Engenharia de Sistemas

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O que é Engenharia de Sistemas?

De acordo com o INCOSE (International Council of Systems Engineering), a Engenharia de Sistemas é uma abordagem interdisciplinar que torna possível a concretização de "Sistemas" de elevada complexidade. O seu foco encontra-se em definir, de maneira precoce no ciclo de desenvolvimento de um sistema, as necessidades do usuário, bem como as funcionalidades requeridas, realizando a documentação sistemática dos requisitos, e abordando a síntese de projeto e a etapa de validação de forma a considerar o problema completo: operação; custos e cronogramas; performance; treinamento e suporte; teste; instalação; fabricação;

A Engenharia de Sistemas integra diferentes disciplinas e especialidades em uma equipe de projeto, formando um processo de desenvolvimento estruturado que se estende do conceito ao projeto, e deste à operação. A Engenharia de Sistemas considera tanto as questões de ordem econômica quanto técnica, com o objetivo de gerar produtos de qualidade que atendam às necessidades dos consumidores.

Os sistemas industriais que são estudados em cursos de Engenharia de Sistemas como o da UFMG são aqueles que resultam de atividade de projeto de engenharia que recaem em uma abordagem recursiva, na qual cada sistema pode ser analisado recursivamente como resultante da interligação de sub-sistemas, cada um destes também estruturado na forma de sub-sub-sistemas, e assim por diante.

Exemplos de Sistemas

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Setor Automobilístico

A realização de tais sistemas industriais tipicamente requer o agrupamento de habilidades de engenheiros de diversas especialidades diferentes. Na indústria automotiva, um projeto de um novo veículo representa em média uma carga de trabalho de 1500 homens-ano de trabalho de engenharia, distribuída ao longo de cerca de quatro anos, envolvendo orçamentos da ordem de alguns milhões de reais. Já sistemas como os de infraestrutura de comunicações se desdobram também ao longo de vários anos, envolvendo equipes de centenas de engenheiros e analistas, e orçamentos frequentemente ultrapassando as centenas de milhões de reais. A condução desse tipo de projeto torna-se muito mais difícil se a abordagem de engenharia empregada não considerar os sistemas em sua globalidade, com sua natureza de "sistemas industriais complexos". A "complexidade" desses sistemas industriais, embora seja perceptível de forma subjetiva e intuitiva, também corresponde a uma realidade industrial concreta: ela caracteriza os sistemas no domínio de sua concepção, de sua manutenção, e da evolução de seus problemas importantes, ligados ao número de tecnologias utilizadas, que levam a um conjunto difícil ou impossível de apreender pelo uso das técnicas mais antigas.

O setor automobilístico trata-se de outro setor industrial que hoje não pode dispensar a participação de Engenheiros de Sistemas. Antes da introdução das técnicas de Engenharia de Sistemas, o projeto de um novo modelo de automóvel chegava a exigir a confecção de algumas centenas de protótipos de carro, cada um a um custo de algumas centenas de milhares de reais. A integração dos diversos sistemas do veículo ocorria num processo dispendioso e demorado de aproximações sucessivas feitas com base nesses protótipos. Esse setor, no Brasil, vive hoje uma situação paradoxal. Nos últimos 20 anos, muito do trabalho de projeto de automóveis desenvolvido pelas empresas automobilísticas que operam no país foi trazido do exterior para cá. Carros que irão ser produzidos em plantas espalhadas pelo mundo vêm sendo, com frequência, projetados no Brasil. Isso decorre, em grande parte, do esforço que o país empreendeu nas últimas décadas, de fortalecer sua competência em Engenharia, o que resulta hoje na disponibilidade de pessoas de elevada capacitação profissional, geralmente do campo da Engenharia Mecânica, capazes de gerar ótimos projetos. Há 20 anos atrás tornou-se vantajoso, por esse motivo, transferir grande parte do setor de projeto, nessas empresas, do país de origem para o Brasil. Há, entretanto, o risco desse processo se inverter, devido à escassez de mão-de-obra especificamente formada em Engenharia de Sistemas no país.

Setor Aeroespacial

Um dos marcos da Engenharia de Sistemas, que ajudou a estabelecer a forma atual de diversos métodos que hoje a integram, foi o projeto da aeronave Boeing 777, concluído em 1995. Essa foi a primeira aeronave inteiramente projetada em computador. Partindo da demanda de eventuais usuários (empresas de aviação), o projeto seria desenvolvido para atendê-las - o que significou integrar, na equipe de projeto, times de engenheiros dessas companhias clientes. O projeto levou menos de cinco anos entre o início da especificação do produto, em 1991, e o primeiro vôo, em 1995, algo inédito até então. Além do conhecimento específico dos domínios da Engenharia Aeronáutica, da Engenharia Elétrica, da Ciência da Computação, que tiveram de ser integrados naquele projeto, há um corpo de conhecimentos que, em parte, estavam sendo elaborados àquela altura, e que foram cruciais para permitir tanto o prazo recorde quanto os elevados índices de confiabilidade e de atendimento às especificações que foram obtidos. Esse corpo constitui a Engenharia de Sistemas. No ramo da indústria aeronáutica, o Engenheiro de Sistemas é hoje considerado indispensável.

