مدیریت ، اقتصاد و کامپیوتر

درباره همه مطالب مرتبط با مدیریت می نویسم یا مطلب می گذارم ترفندها و مقالات کامپیوتری هم بعد از مطلب مرتبط با اقتصاد در اولویت هستند

مهندسی و معماری سیستم‌ها
نویسنده : سلام دشتی - ساعت ۱:٠٠ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٢/۳/۳٠
 

در ایجاد سیستم‌هایی که نمونه‌هایی از آنها موجود است، مهندسی سیستم‌ها به کار گرفته می‌شود. پیچیدگی این گونه سیستم‌ها معمولاً کم است. اما وقتی موضوع ایجاد یک سیستم جدید یا سیستم‌های پیچیده که دارای کنترل‌پذیری کم هستند، مطرح می‌شود مهندسی سیستم‌ها پاسخگو نخواهد بود و معماری سیستم‌ها استفاده می‌شود. این مقاله به معرفی معماری سیستم‌ها، مقایسه معماری سیستم‌ها با مهندسی سیستم‌ها، و متدولوژی معماری سیستم‌ها می‌پردازد.


بیشتر مطالب این مقاله از رکتین (1991) و مایر و رکتین (2000) گرفته شده است.

1- مراحل ایجاد سیستم‌ها

هر پروژه‌ای، چه ساخت یک کلبه باشد چه یک هواپیما، با ظهور یا حضور کاربر بالقوه، یک احساس نیاز و یک مجموعه از منابع شامل منابع انسانی و فیزیکی آغاز می‌شود. با بررسی تاریخچه پروژه‌ها، می‌بینیم که بیشتر پروژه‌ها به عنوان تطبیق تکاملی و تدریجی ساختار‌های موجود انجام می‌شوند. به عنوان مثال ساختار یک کشتی سالهاست که طراحی شده است. این ساختار بر پایه اصولی شکل گرفته که کمتر تغییر یافته است. آنچه تغییر می‌کند و تکامل می‌یابد تواناییهای آن ساختار از ابعاد مختلف است؛ مواد اولیه استفاده شده، قابلیتهای فنی، ظاهر و غیره. به عنوان مثال دیگر می‌توان به یک سیستم اطلاعات مدیریت اشاره کرد. اصول چنین سیستم اطلاعاتی چندین سال است که پایه‌ریزی شده است و بیشتر تلاش‌های صورت پذیرفته در جهت پیاده‌سازی، اجرا و تکمیل آن بوده است. در چنین پروژه‌هایی تنها اقتباس ساده‌ای از ساختارهایی می‌شود که مقصود و مفهوم آنها کاملاً روشن و بدیهی است. مراحلی که در ایجاد چنین سیستم‌هایی طی می‌شود در شکل 1 آمده است (خط‌های وصل کننده به عمد بدون جهتند، یعنی این فرایند رفت و برگشتی است):

 شکل 1- ایجاد نمونه‌ای جدید از سیستم موجود

اولین مشکلی که در چنین فرایند سرراستی اتفاق می‌افتد هنگامی است که یک نوع جدید از ساختار در راستای مفاهیم ساختار موجود مورد نیاز باشد که اصول و فناوری‌های جدیدی را طلب کند. اینجاست که به یک نوع فعالیت مهندسی نیاز است (شکل 2). 

 شکل 2- ایجاد نمونه‌ای جدید از سیستم موجود  با استفاده از مهندسی

هر چه ساختار پیچیده‌تر می‌شود جریان پروژه نیز پیچیده‌تر می‌شود. معمولاً جریان پروژه‌های سیستم را در قالب «مدل آبشاری1» به صورت زیر نمایش می‌دهند (شکل 3):

 شکل 3- مدل آبشاری

در چنین فرایندی گروه‌های متفاوتی انجام وظیفه می‌کنند و مهندسین سیستم عهده‌دار تطبیق عناصر ساختار در جاهایی هستند که «فصل مشترک‌ها2» نامیده می‌شوند.

2- پیچیدگی در سیستم‌ها

واژه «پیچیدگی3» از ابعاد گوناگون قابل بررسی است. از دیدگاه کمی و ریاضی، بهترین راه شناخت پیچیدگی آن است که آن را به مثابه یک مفهوم آماری در نظر بگیریم؛ یعنی مفهوم پیچیدگی، برحسب احتمال قرار گرفتن یک سیستم در یک حالت خاص و در یک زمان معین، به بهترین وجه قابل تشریح است. در حالی که از دیدگاه غیرکمی، پیچیدگی را کیفیت یا خاصیتی برای سیستم تلقی می‌کنند که در اثر تلفیق پنج عامل (رضائیان 1376، 100-102) زیر به وجود می‌آید:
(1) تعداد عناصر تشکیل دهنده سیستم
(2) میزان تعامل عناصر مختلف سیستم
(3) نحوه تعامل عناصر مختلف سیستم
(4) ویژگیهای هر یک از عناصر سیستم
(5) درجه نظام یافتگی ذاتی سیستم

