어스 시스템 엔지니어링 및 관리

Earth systems engineering and management

Earth Systems Engineering and Management(ESEM)는 복잡한 환경 시스템을 분석, 설계, 엔지니어링 및 관리하기 위해 사용되는 분야입니다.그것은 인류학, 공학, 환경과학, 윤리학, 철학을 포함한 광범위한 과목을 포함한다.ESEM의 핵심은 "인간과 자연의 결합 시스템을 고도로 통합되고 윤리적인 방식으로 합리적으로 설계 및 관리하는 것"[1]입니다.ESEM은 미국 버지니아 대학, 코넬 대학 및 기타 대학과 영국 뉴캐슬 대학의 지구 시스템 엔지니어링 연구 센터(CESER)에 뿌리를 둔 새로운 연구 분야입니다.이 분야의 창시자는 Braden Allenby와 Michael Gorman이다.

ESEM의 개요

수세기 동안, 인간은 문명을 발전시키고 기술을 발전시키기 위해 지구와 지구의 천연 자원을 이용해왔다."산업 혁명과 인간의 인구통계학적 변화, 기술 시스템, 문화 및 경제 시스템의 주요 자연 시스템의 역동성이 인간의 활동에 의해 점점 더 지배되는 지구의 진화였습니다."[1]

많은 면에서 ESEM은 지구를 인간의 인공물로 본다.자연계와 인간계의 안정성을 유지하기 위해서는 고도로 통합된 윤리적 방식으로 결합된 인간-자연계를 합리적으로 설계하고 관리하는 능력, 즉 지구 시스템 엔지니어링 및 관리(ESEM) 능력을 개발해야 합니다.[1]

ESEM은 소수의 개인에 의해 개발되었습니다.그 중 한 가지는 브래든 알렌비이다.앨런비는 ESEM이 건설되는 토대는 "지구는 현재 존재하는 것처럼 인간의 [2]설계에서 나온 산물"이라는 개념이라고 주장한다.사실 지구상에 인류의 [3]그늘에 가려지지 않는 곳은 없다."따라서 문제는 ESEM을 시작해야 하는지 아닌지가 아닙니다. 왜냐하면 우리는 의도하지 않았지만 오랫동안 ESEM을 해왔기 때문입니다.

문제는 우리가 합리적이고 책임감 있게 ESEM을 수행할 윤리적 책임을 질 것인가 하는 것입니다.[2]시스템 동작에 대한 고도의 지식과 확실성을 전제로 하는 기존의 엔지니어링 및 관리 프로세스와 달리 ESEM은 "시스템과 그리고 우리와 우리의 문화가 미래로 함께 변화하고 함께 진화하기 때문에 [시스템]과 끊임없이 대화할 것입니다."[2]ESEM은 새로운 개념이지만,[2] ESEM의 한 분야로서 "산업 생태학, 적응형 관리, 시스템 엔지니어링 등" ESEM이 있습니다.

ESEM의 전제는 과학과 기술이 환경오염과 기후변화 같은 인간이 만든 문제에 성공적이고 지속적인 해결책을 제공할 수 있다는 것이다.이 가정은 최근 "테크노 픽스: 테크놀로지가 우리를 [4]구하거나 환경을 구하지 못하는 이유"에서 문제가 되고 있습니다.

토픽

적응형 관리

적응형 관리는 ESEM의 중요한 측면입니다.적응형 관리는 환경 관리에 접근하는 방법입니다.그것은 환경 시스템에 상당한 불확실성이 있다고 가정하고 지구 시스템 문제에 대한 최종적인 해결책은 결코 없다고 주장한다.따라서 조치가 취해진 후에는 접지 시스템 엔지니어가 시스템과 지속적으로 대화하면서 변경 사항 및 시스템 진화를 관찰해야 합니다.생태계를 감시하고 관리하는 이 방법은 자연의 본질적인 불확실성을 받아들이고 어떤 문제에 대한 특정한 치료법 하나를 결코 결론짓지 않음으로써 그것을 받아들인다.

지구 시스템 공학

지구 시스템 공학은 본질적으로 환경 문제를 조사할 때 시스템 분석 방법을 사용하는 것입니다.복잡한 환경 시스템을 분석할 때는 수많은 데이터 세트, 이해관계자 및 변수가 있습니다.따라서 시스템 분석 방법을 사용하여 이러한 문제에 접근하는 것이 적절합니다.기본적으로 "적절하게 수행된 시스템 연구의 6가지 주요 단계"[5]가 있습니다.6개의 단계는 다음과 같습니다.