Um outro exemplo

Apenas para pontuar a diversidade de áreas de atuação potenciais do Engenheiro de Sistemas, mencionamos um projeto desenvolvido há cerca de dois anos por uma empresa italiana especializada em "produzir projetos". A empresa em questão recebeu uma encomenda de uma fábrica de bicicletas, para projetar um novo assento que iria integrar uma nova bicicleta de "topo de linha". Foi necessária a utilização de técnicas de simulação multifísica acopladas com técnicas de otimização multiobjetivo baseadas em algoritmos evolutivos (todas essas técnicas fazem parte do escopo previsto no novo currículo de Engenharia de Sistemas da UFMG). Como resultado desse e de outros componentes inovadores, a bicicleta resultante vem sendo considerada a melhor hoje disponível no mercado mundial nessa faixa de produtos - o que evidencia o potencial de agregação de valor advindo da aplicação sistemática da Engenharia de Sistemas, em setores industriais os mais diversos.

Como surge a Engenharia de Sistemas

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Origens da Engenharia de Sistemas

O termo "Engenharia de Sistemas" parece ter se originado na década dos 1940, dentro dos Bell Telephone Laboratories, já dotado do sentido que é atualmente consagrado, designando a área de conhecimento que lida com os aspectos de sistematização e validação do projeto de sistemas tecnológicos de elevada complexidade (no sentido de agregarem um elevado número de sub-sistemas de diferentes níveis lógicos). Embora o primeiro curso de graduação em Engenharia de Sistemas tenha surgido no Canadá ainda na década de 1960, na Universidade de Waterloo (o curso se denominava "Engenharia de Projeto de Sistemas"), o início efetivo da preocupação com a formação de Engenheiros de Sistemas, como demanda sistemática de setores industriais de alta tecnologia, pode ser identificado no ano de 1989, quando a Universidade da Califórnia em San Diego sediou um encontro com representantes do governo americano e de algumas das principais empresas industriais daquele país.

Esse encontro originou a formação de um grupo de estudos que iria propor medidas para lidar com a escassez de profissionais com tal formação nos Estados Unidos, que foi considerada um problema estratégico que poderia comprometer a competitividade da economia americana. Um segundo encontro no ano seguinte foi sediado pela empresa Boeing, em Seattle. Em 1991, a IBM se encarregou de organizar um terceiro evento. Como resultado, foi criada em 1991 uma associação profissional, o NCOSE (National Concil on Systems Engineering), posteriormente transformado em INCOSE (International Concil on Systems Engineering). Essa associação, em estreita colaboração com órgãos governamentais e com a indústria, articulou esforços para que instituições de ensino superior passassem a fornecer uma formação específica nesse novo ramo da Engenharia. O esforço foi bem sucedido, tendo resultado hoje em 70 programas de graduação ou mestrado em Engenharia de Sistemas nos Estados Unidos, incluindo algumas das principais universidades daquele país: MIT, Stanford, Virginia Polytechnic, Univ. Southern California, Univ. Michigan-Dearborn, Univ. Florida, Penn State, Georgia Inst. Tech., Cornell, etc. Esse movimento de criação de cursos de Engenharia de Sistemas teve reflexo também em diversos outros países industrializados.

A nova economia baseada em tecnologia

A Engenharia de Sistemas torna-se necessária como consequência de mudanças de paradigmas tecnológicos ocorridas a partir de meados do século XX, que se aceleraram fortemente na virada para o século XXI. O processo que gera tal necessidade é descrito pelas Ciências Econômicas, como o da geração de vantagens competitivas. Países, ou regiões, conseguem pôr em funcionamento um ciclo de acúmulo de riqueza na medida em que estabelecem vantagens competitivas, em seu sistema produtivo, em relação a outros países ou regiões.

As teorias econômicas vigentes durante a maior parte do século XX não foram capazes de descrever adequadamente um processo que se revelou fundamental na economia contemporânea: o processo de inovação. De maneira simplificada, tais teorias geravam o seguinte paradoxo: ao ser inventada uma nova tecnologia, esta gerava, durante determinado período, um ganho de competitividade para a empresa onde tivesse ocorrido a invenção. Após algum tempo, entretanto, inevitavelmente ocorreria a propagação do conhecimento associado a essa invenção, e todos estariam novamente no mesmo patamar.

