مهندسي و معماري سيستمها

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: مهندسي و معماري سيستمها

چکيده:

در ايجاد سيستمهايي که نمونههايي از آنها موجود است، مهندسي سيستمها به کار گرفته ميشود. پيچيدگي اين گونه سيستمها معمولاً کم است. اما وقتي موضوع ايجاد يک سيستم جديد يا سيستمهاي پيچيده که داراي کنترلپذيري کم هستند، مطرح ميشود مهندسي سيستمها پاسخگو نخواهد بود و معماري سيستمها استفاده ميشود. اين مقاله به معرفي معماري سيستمها، مقايسه معماري سيستمها با مهندسي سيستمها، و متدولوژي معماري سيستمها ميپردازد.

کليدواژگان: معماري سيستمها، مهندسي سيستمها، ايجاد سيستم، سيستمهاي پيچيده، سيستمهاي اجتماعي

1- مراحل ايجاد سيستمها
هر پروژهاي، چه ساخت يک کلبه باشد چه يک هواپيما، با ظهور يا حضور کاربر بالقوه، يک احساس نياز و يک مجموعه از منابع شامل منابع انساني و فيزيکي آغاز ميشود. با بررسي تاريخچه پروژهها، ميبينيم که بيشتر پروژهها به عنوان تطبيق تکاملي و تدريجي ساختارهاي موجود انجام ميشوند. به عنوان مثال ساختار يک کشتي سالهاست که طراحي شده است. اين ساختار بر پايه اصولي شکل گرفته که کمتر تغيير يافته است. آنچه تغيير ميکند و تکامل مييابد تواناييهاي آن ساختار از ابعاد مختلف است؛ مواد اوليه استفاده شده، قابليتهاي فني، ظاهر و غيره. به عنوان مثال ديگر ميتوان به يک سيستم اطلاعات مديريت اشاره کرد. اصول چنين سيستم اطلاعاتي چندين سال است که پايهريزي شده است و بيشتر تلاشهاي صورت پذيرفته در جهت پيادهسازي، اجرا و تکميل آن بوده است. در چنين پروژههايي تنها اقتباس سادهاي از ساختارهايي ميشود که مقصود و مفهوم آنها کاملاً روشن و بديهي است. مراحلي که در ايجاد چنين سيستمهايي طي ميشود در شکل 1 آمده است (خطهاي وصل کننده به عمد بدون جهتند، يعني اين فرايند رفت و برگشتي است):

اولين مشکلي که در چنين فرايند سرراستي اتفاق ميافتد هنگامي است که يک نوع جديد از ساختار در راستاي مفاهيم ساختار موجود مورد نياز باشد که اصول و فناوريهاي جديدي را طلب کند. اينجاست که به يک نوع فعاليت مهندسي نياز است (شکل 2).

هر چه ساختار پيچيدهتر ميشود جريان پروژه نيز پيچيدهتر ميشود. معمولاً جريان پروژههاي سيستم را در قالب «مدل آبشاري1» به صورت زير نمايش ميدهند (شکل 3):

در چنين فرايندي گروههاي متفاوتي انجام وظيفه ميکنند و مهندسين سيستم عهدهدار تطبيق عناصر ساختار در جاهايي هستند که «فصل مشترکها2» ناميده ميشوند.

