata tindak balas terhadap pelbagai kemungkinan input. Pengiraan berdasarkan satu fungsi input yang ditentukan dengan tepat tidak akan berlaku.
Sistem juga mungkin berbeza-beza bergantung pada jumlah pertimbangan manusia yang memasuki operasi mereka. Sudah tentu, ada sistem seperti litar elektrik, peralatan pengeluaran automatik, atau robot yang boleh beroperasi dengan betul. Pada tahap yang lain, terdapat sistem pengurusan dan kawalan, baik untuk tujuan perniagaan dan ketenteraan, di mana mesin dari satu segi melakukan sebahagian besar pekerjaan tetapi dengan pengawasan dan pengambilan keputusan manusia pada titik kritikal. Jelas sistem mesin-manusia campuran ini menawarkan pelbagai kemungkinan dan masalah bagi jurutera sistem. Aspek sistem sedemikian diperlakukan dalam artikel kejuruteraan faktor manusia.
Perkembangan kejuruteraan sistem
Pemodelan matematik
Pendekatan sistem berpunca dari sejumlah sumber. Dalam pengertian yang luas, ia dapat dianggap sebagai peluasan sederhana dari metodologi saintifik standard. Ini adalah prosedur biasa dalam sains (dan di tempat lain) untuk menyenaraikan semua faktor yang mungkin mempengaruhi keadaan tertentu dan memilih dari senarai lengkap yang kelihatan kritikal. Pemodelan matematik, mungkin alat paling asas dalam kejuruteraan sistem, adalah teknik yang ditemui di mana-mana cabang sains yang telah cukup kuantitatif. Oleh itu, dalam pengertian yang luas ini, pendekatan sistem hanyalah pewaris tradisi yang lama, jika tidak berabad-abad lamanya.
Dalam mencari sumber yang lebih baru dan lebih spesifik untuk pendekatan sistem, sebaliknya, ada dua khususnya yang menonjol. Pertama adalah bidang komunikasi umum, terutama telephony komersial, di mana kejuruteraan sistem pertama kali muncul sebagai disiplin yang tersurat dengan sendirinya. Jejak pendekatan sistem dapat dijumpai dalam bidang kejuruteraan telefon sekurang-kurangnya sejak tahun-tahun awal abad ini, dan idea-idea sistem cukup umum dalam bidang teleponi pada tahun 1920-an dan 30-an. Ketika Bell Telephone Laboratories, cabang penyelidikan Syarikat Amerika Telefon & Telegraf, secara rasmi ditubuhkan pada tahun 1925, dua bahagian kejuruteraan utamanya masing-masing disebut Pengembangan Alat dan Pengembangan Sistem. Doktrin formal yang lengkap mengenai peranan kejuruteraan sistem, bagaimanapun,pertama kali muncul pada tahun-tahun setelah Perang Dunia II sebagai sebahagian daripada usaha untuk mentakrifkan semula dasar dan struktur penyelidikan dan pembangunan. Doktrin ini menetapkan usaha kejuruteraan pada tingkat kesamaan logik dengan usaha penyelidikan dan pengembangan dan membuatnya hampir sama dengan ukuran sebenarnya, setidaknya dengan penelitian. Jurutera sistem mempunyai banyak fungsi, dengan penekanan khusus pada pemanfaatan kemajuan ilmiah dan teknikal yang efektif dalam merancang sistem komunikasi baru. Set idea ini tentu saja mencerminkan keperluan khas telefon. Walaupun demikian, sebagai contoh dan titik tolak, ia mempunyai kesan yang luas. Nampaknya ini adalah salah satu sebab mengapa subjek begitu esoterik kerana kejuruteraan sistem maju secepat yang berlaku. (Untuk perbincangan terperinci mengenai aspek penyelidikan dan pembangunan kejuruteraan sistem,lihat penyelidikan dan pengembangan artikel.)
Penyelidikan operasi dan kejuruteraan sistem
Sumber utama kedua untuk kejuruteraan sistem adalah penyelidikan operasi, yang berasal dari bentuk yang dikenali di Britain semasa Perang Dunia II dan pada mulanya mementingkan penggunaan peralatan ketenteraan yang terbaik. Contoh biasa termasuk menentukan pekerjaan terbaik dari sebilangan pengebom tertentu, cara terbaik mengatur konvoi terhadap serangan kapal selam, dan cara terbaik menggunakan pemintas untuk menyerang serangan bom. Penyelidikan operasi berkesan dalam kes-kes seperti itu dan berkembang sejak dari konteks awam dan ketenteraan.