Uma leitura precisa das consequências do processo de inovação foi desenvolvida primeiramente no Japão, e depois na Coréia do Sul e Taiwan. A política industrial nesses países foi constituída, a partir dos anos 1960, sobre a premissa de que todo desenvolvimento tecnológico produziria ganhos de competitividade transitórios, que necessariamente iriam durar pouco tempo. Como conclusão, estabeleceram que suas economias deveriam se fundamentar na constante criação de novas tecnologias e de novos produtos, o que lhes reservaria, sempre, a vantagem competitiva característica de quem detém uma nova tecnologia.

Hoje faz parte da História o período que vai aproximadamente de 1960 a 1990, no qual esses países orientais se posicionaram no mundo como economias de primeira linha, com efeitos inicialmente devastadores sobre as economias americana e européia. Os anos 1970 a 2000, por sua vez, constituem o período em que Estados Unidos e Europa passaram por significativas transformações, para se adaptar a essa reorganização fundamental do sistema produtivo mundial.

Como resultado, verifica-se hoje um panorama industrial bastante diferente daquele de meados do século XX. Hoje se sabe que a geração de tecnologia é a única forma de agregar valor às transações comerciais de um país ou região, lhe possibilitando o acúmulo de riqueza. As corporações industriais atualmente trabalham com o lançamento constante de novos produtos, que incorporam sempre que possível novas tecnologias. Quando um produto é lançado, já se encontra em fase final de desenvolvimento o novo lançamento que será feito poucos meses depois, e já se encontra em estágio inicial de desenvolvimento o produto que será lançado ainda depois.

A Engenharia de Sistemas na indústria

Uma mudança estrutural na cadeia produtiva ocorreu então: a tecnologia, que anteriormente era tratada como um elemento de infra-estrutura de uma corporação, que dava apoio ao funcionamento de sua linha de produção na qual os produtos eram montados, muda de status. Ela própria, tecnologia, se torna "produto" de uma cadeia produtiva específica. Por um lado, dentro dessas corporações, passam a se constituir setores que operam como em linha de produção, entregando como produto o projeto de novos produtos.

A divisão do trabalho que surge passa a afetar a própria configuração do universo de corporações, gerando um novo tipo de empresa: aquela cujo produto é o projeto de novos produtos ou então o pacote tecnológico. Indústrias de diversos ramos passam a encomendar projetos de firmas especializadas nesse novo tipo de serviço. Para exemplificar, suponha-se uma indústria automobilística, preparando o lançamento de um novo modelo. Essa indústria, via de regra, aglutina componentes (faróis, radiadores, motores, etc) que serão produzidos por outras empresas. Uma indústria que irá fabricar, por exemplo, os faróis do novo modelo, pode hoje encomendar o projeto em uma empresa especializada em projeto de produtos, deixando de ter um setor próprio de projeto, e passando a se concentrar na atividade de produção. Esse exemplo já se materializa em diversas partes do mundo, e representa grandes ganhos de competitividade para as respectivas regiões.

A Engenharia de Sistemas é uma especialidade da Engenharia que surge ligada a esse novo paradigma tecnológico e industrial. Sua missão se refere à transformação do projeto de novos produtos de alta agregação tecnológica em um tipo de produto de uma cadeia produtiva.

Regulamentação da Engenharia de Sistemas

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CREA/CONFEA

No Brasil, a Engenharia é sujeita ao sistema CREA/CONFEA. Embora ainda não exista no Brasil nenhum curso de Engenharia de Sistemas, a resolução 1.010 de Agosto de 2005 do CONFEA já estabeleceu uma regulamentação precisa para essa especialidade dentro do item 1.2, que delimita o "Campo de Atuação Profissional da Modalidade Elétrica". Essa resolução indica a seguinte tabela de setores e tópicos:

1.2.6 Informática Industrial
1.2.7 Engenharia de Sistemas e de Produtos
1.2.8 Informação e Sistemas
1.2.9 Programação

A mesma tabela também indica, no "Campo de Atuação Profissional da Modalidade Industrial Mecatrônica", um conjunto de setores e tópicos semelhante a esse (embora com uma variedade menor de tópicos). Isso significa que, em princípio, já se encontra prevista nessa resolução a possibilidade da criação de cursos de Engenharia de Sistemas, sejam originariamente vinculados à Engenharia Elétrica (como no caso do curso que está sendo ora proposto), sejam com vínculo com a Engenharia Mecatrônica (que, no momento, não existe na UFMG).

UFMG Escola de Engenharia UFMG

Colegiado da Engenharia de Sistemas
Universidade Federal de Minas Gerais
Campus Pampulha
Escola de Engenharia - Bloco 3 - Sala 3035
+55(31)3409-3556