مهندسی سیستم (بخش اول)

 واژه های کلیدی

نویسنده: مهندس آرش حسینی

مقدمه

مهندسی سیستم نیاز به توسعه پایه ای محکم، در فهم صورت بندی یک سیستم، محصول و یا خدمت در قالب توانمندی, صفات و کارایی است .

توانمندی های سیستمی،  بسیار در میان سیستم های ساخته دست انسان و سیستم های طبیعی مشترک هستند. بحث در مورد توانمندی ها در قالب چارچوب به تملک گرفته شده ای که می تواند به عنوان چک لیستی برای ارزیابی شایستگی مشخصه های سیستم  از جانب توسعه دهندگان خدمت یا سیستم استفاده شود. هدف این است که شما را قادر سازد تا یاد بگیرید که چگونه در مورد سیستم فکر کنید، سازمان دهی کنید و آن را توصیف نمائید.این اگاهی مهندسین و تحلیل گران سیستم را در دو جهت مسلح می نماید:

 اول : چک لیست توانمندی، صفات و کارایی که به طور معمول استفاده می شود در زمانی که مشخصه های سیستم را آنالیز و ارزیابی می کنید، شما را قادر به کشف محدوده های مبهم در نیازمندی سیستم می نماید.

دوم : چک لیست مرجعی در زمانی که مشخصه ها را توسعه می دهیم کمک به سازمان دهی و مشخص کردن توانایی های کلیدی و سطح کارایی سیستم می نماید.

تعریف واژه های کلیدی :

توانمندی : کارکرد یا مشخصه فیزیکی یک سیستم. مانند جنسیت، واحد مالی، ملیت، وضعیت و شهر محل تولد . نوع ورزش، ساختار سازمانی مدیریت.

صفات : این واژه ارجاع به حجمی از دارایی است که به یک سیستم مرتبط است. مانند وزن، سایز و غلظت .

ویژگی : به رفتار و کیفیت مشخصه های فیزیکی قابل تمایز و یکتا سیستم ها اشاره دارد.

 

فهم کارایی :

به صورت کلی کارایی یک سیستم فاکتور اصلی سطح موفقیت یک سیستم است. نوع کارکرد سیستم برخی اوقات به عنوان "معیار موفقیت" کارایی یک سیستم تلقی می گردد.

دسته بندی کارایی :

• کارایی عینی :

کارایی که شواهد فیزیکی قابل اندازه گیری بر اساس شاخص های از قبل تعیین شده را تولید می نماید . مانند جوشیدن آب در 180 درجه

• کارایی ذهنی :

کارایی که بر اساس شاخص های کیفی ذهنی عمل می نماید که بر اساس سنجه های حسی، تفسیری یا دیدگاه هر شخص متفاوت است.

بخش اول کارایی عینی :

از زاویه دید مهندسی سیستم، بخصوص در ثبت مشخصه های سیستم، توانایی های یک سیستم و سطح کارایی مورد انتظار باید به صورت شفاف، بدون ابهام، قابل اندازه گیری، قابل تست، با پارامترهای قابل بازبینی و بدون اثر گذاری تفسیرهای ذهنی باشد.پاره ای از مثال های کارایی عینی به شرح ذیل می باشد :

بانیان سیستم : هر سیستم حداقل یک ذی نفع اصلی مانند مالک، نگهدارنده، مدیریا اپراتور که به نوعی از مزایای رفتاری، خدمت رسانی یا محصول سیستم استفاده می کنند دارد.

چرخه عمر سیستم : هر سیستم، محصول یا خدمتی، چرخه عمری دارد که میزان بلوغ سیستم را نمایش می دهد.

دامنه عملیات سیستم :

هر سیستم دارای یک دامنه عملیاتی یا " حوزه نفوذ" می باشد که محدوده پوشش، عملیات و اثرگذاری خود را محدود می نماید. انسان در طول زمان آموخته است که با بکار گیری ابزار، محدوده اثرگذاری یک سیستم را افزایش دهد.به عنوان مثال یک هواپیما محدوده عملکردی مشخص بر اساس شرایط همانند سوخت، میزان بار و وضعیت آب و هوا دارد. به کارگیری تانکرهای حمل سوخت هوایی جهت سوخت رسانی مجدد و امکانات نگهداری و پشتیبانی در مسیر پرواز می تواند محدوده عملکرد هواپیما را افزایش دهد.