بنابراین اکتفا به برخی از شاخصهای مذکور برای تشخیص میزان پیچیدگی، گمراه کننده است. در واقع، برای به دست آوردن یک شاخص معنی‌دارتر، باید علاوه بر «تعداد عناصر» و «میزان تعاملهای میان آنها‍»، «نحوه تعامل»، «ویژگیهای هر یک از عناصر‍» و «درجه نظام یافتگی سیستم» نیز مورد ملاحظه قرار گیرند. به این ترتیب، تحلیلگر می‌تواند با استفاده از مجموعه این پنج شاخص، به مجموعه حالتهای ممکن قابل تصور برای سیستم دست یابد. برای مثال هنگام تعیین حیطه نظارت یک سرپرست، اگر کار خیلی تکراری باشد و اعضای گروه نیز خوب آموزش دیده باشند، با فرض اینکه هیچ تلاش عمدی برای به زحمت انداختن سرپرست انجام نشود، و نسبت بالایی از تعاملهای بالقوه به تعامل بالفعل تبدیل نشود، سیستم موردنظر، سیستمی ساده تلقی می‌شود. البته مجموعه قوانین و رویه‌های موجود نیز ممکن است موجب کاهش قابل ملاحظه تعاملهای مذکور شود. بنابراین، پیچیدگی یک مفهوم نسبی است که در اثر تعامل مجموعه عوامل پنج‌گانه مذکور معین می‌شود (نه فقط برخی از آنها، نظیر «تعداد عناصر‍» و «میزان تعامل»). برای مثال، سرپرستی که دو متخصص انرژی (که یکی ذغال سنگ را به مثابه امیدوارکننده‌ترین منبع انرژی آینده در نظر می‌گیرد و دیگری بر مزایای انرژی هسته‌ای تأکید دارد؛ یعنی وجود دیدگاه‌های متفاوت) زیر نظر وی کار می‌کنند، در مقایسه با کسی که حدود بیست مهندس نفت را سرپرستی می‌کند، با سیستمی بمراتب پیچیده‌تر مواجه است.

در واقع دو عامل اول به پیچیدگی «ساختاری» و سه عامل آخر به پیچیدگی «رفتاری» سیستم اشاره دارند. آنچه که در این جا مدنظر ماست بیشتر پیچیدگی رفتاری است. در پیچیدگی ساختاری تعداد عناصر سیستم خیلی زیاد بوده و میزان تعامل بین آنها بسیار زیاد یا حتی بی‌شمار است. در پیچیدگی رفتاری روابط علت و معلول کاملاً روشن نیستند و نتایج کوتاه مدت و بلند مدت خیلی متفاوتند. اقدامات اعمال شده بر روی بخش‌های مختلف سیستم نتایج متفاوتی دارند و ممکن است دخالت‌های حساب شده و روشن، نتایج غیر قابل پیش‌بینی و غیر منتظره داشته باشند. رفتار کلی سیستم به سختی قابل پیش‌بینی است. رفتار کلی سیستم در کل قابل مشاهده نبوده و اندازه‌گیری آن مخرب یا غیر قابل انجام است. به سختی می‌توان پیچیدگی رفتاری را بر اساس قوانین حاصل از نظریات بیان نمود چرا که داده کافی و پایا وجود ندارد (ساسمن 2000).

برای مثال، قوانین و مقررات مدون حاکم بر نحوه تعامل عناصر سیستم و عوامل تعیین کننده ویژگیهای آن عناصر، بر میزان پیچیدگی سیستم اثر می‌گذارند. برخی برای سنجش میزان پیچیدگی یک سیستم از دو عامل یا معیار «تعداد عناصر تشکیل دهنده سیستم» و «میزان تعامل عناصر مختلف سیستم» استفاده می‌کنند که ممکن در برخی موارد سطحی و گمراه کننده باشد. اگر کسی بررسی خود را به این دو بعد محدود کند، به مسیری هدایت می‌شود که ممکن است  موتور ماشین سواری را در شمار سیستم‌های بسیار پیچیده قرار دهد. زیرا موتور ماشین از تعداد قطعات زیادی تشکیل شده و به همین میزان نیز میان اجزای آن تعامل وجود دارد. همچنین براساس این دو شاخص پیچیدگی، تعامل میان دو نفر انسان (یک سیستم اجتماعی)، در شمار سیستمهای بسیار ساده قرار می‌گیرد زیرا این سیستم فقط دو عنصر دارد و میان آنها فقط دو رابطه تعاملی قابل تصور است. در صورتی که اگر فرد مذکور، در تحلیل خود به نقش سه عامل دیگر مؤثر بر پیچیدگی (یعنی «نحوه تعامل عناصر مختلف سیستم»،  «ویژگیهای هر یک از عناصر» و «درجه نظام یافتگی ذاتی سیستم») نیز توجه کند، به نتیجه دیگری خواهد رسید. در مورد موتور ماشین، تحلیلگر مشاهده خواهد کرد که میزان تعامل موجود میان قطعات آن، از قوانین و توالی معینی تبعیت می‌کنند و ویژگیهای عناصر آن از پیش تعیین شده‌اند. بدین ترتیب با استفاده از این پنج شاخص پیچیدگی، تحلیلگر متوجه می‌شود که موتور ماشین در واقع یک سیستم بسیار ساده است در حالی که سیستم «تعامل میان دو انسان» که به ظاهر ساده به نظر می‌رسید، در واقع سیستم بسیار پیچیده‌ای است زیرا ویژگیهای هیچ یک از عناصر آن، از پیش قابل تعیین نیستند. از آنجا که احتمال شرطی بودن رفتار آنها، علی‌رغم وجود برخی قوانین ثابت در مکالمه و تعامل، بسیار کم است، نتیجه نهایی تعامل یا گفتگو قابل پیش‌بینی نیست زیرا عناصر این سیستم در رعایت یا عدم رعایت آداب معاشرت، آزادی عمل دارند و درجه قابلیت پیش‌بینی حالت نهایی برخورد آنها، بسیار پایین است. بنابراین، تحلیلگر متوجه می‌شود که این سیستم دو نفره، در واقع یک سیستم بسیار پیچیده است.

