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Capítulo 10 – Sistemas Socio-técnicos

Lección 1

1Capítulo 10 Sistemas Socio-técnicos

Tópicos Cubiertos

² Sistemas Complejos

² Ingeniería de Sistemas² Obtención de Sistemas

² Desarrollo del Sistema

² Funcionamiento del sistema


Sistemas

² La ingeniería de software no es una actividad aislada, esuna parte de un proceso de ingeniería de sistemas másamplio.

² Por lo tanto, los sistemas de software no son sistemasaislados, son componentes esenciales de sistemas másamplios que tienen propósitos humanos, sociales uorganizacionales.

² Ejemplo 1§ Un sistema meteorológico de la naturaleza es parte de un amplio

sistema de predicción y recolección de datos meteorológicos.§ Esto incluye hardware y software, procesos de predicción, usuarios del

sistema, organizaciones que dependen de la predicción del clima, etc..


La pila de los sistemas socio-técnicos


Capas de la pila de los STS

² Equipamiento§ Dispositivos de hardware, de los cuales algunos son computadoras.

La mayoría de los dispositivos incluirá un sistema de algún tipo integrado.

² Sistema operativo§ Provee un conjunto de instalaciones comunes para niveles más

altos del sistema.

² Administración de datos y comunicaciones§ Middleware que provee acceso a sistemas y bases de datos

remotos.

² Aplicaciones de sistema§ Funcionalidades específicas que satisfacen algunos requerimientos

de la organización5Capítulo 10 Sistemas Socio-técnicos

Capas de la pila de los STS

² Procesos de negocio§ Un conjunto de procesos que involucra personas y sistemas de

computadora que apoyan las actividades del negocio.

² Organizaciones§ Actividades de negocio estratégicas de nivel alto que afectan el

funcionamiento del sistema.

² Sociedad§ Leyes, reglamento y cultura que afectan el funcionamiento del

sistema.


Diseño integral del sistema

² Existen interacciones y dependencias entre las capas de un sistema, los cambios en un nivel se propagan en los otros niveles.§ Ejemplo: Un cambio en el reglamento (sociedad) conduce a

cambios en los procesos de negocio y software de aplicación.

² Una perspectiva de sistemas es esencial para la fiabilidad.§ Contiene fallas de software dentro las capas envueltas en la pila

de los STS.§ Comprende como las fallas y fracasos en capas adyacentes

podrían afectar al software de un sistema.


Sistemas complejos

² Un sistema es una colección de componentes interrelacionados entre sí trabajando juntos para un objetivo en común.

² Un sistema puede incluir software y hardware mecánico, eléctrico y electrónico, y puede ser operado por personas.

² Los componentes de un sistema son dependientes unos de otros.

² Las propiedades y el comportamiento de los componentes de un sistema están entremezclados inextricablemente. Esto lleva a una complejidad.

Capítulo 10 Sistemas Socio-técnicos

Categorías de sistema

² Sistemas técnicos basados en computadoras§ Sistemas que incluyen hardware y software pero donde los

operadores y procesos operacionales no son considerados normalmente como parte del sistema. El sistema no es consciente de sí mismo.

§ Ejemplo: Un procesador de palabras utilizado para escribir un libro.

² Sistemas socio-técnicos§ Sistemas que incluyen sistemas técnicos pero también procesos

operacionales y personas que usan e interactúan con el sistema técnico. Los sistemas socio-técnicos son gobernados por políticas y reglas organizacionales.

§ Ejemplo: Un sistema de publicación para producir un libro.


Efectos organizacionales

² Cambios en el proceso§ Los sistemas pueden requerir de cambios en los procesos de

negocio, así que es necesario un entrenamiento. Cambios significantes pueden ser resistidos por algunos usuario.

² Cambios en el trabajo§ Los sistemas pueden quitar habilidad a los usuarios o causar

cambios en la manera que trabajan. El estado de los individuos de una organización puede ser afectada por los introducción de un nuevo sistema.

² Cambios organizacionales§ Los sistemas pueden cambiar la estructura de poder político en

una organización. Si una organización depende de un sistema, entonces aquellos que lo controlen tienen más poder.


Características de los sistemas socio-técnicos

² Propiedades emergentes§ Propiedades del Sistema de un todo que depende de los

components del Sistema y sus relaciones.

² No-determinista§ Estos no producen siempre la misma salida cuando se presenta

la misma entrada debido a que el comportamiento del Sistema es parcialmente dependiente de los operadores humanos.

