તંત્ર ઇજનેરી

તંત્ર ઇજનેરી (અંગ્રેજી: સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ) તકનીકોનો ઉપયોગ જટિલ પરિયોજનાઓમાં થાય છે: પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડની રચના, રોબોટિક્સ, પુલ નિર્માણ, સોફ્ટવેર સંકલન (અંગ્રેજી: સોફ્ટવેર ઇન્ટિગ્રેશન), અને અવકાશયાનની રચના. આ શાખા જટિલતાને સંચાલિત કરવા માટે મોડેલિંગ અને સિમ્યુલેશન, જરૂરિયાત વિશ્લેષણ (અંગ્રેજી: રિક્વાયરમેન્ટ એનાલિસિસ), અને સમયપત્રક (અંગ્રેજી: શિડ્યુલિંગ) જેવા સાધનોનો ઉપયોગ કરે છે.

તંત્ર ઇજનેરી (અંગ્રેજી: સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ) એ ઇજનેરી અને ઇજનેરી સંચાલનનું એક આંતરશાખાકીય ક્ષેત્ર છે, જે તેના જીવનચક્ર (અંગ્રેજી: લાઈફ સાયકલ) દરમિયાન જટિલ તંત્રોને કેવી રીતે ડિઝાઇન કરવી, એકીકૃત કરવી અને સંચાલિત કરવી તેના પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. તેના મૂળમાં, તંત્ર ઇજનેરી આ જ્ઞાનના ભંડારને વ્યવસ્થિત કરવા માટે તંત્રલક્ષી વિચારધારા (અંગ્રેજી: સિસ્ટમ્સ થિંકિંગ) ના સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ કરે છે. આવા પ્રયત્નોનું પરિણામ, એટલે કે એક એન્જિનિયર્ડ તંત્ર, ઘટકોના એવા સંયોજન તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે જે સામૂહિક રીતે ઉપયોગી કાર્ય કરવા માટે પરસ્પર સહયોગ (અંગ્રેજી: સિનર્જી) થી કામ કરે છે. ભારતમાં, ભારતીય અવકાશ સંશોધન સંસ્થા (અંગ્રેજી: ઇસરો) દ્વારા કરવામાં આવતા મંગળયાન જેવા મિશન અને દિલ્હી મેટ્રો જેવી વિશાળ પરિવહન વ્યવસ્થાઓ આ ઇજનેરીના શ્રેષ્ઠ ઉદાહરણો છે.

જરૂરિયાતોનું ઇજનેરી, વિશ્વસનીયતા, લોજિસ્ટિક્સ, વિવિધ ટીમોનું સંકલન, પરીક્ષણ અને મૂલ્યાંકન, જાળવણીક્ષમતા અને અન્ય ઘણી શાખાઓ, જેને સફળ તંત્ર ડિઝાઇન, વિકાસ અને અમલીકરણ માટે જરૂરી ગણવામાં આવે છે, તે મોટા અથવા જટિલ પ્રોજેક્ટ્સ સાથે કામ કરતી વખતે વધુ મુશ્કેલ બને છે. તંત્ર ઇજનેરી આવા પ્રોજેક્ટ્સમાં કાર્ય પ્રક્રિયાઓ, શ્રેષ્ઠીકરણ (અંગ્રેજી: ઓપ્ટિમાઇઝેશન) પદ્ધતિઓ અને જોખમ સંચાલનના સાધનો સાથે કામ કરે છે.

તે તકનીકી અને માનવ-કેન્દ્રિત શાખાઓ જેવી કે ઔદ્યોગિક ઇજનેરી, ઉત્પાદન ઇજનેરી, નિયંત્રણ ઇજનેરી, સોફ્ટવેર ઇજનેરી, યાંત્રિકી ઇજનેરી, વીજ ઇજનેરી, સાયબરનેટિક્સ, એરોસ્પેસ ઇજનેરી, સિવિલ ઇજનેરી અને પ્રોજેક્ટ સંચાલન સાથે વ્યાપક રીતે જોડાયેલું છે. તંત્ર ઇજનેરી એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે પ્રોજેક્ટ અથવા તંત્રના તમામ સંભવિત પાસાઓ ધ્યાનમાં લેવામાં આવે અને તેને એક સંપૂર્ણ એકમમાં એકીકૃત કરવામાં આવે.

તંત્ર ઇજનેરીની પ્રક્રિયા એ એક સંશોધન પ્રક્રિયા છે જે ઉત્પાદન પ્રક્રિયા કરતા તદ્દન અલગ છે. ઉત્પાદન પ્રક્રિયા પુનરાવર્તિત પ્રવૃત્તિઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે જે ન્યૂનતમ ખર્ચ અને સમય સાથે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા પરિણામો પ્રાપ્ત કરવા પર કેન્દ્રિત હોય છે. તંત્ર ઇજનેરી પ્રક્રિયાની શરૂઆત વાસ્તવિક સમસ્યાઓ શોધવાથી થવી જોઈએ જેને ઉકેલવાની જરૂર છે અને સૌથી વધુ સંભવિત કે સૌથી વધુ અસર કરતી નિષ્ફળતાઓને ઓળખવી જોઈએ. તંત્ર ઇજનેરીમાં આ સમસ્યાઓના ઉકેલો શોધવાનો સમાવેશ થાય છે.

ઇતિહાસ

એન્ટરપ્રાઇઝ પ્રોડક્ટ ડેવલપમેન્ટ પ્રક્રિયાઓ માટે ગુણવત્તા કાર્ય નિયોજન (અંગ્રેજી: ક્યુએફડી)

'તંત્ર ઇજનેરી' (અંગ્રેજી: સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ) શબ્દનો ઉદ્ભવ ૧૯૪૦ના દાયકામાં બેલ ટેલિફોન લેબોરેટરીઝમાં થયો હોવાનું માનવામાં આવે છે. જટિલ ઇજનેરી પ્રોજેક્ટ્સમાં સમગ્ર તંત્રના ગુણધર્મોને ઓળખવાની અને તેને નિયંત્રિત કરવાની જરૂરિયાત ઊભી થઈ હતી, જે ઘણીવાર તેના અલગ-અલગ ભાગોના ગુણધર્મોના સરવાળા કરતા ઘણા અલગ હોઈ શકે છે. આ જરૂરિયાતે વિવિધ ઉદ્યોગોને, ખાસ કરીને યુ.એસ. સૈન્ય માટે તંત્રો વિકસાવતા ઉદ્યોગોને, આ વિષયનો ઉપયોગ કરવા માટે પ્રેરિત કર્યા હતા.

જ્યારે તંત્રને સુધારવા માટે માત્ર ડિઝાઇનમાં ફેરફારો (અંગ્રેજી: ઇવોલ્યુશન) પર આધાર રાખવો શક્ય ન રહ્યો અને અસ્તિત્વમાં રહેલા સાધનો વધતી જતી માંગને પહોંચી વળવા માટે પૂરતા ન હતા, ત્યારે નવી એવી પદ્ધતિઓ વિકસાવવાનું શરૂ થયું જે સીધી રીતે જટિલતાઓને સંબોધતી હોય. તંત્ર ઇજનેરીનો સતત વિકાસ નવી પદ્ધતિઓ અને મોડેલિંગ તકનીકોની ઓળખ અને વિકાસ પર આધારિત છે. આ પદ્ધતિઓ જેમ-જેમ ઇજનેરી તંત્રો વધુ જટિલ બનતા જાય છે, તેમ-તેમ તેમની ડિઝાઇન અને વિકાસલક્ષી નિયંત્રણને વધુ સારી રીતે સમજવામાં મદદ કરે છે. તંત્ર ઇજનેરીના સંદર્ભમાં વારંવાર ઉપયોગમાં લેવાતા લોકપ્રિય સાધનો આ સમયગાળા દરમિયાન વિકસાવવામાં આવ્યા હતા, જેમાં Universal Systems Language (અંગ્રેજી: યુએસએલ), Unified Modeling Language (અંગ્રેજી: યુએમએલ), Quality function deployment (અંગ્રેજી: ક્યુએફડી), અને ઇન્ટિગ્રેશન ડેફિનેશન (અંગ્રેજી: આઈડીઈએફ) નો સમાવેશ થાય છે.