  1. 시스템 목표 결정
  2. 대체 후보 순위를 매기기 위한 기준 확립
  3. 대체 솔루션 개발
  4. 대체 후보 순위 매기기
  5. 반복
  6. 행동하다

시스템 분석 프로세스의 일부에는 시스템의 목표 결정이 포함됩니다.목표 개발의 핵심 구성요소에는 서술적 시나리오, 규범적 시나리오 및 전이적 [5]시나리오 개발이 포함됩니다.본질적으로 서술적 시나리오는 "상황이 어떻게 그렇게 되었는지를 있는 그대로 기술한다"(Gibson, 1991년).설명 시나리오의 또 다른 중요한 부분은 "현황의 좋은 특징과 받아들일 수 없는 요소를 지적하는 방법"[5]입니다.다음으로, 규범 시나리오는 조치가 [5]취해진 후 이상적인 조건에서 시스템이 작동해야 하는 최종 결과 또는 방법을 보여준다.지구 시스템 접근법의 경우, "표준 시나리오"는 가장 복잡한 분석을 수반한다.규범 시나리오에서는 이해관계자를 대상으로 시스템을 복원할 수 있는 장소 또는 시스템을 정확하게 수정해야 하는 방법에 대한 해결책을 제시하기 위한 자유로운 의견 교환을 위한 공통의 거래 구역 또는 장소를 만듭니다.마지막으로 Transitive 시나리오에서는 시스템을 Descriptive(기술적) 상태에서 Normative(규범적) 상태로 변경하는 실제 프로세스가 제시됩니다.적응형 관리에서 알 수 있듯이 최종 솔루션이 하나밖에 없는 경우가 많습니다.일반적으로 변수와 입력이 변화하고 시스템이 분석과 함께 진화함에 따라 반복 프로세스가 발생합니다.

환경과학

주요 기사:환경과학

복잡한 생태계를 조사할 때 지구 시스템 엔지니어는 자연 프로세스가 어떻게 기능하는지를 잘 이해할 필요가 있습니다.제안된 지구 시스템 설계의 의도하지 않은 영향과 바람직하지 않은 영향을 완전히 이해하려면 환경 과학 훈련이 필수적입니다.탄소 순환이나 물 순환과 같은 기본적인 주제는 이해해야 할 중요한 과정이다.

윤리와 지속 가능성

ESEM의 핵심은 지구 시스템 엔지니어가 이해관계자 및 엔지니어링 중인 자연 시스템에 대해 객관적인 Transitive 및 Normative 시나리오를 작성해야 하는 사회적, 윤리적, 도덕적 책임입니다."ESEM은 문화적, 윤리적 맥락 [2]그 자체입니다."지구 시스템 엔지니어는 제안된 솔루션의 윤리적 의미를 탐구할 것으로 예상됩니다.

"환경 지속 가능성에 대한 관점이 어떻게, 자연 환경과 각각의 상호 작용에게 영향을 주며, 우리 아이들에 의해 미래를로 평가될 스스로에게 물어볼 필요로 한다"".[6]"There은 증가하는 인식은 개발의 과정 그 자체기 위해 떠났다, 결과 환경에 돌이킬 수 없는 피해를 일으킬 수 있다.ne부와 인간의 복지에 대한 추가는 재앙은 아니더라도 매우 부정적일 수 있다."[6]이러한 생각을 염두에 두고, 현재 지속 가능한 환경 친화적 [6]개발이라는 새로운 목표가 있습니다.지속 가능한 개발은 복잡한 환경 문제에 대한 적절한 ESEM 솔루션을 개발하는 데 중요한 부분입니다.

산업 생태학

주요 기사:산업 생태학

산업 생태학은 주요 제조 및 산업 공정이 개방 루프 시스템에서 폐쇄 루프 시스템으로 전환되어야 한다는 개념입니다.이것은 본질적으로 새로운 제품을 만들기 위한 폐기물의 재활용이다.이를 통해 거부를 줄이고 자원의 효율성을 높일 수 있습니다.ESEM은 환경에 대한 산업 공정의 영향을 최소화하고자 하기 때문에 산업 제품의 재활용 개념은 ESEM에 중요합니다.

도입 사례:플로리다 에버글레이즈

플로리다 에버글레이즈 시스템은 ESEM 분석을 거친 복잡한 생태계의 대표적인 예입니다.

배경

플로리다 에버글레이즈는 플로리다 남부에 위치해 있다.생태계는 본질적으로 다양한 [7]동식물로 이루어진 아열대 민물 습지입니다.특히 주목되는 것은 에버글레이즈를 [8]독특하게 만드는 톱풀과 능선 슬로프 형태입니다.지난 세기에 걸쳐 인류는 이 지역에서 세력을 키워 왔다.현재, 플로리다의 모든 동부 해안이 개발되었고 인구는 6백만 [7]명 이상으로 증가했다.이러한 존재감의 증가는 에버글레이즈를 지나 멕시코만과 대서양으로 물이 흘러들어가는 전통적인 경로로 흘러들어가는 결과를 가져왔다.이것과 함께 플로리다 에버글레이즈에는 다양한 해로운 영향이 있었다.

설명 시나리오

1993년까지, 에버글레이즈는 수많은 인류의 발전에 영향을 받았다.물의 흐름과 품질은 운하와 제방 건설에 의해 영향을 받았고, 에버글레이즈를 지나 확장적인 에버글레이즈 농업 지역에 이르는 일련의 고가 고속도로가 많은 양의 [7]질소로 에버글레이즈를 오염시켰습니다.물의 흐름이 줄어든 결과는 극적이었다.도강하는 조류 개체수가 90~95% 감소했고, 물고기 개체수가 감소했으며,[8] 생태계에 소금물이 침입했다.플로리다 에버글레이즈가 미국의 랜드마크로 남아 있으려면 조치가 취해져야 했다.