² Relaciones complejas con los objetivos organizacionales§ El alcance de que el Sistema soporte los objetivos

organizacionales no depende solamente del Sistema comomismo.


Propiedades emergentes

² Las propiedades del Sistema como un todo antes quelas propiedades que pueden ser derivadas de laspropiedades de los componentes de un Sistema.

² Las propiedades emergentes son la consecuencia de lasrelaciones entre components del sistema

² Por lo tanto, estas solo pueden ser evaluadas y medidasuna vez que los componentes han sido integrados a un Sistema.


Ejemplos de propiedades emergentes

Propiedad Descripción

Volumen El volumen de un Sistema (el espacio total ocupado) varia dependiendo comoel conjunto de componentes están conectados y ordenados.

Confiabilidad La confiabilidad de un sistema depende de la confiafiliadad de loscomponentes pero las interacciones implrevistas pueden causar nuevos tiposde fallas, por lo tanto afectan a la confiabilidad del sistema.

Seguridad La seguridad del sistema (su capacidad para resistir un ataque) es unapropiedad compleja que no se puede medir fácilmente. Los ataques puedenser planeados que no fueron detectados por los diseñadores del sistema ypor lo tanto pueden derrotar a la protección integrada.

Reparabilidad Esta propiedad refleja lo fácil que es reparar un problema del Sistema unavez que fue descubierto. Esto depende de ser capaz de diagnosticar elproblema, acceder a los components que están fallando y modificar oreemplazar estos componentes.

Usabilidad Esta propiedad refleja que tan fácil es usar el Sistema. Esto depende de loscomponetes técnicos del Sistema, sus operadores y su ambiente operativo.


Tipos de propiedades emergentes

² Propiedades funcionales§ Estas aparecen cuando todas las partes de un sistema trabajan

juntas para alcanzar algún objetivo. Por ejemplo, una bicicletatiene la propiedad funcional de ser un medio de transporte unavez que fue ensamblada con todos sus componentes.

² Propiedades emergentes no funcionales§ Ejemplos son confiabilidad, desempeño, seguridad y protección.

Estos se relacionan al comportamiento del sistema en suentorno operativo. Mayormente, estos son vitales para sistemasbasados en computadoras debido a que la imposibilidad delograr un cierto nivel mínimamente definido en estaspropiedades puede hacer que el sistema sea inutilizable.


² Debido a las dependencias entre componentes. Las fallas pueden ser propagadas en todo el sistema.

² Las fallas del sistema ocurren mayormente debido a relaciones entre componentes imprevistas.

² Es prácticamente imposible anticipar todas las posiblesrelaciones entre componentes.

² Las medidas de la confiabilidad del software pueden daruna falsa imagen de la fiabilidad del sistema total.

Confiabilidad como una propiedad emergente


² Confiabilidad del hardware§ Cuál es la probabilidad de que un componente de hardware falle

y cuánto tiempo toma reparar ese componente?

² Confiabilidad del software§ Que tan común es que un componente de software produzca

una salida correcta. Una falla de software es usualmente distintade una falla de hardware en que el software no se desgasta.

² Confiabilidad de operador§ Que tan común es que el operador de un sistema realice un

error?

² Las fallas no son independientes y se propagan de unnivel al otro.

Influencias en la confiabilidad


Propagación de fallas


No determinismo

² Un sistema determinista es aquel donde una secuenciade entradas dada produzca la misma secuencia de salidas.

² Los sistemas de software son deterministas; los sistemas que incluyen humanos son no deterministas.§ Un sistema socio-técnico no producirá siempre la misma

secuencia de salidas con la misma secuencia de entradas.§ Elementos humanos

• Las personas no se comportan siempre de la misma manera.§ Cambios del sistema

• El comportamiento del sistema es impredecible debido a los frecuentes cambios en el hardware, software e información.


Criterios de éxito

² Los sistemas complejos son desarrollados para enfocarse en ‘problemas perversos’ – problemas dondepuede no existe una especificación completa.

² Los diferentes clientes ven el problema de diferentesmaneras y cada uno tiene una comprensión parcial de los problemas que afectan al sistema

² Consecuentemente, los diferentes clientes tienen supropia vista sobre cuando el sistema es ‘exitoso’ o no.§ El éxito es un criterio y no puede ser medido objetivamente.§ El éxitos es juzgado mediante la eficacia del sistema cuando es

desplegado en lugar de ser juzgado en contra las razones iniciales para la obtención.