3- پیچیدگی و کنترل‌پذیری (رضائیان 1376، 80-83)

در صورتی که ویژگی «میزان پیچیدگی» را مبنای طبقه‌بندی سیستمها فرض کنیم، مجموعه‌ای مشتمل بر سیستمهای ساده، سیستمهای پیچیده، و سیستمهای بسیار پیچیده قابل تشخیص خواهد بود.

سیستم ساده، سیستمی است که تعداد اجزای تشکیل دهنده آن کم بوده و روابط محدودی میان آنها برقرار باشد در حالی که سیستم پیچیده، سیستمی است که دارای اجزای بسیار زیاد و به هم وابسته‌ای باشد و سیستم بسیار پیچیده نیز سیستمی است که شناسایی و تشریح دقیق اجزاء و ویژگی‌های آن، امکانپذیر نباشد.

ویژگی دوم (قابلیت پیش‌بینی) با ماهیت سیستم از حیث «میزان قطعی بودن یا احتمالی بودن»، سر و کار دارد. در این مورد، دو وضعیت قابل تصور است: در وضعیت اول، اجزای سیستم به گونه‌ای کاملاً قابل پیش‌بینی با یکدیگر تعامل دارند در حالی که در وضعیت دیگر، رفتار سیستم قابل پیش‌بینی نیست، ولی ممکن است آنچه اتفاق می‌افتد، قابل پیش‌بینی باشد.

رفتار سیستمهای قطعی قابل پیش‌بینی است و سازمانها در شمار مصادیق آنها قرار نمی‌گیرند (برخلاف سیستمهای باز که شامل سازمانها نیز می‌شوند). از این رو، بندرت جلب توجه می‌کنند. مجموعه سیستمهای قطعی، سیستمهایی نظیر قرقره، ماشین تحریر، ماشینهای اداری، پردازش قطعات بر روی خط تولید، پردازش خودکار چک در بانک، و غیره را در بر می‌گیرد که در همه آنها خروجی سیستم از طریق نظارت بر ورودیهای سیستم، کنترل می‌شود.

پس از سیستمهای قطعی ساده، سیستمهای قطعی پیچیده مطرح می‌شوند که فقط از حیث «درجه پیچیدگی» با هم تفاوت دارند؛ برای مثال، کامپیوترها که بسیار پیچیده‌تر از «سیستمهای قطعی ساده» هستند، به طور کاملاً قابل پیش‌بینی کار می‌کنند. وجوه تمایز این دسته‌ها، نسبی و نامعین است. برای مثال، کامپیوترها به منزله سیستمهای قطعی پیچیده مطرح شدند در حالی که ممکن است از نظر یک متخصص، فاقد پیچیدگی باشند. همچنین بسیاری از افراد، موتور یک خودرو را سیستمی پیچیده به شمار می‌آورند در حالی که همین سیستم، از نظر «نیروهای فنی» یک سیستم قطعی ساده محسوب می‌شود. در همه مثالهای فوق، ماهیت سیستم «یک حالته» است  یعنی رفتار آن به وسیله ترتیب ساختاری عناصر تشکیل دهنده‌اش معین می‌شود زیرا اگر ترتیب عناصر یک «سیستم قطعی» صحیح باشد، طبق الگویی که برایش تعیین شده است، عمل خواهد کرد.

اگر تعداد حالتهای قابل تصور برای نتایج عملکرد یک سیستم، بیشتر از یک باشد، ماهیت سیستم «احتمالی» است. مجموعه مصادیق سیستمهای احتمالی، از ساده‌ترین موارد ممکن (مانند پرتاب سکه که فقط دو حالت محتمل دارد) تا پیچیده‌ترین سیستمهای اجتماعی و سازمانها را (که حالتهای محتمل بسیاری برای آنها قابل تصور است) در بر می‌گیرد.