چارچوب مرجع سیستم :

 هر سیستم در هر نقطه ای از زمان دارای یک چارچوب مرجع می باشد که این مورد می تواند دائمی یا موقتی باشد :

·        مرکز فرماندهی عملیات برای عملکردهای حوزه فعالیت

·        راهی ساده برای ناوبری سیستم

مراتب بالاتر برای سیستم ها :

·        هر سیستمی در راستای اهداف یک سیستم کلان تر فعالیت می کند که تحت حاکمیت، اداره ، محدودیت یا کنترل عملیات یا کارایی آن می باشد و منابعی را برای اهداف بالاتر در اختیار قرار می دهد.

نقش هدفمند سیستم :

نگاه به جهان از دید "سیستمی از مجموعه ای از سیستم ها"، هر سیستم طبیعی یا دست ساخته بشر، نقشی سودمند بر پایه دلیل وجودیش دارد که توسط مالک یا به کار گیرندگان آن پیش بینی شده است.

مأموریت سیستم :

هر سیستمی ماموریت هایی را برای تحقق هدف خود انجام می دهد. سیستم این ماموریت ها را در جهت دستیابی به اهداف عملکرد مبتنی بر نتیجه که توسط مالک و کاربران آن تعیین شده است انجام می دهد

 

اهداف ماموریت و اهداف عملکردی :

هر سیستم و ماموریت باید بر اساس اهداف و عملکرد ترجیحا به صورت مستند توصیف شود.

 این دو واژه هزینه کرد منابع را به کمک مالک سیستم و ذی نفعان، بر اساس مجموعه ای از دست آوردهای چندوجهی و بازگشت سرمایه مورد انتظار پایه ریزی می کند. 

هر هدف باید با یک یا بیش از یک عملکرد، قابل اندازه گیری، سنجش، ارزیابی و قابل تایید، پشتیبانی گردد.

محدودیت های عملیاتی و شرایط کارکرد سیستم :

هر سیستمی در اجرای ماموریت خود، در معرض محدودیت های عملیاتی و شرایطی می باشد که تحت کنترل سیستم بالاسری است.

خدمت سیستم :

هر سیستمی باید یک ارزش افزوده فیزیکی، اجتماعی، مالی یا اقتصادی یا ترکیبی از موارد بیان شده برای کاربر خود به همراه داشته باشد. این خدمات شامل راحتی استفاده و فایده می باشد.

سازگاری سیستم :

هر سیستم دارای درجه ای از سازگاری برای کاربر، از نظر تناسب با طرح برنامه ریزی شده و یکپارچگی با سیستم سازمان کاربران دارد.

شاخص های موفقیت سیستم :

بر اساس توافق مالکین سیستم، موفقیت دستاوردهای هر سیستم و ماموریت، از طریق هدف مشخص و نتیجه گرا خواهد بود که دارای مجموعه ای از شاخص های عملکردی است که که نمایش دهنده چرایی معیارهای عینی تشکیل دهنده موفقیت می باشد. موفقیت نهایی در گرو پذیرش و میزان رضایت کاربر خواهد بود.

قابلیت اطمینان مأموریت :

هر سیستمی در جهت تحقق اهداف ماموریت خود با مجموعه ای از احتمالات حول موفقیت، مشخص می گردد. این قابل اطمینان بودن برای یک ماموریت مشخص، دوره زمانی و شرایط و سناریوهای اجزای محیط عملیاتی سیستم خواهد بود.

اثربخشی سیستم :

هر سیستم دارای درجه ای از هزینه و پیچیدگی های تکنولوژی در جهت دستیابی به هدف ماموریت با پیش بینی احتمال برای هر واحد هزینه می باشد . به عنوان مثال یک سیستم سلامت یا آموزش را در نظر بگیرید چالش اصلی اثربخشی سیستم از زاویه دید ذی نفعان خواهد بود.

بهره وری سیستم :

هر سیستم دارای درجه ای از بهره‌وری در پردازش مواد خام، اطلاعات، محرک ها و سرنخ ها می‌باشد به عنوان مهندس ما یک معیار بهره وری مشخص می کنیم که محدوده ای از میزان خروجی برای میزان مشخصی از ورودی را در اختیار قرار می دهد .