Opiniones contradictorias del éxito

² MHC-PMS está diseñado para soportar objetivosconflictivos multiples.§ Mejorar la calidad de la atención§ Proveer mejores cosots de información y atención Provide better

information and care costs y así incrementar los ingresos.

² Conflictos fundamentales§ Para satisfacer el objetivo presentado, doctors y enfermeras

deben proveer información adicional además de los requeridospara propósitos clínicos.

§ Ellos tienen menos tiempo para interactuar con los pacientes, así que la calidad de la atención se reduce. El sistema no fue un éxito.

² Sin embargo, los gerentes tuvieron mejores reportes§ El sistema fue un éxito desde una perspectiva gerencial.


Ingeniería de sistemas

² Obtención, especificación, diseño, implementación, validación, despliegue y mantenimiento de sistemassocio-técnicos.

² Interesado en los servicios proporcionados por el sistema, restricciones de su construcción y operamientoy los caminos en los cuales es usado para cumplir supropósito o propósitos.


Etapas de la ingeniería de sistemas


Etapas de la ingeniería de sistemas

² Obtención§ El propósito del sistema es establecido, los requerimientos de

alto nivel del sistema son definidos, se tomas las desicionessobre como la funcionalidad es distribuida y sobre como son comprados los componentes del sistema.

² Desarrollo§ El sistema es desarrollado – los requerimientos son definidos a

detalle, el sistema es implementado y probado y los procesosoperacionales son definidos.

² Operamiento§ El sistema es desplegado y puesto en uso. Cambios son hechos

en cuanto emergen nuevos requerimientos. Eventualmente, el sistema es dado de baja.


Consideraciones de seguridad y confianza

² Opciones de diseño limitadas por desiciones de compra§ Componentes comprados pueden crear algunas protecciones

imposibles de implementar.

² Los errores humanos realizados durante el desarrollopuede introducir fallas en el sistema.

² Las pruebas inadecuadas pueden significar fallas que no fueron descubiertas antes del desarrollo.

² Los errores de configuración durante la implantaciónpueden introducir vulnerabilidades.

² Las suposiciones tomadas durante la obtención puedenser olvidadas cuando se realizan cambios en el sistema.


Disciplinas profesionales envueltas en la ingeniería de sistemas


Trabajo interdisciplinario

² Dificultades en la comunicación§ Las diferentes disciplinas usan la misma terminología para

diferentes significados. Esto puede llevar a malentendidos sobreque debe ser implementado.

² Suposiciones diferentes§ Cada disciplina hace suposiciones acerca que puede o no ser

hecho por otras disciplinas.

² Límites profesionales§ Cada disciplina trata de proteger sus límites y habilidades

profesionales y esto afecta a su criterio sobre el sistema.


Puntos clave

² Los sistemas socio-técnicos incluyen hardware, software y personas y son diseñados para alcanzar algunosobjetivos de negocio.

² Los humanos y los factores organizacionales, como la estructura organizacional, tienen un efecto significanteen la operación de los sistemas socio-técnicos.

² Las propiedades emergentes son propiedades que son características del sistema como todo y no como las de sus componentes.

² Las etapas fundamentals de la ingeniería de sistemasson obtención, desarrollo y operamiento


Capítulo 10 – Sistemas Socio-técnicos

Lección 2


Obtención del sistema

² Adquirir un sistema (o sistemas) para alcanzar alguna necesidad organizacional identificada.

² Antes de la obtención, las desiciones se toman en:§ Alcance del sistema§ Presupuestos y escalas de tiempo del sistema§ Requerimientos de sistema de alto nivel

² A partir de esta información, las decisiones son tomadas al momento de obtener un sistema, el tipo de sistema y los proveedores potenciales del sistema.


Conductores de la toma de desiciones

² El estado de otros sistemas organizacionales

² La necesidad de cumplir con regulaciones externas² La competencia externa

² La reorganización empresarial

² El presupuesto disponible


Obtención y desarrollo

² Alguna especificación de sistema y diseño arquitectónico son necesarios antes de la obtención.§ Se necesita una especificación para permitir un contrato para el

desarrollo de un sistema§ La especificación puede permitirte comprar un sistema

comercial fuera de la plataforma (COTS Commercial Off-the-Shelf). Casi siempre más barato que desarrollar un sistema desde cero.

² Grandes sistemas complejos usualmente consisten de una mezcla de CUNAS y componentes especialmente diseñados. Los procesos de obtención para estos diferentes tipos de componentes son diferentes usualmente.