규범 시나리오

육군 공병대가 [7]이 시스템을 분석한 것은 1993년이다.그들은 이상적인 상황이 "물을 바로 잡는 것"[7]이라고 결정했다.그렇게 함으로써 에버글레이즈를 통해 더 나은 흐름이 생기고 조수로 물을 보내는 운하와 제방의 수가 줄어들 것이다.

이행 시나리오

육군 공병대가 CERP, 포괄적 에버글레이즈 복원 [7]계획을 개발한 것은 규범 시나리오의 개발에서였다.계획에서 그들은 완료해야 할 프로젝트의 타임라인, 예상 비용 및 토종 동식물이 [7]번성함으로써 생태계를 개선하는 궁극적인 결과를 만들었다.그들은 또한 이 프로젝트의 인간적인 이점에 대해 개략적으로 설명하고 있습니다.미래 세대가 에버글레이즈를 즐길 수 있기 때문에 해결책은 지속가능할 뿐만 아니라, 물의 흐름을 수정하고 저장 시설을 만들어냄으로써 플로리다 [7]남부에서 가뭄과 물 부족의 발생을 줄일 수 있을 것입니다.

「 」를 참조해 주세요.

출판물

  • 앨런비, B. R. (2000년)지구 시스템 공학: 인간의 인공물로써의 세계.브릿지 30(1), 5~13.
  • 앨런비, B. R. (2005)어스 재구성 중:인간시대의 기술과 환경.워싱턴 DC: 아일랜드 프레스.https://www.loc.gov/catdir/toc/ecip059/2005006241.html 에서
  • 앨런비, B.R.(2000년, 윈터).어스 시스템 엔지니어링 및 관리IEEE Technology and Society Magazine, 0278-0079(겨울) 10-24.
  • 데이비스, 스티븐 등에버글레이즈:생태계와 그 복원.Boca Raton: St Lucie Press, 1997.
  • '에버글레이즈'포괄적 에버글레이즈 복원 계획. 2004년 4월 10일https://web.archive.org/web/20051214102114/http://www.evergladesplan.org/
  • 깁슨, J. E.(1991)A 시스템 분석 및 시스템 분석 디카로그를 수행하는 방법.W. T. Scherer (Ed.), (2003년 가을판) (p. 29-238).시스템 및 정보공학부:U of Virginia.2005년 10월 29일 취득,
  • 고먼, 마이클(2004).2004년 봄 학기 계획서.2005년 10월 29일 https://web.archive.org/web/20110716231016/http에서 취득://repo-nt.tcc.virginia.edu/classes/ESEM/syllabus.html
  • 홀, J.W. 및 오코넬, P.E. (2007)Earth Systems Engineering: 비전을 행동으로 바꿉니다.토목, 160(3): 114-122.
  • 뉴턴, L. H. (2003)윤리와 지속 가능성:지속 가능한 발전과 도덕적인 삶.어퍼 새들 리버, 뉴저지 주:프렌티스 홀.

레퍼런스

  1. ^ a b c 고먼, 마이클(2004).2004년 봄 학기 계획서.2005년 10월 29일, http://repo-nt.tcc.virginia.edu/classes/ESEM/syllabus.html에서 취득.Wayback Machine에서 2011-07-16 에 보관.
  2. ^ a b c d e 앨런비, B. R. (2005)어스 재구성 중:인간시대의 기술과 환경.워싱턴 DC: 아일랜드 프레스.https://www.loc.gov/catdir/toc/ecip059/2005006241.html 에서 Wayback Machine으로 2007-02-11 아카이브 완료
  3. ^ 앨런비, B.R.(2000년, 윈터).어스 시스템 엔지니어링 및 관리IEEE Technology and Society Magazine, 0278-0079(겨울) 10-24.
  4. ^ 우에세만, 마이클 H., 조이스 A.Huesemann(2011).테크노픽스: 테크놀로지가 우리나 환경을 구하지 못하는 이유 캐나다 브리티시컬럼비아주 가브리올라 아일랜드 뉴소사이어티 퍼블리셔스 웨이백 머신에서 2019-05-16 아카이브 완료 ISBN0865717044.
  5. ^ a b c d * 깁슨, J. E.(1991)A 시스템 분석 및 시스템 분석 디카로그를 수행하는 방법.W. T. Scherer (Ed.), (2003년 가을판) (p. 29-238).시스템 및 정보공학부:U of Virginia.2005년 10월 29일 취득
  6. ^ a b c 뉴턴, L. H. (2003)윤리와 지속 가능성:지속 가능한 발전과 도덕적인 삶.어퍼 새들 리버, 뉴저지 주:프렌티스 홀.
  7. ^ a b c d e f g h '에버글레이즈'포괄적 에버글레이즈 복원 계획 2004년 4월 10일 : CS1 유지 : 타이틀로서의 아카이브된 복사 (링크)
  8. ^ a b (Davis, 1997).

외부 링크