૧૯૯૦માં, તંત્ર ઇજનેરી માટેની એક વ્યાવસાયિક સંસ્થા, 'નેશનલ કાઉન્સિલ ઓન સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ' (અંગ્રેજી: એનસીઓએસઈ), ની સ્થાપના સંખ્યાબંધ યુ.એસ. કંપનીઓ તેમજ સંસ્થાઓના પ્રતિનિધિઓ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. તંત્ર ઇજનેરીની પ્રેક્ટિસ અને શિક્ષણમાં સુધારાની જરૂરિયાતને પહોંચી વળવા માટે આ સંસ્થાની રચના કરવામાં આવી હતી. યુ.એસ. બહારના ઇજનેરોની વધતી જતી સંડોવણીના પરિણામે, ૧૯૯૫માં સંસ્થાનું નામ બદલીને International Council on Systems Engineering (અંગ્રેજી: ઇન્કોઝ - INCOSE) કરવામાં આવ્યું હતું. ઘણા દેશોની શાળાઓ તંત્ર ઇજનેરીમાં અનુસ્નાતક (અંગ્રેજી: ગ્રેજ્યુએટ) પ્રોગ્રામ્સ ઓફર કરે છે અને કાર્યરત ઇજનેરો માટે સતત શિક્ષણના વિકલ્પો પણ ઉપલબ્ધ છે.

ખ્યાલ

કેટલીક વ્યાખ્યાઓ
આધુનિક તંત્ર ઇજનેરીના સ્થાપક ગણાતા સાયમન રામોએ આ વિષયને આ રીતે વ્યાખ્યાયિત કર્યો છે: "...ઇજનેરીની એક એવી શાખા જે ભાગોથી અલગ રહીને સમગ્ર તંત્રની ડિઝાઇન અને તેના ઉપયોગ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જે સમસ્યાને તેની સંપૂર્ણતામાં જુએ છે, તમામ પાસાઓ અને ચલોને (અંગ્રેજી: વેરિયેબલ્સ) ધ્યાનમાં લે છે અને સામાજિક પાસાઓને તકનીકી પાસાઓ સાથે જોડે છે." — કોન્કરિંગ કોમ્પ્લેક્સિટી, ૨૦૦૫.
"સફળ તંત્રોના સાક્ષાત્કારને સક્ષમ બનાવવાનો એક આંતરશાખાકીય અભિગમ અને માધ્યમ" — INCOSE હેન્ડબુક, ૨૦૦૪.
"તંત્ર ઇજનેરી એ તંત્રોની ડિઝાઇન, નિર્માણ અને સંચાલન માટેનો એક મજબૂત અભિગમ છે. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, આ અભિગમમાં તંત્રના લક્ષ્યોની ઓળખ અને માપણી, વૈકલ્પિક તંત્ર ડિઝાઇન ખ્યાલોનું નિર્માણ, ડિઝાઇન ટ્રેડ-ઓફનું પ્રદર્શન, શ્રેષ્ઠ ડિઝાઇનની પસંદગી અને અમલીકરણ, ડિઝાઇન યોગ્ય રીતે બનેલી અને એકીકૃત છે તેની ચકાસણી, અને અમલીકરણ પછી તંત્ર લક્ષ્યોને કેટલી સારી રીતે પૂર્ણ કરે છે તેનું મૂલ્યાંકન શામેલ છે." — NASA (નાસા) તંત્ર ઇજનેરી હેન્ડબુક, ૧૯૯૫.
"સમગ્ર તંત્ર અને સમગ્ર જીવનચક્રના સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ કરીને અસરકારક તંત્રો બનાવવાની કળા અને વિજ્ઞાન" અથવા "જટિલ મુદ્દાઓ અને સમસ્યાઓ માટે શ્રેષ્ઠ ઉકેલ તંત્રો બનાવવાની કળા અને વિજ્ઞાન" — ડેરિક હિચિન્સ, તંત્ર ઇજનેરીના પ્રોફેસર, ઇન્કોઝ (યુકે) ના ભૂતપૂર્વ પ્રમુખ, ૨૦૦૭.
"ઇજનેરી પરિપ્રેક્ષ્યમાં આ ખ્યાલ 'ઇજનેરી વૈજ્ઞાનિક' (એટલે કે વૈજ્ઞાનિક સામાન્યવાદી જે વ્યાપક દૃષ્ટિકોણ ધરાવે છે) નો વિકાસ છે. તેની પદ્ધતિ 'ટીમ અભિગમ' ની છે. મોટા પાયાના તંત્રની સમસ્યાઓ પર, વૈજ્ઞાનિકો અને ઇજનેરોની ટીમો, સામાન્યવાદીઓની સાથે નિષ્ણાતો, ઉકેલ શોધવા અને તેને ભૌતિક રીતે સાકાર કરવા માટે તેમના સંયુક્ત પ્રયાસો કરે છે... આ તકનીકને વિવિધ રીતે 'સિસ્ટમ્સ એપ્રોચ' અથવા 'ટીમ ડેવલપમેન્ટ મેથડ' કહેવામાં આવે છે." — હેરી એચ. ગુડ અને રોબર્ટ ઇ. માચોલ, ૧૯૫૭.

તંત્ર ઇજનેરી માત્ર એક અભિગમ દર્શાવે છે જે તાજેતરમાં ઇજનેરીની એક સ્વતંત્ર શાખા તરીકે ઉભરી આવેલ છે. તંત્ર ઇજનેરીમાં શિક્ષણનો ઉદ્દેશ્ય વિવિધ અભિગમોને સરળ રીતે ઔપચારિક બનાવવાનો છે અને તેમ કરતા, ઇજનેરીના અન્ય ક્ષેત્રોની જેમ નવી પદ્ધતિઓ અને સંશોધનની તકો ઓળખવાનો છે. એક અભિગમ તરીકે, તંત્ર ઇજનેરી સર્વગ્રાહી અને આંતરશાખાકીય સ્વરૂપ ધરાવે છે.

ઉદ્ભવ અને પરંપરાગત વ્યાપ

ઇજનેરીના પરંપરાગત વ્યાપમાં ભૌતિક તંત્રોની કલ્પના, ડિઝાઇન, વિકાસ, ઉત્પાદન અને સંચાલનનો સમાવેશ થાય છે. તંત્ર ઇજનેરી, તેના મૂળ ખ્યાલ મુજબ, આ વ્યાપમાં જ આવે છે. આ અર્થમાં "તંત્ર ઇજનેરી" શબ્દ ઇજનેરી ખ્યાલોના નિર્માણને દર્શાવે છે.

વ્યાપક દૃષ્ટિકોણ તરફનો વિકાસ

સમય જતાં "તંત્ર ઇજનેર" (અંગ્રેજી: સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયર) શબ્દનો ઉપયોગ "તંત્રો" અને ઇજનેરી પ્રક્રિયાઓના વ્યાપક અને વધુ સર્વગ્રાહી ખ્યાલને સમાવવા માટે વિકસિત થયો છે. વ્યાખ્યાનો આ વિકાસ સતત વિવાદનો વિષય રહ્યો છે, અને આ શબ્દ સંકુચિત અને વ્યાપક એમ બંને અર્થમાં લાગુ થવાનું ચાલુ છે.

પરંપરાગત તંત્ર ઇજનેરીને શાસ્ત્રીય અર્થમાં ઇજનેરીની એક શાખા તરીકે જોવામાં આવતી હતી, એટલે કે, તે માત્ર ભૌતિક તંત્રો, જેમ કે અવકાશયાન અને વિમાન પર જ લાગુ કરવામાં આવતી હતી. તાજેતરમાં, તંત્ર ઇજનેરીનો વધુ વ્યાપક અર્થ થયો છે, ખાસ કરીને જ્યારે મનુષ્યોને તંત્રના આવશ્યક ઘટક તરીકે જોવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પીટર ચેકલેન્ડ તંત્ર ઇજનેરીના વ્યાપક અર્થને એમ કહીને રજૂ કરે છે કે 'ઇજનેરી' શબ્દને તેના સામાન્ય અર્થમાં વાંચી શકાય છે; "તમે મીટિંગ અથવા રાજકીય કરારની પણ ઇજનેરી કરી શકો છો."