صحت و سلامت کارکرد سیستم :

هر سیستم دارای درجه ای از درستی در توانمندی خدمت رسانی، محصول و خروجی، فارق از محدودیت های عملیاتی و شرایط محیطی می باشد.

پایداری سیستم :

اطمینان از این که موفقیت ماموریت، سرویس، محصول و هر سیستمی در گرو منابعی همچون نفر انسانی، سرمایه، مواد مصرفی، نگهداری و رفع خطا، و پشتیبانی از ابزار، لوازم مورد نیاز و آموزش می باشد.

ترویج سیستم :

برخی از سیستم ها که به نام سیستم‌های کسب وکاری می شناسیم، مجموعه های درونی خود را بر اساس پیش بینی فروش از طریق ترویج و تبلیغ و ... ارائه می کنند. فعالیت های ترویجی ممکن است نیاز به در نظر گرفتن مسائل امنیتی باشد. به عنوان مثال مجموعه ای که قرار است در یک زمان مشخص از قبل تعیین شده، نسخه ای از یک کتاب جدید را در کتاب فروشی منتشر نماید و کتاب را از طریق تبلیغات معرفی کرده‌اند. مالک کتاب فروشی باید نسخ کتاب را تحت شرایط امنیتی خاصی تا زمان انتشار نگهداری نماید. 

تهدیدهای سیستم :

هر سیستم و ماموریت هایش ممکن است در محیط عملیاتی از طرف رقبا و دشمنان که ممکن است در ظاهر دوستانه نشان دهند مورد تهدید واقع گردد.

پنهان کاری در سیستم :

به علت آسیب پذیری برخی از سیستم ها نیاز به استتار یا پنهان کاری جهت تغییر هویت خود دارند. 

امنیت سیستم :

سیستم های ساخته دست بشر هر کدام دارای درجه ای از امنیت همچون امنیت فیزیکی، ارتباطی، عملیاتی و اطلاعات هستند.

معماری سیستم :

هر سیستم دارای چندین سطح از ساختار منطقی و فیزیکی یا معماری است که چارچوبی برای موارد ذیل در ارتباط با خود سیستم محیا می نماید :

·        تناسب : سازگاری یک بخش از طریق مواجهه Interface با بخش های دیگر و بر اساس مجموعه ای از محدودیت های مقرر شده.

·        شکل : شکل مقرر شده یک بخش در جهت پشتیباتی یک یا چندین Interface مرزی

·        عمل : انجام یک فرآیند، کار، عملیات یا کنش به کمک جزیی از یک سیستم برای رسیدن به یک هدف از پیش تعیین شده در مجموعه ای از محدودیت های عملیاتی از قبل تعیین شده.

توانمندی های سیستم :

هر سیستمی بر اساس تعریفی که از خود دارد، دارای مجموعه ای از توانایی هایی همچون پردازش، نقاط قوت، توابع انتقال که سیستم را قادر به پردازش ورودی همچون مواد خام، اطلاعات و محرک ها برای آماده سازی پاسخ در شکل الگوهای رفتاری، محصولات اصلی و جانبی می نماید.

تصور عملیاتی سیستم :

هر سیستم دارای مجموعه ای از تصورات ترسیم شده عملیاتی توسط مالک، توسعه دهندگان یا پشتیبانان آن دارد. این رویاها پایه ای است برای مرزبندی فضای عملکرد، توانمندی های سیستم، Interface ها و محیط عملیاتی است. 

فازها، حالت ها، وضعیت ها و عملکرد سیستم :

چرخه حیات سیستم/محصول ، از میان مجموعه ای از فازها، حالت ها و وضعیت های عملیاتی که می توانند تکرار پذیر یا یک بار مصرف باشند می گذرد.