مثالهایی نظیر سیستم کنترل کیفیت و تناوب توقف دستگاهها، برای سیستمهای احتمالی ساده مطرح می‌شوند. در فرایندهای تولید دستی، با توجه به تفاوتهای فردی کارکنان، ممکن است کیفیت محصولات تولیدی متفاوت باشد به همین دلیل، برای تضمین حداقل کیفیت مورد نظر، از فنون کنترل کیفیت آماری استفاده می‌شود. همچنین با توجه به میزان فرسودگی قطعات و تناوب استفاده از یک ماشین، باید آن را در فواصل زمانی معینی تعمیر کرد. در چنین مواردی نیز توصیه می‌شود که برای کنترل، از روشهای آماری استفاده شود.

با افزایش پیچیدگی یک سیستم احتمالی و افزوده شدن بر تعداد حالتهای ممکن برای آن، پیش‌بینی نتایج عملکرد و کنترل رفتار آن سیستم، دشوارتر خواهد شد. در واقع، کنترل ورودیهای یک سیستم قطعی ممکن است به پیش‌بینی خروجیهای آن بینجامد در حالی که کنترل ورودیهای یک سیستم احتمالی فقط می‌تواند به پیش‌بینی دامنه نوسانات خروجیها منجر شود.

سیستمهایی نظیر انسان، سازمانهای بزرگ، و سیستمهای اقتصادی و اجتماعی، نمونه‌هایی از سیستمهای احتمالی بسیار پیچیده هستند. این‌گونه سیستمها، حالتهای رفتاری و علمکردی متغیری دارند. برای مثال، یک سازمان بزرگ که خود از خرده سیستمهای زیادی تشکیل شده است، با سیستمهای بیرونی متعددی مانند دولت، رقبا، اتحادیه‌ها، تأمین کنندگان مواد اولیه، و بانکها سر و کار دارد. گاهی تعامل واحدهای داخلی و اجزای تشکیل دهنده سازمان با خرده سیستمهای محیطی، آنقدر با ظرافت و پویایی صورت می‌گیرد که تعریف تفصیلی سیستم را غیرممکن می‌سازد.

سیستمهای احتمالی ساده با روشهای آماری کنترل می‌شوند. در حالی که سیستمهای احتمالی پیچده را باید با روشهای پیچیده پژوهش در عملیات کنترل کرد. البته کارآیی روشهای پژوهش در عملیات نیز محدود است به طوری که برای کنترل «سیستمهای احتمالی بسیار پیچیده» (که به طور دقیق قابل تعریف نیستند) کفایت ندارند زیرا این گونه سیستمها، جزئیاتی غیرقابل تعریف دارند و نمی‌توان آنها را با «روش سنتی تجزیه و تحلیل» بررسی کرد.

در محیطهای کاری بندرت با سیتمهای قطعی مواجه می‌شویم زیرا بیشتر سیستمها، هم از حیث ساختاری و هم از حیث رفتاری، سیستمهایی احتمالی به شمار می‌آیند. در واقع هر سیستمی که علمکرد آن احتمالاً توأم با درصدی از خطاست، سیستمی احتمالی محسوب می‌شود. بررسی اینگونه سیستمها و روشهای کنترل آنها، معمولاً به صورت مجرد و انتزاعی انجام می‌گیرد. با وجود این، نتایج حاصل از این بررسیها، در سیستمهای واقعی نیز قابل استفاده هستند.

4- پیچیدگی در سیستم‌های اجتماعی

سیستم‌های اجتماعی، سیستم‌های بسیار پیچیده‌ای از جنبه ساختاری و رفتاری هستند. انسان به همراه نقش‌های خود، اصلی‌ترین جزء این گونه سیستم‌هاست. هر سیستم اجتماعی شامل تعداد قابل ملاحظه‌ای از افراد، گروه و واحدهای سازمانی است که از جنبه‌های مختلفی با هم دیگر تعامل دارند. فرهنگ، ارزش، اعتقادات، مسائل سیاسی، اقتصادی، اجتماعی، و حرفه‌ای چیزهایی است که بر نحوه تعامل بین آنها تأثیر می‌گذارد. اثرات ناشی از این عوامل و نحوه تعاملات حاصل به سختی قابل بررسی است. عناصر سیستم‌های اجتماعی از پویایی زیادی برخوردارند. سیستم‌های اجتماعی کمتر نظم یافته هستند و به مرور زمان تغییر می‌کنند. اهداف سیستم‌های اجتماعی در طول زمان دستخوش تغییر می‌شوند. به عنوان یک سیستم باز، محیط سیستم‌های اجتماعی تأثیر زیاد بر آن می‌گذارد و تشخیص این تأثیر دشوار است. اطلاعات در مورد شرایط سیستم کم یا غیرقابل دستیابی است. مسائل سیستم‌های اجتماعی چند بعدی، مهم و وابسته به یکدیگر هستند.