તંત્ર ઇજનેરીના વ્યાપક કાર્યક્ષેત્રને અનુરૂપ, 'સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ બોડી ઓફ નોલેજ' (અંગ્રેજી: સેબોક - SEBoK) એ તંત્ર ઇજનેરીના ત્રણ પ્રકારો વ્યાખ્યાયિત કર્યા છે:

• ઉત્પાદ તંત્ર ઇજનેરી (અંગ્રેજી: પ્રોડક્ટ સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ - PSE) એ પરંપરાગત તંત્ર ઇજનેરી છે જે હાર્ડવેર અને સોફ્ટવેર ધરાવતા ભૌતિક તંત્રોની ડિઝાઇન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
• ઉદ્યોગ સાહસ તંત્ર ઇજનેરી (અંગ્રેજી: એન્ટરપ્રાઇઝ સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ - ESE) એ સંસ્થાઓ અથવા સંસ્થાઓના સંયોજનોને એક 'તંત્ર' તરીકે જોવાનો દૃષ્ટિકોણ છે.
• સેવા તંત્ર ઇજનેરી (અંગ્રેજી: સર્વિસ સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ - SSE) સેવા પ્રણાલીઓના ઇજનેરી સાથે સંબંધિત છે. ચેકલેન્ડ સેવા પ્રણાલીને એવી પ્રણાલી તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે જે અન્ય પ્રણાલીઓની સેવા કરવા માટે બનાવવામાં આવી હોય. મોટાભાગની નાગરિક પાયાની સુવિધાઓ સેવા પ્રણાલીઓ છે.

સર્વગ્રાહી દૃષ્ટિકોણ

તંત્ર ઇજનેરી ગ્રાહકની જરૂરિયાતો અને જરૂરી કાર્યક્ષમતાનું વિશ્લેષણ તેમજ નિર્ધારણ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. આ પ્રક્રિયા વિકાસ ચક્ર (અંગ્રેજી: ડેવલપમેન્ટ સાયકલ) ના પ્રારંભિક તબક્કે શરૂ થાય છે, જેમાં જરૂરિયાતોનું દસ્તાવેજીકરણ કરવામાં આવે છે, ત્યારબાદ ડિઝાઈનનું સંયોજન (અંગ્રેજી: સિન્થેસિસ) અને તંત્રની ચકાસણી (અંગ્રેજી: વેલિડેશન) કરવામાં આવે છે. આ આખી પ્રક્રિયામાં સમગ્ર સમસ્યા અથવા તંત્રના સંપૂર્ણ જીવનચક્રને ધ્યાનમાં રાખવામાં આવે છે. આમાં સામેલ તમામ હિતધારકો (અંગ્રેજી: સ્ટેકહોલ્ડર્સ) ને સંપૂર્ણપણે સમજવાનો સમાવેશ થાય છે. ઓલિવર અને અન્ય વિદ્વાનોના મતે તંત્ર ઇજનેરી પ્રક્રિયાને બે ભાગમાં વહેંચી શકાય છે:

• તંત્ર ઇજનેરી તકનીકી પ્રક્રિયા (અંગ્રેજી: સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ ટેકનિકલ પ્રોસેસ)
• તંત્ર ઇજનેરી સંચાલન પ્રક્રિયા (અંગ્રેજી: સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ મેનેજમેન્ટ પ્રોસેસ)

ઓલિવરના મોડેલ મુજબ, સંચાલન પ્રક્રિયાનો ધ્યેય જીવનચક્રમાં તકનીકી પ્રયત્નોને વ્યવસ્થિત કરવાનો છે, જ્યારે તકનીકી પ્રક્રિયામાં 'ઉપલબ્ધ માહિતીનું મૂલ્યાંકન', 'અસરકારકતાના માપદંડો નક્કી કરવા', 'વર્તણૂક મોડેલ (અંગ્રેજી: બિહેવિયર મોડેલ) બનાવવું', 'માળખાકીય મોડેલ (અંગ્રેજી: સ્ટ્રક્ચર મોડેલ) બનાવવું', 'ટ્રેડ-ઓફ વિશ્લેષણ કરવું' અને 'ક્રમિક નિર્માણ અને પરીક્ષણ યોજના બનાવવી' વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. ઉદ્યોગોમાં તેમની ઉપયોગિતાના આધારે અનેક મોડેલો વપરાય છે, પરંતુ તે તમામ ઉપર જણાવેલા વિવિધ તબક્કાઓ વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત કરવાનો અને પ્રતિસાદ (અંગ્રેજી: ફીડબેક) મેળવવાનો પ્રયાસ કરે છે. આવા મોડેલોના ઉદાહરણોમાં વોટરફોલ મોડેલ અને વી.ઇ.ઇ.-મોડેલ (જેને V-મોડેલ પણ કહેવામાં આવે છે) નો સમાવેશ થાય છે.

આંતરશાખાકીય ક્ષેત્ર

તંત્રના વિકાસ માટે ઘણીવાર વિવિધ તકનીકી શાખાઓના યોગદાનની જરૂર પડે છે. વિકાસના પ્રયત્નોનો એક સર્વગ્રાહી દૃષ્ટિકોણ પૂરો પાડીને, તંત્ર ઇજનેરી તમામ તકનીકી સહભાગીઓને એક સંયુક્ત ટીમ તરીકે જોડવામાં મદદ કરે છે. આ એક વ્યવસ્થિત વિકાસ પ્રક્રિયા બનાવે છે જે ખ્યાલ (અંગ્રેજી: કન્સેપ્ટ) થી શરૂ કરીને ઉત્પાદન, સંચાલન અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં તંત્રના નિકાલ (અંગ્રેજી: ડિસ્પોઝલ) સુધી વિસ્તરેલી હોય છે. કોઈપણ પ્રાપ્તિ (અંગ્રેજી: એક્વિઝિશન) પ્રક્રિયામાં, આ સર્વગ્રાહી અભિગમ વિવિધ પાસાઓને જોડે છે અને જોખમનું સ્વીકાર્ય સ્તર જાળવી રાખીને ખર્ચ, સમયપત્રક અને કામગીરી વચ્ચે સંતુલન જાળવે છે.

આ પરિપ્રેક્ષ્ય ઘણીવાર શૈક્ષણિક કાર્યક્રમોમાં પણ જોવા મળે છે, જ્યાં તંત્ર ઇજનેરીના વિષયો અન્ય ઇજનેરી વિભાગના શિક્ષકો દ્વારા ભણાવવામાં આવે છે, જે એક આંતરશાખાકીય વાતાવરણ ઊભું કરવામાં મદદ કરે છે.

જટિલતાનું સંચાલન

તંત્રો અને પ્રોજેક્ટ્સની જટિલતામાં વધારો થવા સાથે તંત્ર ઇજનેરીની જરૂરિયાત ઊભી થઈ છે. જેમ જટિલતા વધે છે, તેમ તેના વિવિધ ઘટકો વચ્ચે ઘર્ષણ થવાની અને પરિણામે ડિઝાઇનની અવિશ્વસનીયતા વધવાની શક્યતા પણ અનેકગણી વધી જાય છે. આ સંદર્ભમાં જટિલતા માત્ર ઇજનેરી તંત્રો પૂરતી મર્યાદિત નથી, પરંતુ તેમાં ડેટાના તાર્કિક માનવ સંચાલનનો પણ સમાવેશ થાય છે. તે જ સમયે, કદમાં વધારો થવાની સાથે અથવા ડેટા, ચલો (અંગ્રેજી: વેરિયેબલ્સ) કે ડિઝાઇનમાં સામેલ ક્ષેત્રોની સંખ્યા વધવાથી પણ તંત્ર વધુ જટિલ બની શકે છે. આંતરરાષ્ટ્રીય અવકાશ મથક (અંગ્રેજી: ઇન્ટરનેશનલ સ્પેસ સ્ટેશન) આવા જ એક જટિલ તંત્રનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.

વધુ સ્માર્ટ નિયંત્રણ અલ્ગોરિધમ્સનો વિકાસ, માઇક્રોપ્રોસેસર ડિઝાઇન અને પર્યાવરણીય તંત્રોનું વિશ્લેષણ પણ તંત્ર ઇજનેરીના કાર્યક્ષેત્રમાં આવે છે. તંત્ર ઇજનેરી જટિલતાને વધુ સારી રીતે સમજવા અને સંચાલિત કરવા માટે વિવિધ સાધનો અને પદ્ધતિઓના ઉપયોગને પ્રોત્સાહન આપે છે. તેમાંની કેટલીક પદ્ધતિઓ નીચે મુજબ છે:

આંતરરાષ્ટ્રીય અવકાશ મથક એ એક અત્યંત જટિલ તંત્રનું ઉદાહરણ છે જેમાં તંત્ર ઇજનેરીની આવશ્યકતા રહેલી છે.