کارکردهای ذهنی

تشخیص و برآورد کمیت کارکردهای ذهنی دشوارتر می باشد. نکته جالب اینجا است که ما می توانیم به میزان دلخواه به پارامترهای کارکرد ذهنی که قابل اندازه گیری، تست و قابل تائید باشند، از طریق نظرسنجی و مصاحبه اضافه کنیم. هرچند پاسخ کسانی که مورد نظرسنجی و مصاحبه قرار می گیرند به این پرسش که درجه تمایلات، توافق و خواستن/نخواستن را با جملات قابل اندازی گیری بیان کنند، نیاز به ترجمه و تفسیر، قضاوت ارزش ها و عقاید و دیگر موارد می باشد. بنابر این پاسخ ممکن است استعاره ای از تجربه و درس آموخته های گذشته باشد. مثال هایی از کارکردهای ذهنی می تواند شامل موارد ذیل باشد :

  کیفیت، شفافیت،ظاهر و رنگ

  قرابت

 دوست داشتنی بودن

 عقیده

  همواری

 رضایت، لذت و مزه

 

مشخصات سیستم :

هنگامی که سیستم را برای بازرایابی یا آنالیز توصیف می کنیم، چهار نوع مشخصه برای آن قائل هستیم :

•  مشخصات عمومی

•  مشخصه های عملیاتی و رفتاری

•  مشخصات فیزیکی

•   زیبایی سیستم

 

مشخصات عمومی :

امکانات سطح بالای یک سیستم را مشخصات عمومی می گویند. ما سرنخ این امکانات را می توانیم در بروشورهای تبلیغاتی که امکانات کلیدی سیستم  برای جذب مشتری در آنها تاکید شده است، پیدا کنیم. مشخصه های عمومی معمولا موارد مشترکی در میان نسخه ها و مدل های یک سیستم دارند. مثال های ذیل را در نظر بگیرید :

·        مشخصه های عمومی خودرو مانند یک در یا دو در بودن، شیشه های نشکن، سیستم تهویه مطبوع

·        مشخصه های عمومی یک هلدینگ یا سازمان مانند : تعداد مستخدمین 200 نفر، تعداد کارمندان با درجه دکترا 30 نفر، تعداد مدیر 50 نفر، فروش سرانه 500 میلیون تومان در هر فصل.

·        مشخصه های عمومی صنعت هوانوردی مانند : گنجایش 50 مسافر، برد 2000 مایل، فن جت

·        مشخصه های عمومی شبکه مانند : معماری کلاینت و سرور، سیستم عامل و پلتفرم، امنیت دیواره آتش، دسترسی از راه دور DIALUP، ساختار فایلینگ شبکه

مشخصه های عملیاتی یا رفتاری :

یک لایه پایین تر از مشخصه های عمومی، سیستم ها دارای مشخصه های عملیاتی که امکانات سیستم را از نظر قابلیت استفاده، بقای سیستم و کارکرد تعریف شده آن برای یک محیط عملیاتی مشخص را تشریح می نماید. مثال های ذیل را در نظر بگیرید :

·        مشخصه های عملیاتی خودرو : میزان مانور، شعاع چرخش  18FT، صفر تا صد زیر 6 ثانیه

·        مشخصه های عملیاتی صنعت هوانوردی : کارکرد در آب و هواهای مختلف، سرعت هواپیما

·        مشخصه های عملیاتی شبکه : احراز هویت، زمان دسترسی، تاخیر

 

مشخصه های فیزیکی :

هر سیستمی در ارتباط با صفات غیر کارکردیش به کمک مشخصه های فیزیکی مانند سایز، وزن، رنگ، گنجایش، مشخصه های Interface توصیف می گردد مانند :

·        مشخصه های فیزیکی خودرو : وزن 4 تن، گنجایش مسافر 4 نفر

·        مشخصه های فیزیکی سازمان : فضای دفتر 5000 متر مربع، شبکه با 15 کامپیوتر و فضای انبار 15000 متر مربع

·        مشخصه های فیزیکی شبکه : پشتیبانی از اینترنت 1 مگابایت، توپوگرافی شبکه، روترز

 

نقطه یا وضعیت تعادل در سیستم :

هر سیستم طبیعی یا دست ساخته ای در تعادل با محیط عملیاتی خود می باشد. به این موضوع "تعادل قدرت" گفته می شود . این تعادل وابسته به وضعیت وجودی سیستم در مرتبه تسلط و تابعیت از دیگر سیستم ها می باشد. در هر نقطه ای از زمان، یک سیستم معمولا بر اساس یک وضعیت ابتدایی با شرایط، ایستایی، داینامیک ، قدرت، ضعف یا پایداری و یک وضعیت نهایی با رفتار، محصول، لوازم یا نتایج برگرفته از مدل سرویس گرایی که با تعادل قدرت کنترل می شود ، تعریف می گردد.