شرایط فوق عموماً در سیستم‌های اجتماعی وجود دارند اما میزان پیچیدگی در بین سیستم‌های اجتماعی متفاوت است. به عنوان مثال، پیچیدگی در یک سازمان بوروکراتیک کمتر از پیچیدگی یک سازمان نوآورانه است و پیچدگی یک جامعه خیلی بیشتر از پیچیدگی یک سازمان معمولی است. آنچه که در این‌جا مد نظر ماست سیستم‌های اجتماعی بسیار پیچیده هستند که کاهش پیچیدگی آنها دشوار یا غیر ممکن است.

5- ایجاد سیستم‌های پیچیده

آنچه در مورد مراحل ایجاد سیستم در بخش 1 گفته شد مراحل عمومی همه سیستم‌ها بود. اما در سیستم‌های پیچیده این مراحل به تنهایی نمی‌توانند پاسخگوی ما باشند. در سیستم‌های پیچیده ممکن است نیازها و مسائل به خوبی تعریف نشده باشند. سفارش دهنده سیستم تصویر و آگاهی کامل از آنچه که مطلوب اوست ندارد. نیازهای وی ممکن است با هم سازگار نباشند. ساختار سیستم مانند سیستم‌های معمول تعریف شده نیست. مفاهیم و مبانی سیستم موجود نیستند یا مدون نشده‌اند. روشهای کمی و استفاده ازروشهای تحلیلی نمی‌تواند همه ابعاد سیستم را مورد بررسی قرار دهد چرا که خیلی از عناصر، ویژگیهای آنها و تعامل آنها با دیگر عناصر دارای مبانی روشن، تعریف شده و کمی نیستند. مهندسی سیستم نمی‌تواند به صورت کامل مفاهیم و مبانی سیستم را تعریف و تدوین نماید. خروجی‌های سیستم به سادگی قابل پیش‌بینی نیستند. عوامل اجتماعی، سیاسی، اقتصادی و فناورانه زیادی بر سیستم تأثیر می‌گذارند.

شرایط فوق باعث می‌شوند در کنار توسعه مهندسی سیستم‌ها، حوزه معماری سیستم‌ها نیز شکل گرفته و توسعه یابد که ریشه در مقایسه مهندسی ساختمان و معماری ساختمان و رابطه بین آنها دارد. مهندس ساختمان با استفاده از اصول مهندسی سعی در ارائه طرحی دارد که دارای ویژگیهای فنی و کاربری مورد نیاز بوده و نکات مهندسی در آن رعایت شده باشد. اما معمار ساختمان سعی در ارائه ساختاری دارد که تا حد ممکن منطبق بر نیاز مشتری باشد و عوامل اقلیمی، فرهنگی، زیباشناختی، همخوانی با محیط و غیره در آن رعایت شده باشند. بخشی از کار معمار ساختمان هنری و ذهنی است که از تجربه، شناخت و بینش حاصل شده است و جنبه کمی و مهندسی ندارد.

6- معماری سیستم‌ها

معماری در پاسخ به مسائل بسیار پیچیده‌ای ظاهر می‌شود که نمی‌توانند با استفاده از قواعد و رویه‌های از پیش وضع شده حل شوند. تعریف کلاسیک معماری عبارتست از «طرح‌ریزی و ساخت ساختارها». اگر واژه «ساختار» در سطح وسیع‌تری شامل آرایش‌ها و ترکیب‌ها، چارچوب‌ها و شبکه‌ها و سیستم‌ها فرض شود آنگاه معماری سیستم‌ها، طرح‌ریزی و ساخت سیستم‌هاست. معماری سیستم‌ها ترکیبی از اصول و مفاهیم سیستم‌ها و معماری است. به بیان دیگر معماری سیستم‌ها، نظریه سیستم‌ها و مهندسی سیستم‌ها را با نظریه، رسم و رسوم و حرفه معماری ترکیب می‌کند. هسته معماری در مفهوم‌سازی4 سیستم است. در زیر مقایسه‌ای بین واژگان معماری و مهندسی شده است:

 

    ساختار5  (یا معماری6 )         ماشین7
    معماری8         مهندسی9             
    معمار10         مهندس11

 

اساس معماری، ساختاربندی12  است. ساختاربندی یعنی تبدیل شکل13 به کارکرد14 ، ایجاد نظم و ترتیب در هرج و مرج یا تبدیل ایده‌های ناقص شکل گرفته یک مشتری به یک مدل مفهومی عملی. ایجاد تعادل بین نیازها، هماهنگ کردن فصل مشترک‌ها و بین افراط و تفریط حد واسط را گرفتن، فنون کلیدی ساختاربندی هستند.