• તંત્ર સ્થાપત્ય (અંગ્રેજી: સિસ્ટમ આર્કિટેક્ચર)
• તંત્ર મોડેલ અને સિમ્યુલેશન
• ગાણિતિક ઓપ્ટિમાઇઝેશન
• તંત્ર ગતિશીલતા (અંગ્રેજી: સિસ્ટમ ડાયનેમિક્સ)
• તંત્ર વિશ્લેષણ (અંગ્રેજી: સિસ્ટમ્સ એનાલિસિસ)
• આંકડાકીય વિશ્લેષણ
• વિશ્વસનીયતા ઇજનેરી (અંગ્રેજી: રિલાયેબિલિટી એન્જિનિયરિંગ)
• નિર્ણય લેવાની પ્રક્રિયા (અંગ્રેજી: ડિસીઝન મેકિંગ)

ઇજનેરી તંત્રો માટે આંતરશાખાકીય અભિગમ અપનાવવો સ્વાભાવિક રીતે જ જટિલ છે, કારણ કે તંત્રના ઘટકોની વર્તણૂક અને તેમની વચ્ચેની આંતરક્રિયાઓ હંમેશા સ્પષ્ટપણે વ્યાખ્યાયિત કે સમજી શકાતી નથી. આવા તંત્રો, પેટા-તંત્રો અને તેમની વચ્ચેના સંબંધોને વ્યાખ્યાયિત કરવા અને સમજવા એ તંત્ર ઇજનેરીના મુખ્ય લક્ષ્યોમાંનું એક છે. આમ કરવાથી, વપરાશકર્તાઓ, સંચાલકો, માર્કેટિંગ સંસ્થાઓની અનૌપચારિક જરૂરિયાતો અને તકનીકી વિશિષ્ટતાઓ (અંગ્રેજી: ટેકનિકલ સ્પેસિફિકેશન્સ) વચ્ચેના અંતરને સફળતાપૂર્વક પૂરી શકાય છે.

કાર્યક્ષેત્ર

તંત્ર ઇજનેરી પ્રવૃત્તિઓનું કાર્યક્ષેત્ર

તંત્ર ઇજનેરીના સિદ્ધાંતો – જેમ કે સર્વગ્રાહી અભિગમ (અંગ્રેજી: હોલિઝમ), ઉદ્ભવતું વર્તન (અંગ્રેજી: ઈમર્જન્ટ બિહેવિયર), સીમાંકન (અંગ્રેજી: બાઉન્ડ્રી) વગેરે – કોઈપણ નાના કે જટિલ તંત્ર પર લાગુ કરી શકાય છે, જો તમામ સ્તરે તંત્રલક્ષી વિચારધારાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે. સંરક્ષણ (અંગ્રેજી: ડિફેન્સ) અને એરોસ્પેસ ઉપરાંત, ઘણી માહિતી અને તકનીક આધારિત કંપનીઓ, સોફ્ટવેર ડેવલપમેન્ટ ફર્મ્સ અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને કમ્યુનિકેશન ક્ષેત્રના ઉદ્યોગોને તેમની ટીમમાં તંત્ર ઇજનેરોની જરૂર હોય છે.

ઇન્કોઝ 'સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ સેન્ટર ઓફ એક્સેલન્સ' (અંગ્રેજી: સેકો - SECOE) દ્વારા કરવામાં આવેલ વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે તંત્ર ઇજનેરી પાછળ ખર્ચવામા આવતો શ્રમ પ્રોજેક્ટના કુલ શ્રમના લગભગ ૧૫-૨૦% જેટલો હોય છે. તે જ સમયે, અભ્યાસો દર્શાવે છે કે તંત્ર ઇજનેરી અન્ય ફાયદાઓની સાથે ખર્ચમાં પણ ઘટાડો કરે છે. જોકે, વિવિધ ઉદ્યોગોને આવરી લેતું મોટા પાયે કોઈ સંખ્યાત્મક (અંગ્રેજી: ક્વોન્ટિટેટિવ) સર્વેક્ષણ તાજેતર સુધી હાથ ધરવામાં આવ્યું નથી. તંત્ર ઇજનેરીની અસરકારકતા નક્કી કરવા અને તેના ફાયદાઓને માપવા માટે હાલમાં આવા અભ્યાસો ચાલુ છે.

તંત્ર ઇજનેરી તંત્રો અને તેમાં થતી આંતરક્રિયાઓ વિશેની ધારણાઓ અથવા સિદ્ધાંતોને ચકાસવા માટે મોડેલિંગ અને સિમ્યુલેશનના ઉપયોગને પ્રોત્સાહન આપે છે.

સલામતી ઇજનેરી (અંગ્રેજી: સેફ્ટી એન્જિનિયરિંગ) માં નિષ્ફળતાઓની વહેલી ઓળખ માટેની પદ્ધતિઓનો ડિઝાઇન પ્રક્રિયામાં જ સમાવેશ કરવામાં આવે છે. તે જ સમયે, પ્રોજેક્ટની શરૂઆતમાં લેવાયેલા એવા નિર્ણયો જેના પરિણામો સ્પષ્ટપણે સમજી શકાયા ન હોય, તે તંત્રના જીવનકાળમાં આગળ જતાં (વર્ષો કે દાયકાઓ પછી) ઘણી મોટી અસરો કરી શકે છે. આ મુદ્દાઓની તપાસ કરવી અને મુશ્કેલીયુક્ત નિર્ણયો લેવા એ આધુનિક તંત્ર ઇજનેરનું કાર્ય છે. આજે લીધેલા નિર્ણયો ભવિષ્યમાં પણ એટલા જ માન્ય રહેશે તેની ખાતરી આપી શકે તેવી કોઈ પદ્ધતિ નથી, પરંતુ તંત્ર ઇજનેરી પ્રક્રિયાને ટેકો આપતી કેટલીક તકનીકો ઉપલબ્ધ છે. સોફ્ટ સિસ્ટમ્સ મેથડોલોજી, જય રાઈટ ફોરેસ્ટરની 'તંત્ર ગતિશીલતા' (સિસ્ટમ ડાયનેમિક્સ) પદ્ધતિ અને 'યુનિફાઇડ મોડેલિંગ લેંગ્વેજ' (અંગ્રેજી: યુએમએલ) આના ઉદાહરણો છે – જે હાલમાં ઇજનેરી નિર્ણય લેવાની પ્રક્રિયામાં મદદરૂપ થવા માટે વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે.

શિક્ષણ

તંત્ર ઇજનેરીના શિક્ષણને ઘણીવાર નિયમિત ઇજનેરી અભ્યાસક્રમોના વિસ્તરણ તરીકે જોવામાં આવે છે. આ ઉદ્યોગોના એવા વલણને સ્પષ્ટ કરે છે કે ઇજનેરીના વિદ્યાર્થીઓને પરંપરાગત ઇજનેરી શાખાઓ (જેમ કે એરોસ્પેસ ઇજનેરી, સિવિલ ઇજનેરી, વીજ ઇજનેરી, યાંત્રિકી ઇજનેરી, મેન્યુફેક્ચરિંગ ઇજનેરી, ઔદ્યોગિક ઇજનેરી, કેમિકલ ઇજનેરી) માંથી કોઈ એકમાં પાયાનું જ્ઞાન હોવું જરૂરી છે — સાથે જ તંત્ર ઇજનેર તરીકે અસરકારક બનવા માટે વાસ્તવિક દુનિયાનો વ્યવહારુ અનુભવ પણ આવશ્યક છે. ખાસ કરીને તંત્ર ઇજનેરીમાં સ્નાતક (અંગ્રેજી: અંડરગ્રેજ્યુએટ) યુનિવર્સિટી પ્રોગ્રામ્સની સંખ્યા વધી રહી છે પરંતુ તેનુ પ્રમાણ મર્યાદિત છે; આવી સામગ્રી ધરાવતી ડિગ્રીઓ મોટે ભાગે ઔદ્યોગિક ઇજનેરીમાં બી.એસ. (BS) તરીકે રજૂ કરવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે આ પ્રોગ્રામ્સ (કાં તો સ્વતંત્ર રીતે અથવા આંતરશાખાકીય અભ્યાસ સાથે સંયોજનમાં) અનુસ્નાતક સ્તરથી શરૂ કરીને શૈક્ષણિક અને વ્યવસાયિક બંને સ્તરે ઓફર કરવામાં આવે છે, જેના પરિણામે એમ.એસ. (MS)/એમ.ઇન્જ. (MEng) અથવા પીએચ.ડી. (Ph.D.)/ડી.ઇન્જ. (EngD) ની પદવી આપવામાં આવે છે.