Terdapat perbezaan yang jelas antara penyelidikan operasi dan kejuruteraan sistem. Oleh kerana penyelidikan operasi berkaitan dengan penggunaan peralatan sedia ada yang terbaik, ketidakpastian teknologi tidak timbul. Kejuruteraan sistem, sebaliknya, biasanya berkaitan dengan perancangan peralatan baru, dan ketidakpastian semacam itu mungkin penting. Walau bagaimanapun, dalam praktiknya, penyelidikan kejuruteraan sistem dan operasi mempunyai banyak persamaan. Secara khusus, mereka berkongsi banyak teknik analitik yang sama. Ini menghasilkan sebahagian besar dari fakta bahawa seorang jurutera sistem cenderung menilai keberkesanan reka bentuk tentatif dengan kaedah yang sama yang akan digunakan oleh pakar penyelidikan operasi dengan perkakasan sebenar.
Sebab lain untuk pertindihan adalah hakikat bahawa perbezaan antara peralatan baru dan yang ada tidak begitu jelas. Kebaharuan dalam peralatan adalah perkara yang relatif. Sekiranya peralatan baru cukup baik berdasarkan teknik reka bentuk yang ada dan nampaknya melibatkan sedikit ketidakpastian teknikal, maka masalah ini menjadi tidak penting. Persoalannya adalah satu tahap dan, pada tahap tertentu, penilaian.
Sebilangan besar watak semasa sistem kejuruteraan berasal dari sejarah awal 1950-an. Telah terjadi beberapa peristiwa penting pada tahun-tahun setelah Perang Dunia II, termasuk, misalnya, pengenalan program linear pada tahun 1947 dan penubuhan berbagai organisasi untuk pengembangan bidang yang berterusan pada akhir tahun 1940-an. Secara keseluruhan, bagaimanapun, ini adalah masa penggabungan pendahuluan sebelumnya. Oleh itu, dalam bidang komunikasi sistem utama adalah beberapa sistem transmisi jarak jauh yang telah dimulai sebelum perang dan terganggu oleh kegiatan perang.
Pada tahun 1950-an, laju pertumbuhan dipercepat. Buku teks umum pertama mengenai kejuruteraan sistem muncul pada tahun 1957 dan diikuti oleh sejumlah karya lain yang menangani aplikasi industri dan ketenteraan. Penerbitan ini terbukti cukup untuk menjadikan kejuruteraan sistem sebagai disiplin akademik yang diterima, dan kursus di dalamnya sekarang diajarkan di banyak universiti di seluruh negara maju di dunia. Persatuan dan jurnal profesional wujud di Perancis, India, Jepun, Jerman, United Kingdom, dan Amerika Syarikat.
Komunikasi dan elektronik
Perkembangan kejuruteraan sistem selepas tahun 1950 berpunca, sebahagian besarnya, dari kesan kemajuan besar dalam bidang bersebelahan, terutama komunikasi dan elektronik. Sistem kawalan automatik adalah contoh yang baik. Sistem kawalan mempunyai ciri utama bahawa komponen berinteraksi secara meluas dan sistem secara keseluruhan mempunyai sifat tertentu - misalnya, kestabilan - yang tidak dapat dikatakan mematuhi komponen individu mana pun. Oleh itu, sistem kawalan memberikan contoh buku teks yang sesuai untuk kejuruteraan sistem.
Perkembangan teori maklumat sebagai titik awal asas untuk kejuruteraan komunikasi, pada tahun-tahun setelah Perang Dunia II, juga berpengaruh dalam membentuk evolusi kejuruteraan sistem. Berbagai subsistem dalam banyak sistem lengkap didapati disatukan oleh apa yang sebenarnya merupakan saluran komunikasi. Oleh itu, idea pemindahan maklumat dari satu bahagian sistem ke bahagian lain terbukti berguna dalam memahami operasi struktur secara keseluruhan.