 

پیش نیاز ها :

پایداری، یکپارچگی و ثبات کارکردی نیازمند تبدیل و انتقالی بدون ابهام و انشعاب در میان فازها، عملیات ها و کارهای سیستم است. بنابراین از نظر طراحان سیستم فرض براین است که شرایط یا معیارهای پیش نیاز یا اولیه باید قبل از ورود به فاز، عملیات یا کار بعدی محقق شوند. بر اساس تعریف، از آن جایی که یک سیستم از اجزایی یکپارچه تشکیل شده است، این مهم است که اجزا همزمانی و هماهنگی داشته باشند.

وضعیت و شرایط اولیه عملیات :

شرایط اولیه عملیات شامل وضعیت های فیزیکی، عملیاتی و محیط اطراف در شروع فاز ماموریت، عملیات یا کار می باشد. از آن جایی که آنالیز، نیازمند استقرار مفروضات اولیه جنبه های گوناگون فازها، عملیات ها یا کارهای سیستم است. شرایط اولیه به عنوان یک تصویر یا نقطه شروعی است که مفروضات را دربر می گیرد. برای تشریح این مفهوم مثال ذیل را در نظر بگیرید :

           مثال : هواپیما در شرایط باد مقابل با سرعت 35گره از زمین برخاست، ساعت پرترافیک صبح با کولاکی به سرعت باد 30 مایل در ساعت که از سمت دریا می وزید آغاز گردید.

استاتیک :

 زمانی که ما یک سیستم را آنالیز می کنیم، بعضا وضعیت فیزیکی کلید پایه ای برای آنالیز سیستم در یک لحظه از زمان می باشد. ایستایی برای مشخص کردن جهت سیستم در لحظه حال، مانند یک وضعیت برداری یا چرخش در درون یک سیستم بزرگ تر است . از زاویه دید کلان به سیستم، هواپیمایی که در آشیانه قرار دارد، اتومبیلی که درون یک راهرو قرار گرفته یا شبکه ای بدون ترافیک پیام ها و یا سیستمی روشنایی با 2 وضعیت روشن و خاموش همگی ارائه کننده یک سیستم در وضعیت ایستا هستند. در مقابل اجزای لایه های درونی سیستم مانند کامپوننت ها ممکن است در شرایط ایستا باشند در حالی که مجموعه سیستم در یک دینامیک قرار دارد.

دینامیک ماموریت :

هر سیستمی چه طبیعی و چه دست ساخته انسان، ماموریت خود را در محیط عملیاتش در فرمی از دینامیک، وضعیت فیزیکی انجام می دهد. دینامیک ها مشخصه های ایستای سیستم در فریم مشخصی از گذر زمان در محیط عملیاتی هستند . دینامیک ها می توانند همانند طیف از حرکت آهسته صخره ای در دامنه یک تپه، تغییرات متوسط مانند تغییرات دما و در نهایت تغییرات ناگهانی مانند زمین لرزه باشد.

دینامیک ها در ناسازگاری‌ها، آشفتگی‌ها و بی ثباتی ها در "تعادل قدرت" با محیط داخلی یا بیرونی اتفاق می افتند. نوع بشر همواره علاقمند به بررسی دینامیک ها و تاثیر آنها بر الگوهای رفتاری زمین، آب و هوا، اقیانوس ها، بازار سهام و مردم، به خصوص زمانی که اثر ویرانگر اقتصادی یا امنیتی داشته، بوده است. بنابراین پیش بینی پیشرفت در رویه های معمول کسب و کارها و تکنولوژی، خود کسب و کاری بسیار بزرگ است . چون ما نیاز داریم که با اطمینان رفتار و عملکرد یک سیستم را در شرایط دینامیک عملیاتی پیش بینی کنیم.

در بخش بعدی از این سری مقالات به توصیف سیستم ها از لحاظ نقش های سیستمی و ذینفعان آن و همین طور چگونگی پذیرش سیستم ها از طرف ذینفعان پرداخته می شود. 

نویسنده: مهندس آرش حسینی

رزومه