ઇન્કોઝ, સ્ટીવન્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલોજી ખાતેના 'સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ રિસર્ચ સેન્ટર'ના સહયોગથી, યોગ્ય માન્યતા પ્રાપ્ત સંસ્થાઓમાં વિશ્વભરના શૈક્ષણિક કાર્યક્રમોની નિયમિતપણે અપડેટ કરેલી ડિરેક્ટરી જાળવે છે. ૨૦૧૭ સુધીમાં, તે ઉત્તર અમેરિકામાં ૧૪૦ થી વધુ યુનિવર્સિટીઓની યાદી આપે છે જે તંત્ર ઇજનેરીમાં ૪૦૦ થી વધુ સ્નાતક અને અનુસ્નાતક કાર્યક્રમો ઓફર કરે છે. આ ક્ષેત્રને એક અલગ પેટા-શાખા તરીકે મળેલી સંસ્થાકીય સ્વીકૃતિ તદ્દન તાજેતરની છે; આ જ પ્રકાશનની ૨૦૦૯ની આવૃત્તિમાં આવી શાળાઓ અને પ્રોગ્રામ્સની સંખ્યા અનુક્રમે માત્ર ૮૦ અને ૧૬૫ નોંધવામાં આવી હતી.

તંત્ર ઇજનેરીમાં શિક્ષણ 'તંત્ર-કેન્દ્રિત' અથવા 'ડોમેન-કેન્દ્રિત' તરીકે લઈ શકાય છે:

• તંત્ર-કેન્દ્રિત (અંગ્રેજી: સિસ્ટમ્સ-સેન્ટ્રિક) પ્રોગ્રામ્સ તંત્ર ઇજનેરીને એક અલગ વિષય તરીકે ગણે છે અને મોટાભાગના અભ્યાસક્રમો તંત્ર ઇજનેરીના સિદ્ધાંતો અને પ્રેક્ટિસ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીને ભણાવવામાં આવે છે.
• ડોમેન-કેન્દ્રિત (અંગ્રેજી: ડોમેન-સેન્ટ્રિક) પ્રોગ્રામ્સ તંત્ર ઇજનેરીને એક વિકલ્પ તરીકે ઓફર કરે છે જેનો અભ્યાસ ઇજનેરીના અન્ય મુખ્ય ક્ષેત્ર સાથે કરી શકાય છે.

આ બંને પદ્ધતિઓ એવા તંત્ર ઇજનેરને શિક્ષિત કરવાનો પ્રયાસ કરે છે જે મુખ્ય ઇજનેરી માટે જરૂરી ઊંડાણ સાથે આંતરશાખાકીય પ્રોજેક્ટ્સની દેખરેખ રાખવા માટે સક્ષમ હોય.

તંત્ર ઇજનેરીના વિષયો

તંત્ર ઇજનેરીના સાધનો એ એવી વ્યૂહરચનાઓ, કાર્યપદ્ધતિઓ અને તકનીકો છે જે કોઈ પ્રોજેક્ટ અથવા ઉત્પાદ પર તંત્ર ઇજનેરી કરવામાં મદદ કરે છે. આ સાધનોનો હેતુ ડેટાબેઝ સંચાલન, ગ્રાફિકલ બ્રાઉઝિંગ, સિમ્યુલેશન અને તર્ક (અંગ્રેજી: રીઝનિંગ) થી લઈને દસ્તાવેજ નિર્માણ અને ડેટા આયાત/નિકાસ કરવા સુધીનો હોઈ શકે છે.

તંત્ર (સિસ્ટમ)

તંત્ર ઇજનેરીના ક્ષેત્રમાં 'તંત્ર' શું છે તેની ઘણી વ્યાખ્યાઓ છે. નીચે કેટલીક અધિકૃત વ્યાખ્યાઓ આપી છે:

• ANSI/EIA-632-1999: "આપેલ હેતુ પ્રાપ્ત કરવા માટે અંતિમ ઉત્પાદનો અને તેને સક્ષમ કરતા ઉત્પાદનોનું એકત્રીકરણ."
• DAU તંત્ર ઇજનેરીના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો: "લોકો, ઉત્પાદનો અને પ્રક્રિયાઓનું એક સંકલિત મિશ્રણ જે નિર્ધારિત જરૂરિયાત અથવા ઉદ્દેશ્યને સંતોષવાની ક્ષમતા પૂરી પાડે છે."
• IEEE Std 1220-1998: "તત્વો અને પ્રક્રિયાઓનો સમૂહ અથવા ગોઠવણી જે એકબીજા સાથે સંબંધિત છે અને જેનું વર્તણૂક ગ્રાહક/કાર્યકારી જરૂરિયાતોને સંતોષે છે અને ઉત્પાદનોના જીવનચક્રના નિર્વાહ માટે વ્યવસ્થા પૂરી પાડે છે."
• ઇન્કોઝ તંત્ર ઇજનેરી હેન્ડબુક: "એકીકૃત વસ્તુ જે વાસ્તવિક દુનિયામાં પૂર્વનિર્ધારિત વર્તણૂક ધરાવે છે અને તે વિવિધ ભાગો અને ઘટકો અથવા પેટા-તંત્રોના સંકલિત માળખાથી બનેલી છે જે વ્યક્તિગત રીતે તે વર્તણૂક દર્શાવતા નથી."
• ઇન્કોઝ (INCOSE): "તંત્ર એ વિવિધ તત્વોનું નિર્માણ અથવા સંગ્રહ છે જે સાથે મળીને એવા પરિણામો આપે છે જે તે તત્વો દ્વારા એકલા મેળવી શકાતા નથી. આ તત્વો અથવા ભાગોમાં લોકો, હાર્ડવેર, સોફ્ટવેર, સુવિધાઓ, નીતિઓ અને દસ્તાવેજોનો સમાવેશ થઈ શકે છે; એટલે કે, તંત્ર-સ્તરના પરિણામો ઉત્પન્ન કરવા માટે જરૂરી તમામ બાબતો. પરિણામોમાં તંત્ર-સ્તરના ગુણો, લાક્ષણિકતાઓ, કાર્યો, વર્તણૂક અને પ્રદર્શનનો સમાવેશ થાય છે. ભાગો દ્વારા સ્વતંત્ર રીતે આપવામાં આવતા યોગદાન ઉપરાંત, સમગ્ર તંત્ર દ્વારા ઉમેરવામાં આવતું મૂલ્ય મુખ્યત્વે ભાગો વચ્ચેના સંબંધો દ્વારા રચાય છે; એટલે કે, તેઓ એકબીજા સાથે કેવી રીતે જોડાયેલા છે."
• ISO/IEC 15288:2008: "એક અથવા વધુ નિર્ધારિત ઉદ્દેશ્યો પ્રાપ્ત કરવા માટે ગોઠવાયેલા પરસ્પર આંતરક્રિયા કરતા તત્વોનું સંયોજન."
• NASA તંત્ર ઇજનેરી હેન્ડબુક: "(૧) તત્વોનું સંયોજન જે જરૂરિયાતને પૂર્ણ કરવાની ક્ષમતા પેદા કરવા માટે સાથે મળીને કાર્ય કરે છે. આ તત્વોમાં આ હેતુ માટે જરૂરી તમામ હાર્ડવેર, સોફ્ટવેર, સાધનો, સુવિધાઓ, કર્મચારીઓ, પ્રક્રિયાઓ અને કાર્યપદ્ધતિઓનો સમાવેશ થાય છે. (૨) અંતિમ ઉત્પાદન (જે કાર્યકારી કાર્યો કરે છે) અને તેને સક્ષમ કરતા ઉત્પાદનો (જે કાર્યકારી અંતિમ ઉત્પાદનોને જીવનચક્ર સપોર્ટ સેવાઓ પૂરી પાડે છે) જે એક તંત્ર બનાવે છે."