Kejuruteraan komputer dan sistem
Kejuruteraan sistem juga mendapat keuntungan dari munculnya komputer dan seterusnya pengembangan bahasa pengaturcaraan tingkat tinggi yang kuat, yang mempengaruhi bidang ini dengan dua cara utama. Pertama, mereka menyediakan alat baru untuk menganalisis sistem kompleks dengan pengiraan yang luas atau simulasi langsung. Di tempat kedua, mereka dapat digunakan untuk mencerna sejumlah besar data atau sebagai penyusun sebenarnya dari sistem yang kompleks, terutama yang berkaitan dengan transmisi maklumat. Ini membuka kemungkinan memproses maklumat serta hanya mengirimkannya dalam sistem seperti itu (lihat juga pemprosesan maklumat).
Kesan masalah senjata ketenteraan pada kejuruteraan sistem bermula sejurus selepas Perang Dunia II. Tarikh mercu tanda adalah tahun 1945, ketika pengembangan Nike Ajax, sistem peluru berpandu pertahanan udara AS, dimulakan.
Pada tahun 1945, roket yang tersedia nampaknya tidak cukup untuk memberikan peluru berpandu jarak jauh yang memuaskan. Diketahui bahawa jarak yang dapat dicapai bergantung pada beberapa parameter, seperti berat dan ukuran hulu ledak, kehalusan reka bentuk aerodinamik peluru berpandu, tahap kemampuan manuver yang disediakan oleh sistem kawalan, dan bentuk lintasan dan kecepatan rata-rata di sepanjangnya. Oleh itu, usaha kejuruteraan sistem yang berkesan telah dilakukan di mana pelbagai kombinasi sifat peluru berpandu telah dijelajahi, dengan objektif untuk mencapai keseimbangan terbaik antara jarak dan ciri taktikal yang lain.
Soalan kawalan dan maklum balas juga merupakan aspek penting dari keseluruhan masalah sistem. Keseluruhan sistem sebenarnya adalah gelung maklum balas raksasa kerana peluru berpandu itu dikendalikan oleh pesanan yang dikirimkan dari komputer darat, dan input komputer termasuk maklumat tentang apa yang diamati oleh radar pelacak. Oleh itu terdapat gelung maklum balas tertutup dari peluru berpandu ke komputer dan kembali ke peluru berpandu lagi. Terdapat juga gelung maklum balas anak syarikat seperti autopilot yang mengawal sikap peluru berpandu, dan tindak balas dinamik sistem dipengaruhi oleh keperluan untuk memproses isyarat radar untuk menghilangkan radar "jitter." Analisis sistem dinamik yang rumit yang melibatkan jalan maklum balas yang saling berkait telah menjadi bahagian khas yang penting dari kawasan sistem umum.
Pada tahun 1950-an dan 1960-an kejuruteraan sistem juga berkembang ke arah lain, sebahagian besarnya adalah hasil daripada projek sistem senjata yang berkaitan dengan Perang Dingin. Oleh itu, kajian Ajax mementingkan dinamika peluru berpandu terpencil tunggal. Sebaliknya, sistem pertahanan yang tumbuh pada tahun 1950-an melibatkan operasi terkoordinasi sejumlah besar peluru berpandu, senjata, pencegat, dan pemasangan radar yang tersebar di kawasan yang cukup luas. Ini semua dipegang bersama oleh komputer digital yang besar, yang dengan demikian menjadi elemen utama sistem. Sistem SAGE (persekitaran tanah semiautomatik) di Amerika Syarikat adalah contoh yang baik.
Pada tahun-tahun yang sama pendekatan sistem juga semakin dikenali dengan fungsi pengurusan. Oleh itu, frasa "kejuruteraan sistem dan arahan teknikal" digunakan untuk menggambarkan peranan seorang jurutera sistem yang bertanggungjawab untuk kedua-dua perancangan awal projek dan pengurusannya yang seterusnya. Apa yang disebut teknik perencanaan, pengaturcaraan, dan penganggaran (PPB) dikembangkan untuk memberikan kombinasi serupa dari kejuruteraan sistem dan pengurusan kewangan.
Dalam bidang bukan ketenteraan sistem kejuruteraan telah berkembang seiring dengan garis yang serupa walaupun lebih sederhana. Aplikasi awal cenderung menekankan sistem kawalan maklum balas di kemudahan pengeluaran automatik berskala besar, seperti kilang penggelek keluli dan kilang minyak. Aplikasi kemudian menekankan sistem pengurusan maklumat dan kawalan berasaskan komputer seperti yang sebelumnya dikembangkan untuk pertahanan udara. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini pendekatan sistem kadang-kadang diterapkan pada perusahaan awam yang lebih besar, seperti perencanaan kota baru.