7- معماری سیستم‌ها در مقابل مهندسی سیستم‌ها

یک بعد از مقایسه معماری و مهندسی سیستم‌ها، بررسی جایگاه آنها در مراحل ایجاد سیستم‌هاست. در شکل 4 مدل آبشاری ترسیم شده از مراحل ایجاد سیستم در بخش 1، توسعه داده شده و جایگاه معماری سیستم‌ها در آن مشخص شده است. جایگاه معماری چه در شکل زیر و چه در عمل، به جای اینکه به طور مستقیم در جریان ایجاد سیستم قرار گیرد در یک طرف آن قرار داشته و موازی با آن است. ارتباط بین مشتری و معماری باید خیلی قوی باشد به گونه‌ای که اغلب معمار نماینده مشتری است حتی اگر از جهت قراردادی به واسطه سازنده یا شخص ثالثی استخدام شده باشد.

 

 

شکل 4- مدل آبشاری بسط داده شده

 

همانگونه که ملاحظه می‌شود در سیستم‌های پیچیده اجتماعی عوامل متعدد بیرونی وجود دارند که بر فرایند ایجاد سیستم‌ها تأثیر می‌گذارند. عوامل اجتماعی و سیاسی، پایایی و عناصر جهان واقعی به جریان اصلی ایجاد سیستم‌ها وصل شده‌اند. در این شکل هر چه ضخامت خط بیشتر باشد نشان دهنده ارتباط بیشتر  و قوی‌تر است.

معماری معمولاً با تولید یک توصیف ذهنی یا نوشتاری مجرد (یک مدل) از سیستم و محیطش آغاز می‌شود. گامها و شاید سالهای زیادی بین این تجرد و ارزیابی نهایی وجود دارد. دقیقاً قبل از اینکه ارزیابی کامل شود، سیستم با جهان واقعی روبرو می‌شود. عدم آگاهی از این که جهان واقعی می‌تواند کاملاً متفاوت از مدل مفهومی معمار  از جهان باشد خیلی از ساختارهای پیش از این عقلایی را با مشکل مواجه ساخته است.

فرضیات تست خواهند شد و شاید ناقص شناخته شوند. نظریه‌ها، ایده‌ها و طرح‌ها تست خواهند شد. جهانی که سیستم در آن به وجود خواهد آمد احتمالاً در هنگام ساخت سیستم تغییر خواهد کرد.

کار یک معمار سیستم این است که ساختاری در شکل یک سیستم از جهان بدساخت یافته و ذاتاً نامحدود از نیازهای بشری، فناوری، اقتصاد، سیاست، مهندسی و امور صنعتی تولید نماید. معمار سیستم باید اصول مهندسی که هر ساختار بر آن بنا می‌شود را بداند. در این راه تجربه و قدرت تشخیص ضروری است و معمار باید بینش حاصل از تجارب قبلی را کسب نماید. مسئله معمار این است که پیچیدگی را به درجه‌ای قابل کنترل کاهش دهد، خصوصاً تا جایی که بتوان آن را با فنون قدرتمند تحلیل مهندسی بررسی نمود. تنها باید کارکردهای ضروری را مد نظر قرار داد. به‌ منظور داشتن جوابهایی در حدود عملی، باید محدودیتهایی را بکار بست. بنابراین معمار یک «مهندسی عمومی» نیست بلکه متخصص در کاهش پیچیدگی، عدم قطعیت و ابهام به مفاهیم عملی است.

از جهت نظری سیستم‌ها دارای مرز مشخصی نیستند یا به عبارت دیگر مرز ندارند. اما در عمل در مطالعه سیستم‌ها مرزی برای سیستم تعریف می‌کنند. این کار برای سیستم‌های پیچیده خیلی مشکل‌تر بوده و حتی ممکن است نشدنی باشد. یکی از تفاوتهای معماری با مهندسی و روش علمی در این نقطه اتفاق می‌افتد. در مهندسی مرز تعریف شده خوبی برای سیستم یا مسئله سیستم تعریف می‌کنند و سپس یک راه حل محدود شده و مشخص15 ارائه می‌کنند. اما در معماری از آنجایی که با سیستم‌های پیچیده و بدون مرز روبرو هستیم، معمار به جای راه‌ حل، ساختاری خلق می‌کند که جواب رضایت‌بخشی برای مسئله تولید خواهد کرد. این ساختار، ساختاری باز16 خواهد بود که می‌تواند خود را با رخدادها و شرایط متغیر تطبیق دهد.
جدول زیر مقایسه معماری و مهندسی سیستم‌ها را از دیگر ابعاد توضیح می‌دهد:

 

مهندسی

معماری

مهندسی تقریباً به صورت کامل با چیزهای قابل اندازه‌گیری سر و کار دارد و از ابزار تحلیلی حاصل از ریاضیات و علوم سخت استفاده می‌کند؛ یعنی مهندسی یک فرایند استنتاجی است.                                         معماری تا حد زیادی با چیزهای غیر قابل اندازه‌گیری سر و کار دارد و از ابزار غیر کمی و رهنمودهای مبتنی بر درس‌های عملی فراگرفته استفاده می‌کند؛ یعنی معماری فرایندی استقرایی است.     
مهندسی با هزینه‌های کمی سر و کار دارد. معماری با ارزش‌های کیفی سر و کار دارد.
هدف مهندسی بهینه‌سازی فنی است. هدف معماری رضایت مشتری است.
مهندسی بیشتر ناشی از علم است. معماری بیشتر ناشی از هنر است.