તંત્ર ઇજનેરી પ્રક્રિયાઓ

તંત્ર ઇજનેરી પ્રક્રિયાઓમાં એવી તમામ સર્જનાત્મક, હસ્તચાલિત (અંગ્રેજી: મેન્યુઅલ) અને તકનીકી પ્રવૃત્તિઓનો સમાવેશ થાય છે, જે ઉત્પાદનને વ્યાખ્યાયિત કરવા માટે અનિવાર્ય છે. આ પ્રવૃત્તિઓનો મુખ્ય ઉદ્દેશ્ય તંત્રની પ્રાથમિક વ્યાખ્યાને એટલી વિગતવાર ડિઝાઇન વિશિષ્ટતાઓ (અંગ્રેજી: સ્પેસિફિકેશન્સ) માં રૂપાંતરિત કરવાનો છે, જે ઉત્પાદન નિર્માણ અને તેના અમલીકરણ (અંગ્રેજી: ડિપ્લોયમેન્ટ) માટે પૂરતી હોય. તંત્રની ડિઝાઇન અને વિકાસને મુખ્યત્વે ચાર તબક્કામાં વહેંચી શકાય છે, જે દરેકની પોતાની આગવી વ્યાખ્યા છે:

• કાર્ય વ્યાખ્યા (અંગ્રેજી: ટાસ્ક ડેફિનેશન)
• ખ્યાલ તબક્કો (અંગ્રેજી: કન્સેપ્ચ્યુઅલ સ્ટેજ)
• ડિઝાઇન તબક્કો (અંગ્રેજી: ડિઝાઇન સ્ટેજ)
• અમલીકરણ તબક્કો (અંગ્રેજી: ઇમ્પ્લીમેન્ટેશન સ્ટેજ)

તંત્ર ઇજનેરી પ્રક્રિયા: જરૂરિયાતોનું વિશ્લેષણ, કાર્યકારી વિશ્લેષણ અને ડિઝાઇન સંયોજન વચ્ચેનો આંતર-સંબંધ દર્શાવતો ડાયાગ્રામ

મોડેલ્સનો ઉપયોગ

તંત્ર ઇજનેરીમાં મોડેલ્સ મહત્વની અને વિવિધ ભૂમિકાઓ ભજવે છે. મોડેલને ઘણી રીતે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે, જેમાંની કેટલીક નીચે આપેલ છે:

• વાસ્તવિક દુનિયા વિશેના ચોક્કસ પ્રશ્નોના જવાબ આપવા માટે રચાયેલ વાસ્તવિકતાનું એક અમૂર્ત સ્વરૂપ (અંગ્રેજી: એબ્સ્ટ્રેક્શન).
• વાસ્તવિક દુનિયાની પ્રક્રિયા અથવા માળખાનું અનુકરણ અથવા રજૂઆત; અથવા
• નિર્ણય લેનારને મદદ કરવા માટેનું એક વૈચારિક, ગાણિતિક અથવા ભૌતિક સાધન.

આ વ્યાખ્યાઓ એટલી વ્યાપક છે કે તેમાં તંત્રની ડિઝાઇનની ચકાસણી (અંગ્રેજી: વેરિફિકેશન) માં વપરાતા ભૌતિક ઇજનેરી મોડેલ્સ, તેમજ 'ફંક્શનલ ફ્લો બ્લોક ડાયાગ્રામ' (એફએફબીડી) જેવા રેખાકૃતિ મોડેલ્સ અને ટ્રેડ સ્ટડી પ્રક્રિયામાં વપરાતા ગાણિતિક (સંખ્યાત્મક) મોડેલ્સનો સમાવેશ થઇ જાય છે.

ટ્રેડ સ્ટડીઝમાં ગાણિતિક મોડેલ્સ અને ડાયાગ્રામ્સનો ઉપયોગ કરવાનો મુખ્ય હેતુ જાણીતી અથવા અંદાજિત માત્રાઓ પરથી તંત્રની અસરકારકતા, કામગીરી અથવા તકનીકી લાક્ષણિકતાઓ અને ખર્ચનો અંદાજ મેળવવાનો છે. સામાન્ય રીતે, આ તમામ પરિણામો મેળવવા માટે અલગ-અલગ મોડેલ્સના સંગ્રહની જરૂર પડે છે. કોઈપણ ગાણિતિક મોડેલના મૂળમાં તેના ઇનપુટ્સ અને આઉટપુટ્સ વચ્ચેના અર્થપૂર્ણ સંખ્યાત્મક સંબંધો હોય છે. આ સંબંધો કુલ જથ્થો મેળવવા માટેના સામાન્ય સરવાળા જેટલા સરળ અથવા ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં અવકાશયાનના માર્ગને દર્શાવતા જટિલ વિકલ સમીકરણો (અંગ્રેજી: ડિફરન્શિયલ ઇક્વેશન્સ) જેટલા હોઈ શકે છે. આદર્શ રીતે, આ સંબંધો માત્ર સહસંબંધ (અંગ્રેજી: કોરિલેશન) ને બદલે કાર્યકારણ (અંગ્રેજી: કોઝાલિટી) ને દર્શાવે છે.

વધુમાં, તંત્ર ઇજનેરીની સફળ પ્રવૃત્તિઓ માટે એ પદ્ધતિઓ પણ ચાવીરૂપ છે જેના દ્વારા આ મોડેલોનું કાર્યક્ષમ અને અસરકારક રીતે સંચાલન કરવામાં આવે છે અને તંત્રના સિમ્યુલેશન માટે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જોકે, વિવિધ ક્ષેત્રોમાં મોડેલિંગ અને સિમ્યુલેશન સંબંધિત પુનરાવર્તિત સમસ્યાઓ જોવા મળે છે. નવા સંશોધનો હવે 'મોડેલિંગ અને સિમ્યુલેશન-આધારિત તંત્ર ઇજનેરી' (અંગ્રેજી: મોડેલિંગ એન્ડ સિમ્યુલેશન બેઝ્ડ સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ) હેઠળ વિવિધ વૈજ્ઞાનિક અને ઇજનેરી સમુદાયો વચ્ચે પદ્ધતિઓના આદાનપ્રદાન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યા છે.

મોડેલિંગ ફોર્મલિઝમ અને ગ્રાફિકલ રજૂઆત

શરૂઆતમાં, જ્યારે તંત્ર ઇજનેરનો પ્રાથમિક હેતુ કોઈ જટિલ સમસ્યાને સમજવાનો હોય છે, ત્યારે તંત્રની કાર્યકારી (અંગ્રેજી: ફંક્શનલ) અને ડેટા જરૂરિયાતોને રજૂ કરવા માટે ગ્રાફિકલ રજૂઆતોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સામાન્ય ગ્રાફિકલ રજૂઆતોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• ફંક્શનલ ફ્લો બ્લોક ડાયાગ્રામ (અંગ્રેજી: એફએફબીડી)
• મોડેલ-આધારિત ડિઝાઇન (અંગ્રેજી: મોડેલ-બેઝ્ડ ડિઝાઇન)
• ડેટા ફ્લો ડાયાગ્રામ (અંગ્રેજી: ડીએફડી)
• એન-૨ ચાર્ટ (N2 chart)
• IDEF0 ડાયાગ્રામ
• યુઝ કેસ ડાયાગ્રામ (અંગ્રેજી: યુઝ કેસ ડાયાગ્રામ)
• સિક્વન્સ ડાયાગ્રામ (અંગ્રેજી: સિક્વન્સ ડાયાગ્રામ)
• બ્લોક ડાયાગ્રામ
• સિગ્નલ-ફ્લો ગ્રાફ
• યુએસએલ ફંક્શન મેપ્સ અને ટાઈપ મેપ્સ
• એન્ટરપ્રાઇઝ આર્કિટેક્ચર ફ્રેમવર્ક

ગ્રાફિકલ રજૂઆત તંત્રના વિવિધ પેટા-તંત્રો અથવા ભાગોને કાર્યો, ડેટા અથવા ઇન્ટરફેસ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડે છે. ઇજનેરીમાં જરૂરિયાતોને આધારે આમાંથી કોઈપણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યાં તંત્રો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ મહત્વના હોય ત્યાં એન-૨ ચાર્ટનો ઉપયોગ થઈ શકે છે. ડિઝાઇન તબક્કાનો એક ભાગ તંત્રના માળખાકીય (અંગ્રેજી: સ્ટ્રક્ચરલ) અને વર્તણૂકલક્ષી (અંગ્રેજી: બિહેવિયરલ) મોડેલ્સ બનાવવાનો છે.

એકવાર જરૂરિયાતો સમજાઈ જાય પછી, તંત્ર ઇજનેરની જવાબદારી છે કે તે તેને વધુ શુદ્ધ (અંગ્રેજી: રિફાઇન) કરે અને અન્ય ઇજનેરો સાથે મળીને કાર્ય માટે શ્રેષ્ઠ તકનીક નક્કી કરે. આ તબક્કે, તંત્ર ઇજનેરી શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ નક્કી કરવા માટે ભારિત પસંદગીઓ (અંગ્રેજી: વેઇટેડ ચોઇસીસ) ના ઉપયોગને પ્રોત્સાહન આપે છે. 'ડિસિઝન મેટ્રિક્સ' (અંગ્રેજી: ડિસિઝન મેટ્રિક્સ) અથવા પ્યુ પદ્ધતિ (Pugh method) એ તમામ મહત્વના માપદંડોને ધ્યાનમાં રાખીને આ પસંદગી કરવાની રીતો છે (ક્યુએફડી પણ અન્ય એક રીત છે). ટ્રેડ સ્ટડી બદલામાં ડિઝાઇનને માહિતગાર કરે છે, જે જરૂરિયાતો બદલ્યા વગર તંત્રની ગ્રાફિકલ રજૂઆતને અસર કરે છે. તંત્ર ઇજનેરી પ્રક્રિયામાં આ તબક્કો પુનરાવર્તિત (અંગ્રેજી: ઇટરેટિવ) છે, જે જ્યાં સુધી વ્યવહારુ ઉકેલ ન મળે ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે. ડિસિઝન મેટ્રિક્સ ઘણીવાર આંકડાકીય વિશ્લેષણ, વિશ્વસનીયતા વિશ્લેષણ, તંત્ર ગતિશીલતા (સિસ્ટમ ડાઇનેમિક્સ - ફીડબેક કંટ્રોલ) અને ઓપ્ટિમાઇઝેશન પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે.

