[논문 리뷰] Complex Systems + Systems Engineering = Complex Systems Engineeri

Russ Abbott|ArXiv.org|2006. 03. 30.

Chaos, Complexity, and Education참고 문헌 11인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 시스템 공학이 본질적으로 복잡한 시스템의 설계 및 관리를 포함하며, 복잡계 과학과 전통적 시스템 공학을 연결하는 바탕을 마련한다고 주장한다. 공학 시스템을 자연 복잡계와 유사한 다스케일 상호작용 시스템으로 프레임화함으로써, 저자는 복잡성 과학의 통찰을 통해 시스템 설계, 분석 및 복원력을 향상시키는 통합 개념적 프레임워크를 제안한다.

ABSTRACT

One may define a complex system as a system in which phenomena emerge as a consequence of multiscale interaction among the system's components and their environments. The field of Complex Systems is the study of such systems--usually naturally occurring, either bio-logical or social. Systems Engineering may be understood to include the conceptualising and building of systems that consist of a large number of concurrently operating and interacting components--usually including both human and non-human elements. It has become increasingly apparent that the kinds of systems that systems engineers build have many of the same multiscale characteristics as those of naturally occurring complex systems. In other words, systems engineering is the engineering of complex systems. This paper and the associated panel will explore some of the connections between the fields of complex systems and systems engineering.

연구 동기 및 목표

• 다양한 스케일에서의 상호작용으로 인해 기대치를 초월하는 현상이 나타나는 복잡계를 정의함으로써 복잡계 과학과 시스템 공학 간의 개념적 다리를 구축하고자 한다.
• 대규모 공학 시스템의 본질적 복잡성으로 인해 시스템 공학은 본질적으로 복잡계의 공학임을 주장하고자 한다.
• 복잡계 연구에서 유래한 원칙이 시스템 공학의 실무에 어떻게 기여하고 향상될 수 있는지 탐색하고자 한다.
• 시스템 공학이 복잡성 이론을 적용하여 시스템의 강건성과 적응성을 향상시킬 수 있는 분야로 위치지을 수 있음을 제시하고자 한다.
• 복잡계 과학과 시스템 공학 분야의 융합을 촉진하기 위해 시스템 엔지니어링 연구 회의에서 패anel을 개최하고자 한다.

제안 방법

• 다양한 스케일에서 구성요소와 환경 간의 상호작용으로 기대치를 초월하는 현상이 나타나는 시스템을 복잡계로 정의한다.
• 다양한 동시적 상호작용을 하는 구성요소(인간 및 기술적 요소 포함)를 설계하고 관리하는 분야로 시스템 공학을 분석한다.
• 자연 발생하는 복잡계(예: 생물학적 또는 사회적 시스템)와 공학 시스템 간의 유사성을 도출하여 공통의 구조적 및 동적 특성을 부각시킨다.
• 개념적 모델링을 통해 공학 시스템을 복잡계로 프레임화하고, 피드백, 적응성 및 비선형 행동의 중요성을 강조한다.
• 시스템 공학이 불확실성, 기대치를 초월하는 현상, 전체 시스템의 행동을 더 잘 다룰 수 있도록 복잡성 인지 기반의 방법론을 도입할 것을 제안한다.
• 다학제적 협업을 촉진하기 위해 정책 논문과 패널 토론을 제시한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 공학 시스템의 구조적 및 동적 특성은 자연 발생하는 복잡계의 특성과 어떻게 일치하는가?
• RQ2 복잡계 과학의 통찰은 공학 시스템의 설계 및 관리에 어떻게 기여할 수 있는가?
• RQ3 시스템 공학을 복잡계의 공학으로 보는 것이 방법론과 실무에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 다양한 스케일의 상호작용과 기대치를 초월하는 행동은 어떻게 체계적으로 모델링하고 제어할 수 있는가?
• RQ5 복잡성 이론을 시스템 공학 과정에 통합하기 위해 필요한 새로운 프레임워크나 도구는 무엇인가?

주요 결과

• 특히 인간 및 기술적 구성요소를 포함한 대규모 공학 시스템은 자연 발생하는 복잡계와 동일한 다스케일, 기대치를 초월하는 행동을 보인다.
• 시스템 공학은 본질적으로 복잡성을 다루며, 복잡계 이론을 적용하기에 자연스러운 분야이다.
• 복잡계와 시스템 공학의 융합은 더 강건하고 적응력 있으며 복원력 있는 시스템 설계를 가능하게 한다.
• 공학 시스템의 기대치를 초월하는 현상은 다양한 스케일 간의 상호작용에서 기인하며, 이에 따라 새로운 모델링 및 분석 접근법이 필요하다.
• 시스템 설계 방법론을 발전시키기 위해 복잡계 연구자들과 시스템 공학자들 간의 강력한 다학제적 협업이 필요하다.
• 이 논문은 복잡성 과학의 핵심 적용 분야로 시스템 공학을 위치지으며, 시스템 개발 실무의 전환 가능성을 제시한다.