مسائل مهندسی دارای تعریف روشنی هستند.

 

 

مسائل معماری ممکن است مبهم، تعریف نشده یا ناشناخته باشند.

مهندسی سیستم مبتنی بر شکل سیستم است.

 

 

معماری سیستم مبتنی بر کارکرد سیستم است. ساختارها از بالا به پائین و بر اساس کارکرد سیستم (به جای شکل سیستم) طراحی می‌شوند.
مهندسی برای یک سازنده و در تعامل با معماری انجام می‌شود. معماری برای یک مشتری و در تعامل با یک سازنده انجام می‌شود.

کاربرد بهترین روش‌های مهندسی پذیرش سیستم بر اساس ساختار طراحی شده، مشخصات عملی، استانداردها و قراردادها تضمین می‌شود و در پایان پروژه، مهندسی چنین پذیرش‌هایی را تأیید می‌کند.

 

 

 

 

 

 

معماری به تعیین ساختار بهتر کمک می‌کند، یعنی کمک می‌کند که اولویت‌های نسبی، عملکرد قابل پذیرش، هزینه و زمان‌بندی، به حساب آوردن عواملی مانند ریسک فناوری، اندازه بازار برآورد شده، حرکت‌های رقابتی احتمالی، روندهای اقتصادی، نیازمندی‌های نظارتی سیاسی، سازمان پروژه و قابلیت‌های مربوط (قابلیت دسترسی، قابلیت عملیاتی، قابلیت ساخت، قابلیت بقاء و غیره) مد نظر قرار گیرند و در پایان پروژه، معماری، تکمیل و عملیات رضایت‌بخش سیستم را تأیید می‌کند. 
مهندسی تمایل به تمرکز بر فصل‌ مشترک‌های زیر سیستم‌های تعریف شده، تحلیل و اجرای مشخصات دارد. معماری تمایل به تمرکز بر مفاهیم، خلق، مشخصات سطح بالا، فصل مشترک‌های فنی و غیر فنی و موفقیت در مأموریت دارد. 

تعداد مهندسین بیشتر است.

 

 

تعداد معماران کمتر است زیرا ساختارها محصول یک ذهن تنها یا یک تیم کوچک هستتند تا یکپارچگی ساختار درست شده حفظ شود. 

 

با وجود این تفاوتها، معماری و مهندسی دو سر طیفی از کارهای سیستمی هستند. معماری و مهندسی نقش‌هایی هستند که توسط مشخصه‌هایشان از یکدیگر متمایز می‌شوند. مهندسین اغلب نقش‌هایی را در طول طیف اتخاذ می‌کنند. از آنجایی که موفقیت بستگی به هر دو، یعنی ساختار دست یافتنی و پیاده‌سازی موفقیت‌آمیز آن، دارد ضرورتاً معمار و مهندس مسئول موفقیت یکدیگر هستند.

در معماری باید ساختارها، روانشناسی، هنر و زیبایی‌شناسی در کنار هم گرد بیایند. همه اینها نیز باید با محیط فیزیکی و اجتماعی و سیستم مورد مطالعه سازگار باشند. بنابراین معماری هم علم است و هم هنر. شق علمی آن مبتنی ‌بر تحلیل، واقعیت بنیاد، منطقی، و استنتاجی است. شق هنری آن مبتنی بر خلق و تولید، شهودی، نقادانه و استقرایی است. هر دو شق برای تکمیل معماری یک سیستم پیچیده و مدرن ضروری است.

8- متدولوژی‌های فرایند معماری

مهمترین متدولوژی‌ها در فرایند معماری عبارتند از:
(1) تجویزی17  (مبتنی بر راه‌ حل؛ مانند: دستورعمل‌های ساخت و استانداردهای شبکه)
(2) عقلایی18  (مبتنی بر روش حل؛ مانند: تحلیل و مهندسی سیستم‌ها)
(3) مشارکتی19  (مبتنی بر ذینفع؛ مانند: مهندسی همزمان و طوفان مغزی)
(4) هیوریستیک20  (درس‌های فراگرفته؛ مانند: ساده کنید. ساده کنید. ساده کنید.)

دو متدولوژی اول بیشتر دارای محتوای علمی هستند و دو متدولوژی آخر بیشتر محتوای هنری دارند.

متدولوژی تجویزی مبتنی بر راه‌ حل است؛ این روش ساختاری را تجویز می‌کند به این شکل که «ساختار باید اینگونه باشد‍». مانند دستنامه‌ها، دستورعمل‌های ساختمان‌سازی، و بیانیه‌های معتبر. از آنها پیروی کنید و بنابر تعریف، نتیجه موفقیت‌آمیز خواهد بود.

