Este documento presenta una integración novedosa de metodologías de Ingeniería de Sistemas (SE) y tecnologías de la Industria 4.0 (I4.0) en el diseño de sistemas robóticos, centrándose en mejorar las misiones robóticas submarinas. Utilizando el diseño conceptual de un vehículo de exploración submarina como estudio de caso, demostramos cómo SE puede incorporar sistemáticamente herramientas de I4.0 para mejorar el rendimiento de la misión y cumplir con las expectativas de los interesados. El estudio comienza con una visión general del enfoque de SE, enfatizando la etapa de diseño conceptual y alineándola con la aplicación y el estudio de caso de las teorías de diseño. Luego exploramos varias tecnologías de I4.0, destacando sus beneficios funcionales en lugar de especificaciones técnicas y abordando métodos de diseño para I4.0. Se examinan los Vehículos Operados Remotamente (ROVs) en términos de clasificación, componentes y tareas, mostrando su evolución impulsada por avances tecnológicos, abordando así la complejidad y el diseño de sistemas complejos. El núcleo de nuestro estudio implica definir las expectativas de los interesados, utilizando el despliegue de la función de calidad para la definición de requisitos y realizando una descomposición funcional y lógica del sistema ROV. Para abordar la fijación de diseño dentro del equipo de diseño, desarrollamos una herramienta para ayudar a integrar nuevas tecnologías, empatizando también con sus capacidades funcionales en lugar de con la tecnología en sí. Nuestro enfoque subraya la importancia de entender e incorporar nuevas tecnologías de manera funcional, alineándose con la transición hacia la Industria/Sociedad 5.0. Este trabajo no solo ilustra la sinergia entre SE e I4.0, sino que también ofrece una metodología estructurada para avanzar en el diseño y la funcionalidad de sistemas complejos, estableciendo un modelo para futuros desarrollos en este campo.