Vivimos en un mundo donde los incesantes avances de la tecnología y los descubrimientos científicos provocan que el entorno social, económico, político y físico cambie de forma continua. El entorno está altamente interconectado; cada vez somos más interdependientes, la información se comparte instantáneamente y las empresas compiten en un mercado globalizado.
En el plano socioeconómico, las tendencias muestran un significativo aumento de la urbanización y de la esperanza de vida, así como una progresiva reducción de la pobreza en muchas partes del mundo. Además, el aumento de la población y la mejora de las condiciones económicas globales han resultado en un mayor consumo y desperdicio que tensionan los recursos naturales como el aire, el agua, el suelo y la biodiversidad.
Además, los desastres naturales, las pandemias, las crisis políticas y la agitación económica siguen representando una amenaza para las regiones y países en todo el mundo. Lo más probable es que dichas tendencias continúen durante el siglo XXI.
Los productos o soluciones de sistemas aprovechan las nuevas tecnologías digitales y materiales, de conversión y almacenamiento de energía, biotecnología y otras innovaciones para proporcionar valor a empresas y consumidores. Además, estas soluciones pueden reducir la presión sobre los recursos naturales limitados. Estas aplicaciones abarcan todos los aspectos de la sociedad, incluido el transporte, la agricultura, la producción de energía, la atención sanitaria y otros servicios. En su mayoría, incluyen cantidades crecientes de software integrado y de aplicación para proporcionar su funcionalidad. Otras soluciones, como los sistemas ciberfísicos (CPS, por sus siglas en inglés Cyber-Physical Systems), están cada vez mejor definidas y especializadas, que incluyen sensores, procesamiento, redes y datos.
La inteligencia artificial y el aprendizaje automático juegan un rol muy relevante en estos sistemas, permitiéndoles adaptarse a su entorno y a las condiciones cambiantes. Sin embargo, la naturaleza de estos nuevos sistemas interconectados también introduce desafíos en su diseño, como la vulnerabilidad a ciberamenazas. Además, los usuarios también esperan que estos sistemas sean más autónomos, capaces de interactuar de forma fluida y comprender sus peticiones de voz. Las empresas y organismos están realizando esfuerzos para modernizar sus procesos y productos. Tratan de avanzar hacia representaciones digitales sólidas de la información empresarial, así como integrar semánticamente la información en toda la organización y las cadenas de suministro para el diseño, el desarrollo, la fabricación, la logística y el análisis empresarial.
En este sentido, la transformación de la ingeniería, especialmente de las herramientas y los métodos, será más profunda en comparación con décadas anteriores. La IA se integrará en las herramientas a lo largo de todo el ciclo de vida del sistema. Asimismo, las representaciones digitales de sistemas permitirán la validación del diseño y los márgenes (físicos, de rendimiento y de seguridad), utilizando realidad virtual (RV), realidad aumentada (RA) y entornos altamente inmersivos.
El uso de representaciones digitales de productos —como el gemelo digital— y sus entornos de diseño y fabricación se volverá común a lo largo del ciclo de vida del producto. Esto permitirá a los ingenieros explorar diseños y procesos de producción tanto en la etapa conceptual como en la práctica, desde múltiples perspectivas. Los puntos de vista especializados ayudarán a los profesionales de la ingeniería a comprender los comportamientos que varían en el tiempo.