Proceso de obtención de un sistema


Problemas de la obtención

² Los requerimientos pueden necesitar ser modificados para emparejar con la capacidad de los componentes CUNAS.

² La especificación de requerimientos puede ser parte del contrato para el desarrollo del sistema.

² Usualmente existe un tiempo de negociación del contrato para acordar los cambios después de que el contratista para contruir el sistema fue seleccionado.


Contratistas y sub-contratistas

² La obtención de grandes sistemas de hardware/software es usualmente basada alrededor de un contratista principal.

² Sub-contratos son emitidos a otros proveedores para proveer las partes del sistema.

² El cliente está en contacto con el contratista principal y no interactúa directamente con los sub-contratistas.


Obtención y fiabilidad

² Las decisiones de obtención tienen efectos profundos en la fiabilidad del sistema debido a que estas decisiones limitan el alcance de los requerimientos de fiabilidad.

² Para un sistema COTS, el tratante tiene una influenciamuy limitada en los requerimientos de seguridad y fialibilidad del sistema.

² Para un sistema personalizado, un esfuerzoconsiderable debe ser gastado en definer los requerimientos de seguridad y fiabilidad.


Desarrollo del sistema

² Usualmente sigue a un enfoque impulsado por un plan debido a la necesidad de desarrollo paralelo de diferentes partes del sistema.§ Un pequeño margen para la iteración entre fases debido a que

los cambios de hardware son caros. El software puede tenerque compensar por los problemas de hardware.

² Inevitablemente involucre ingenieros de diferentesdisciplinas que deben trabajar juntos§ Existe mucho margen para malentendidos aquí.§ Como se explicó, las diferentes disciplinas usan diferentes

vocabularies y una negociación muy amplia es requerida. Los ingenieros pueden tener agendas personal que cumplir.


Desarrollo de sistemas


Definición de los requerimientos de sistema

² Tres tipos de requerimientos son definidos en esta etapa§ Requerimientos funcionales abstractos. Las funciones del

sistema que son definidas de una manera abstracta.§ Propiedades de sistema. Los requerimientos no funcionales

para el sistema en general son definidos.§ Características indeseables. El comportamiento inaceptable del

sistema es especificado.

² También debería definer los objetivos organizacionalesen totalidad del sistema.


El proceso de diseño del sistema

² Partición de requerimientos§ Se organizan los requerimientos en grupos relacionados.

² Identificar sub-sistemas§ Se identifica un conjunto de sub-sistemas los cuales

colectivamente cumplen los requerimientos del sistema.

² Asignar requerimientos a los sub-sistemas§ Causa problemas particulares donde se integran sistemas

COTS.

² Especificar la funcionalidad de los sub-sistemas

² Definir las interfaces de los sub-sistemas§ Es una actividad crítica para un desarrollo de sub-sistemas en

paralelo. Capítulo 10 Sistemas Socio-técnicos

Requerimientos y diseño

² La ingeniería de requerimientos y el diseño del sistema están inextricablemente vinculados.

² Las restricciones planteadas por el entorno del sistema y otros sistemas limitan las opciones de diseño del diseñoreal para ser utilizado puede ser un requerimiento.

² Un diseño inicial puede ser necesario para construer los requerimientos.

² Mientras vas diseñando, aprendes más sobre los requerimientos.


Requerimientos y espiral de diseño


Desarrollo del sub-sistema

² Son, típicamente, proyectos en paralelo desarrollando el hardware, software y las comunicaciones.

² Puede involucrar la obtención de algunos sistemasCOTS (Commercial Off-the-Shelf).

² La falta de comunicación entre equipos de implementación puede causar problemas.

² Puede existir un macinismo lento y burocrático para proponer cambios del sistema, lo que significa que el calendario de desarrollo puede ser extendido debido a la necesidades de rehacer el sistema.


² Es el proceso de juntar hardware, software y personas para crear un sistema.

² Idealmente, debería ser emprendido de forma incremental de tal forma que los sub-sistemas son integrados uno a la vez.

² El sistema es probado cada vez que es integrado.

² Los problemas de interfaz entre sub-sistemas son encontrado usualmente en esta etapa.

² Pueden haber problemas con entregas descoordinadasde los componentes del sistema.