محدودیتهای روش تجویزی (مانند پاسخ به تغییرات عمده در نیازها، اولویت‌ها یا شرایط) منجر به روش عقلایی شده است یعنی اصول علمی و ریاضی باید در رسیدن به یک جواب برای مسئله دنبال شوند. این روش مبتنی بر روش حل و قواعد است. هر دو روشهای تجویزی و عقلایی تحلیلی، استنتاجی، مبتنی بر تجربه، به راحتی قابل تأیید، خوب شناخته شده و در سطح وسیعی در علم و صنعت تجربه شده‌اند.

در مقایسه با متدولوژی‌های مبتنی بر علم، هنر یا حرفه معماری (مانند حرفه پزشکی، حقوق  و بازرگانی) غیر تحلیلی، استقرایی، به سختی قابل تأیید، کمتر شناخته شده و حداقل تا سالهای اخیر به‌ ندرت در علم یا صنعت به‌صورت رسمی تدریس شده‌اند. هنر یا حرفه معماری فرایندی از بینش‌ها، دید، شهود و الهام، آراء تشخیص و تمیز و حتی سلیقه و ذوق است. معماری کلید خلق انواع واقعاً نو از سیستم‌ها برای کاربردهای نو و اغلب بی‌سابقه است.

متدولوژی مشارکتی واقف بر پیچیدگی به‌ وجود آمده توسط ذینفعان متعدد است. هدف این روش اتفاق نظر است. در خیلی از موارد تنها باید مشتری، معمار و پیمانکار اتفاق‌ نظر داشته باشند اما وقتی که سیستم‌ها پیچیده‌تر می‌شوند مشارکت‌کنندگان جدید و متفاوتی باید توافق داشته باشند.

مهندسی همزمان21 برای کمک به دستیابی به اتفاق‌نظر بین مشارکت‌کنندگان توسعه داده شده است. بیشترین ارزش آن و بیشترین استفاده آن برای سیستم‌هایی است که در آنها همکاری گسترده برای پذیرش و موفقیت ضروری است. برای مثال، سیستم‌هایی که مستقیماً روی بقا افراد یا مؤسسات تأثیر می‌گذارند. ضعف‌های شناخته شده این روش عبارتند از: طرح نامعقول اجرای روش توسط کمیته، طوفان مغزی انحرافی، اذهان بسته تفکر گروهی و افراد بدون قدرت تصمیم‌گیری اما با حق خارج از کنترل برای انتقاد کردن.

متدولوژی هیوریستیک‌ها مبتنی بر «شعور22» است یعنی مبتنی بر چیزی که در یک موقعیت و شرایط مفروض، ملموس و محسوس است. شعور مربوط به یک شرایط و اوضاع و احوال، از تجربه عمومی بدست می‌آیند که در ساده‌ترین و خلاصه‌ترین شکل ممکن بیان شده‌اند. این بیانیه‌ها هیوریستیک نامیده می‌شوند و از اهمیت خاصی در معماری برخوردارند زیرا راهنماییهایی در فراز و نشیب مسائل سیستمی دشوار و خطرناک ارائه می‌کنند. به‌عنوان مثال «ساده کنید»، یکی از مهمترین هیوریستیک‌هاست و منظور آن ساده‌سازی سیستم با استفاده از مدلسازی و حذف موارد غیرضروری است.

ماهیت معماری کلاسیک در حین حرکت پروژه از یک مرحله به مرحله دیگر تغییر می‌کند. در مراحل اولیه پروژه، معماری، ساختاربندی یک مخلوط ساخت نیافته از رویاها، امیدها، نیازها و امکانات فنی است. در این مراحل چیزی که بیشتر از همه نیاز است یک خلق یا تولید الهام گرفته از فناوری‌های عملی است. در این‌جا هنر معماری نیاز است. سپس، معماری، هماهنگ‌سازی زیر سیستم‌ها و علایق است و در این مقطع، زمان متدولوژی عقلایی و تجویزی فرا می‌رسد.

 

پی‌نوشت‌ها

 


 1. waterfall model

2. interfaces

3. complexity

4. conceptualization

5. structure

6. architecture

7. engine

8. architecting

9. engineering

10. architect

11. engineer

12. structuring

13. form

14. function

15. closed-form

16. open architecture

17. normative

18. rational

19. participative

20. heuristic

21. concurrent engineering

22. common sense

 

مراجع

 


 

رضائیان، علی. 1376. تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم. تهران: سمت.

Maier, M. W., and Rechtin, E. 2000. The Art of Systems Architecting. 2nd ed. New York. CRC Press.

Rechtin, E. 1991. Systems Architecting: Creating and Building Complex Systems. London: Printice Hall.

Sussman, JR., J. M. 2000. Ideas on complexity in systems: Twenty views. MIT Engineering Systems Division Working Papers Series ESD-WP-2000-02