چكيده

در ايجاد سيستم‌هايي كه نمونه‌هايي از آنها موجود است، مهندسي سيستم‌ها به كار گرفته مي‌شود. پيچيدگي اين گونه سيستم‌ها معمولاً كم است. اما وقتي موضوع ايجاد يك سيستم جديد يا سيستم‌هاي پيچيده كه داراي كنترل‌پذيري كم 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.

كليدواژه : معماري سيستم‌ها؛ مهندسي سيستم‌ها؛ ايجاد سيستم‌ها؛ سيستم‌هاي پيچيده؛ سيستم‌هاي اجتماعي؛ متدواوژي

________________________________________

بيشتر مطالب اين مقاله از ركتين (1991) و ماير و ركتين (2000) گرفته شده است.

1 مراحل ايجاد سيستم‌ها

هر پروژه‌اي، چه ساخت يك كلبه باشد چه يك هواپيما، با ظهور يا حضور كاربر بالقوه، يك احساس نياز و يك مجموعه از منابع شامل منابع انساني و فيزيكي آغاز مي‌شود. با بررسي تاريخچه پروژه‌ها، مي‌بينيم كه بيشتر پروژه‌ها به عنوان تطبيق تكاملي و تدريجي ساختار‌هاي موجود انجام مي‌شوند. به عنوان مثال ساختار يك كشتي سالهاست كه طراحي شده است. اين ساختار بر پايه اصولي شكل گرفته كه كمتر تغيير يافته است. آنچه تغيير مي‌كند و تكامل مي‌يابد تواناييهاي آن ساختار از ابعاد مختلف است؛ مواد اوليه استفاده شده، قابليتهاي فني، ظاهر و غيره. به عنوان مثال ديگر مي‌توان به يك سيستم اطلاعات مديريت اشاره كرد. اصول چنين سيستم اطلاعاتي چندين سال است كه پايه‌ريزي شده است و بيشتر تلاش‌هاي صورت پذيرفته در جهت پياده‌سازي، اجرا و تكميل آن بوده است. در چنين پروژه‌هايي تنها اقتباس ساده‌اي از ساختارهايي مي‌شود كه مقصود و مفهوم آنها كاملاً روشن و بديهي است. مراحلي كه در ايجاد چنين سيستم‌هايي طي مي‌شود در شكل 1 آمده است (خط‌هاي وصل كننده به عمد بدون جهتند، يعني اين فرايند رفت و برگشتي است):

اولين مشكلي كه در چنين فرايند سرراستي اتفاق مي‌افتد هنگامي است كه يك نوع جديد از ساختار در راستاي مفاهيم ساختار موجود مورد نياز باشد كه اصول و فناوري‌هاي جديدي را طلب كند. اينجاست كه به يك نوع فعاليت مهندسي نياز است (شكل 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 (شكل 3):

در چنين فرايندي گروه‌هاي متفاوتي انجام وظيفه مي‌كنند و مهندسين سيستم عهده‌دار تطبيق عناصر ساختار در جاهايي هستند كه «فصل مشترك‌ها2» ناميده مي‌شوند.

2 پيچيدگي در سيستم‌ها

واژه «پيچيدگي3» از ابعاد گوناگون قابل بررسي است. از ديدگاه كمي و رياضي، بهترين راه شناخت پيچيدگي آن است كه آن را به مثابه يك مفهوم آماري در نظر بگيريم؛ يعني مفهوم پيچيدگي، برحسب احتمال قرار گرفتن يك سيستم در يك حالت خاص و در يك زمان معين، به بهترين وجه قابل تشريح است. در حالي كه از ديدگاه غيركمي، پيچيدگي را كيفيت يا خاصيتي براي سيستم تلقي مي‌كنند كه در اثر تلفيق پنج عامل (رضائيان 1376، 100102) زير به وجود مي‌آيد:

(1) تعداد عناصر تشكيل دهنده سيستم

(2) ميزان تعامل عناصر مختلف سيستم

(3) نحوه تعامل عناصر مختلف سيستم

(4) ويژگيهاي هر يك از عناصر سيستم

(5) درجه نظام يافتگي ذاتي سيستم

بنابراين اكتفا به برخي از شاخصهاي مذكور براي تشخيص ميزان پيچيدگي، گمراه كننده است. در واقع، براي به دست آوردن يك شاخص معني‌دارتر، بايد علاوه بر «تعداد عناصر» و «ميزان تعاملهاي ميان آنها‍»، «نحوه تعامل»، «ويژگيهاي هر يك 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 ممكن قابل تصور براي سيستم دست يابد. براي مثال هنگام تعيين حيطه نظارت يك سرپرست، اگر كار خيلي تكراري باشد و اعضاي گروه نيز خوب آموزش ديده باشند، با فرض اينكه 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 ممكن است موجب كاهش قابل ملاحظه تعاملهاي مذكور شود. بنابراين، پيچيدگي يك مفهوم نسبي است كه در اثر تعامل مجموعه عوامل پنج‌گانه مذكور معين مي‌شود (نه فقط برخي از آنها، نظير «تعداد عناصر‍» و «ميزان تعامل»). براي مثال، سرپرستي كه دو متخصص انرژي (كه يكي ذغال سنگ را به مثابه اميدواركننده‌ترين منبع انرژي آينده در نظر مي‌گيرد و ديگري بر مزاياي انرژي هسته‌اي تأكيد دارد؛ يعني وجود ديدگاه‌هاي متفاوت) زير نظر وي كار مي‌كنند، در مقايسه با كسي كه حدود بيست مهندس نفت را سرپرستي مي‌كند، 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 كه 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 كاملاً روشن نيستند و نتايج كوتاه مدت و بلند مدت خيلي متفاوتند. اقدامات اعمال شده بر روي بخش‌هاي مختلف سيستم نتايج متفاوتي دارند و ممكن است دخالت‌هاي حساب شده و روشن، نتايج غير قابل پيش‌بيني و غير منتظره داشته باشند. رفتار كلي سيستم به سختي قابل پيش‌بيني است. رفتار كلي سيستم در كل 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 كه داده كافي و پايا وجود ندارد (ساسمن 2000).