અન્ય સાધનો

સિસ્ટમ્સ મોડેલિંગ લેંગ્વેજ (SysML)

સિસ્ટમ્સ મોડેલિંગ લેંગ્વેજ (અંગ્રેજી: સિસએમએલ - SysML) એ તંત્ર ઇજનેરીના વિવિધ હેતુઓ માટે વપરાતી એક મોડેલિંગ ભાષા છે. તે જટિલ તંત્રોની વિશાળ શ્રેણી માટે વિશિષ્ટતાઓ (અંગ્રેજી: સ્પેસિફિકેશન્સ), વિશ્લેષણ, ડિઝાઇન, ચકાસણી (અંગ્રેજી: વેરિફિકેશન) અને માન્યતા (અંગ્રેજી: વેલિડેશન) પ્રક્રિયામાં મદદરૂપ થાય છે.

લાઇફસાયકલ મોડેલિંગ લેંગ્વેજ (LML)

લાઇફસાયકલ મોડેલિંગ લેંગ્વેજ (અંગ્રેજી: એલએમએલ - LML) એ તંત્ર ઇજનેરી માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવેલી એક ઓપન-સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલિંગ ભાષા છે. તે તંત્રના સંપૂર્ણ જીવનચક્ર: વૈચારિક તબક્કો, ઉપયોગ, સપોર્ટ અને નિવૃત્તિ (અંગ્રેજી: રિટાયરમેન્ટ) સુધીના તમામ તબક્કાઓમાં મદદરૂપ થાય છે.

સંબંધિત ક્ષેત્રો અને પેટા-ક્ષેત્રો

ઘણા સંબંધિત ક્ષેત્રો તંત્ર ઇજનેરી સાથે ગાઢ રીતે જોડાયેલા ગણી શકાય. નીચેના ક્ષેત્રોએ એક અલગ અસ્તિત્વ તરીકે તંત્ર ઇજનેરીના વિકાસમાં ફાળો આપ્યો છે:

કોગ્નિટિવ સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ

કોગ્નિટિવ સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ (અંગ્રેજી: સીએસઈ - CSE) એ માનવ-મશીન તંત્રો અથવા સામાજિક-તકનીકી (અંગ્રેજી: સોશિયોટેકનિકલ) તંત્રોના વર્ણન અને વિશ્લેષણ માટેનો એક વિશિષ્ટ અભિગમ છે. સીએસઈના ત્રણ મુખ્ય વિષયો છે: મનુષ્યો જટિલતાનો સામનો કેવી રીતે કરે છે, કલાકૃતિઓ (અંગ્રેજી: આર્ટિફેક્ટ્સ) ના ઉપયોગ દ્વારા કાર્ય કેવી રીતે પૂર્ણ થાય છે, અને માનવ-મશીન તંત્રો તેમજ સામાજિક-તકનીકી તંત્રોને 'સંયુક્ત જ્ઞાનાત્મક તંત્રો' (અંગ્રેજી: જોઈન્ટ કોગ્નિટિવ સિસ્ટમ્સ) તરીકે કેવી રીતે વર્ણવી શકાય છે. સીએસઈ તેના પ્રારંભથી એક માન્ય વૈજ્ઞાનિક વિષય બની ગયો છે, જેને ક્યારેક 'કોગ્નિટિવ ઇજનેરી' તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. સંયુક્ત જ્ઞાનાત્મક તંત્ર (JCS) નો ખ્યાલ ખાસ કરીને જટિલ સામાજિક-તકનીકી તંત્રોને વિવિધ સ્તરો પર સમજવા માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

કોન્ફિગરેશન સંચાલન

તંત્ર ઇજનેરીની જેમ જ, સંરક્ષણ અને એરોસ્પેસ ઉદ્યોગમાં વપરાતું 'કોન્ફિગરેશન સંચાલન' એ વ્યાપક તંત્ર-સ્તરની પ્રક્રિયા છે. આ ક્ષેત્ર તંત્ર ઇજનેરીના કાર્યોને સમાંતર છે; જ્યાં તંત્ર ઇજનેરી જરૂરિયાતોના વિકાસ, વિભાજન અને ચકાસણી સાથે કામ કરે છે, ત્યાં કોન્ફિગરેશન સંચાલન જરૂરિયાતોની નોંધણી (અંગ્રેજી: કેપ્ચર), ટ્રેસેબિલિટી (અંગ્રેજી: ટ્રેસેબિલિટી) અને ઓડિટ સાથે કામ કરે છે જેથી સુનિશ્ચિત કરી શકાય કે તંત્ર યોગ્ય કાર્યક્ષમતા અને પરિણામો પ્રાપ્ત કરે છે જે તંત્ર ઇજનેરી અથવા ટેસ્ટ એન્ડ વેરિફિકેશન ઇજનેરીએ ઉદ્દેશ્યપૂર્ણ પરીક્ષણ દ્વારા સાબિત કર્યા હોય.

નિયંત્રણ ઇજનેરી

નિયંત્રણ ઇજનેરી (અંગ્રેજી: કંટ્રોલ એન્જિનિયરિંગ) અને તેની નિયંત્રણ તંત્રોની ડિઝાઇન અને અમલીકરણ, જે લગભગ દરેક ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, તે તંત્ર ઇજનેરીનું એક મોટું પેટા-ક્ષેત્ર છે. વાહનોમાં વપરાતું ક્રૂઝ કંટ્રોલ અને બેલેસ્ટિક મિસાઇલ માટેની માર્ગદર્શન પ્રણાલી તેના બે ઉદાહરણો છે. નિયંત્રણ તંત્રનો સિદ્ધાંત એ એપ્લાઇડ મેથેમેટિક્સનું એક સક્રિય ક્ષેત્ર છે જેમાં ઉકેલોની તપાસ અને નિયંત્રણ પ્રક્રિયાના વિશ્લેષણ માટે નવી પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવે છે.

ઔદ્યોગિક ઇજનેરી

ઔદ્યોગિક ઇજનેરી (અંગ્રેજી: ઇન્ડસ્ટ્રીયલ એન્જિનિયરિંગ) એ ઇજનેરીની એવી શાખા છે જે લોકો, નાણાં, જ્ઞાન, માહિતી, સાધનો, ઉર્જા, સામગ્રી અને પ્રક્રિયાના સંકલિત તંત્રોના વિકાસ, સુધારણા, અમલીકરણ અને મૂલ્યાંકન સાથે સંબંધિત છે. ઔદ્યોગિક ઇજનેરી ઇજનેરી વિશ્લેષણ અને સંશ્લેષણના સિદ્ધાંતો, તેમજ ગાણિતિક, ભૌતિક અને સામાજિક વિજ્ઞાનનો ઉપયોગ કરીને આવા તંત્રોમાંથી મળતા પરિણામોની આગાહી અને મૂલ્યાંકન કરે છે.

પ્રોડક્શન સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ

પ્રોડક્શન સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ (પી.એસ.ઈ. ) એ ઇજનેરીની એક ઉભરતી શાખા છે જેનો ઉદ્દેશ્ય ઉત્પાદન પ્રણાલીઓના મૂળભૂત સિદ્ધાંતોને ઉજાગર કરવાનો અને વિશ્લેષણ, સતત સુધારણા તેમજ ડિઝાઇનમાં તેનો ઉપયોગ કરવાનો છે.