2- پيچيدگي در سيستمها
واژه «پيچيدگي3» از ابعاد گوناگون قابل بررسي است. از ديدگاه کمي و رياضي، بهترين راه شناخت پيچيدگي آن است که آن را به مثابه يک مفهوم آماري در نظر بگيريم؛ يعني مفهوم پيچيدگي، برحسب احتمال قرار گرفتن يک سيستم در يک حالت خاص و در يک زمان معين، به بهترين وجه قابل تشريح است. در حالي که از ديدگاه غيرکمي، پيچيدگي را کيفيت يا خاصيتي براي سيستم تلقي ميکنند که در اثر تلفيق پنج عامل (رضائيان 1376، 100-102) زير به وجود ميآيد:
(1) تعداد عناصر تشکيل دهنده سيستم
(2) ميزان تعامل عناصر مختلف سيستم
(3) نحوه تعامل عناصر مختلف سيستم
(4) ويژگيهاي هر يک از عناصر سيستم
(5) درجه نظام يافتگي ذاتي سيستم
بنابراين اکتفا به برخي از شاخصهاي مذکور براي تشخيص ميزان پيچيدگي، گمراه کننده است. در واقع، براي به دست آوردن يک شاخص معنيدارتر، بايد علاوه بر «تعداد عناصر» و «ميزان تعاملهاي ميان آنها»، «نحوه تعامل»، «ويژگيهاي هر يک از عناصر» و «درجه نظام يافتگي سيستم» نيز مورد ملاحظه قرار گيرند. به اين ترتيب، تحليلگر ميتواند با استفاده از مجموعه اين پنج شاخص، به مجموعه حالتهاي ممکن قابل تصور براي سيستم دست يابد. براي مثال هنگام تعيين حيطه نظارت يک سرپرست، اگر کار خيلي تکراري باشد و اعضاي گروه نيز خوب آموزش ديده باشند، با فرض اينکه هيچ تلاش عمدي براي به زحمت انداختن سرپرست انجام نشود، و نسبت بالايي از تعاملهاي بالقوه به تعامل بالفعل تبديل نشود، سيستم موردنظر، سيستمي ساده تلقي ميشود. البته مجموعه قوانين و رويههاي موجود نيز ممکن است موجب کاهش قابل ملاحظه تعاملهاي مذکور شود. بنابراين، پيچيدگي يک مفهوم نسبي است که در اثر تعامل مجموعه عوامل پنجگانه مذکور معين ميشود (نه فقط برخي از آنها، نظير «تعداد عناصر» و «ميزان تعامل»). براي مثال، سرپرستي که دو متخصص انرژي (که يکي ذغال سنگ را به مثابه اميدوارکنندهترين منبع انرژي آينده در نظر ميگيرد و ديگري بر مزاياي انرژي هستهاي تأکيد دارد؛ يعني وجود ديدگاههاي متفاوت) زير نظر وي کار ميکنند، در مقايسه با کسي که حدود بيست مهندس نفت را سرپرستي ميکند، با سيستمي بمراتب پيچيدهتر مواجه است.
در واقع دو عامل اول به پيچيدگي «ساختاري» و سه عامل آخر به پيچيدگي «رفتاري» سيستم اشاره دارند. آنچه که در اين جا مدنظر ماست بيشتر پيچيدگي رفتاري است. در پيچيدگي ساختاري تعداد عناصر سيستم خيلي زياد بوده و ميزان تعامل بين آنها بسيار زياد يا حتي بيشمار است. در پيچيدگي رفتاري روابط علت و معلول کاملاً روشن نيستند و نتايج کوتاه مدت و بلند مدت خيلي متفاوتند. اقدامات