Integración del sistema


² Después de la finalización, el sistema debe ser instaladoen el entorno del cliente§ Suposiciones del entorno pueden ser incorrectas§ Puede existir resistencia humana a la introducción de un nuevo

sistema.§ El sistema puede tener que coexistir con sistemas alternativos

por un tiempo§ Pueden existir problemas físicos de instalación (ej. problemas

de cableado)§ Una limpieza de datos puede ser requerida§ Una capacitación del operador tiene que ser identificada

Entrega e implantación del sistema


Desarrollo y confiabilidad

² Las decisiones son tomadas sobre los requerimientos de confiabilidad y seguridad y compensaciones hechasentre costos, horario, rendimiento y confiabilidad.

² Los errors humanos pueden conducer a la introducciónde fallas en el sistema.

² Los procesos de prueba y validación pueden serlimitados debido a presupuestos limitados.

² Los problemas en la implantación significan que puedeexistir un desajuste entre el sistema y el entornooperacional.


Operamiento del sistema

² Los procesos operacionales son los procesosinvolucrados en usar el sistema para su propósitodefinido.

² Para nuevos sistemas, estos procesos pueden tener queser diseñados y probados por operadores entrenados en el uso del sistema.

² Los procesos operacionales deberían ser flexibles para permitir a los operadores hacer frente a problemas y periodos de cargas de trabajo fluctuantes.


Error humano

² Los errors humanos ocurren en los procesosoperacionales que afectan a la confiabilidad total del sistema.

² Visualización de errors humanos:§ El enfoque personal comete errores por la responsabilidad del

individuo y coloca la culpa del error en el operador interesado. Las acciones para reducer el error incluyen amenazas de castigo, mejor entrenamiento, procedimientos más fuertes, etc.

§ El enfoque de sistema assume que las personas puedenequivocarse y cometer errores. El sistema es diseñado para detector estos errors antes de que conduzcan a fallas del sistema. Cuando una falla de sistema ocurre, el propósito no esculpar a un individuo si no comprender por que las defensas del sistema no pararon el error.


Defensas del sistema

² Para mejorar la seguridad y confianza, los diseñadoresdeberían pensar sobre la verificación de errors humanosque pueden ser incluidos en un sistema.

² Como se comenta en lecciones posteriores, deberíaexistir multiples (redundantes) barreras las cualesdeberían ser diferentes (diversas)

² Ninguna barrera puede ser perfecta. § Existirán condiciones latentes en el sistema que conducirán a

una falla.

² Sin embargo, con barreras multiples, todas estas debenfallar para que ocurra una falla de sistema.


Modelo Reason de queso suizo de falla del sistema


Defensas en un sistema ATC

² Sistema de alerta de conflictos§ Levanta una alarma audible cuando un avión se encuentra en

trayectorias conflictivas

² Grabación de instrucciones§ Permite que los problemas de instruccipnes puedan ser

revisados y verificados.

² Intercambio de información§ El equipo de controladores verifica de forma cruzada el trabajo

de los otros.


Evolución del sistema

² Los sistemas grandes tienen un tiempo de vida largo. Estos deben evolucionar para cumplir con los requerimientos cambiantes.

² La evolución es inherentemente costosa§ Los cambios deben ser analizados desde una perspectiva

técnica y empresarial§ Los sub-sistemas interactúan así que pueden surgir problemas

imprevistos§ Raramente, existe una razón fundamental para las decisiones

de diseño originales§ La estructura del sistema es corrompida cada vez que se

realizan cambios² Los sistemas existentes que deben ser mantenidos a veces son

llamados sistemas legados.Capítulo 10 Sistemas Socio-técnicos

Evolución y confiabilidad

² Los cambios realizados en un sistema son normalmente una fuente de problemas y vulnerabilidades.

² Los cambios pueden ser hechos sin conocimiento de decisiones de diseño previas tomadas por razones de seguridad y confiabilidad.§ Las protecciones integradas pueden dejar de funcionar.

² Las nuevas fallas pueden ser introducidas o las fallas latentes pueden ser expuestas debido a cambios. § Estas pueden no haber sido descubiertas debido a que una

prueba completa del sistema es muy cara.


Puntos clave

² La obtención del sistema cubre todas las actividades involucradas en la decision de que sistema es necesario comprar y quien debería proveer este sistema.

² El desarrollo del sistema incluye los requerimientos de especificación, diseño, construcción, integración y pruebas.

² Cuando un sistema es puesto en uso, los procesos operacionales y el mismo sistema tiene que cambiar para reflejar los requerimientos de negocio cambiantes

² Los errores humanos son inevitables y los sistemas deberían incluir barreras para detector estos errors antes de que produzcan fallas del sistema.


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