ઇન્ટરફેસ ડિઝાઇન

ઇન્ટરફેસ ડિઝાઇન અને તેની વિશિષ્ટતાઓ એ સુનિશ્ચિત કરવા સાથે સંબંધિત છે કે તંત્રના ટુકડાઓ એકબીજા સાથે અને જરૂરિયાત મુજબ બાહ્ય તંત્રો સાથે યોગ્ય રીતે જોડાય અને કાર્ય કરે. ઇન્ટરફેસ ડિઝાઇનમાં એ ખાતરી કરવાનો પણ સમાવેશ થાય છે કે તંત્રના ઇન્ટરફેસ નવી સુવિધાઓ સ્વીકારવા માટે સક્ષમ હોય, જેમાં યાંત્રિક, વીજ અને તાર્કિક ઇન્ટરફેસનો સમાવેશ થાય છે. આને 'એક્સ્ટેન્સિબિલિટી' (અંગ્રેજી: એક્સ્ટેન્સિબિલિટી) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. માનવ-કમ્પ્યુટર આંતરક્રિયા (HCI) અથવા હ્યુમન-મશીન ઇન્ટરફેસ (HMI) એ ઇન્ટરફેસ ડિઝાઇનનું બીજું પાસું છે અને આધુનિક તંત્ર ઇજનેરીનું એક નિર્ણાયક અંગ છે.

મિકેટ્રોનિક ઇજનેરી

મિકેટ્રોનિક ઇજનેરી, તંત્ર ઇજનેરીની જેમ જ એક બહુશાખાકીય ઇજનેરી ક્ષેત્ર છે જે ભૌતિક નિર્માણને રજૂ કરવા માટે ગતિશીલ તંત્ર મોડેલિંગનો ઉપયોગ કરે છે. તે ઘણી રીતે તંત્ર ઇજનેરી જેવું જ છે, પરંતુ જે બાબત તેને અલગ પાડે છે તે છે તેનો વ્યાપક સંબંધોને બદલે નાની વિગતો પરનો ભાર. આથી, બંને ક્ષેત્રો તેમની કાર્યપદ્ધતિને બદલે તેમના પ્રોજેક્ટ્સના કાર્યક્ષેત્ર દ્વારા અલગ પડે છે.

ઓપરેશન્સ રિસર્ચ

ઓપરેશન્સ રિસર્ચ તંત્ર ઇજનેરીને ટેકો આપે છે. ઓપરેશન્સ રિસર્ચ ટૂંકમાં, બહુવિધ અવરોધો (અંગ્રેજી: કન્સ્ટ્રેઇન્ટ્સ) હેઠળ પ્રક્રિયાના ઓપ્ટિમાઇઝેશન (શ્રેષ્ઠીકરણ) સાથે સંબંધિત છે.

પરફોર્મન્સ ઇજનેરી

પરફોર્મન્સ ઇજનેરી એ એ સુનિશ્ચિત કરવાનો વિષય છે કે તંત્ર તેના સમગ્ર જીવનકાળ દરમિયાન કામગીરી માટે ગ્રાહકની અપેક્ષાઓ પૂર્ણ કરે. કામગીરીને સામાન્ય રીતે તે ગતિ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે કે જેનાથી કોઈ ચોક્કસ કાર્ય કરવામાં આવે છે અથવા સમયના એકમમાં આવા અનેક કાર્યો કરવાની ક્ષમતા તરીકે જોવામાં આવે છે. જ્યારે મર્યાદિત તંત્ર ક્ષમતાને કારણે કામગીરી અટકી પડે ત્યારે પરફોર્મન્સ ઘટી શકે છે. હાઇ-પરફોર્મન્સ તંત્રોની ડિઝાઇન વિશ્લેષણાત્મક અથવા સિમ્યુલેશન મોડેલિંગનો ઉપયોગ કરે છે.

પ્રોગ્રામ અને પ્રોજેક્ટ સંચાલન

પ્રોગ્રામ સંચાલન (અથવા પ્રોજેક્ટ સંચાલન) તંત્ર ઇજનેરી સાથે ઘણી સામ્યતા ધરાવે છે, પરંતુ તેનો ઉદ્ભવ ઇજનેરી કરતા વ્યાપક પાયા પર થયો છે. બંનેમાં સંચાલન પ્રક્રિયા હેઠળ આંતરશાખાકીય બાબતોના મૂલ્યાંકનમાં ઇજનેરી સપોર્ટ ટૂલ તરીકે 'સમયપત્રક' (અંગ્રેજી: શિડ્યુલિંગ) નો સમાવેશ થાય છે. ખાસ કરીને, સંસાધનો, કામગીરી અને જોખમનો સીધો સંબંધ અથવા કાર્યો વચ્ચેની નિર્ભરતા એ તંત્ર ઇજનેરીના મુખ્ય વિષયો છે.

પ્રપોઝલ ઇજનેરી

પ્રપોઝલ ઇજનેરી એ ખર્ચ-અસરકારક દરખાસ્ત (અંગ્રેજી: પ્રપોઝલ) વિકાસ તંત્રની ડિઝાઇન, નિર્માણ અને સંચાલન માટે વૈજ્ઞાનિક અને ગાણિતિક સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ છે. મૂળભૂત રીતે, તે સફળ દરખાસ્તની શક્યતાઓ વધારવા માટે "તંત્ર ઇજનેરી પ્રક્રિયા" નો ઉપયોગ કરે છે.

વિશ્વસનીયતા ઇજનેરી

વિશ્વસનીયતા ઇજનેરી (અંગ્રેજી: રિલાયેબિલિટી એન્જિનિયરિંગ) એ એ સુનિશ્ચિત કરવાનો વિષય છે કે તંત્ર તેના સમગ્ર જીવન દરમિયાન વિશ્વસનીયતા માટે ગ્રાહકની અપેક્ષાઓ પૂર્ણ કરે (એટલે કે તે અપેક્ષા કરતા વધુ વાર નિષ્ફળ ન જાય). નિષ્ફળતાની આગાહીની સાથે, તે નિષ્ફળતાને રોકવા વિશે પણ છે. તે જાળવણીક્ષમતા (અંગ્રેજી: મેઈન્ટેનેબિલિટી) અને ઉપલબ્ધતા (અંગ્રેજી: અવેલેબિલિટી) સાથે ગાઢ રીતે જોડાયેલું છે. વિશ્વસનીયતા ઇજનેરી હંમેશા સલામતી ઇજનેરી અને સુરક્ષા ઇજનેરીનો એક નિર્ણાયક ભાગ હોય છે.

જોખમ સંચાલન

જોખમ સંચાલન (અંગ્રેજી: રિસ્ક મેનેજમેન્ટ), જોખમનું મૂલ્યાંકન અને તેની સાથે વ્યવહાર કરવાની પદ્ધતિ એ તંત્ર ઇજનેરીનો એક આંતરશાખાકીય ભાગ છે. વિકાસ અથવા કાર્યકારી પ્રવૃત્તિઓમાં, ખર્ચ, સમયપત્રક અને કામગીરી સાથે જોખમનું સંતુલન જાળવવામાં તંત્ર ઇજનેરીના આંતરશાખાકીય તકનીકી અભિગમની જરૂર પડે છે.

સલામતી ઇજનેરી

સલામતી ઇજનેરી (અંગ્રેજી: સેફ્ટી એન્જિનિયરિંગ) ની તકનીકોનો ઉપયોગ જટિલ તંત્રોની ડિઝાઇનમાં અકસ્માત કે નિષ્ફળતાની સંભાવના ઘટાડવા માટે થાય છે. 'તંત્ર સલામતી ઇજનેરી' કાર્ય ઉભરતી ડિઝાઇનમાં જોખમોને ઓળખવામાં અને તે જોખમી પરિસ્થિતિઓની અસરોને ઘટાડવા (અંગ્રેજી: મિટિગેટ) માં મદદ કરે છે.

સુરક્ષા ઇજનેરી

સુરક્ષા ઇજનેરી (અંગ્રેજી: સિક્યુરિટી એન્જિનિયરિંગ) ને એક આંતરશાખાકીય ક્ષેત્ર તરીકે જોઈ શકાય છે જે કંટ્રોલ સિસ્ટમ ડિઝાઇન, વિશ્વસનીયતા, સલામતી અને તંત્ર ઇજનેરીને એકીકૃત કરે છે. તેમાં તંત્ર વપરાશકર્તાઓની ઓળખ (અંગ્રેજી: ઓથેન્ટિકેશન) જેવા પેટા-વિષયોનો સમાવેશ થઈ શકે છે.

સોફ્ટવેર ઇજનેરી

તેના પ્રારંભથી જ, સોફ્ટવેર ઇજનેરીએ આધુનિક તંત્ર ઇજનેરીના અભ્યાસને આકાર આપવામાં મદદ કરી છે. મોટા સોફ્ટવેર-આધારિત તંત્રોની જટિલતાઓને સંભાળવા માટે વપરાતી તકનીકોએ તંત્ર ઇજનેરીના સાધનો, પદ્ધતિઓ અને પ્રક્રિયાઓને ઘડવામાં અને બદલવામાં મોટી અસર કરી છે.