اعمال شده بر روي بخشهاي مختلف سيستم نتايج متفاوتي دارند و ممکن است دخالتهاي حساب شده و روشن، نتايج غير قابل پيشبيني و غير منتظره داشته باشند. رفتار کلي سيستم به سختي قابل پيشبيني است. رفتار کلي سيستم در کل قابل مشاهده نبوده و اندازهگيري آن مخرب يا غير قابل انجام است. به سختي ميتوان پيچيدگي رفتاري را بر اساس قوانين حاصل از نظريات بيان نمود چرا که داده کافي و پايا وجود ندارد (ساسمن 2000).
براي مثال، قوانين و مقررات مدون حاکم بر نحوه تعامل عناصر سيستم و عوامل تعيين کننده ويژگيهاي آن عناصر، بر ميزان پيچيدگي سيستم اثر ميگذارند. برخي براي سنجش ميزان پيچيدگي يک سيستم از دو عامل يا معيار «تعداد عناصر تشکيل دهنده سيستم» و «ميزان تعامل عناصر مختلف سيستم» استفاده ميکنند که ممکن در برخي موارد سطحي و گمراه کننده باشد. اگر کسي بررسي خود را به اين دو بعد محدود کند، به مسيري هدايت ميشود که ممکن است موتور ماشين سواري را در شمار سيستمهاي بسيار پيچيده قرار دهد. زيرا موتور ماشين از تعداد قطعات زيادي تشکيل شده و به همين ميزان نيز ميان اجزاي آن تعامل وجود دارد. همچنين براساس اين دو شاخص پيچيدگي، تعامل ميان دو نفر انسان (يک سيستم اجتماعي)، در شمار سيستمهاي بسيار ساده قرار ميگيرد زيرا اين سيستم فقط دو عنصر دارد و ميان آنها فقط دو رابطه تعاملي قابل تصور است. در صورتي که اگر فرد مذکور، در تحليل خود به نقش سه عامل ديگر مؤثر بر پيچيدگي (يعني «نحوه تعامل عناصر مختلف سيستم»، «ويژگيهاي هر يک از عناصر» و «درجه نظام يافتگي ذاتي سيستم») نيز توجه کند، به نتيجه ديگري خواهد رسيد. در مورد موتور ماشين، تحليلگر مشاهده خواهد کرد که ميزان تعامل موجود ميان قطعات آن، از قوانين و توالي معيني تبعيت ميکنند و ويژگيهاي عناصر آن از پيش تعيين شدهاند. بدين ترتيب با استفاده از اين پنج شاخص پيچيدگي، تحليلگر متوجه ميشود که موتور ماشين در واقع يک سيستم بسيار ساده است در حالي که سيستم «تعامل ميان دو انسان» که به ظاهر ساده به نظر ميرسيد، در واقع سيستم بسيار پيچيدهاي است زيرا ويژگيهاي هيچ يک از عناصر آن، از پيش قابل تعيين نيستند. از آنجا که احتمال شرطي بودن رفتار آنها، عليرغم وجود برخي قوانين ثابت در مکالمه و تعامل، بسيار کم است، نتيجه نهايي تعامل يا گفتگو قابل پيشبيني نيست زيرا عناصر اين سيستم در رعايت يا عدم رعايت آداب معاشرت، آزادي عمل دارند و درجه قابليت پيشبيني حالت نهايي برخورد آنها، بسيار پايين است. بنابراين، تحليلگر متوجه ميشود که اين سيستم دو نفره، در واقع يک سيستم بسيار پيچيده است.

3- پيچيدگي و کنترلپذيري (رضائيان 1376، 80-83)
در صورتي که ويژگي «ميزان پيچيدگي» را مبناي طبقهبندي سيستمها فرض کنيم، مجموعهاي مشتمل بر سيستمهاي ساده، سيستمهاي پيچيده، و سيستمهاي بسيار پيچيده قابل تشخيص خواهد بود.
سيستم ساده، سيستمي است که تعداد اجزاي تشکيل دهنده آن کم بوده و روابط محدودي ميان آنها برقرار باشد در حالي که سيستم پيچيده، سيستمي است که داراي اجزاي بسيار زياد و به هم وابستهاي باشد و سيستم بسيار پيچيده نيز سيستمي است که شناسايي و تشريح دقيق اجزاء و ويژگيهاي آن، امکانپذير نباشد.
ويژگي دوم (قابليت پيشبيني) با ماهيت سيستم از حيث «ميزان قطعي بودن يا احتمالي بودن»، سر و کار دارد. در اين مورد، دو وضعيت قابل تصور است: در وضعيت اول، اجزاي سيستم به گونهاي کاملاً قابل پيشبيني با يکديگر تعامل دارند در حالي که در وضعيت ديگر، رفتار سيستم قابل پيشبيني نيست، ولي ممکن است آنچه اتفاق ميافتد، قابل پيشبيني باشد.
رفتار سيستمهاي قطعي قابل پيشبيني است و سازمانها در شمار مصاديق آنها قرار نميگيرند (برخلاف سيستمهاي باز که شامل سازمانها نيز ميشوند). از اين رو، بندرت جلب توجه ميکنند. مجموعه سيستمهاي قطعي، سيستمهايي نظير قرقره، ماشين تحرير، ماشينهاي اداري، پردازش قطعات بر روي خط توليد، پردازش خودکار چک در بانک، و غيره را در بر ميگيرد که در همه آنها خروجي سيستم از طريق نظارت بر وروديهاي سيستم، کنترل ميشود.
پس از سيستمهاي قطعي ساده، سيستمهاي قطعي پيچيده مطرح ميشوند که فقط از حيث «درجه پيچيدگي» با هم تفاوت دارند؛ براي مثال، کامپيوترها که بسيار پيچيدهتر از «سيستمهاي قطعي ساده» هستند، به طور کاملاً قابل پيشبيني کار ميکنند. وجوه تمايز اين دستهها، نسبي و نامعين است. براي مثال، کامپيوترها به منزله سيستمهاي قطعي پيچيده مطرح شدند در حالي که ممکن است از نظر يک متخصص، فاقد پيچيدگي باشند. همچنين بسياري از افراد، موتور يک خودرو را سيستمي پيچيده به شمار ميآورند در حالي که همين سيستم، از نظر «نيروهاي فني» يک سيستم قطعي ساده محسوب ميشود. در همه مثالهاي فوق، ماهيت سيستم «يک حالته» است يعني رفتار آن به وسيله ترتيب ساختاري عناصر تشکيل دهندهاش معين ميشود زيرا اگر ترتيب عناصر يک «سيستم قطعي» صحيح باشد، طبق الگويي که برايش تعيين شده است، عمل خواهد کرد.
اگر تعداد حالتهاي قابل تصور براي نتايج عملکرد يک سيستم، بيشتر از يک باشد، ماهيت سيستم «احتمالي» است. مجموعه مصاديق سيستمهاي احتمالي، از سادهترين موارد ممکن (مانند پرتاب سکه که فقط دو حالت محتمل دارد) تا پيچيدهترين سيستمهاي اجتماعي و سازمانها را (که حالتهاي محتمل بسياري براي آنها قابل تصور است) در بر ميگيرد.
مثالهايي نظير سيستم کنترل کيفيت و تناوب توقف دستگاهها، براي سيستمهاي احتمالي ساده مطرح ميشوند. در فرايندهاي توليد دستي، با توجه به تفاوتهاي فردي کارکنان، ممکن است کيفيت محصولات توليدي متفاوت باشد به همين دليل، براي تضمين حداقل کيفيت مورد نظر، از فنون کنترل کيفيت آماري استفاده ميشود. همچنين با توجه به ميزان فرسودگي قطعات و تناوب استفاده از يک ماشين، بايد آن را در فواصل زماني معيني تعمير کرد. در چنين مواردي نيز توصيه ميشود که براي کنترل، از روشهاي آماري استفاده شود.
با افزايش پيچيدگي يک سيستم احتمالي و افزوده شدن بر تعداد حالتهاي ممکن براي آن، پيشبيني نتايج عملکرد و کنترل رفتار آن سيستم، دشوارتر خواهد شد. در واقع، کنترل وروديهاي يک سيستم قطعي ممکن است به پيشبيني خروجيهاي آن بينجامد در حالي که کنترل وروديهاي يک سيستم احتمالي فقط ميتواند به پيشبيني دامنه نوسانات خروجيها منجر شود.
سيستمهايي نظير انسان، سازمانهاي بزرگ، و سيستمهاي اقتصادي و اجتماعي، نمونههايي از سيستمهاي احتمالي بسيار پيچيده هستند. اينگونه سيستمها، حالتهاي رفتاري و علمکردي متغيري دارند. براي مثال، يک سازمان بزرگ که خود از خرده سيستمهاي زيادي تشکيل شده است، با سيستمهاي بيروني متعددي مانند دولت، رقبا، اتحاديهها، تأمين کنندگان مواد اوليه، و بانکها سر و کار دارد. گاهي تعامل واحدهاي داخلي و اجزاي تشکيل دهنده سازمان با خرده سيستمهاي محيطي، آنقدر با ظرافت و پويايي صورت ميگيرد که تعريف تفصيلي سيستم را غيرممکن ميسازد.
سيستمهاي احتمالي ساده با روشهاي آماري کنترل ميشوند. در حالي که سيستمهاي احتمالي پيچده را بايد با روشهاي پيچيده پژوهش در عمليات کنترل کرد. البته کارآيي روشهاي پژوهش در عمليات نيز محدود است به طوري که براي کنترل «سيستمهاي احتمالي بسيار پيچيده» (که به طور دقيق قابل تعريف نيستند) کفايت ندارند زيرا اين گونه سيستمها، جزئياتي غيرقابل تعريف دارند و نميتوان آنها را با «روش سنتي تجزيه و تحليل» بررسي کرد.
در محيطهاي کاري بندرت با سيتمهاي قطعي مواجه ميشويم زيرا بيشتر سيستمها، هم از حيث ساختاري و هم از حيث رفتاري، سيستمهايي احتمالي به شمار ميآيند. در واقع هر سيستمي که علمکرد آن احتمالاً توأم با درصدي از خطاست، سيستمي احتمالي محسوب ميشود. بررسي اينگونه سيستمها و روشهاي کنترل آنها، معمولاً به صورت مجرد و انتزاعي انجام ميگيرد. با وجود اين، نتايج حاصل از اين بررسيها، در سيستمهاي واقعي نيز قابل استفاده هستند.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 272]