Путешествие по системному ландшафту

Гарольд «Бад» Лоусон

Путешествие по системному ландшафту

A JOURNEY THROUGH THE SYSTEMS LANDSCAPE By HAROLD “BUD” LAWSON

Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

© Перевод на русский язык, РИНСИ, 2013

© Издание, ДМК Пресс, 2013

Обращение к читателю

Дорогие коллеги! Предприятия и специалисты, занятые созданием сложных инженерных объектов, все чаще сталкиваются с необходимостью тесной увязки традиционных технических аспектов инженерной деятельности с её управленческими и социальными аспектами. Только на этом пути удается добиться успеха на мировом рынке инженерной продукции и услуг. Труд классического инженера в современных условиях также наполняется новым содержанием с учетом постоянного усложнения создаваемых инженерами систем, высокой скорости появления и освоения новых технологий, необходимости продления (иногда неоднократного) жизненного цикла систем, введенных в эксплуатацию, повышения социальной ответственности за результаты инженерного труда.

В середине прошлого века, когда начало формироваться понимание, что системное мышление должно выступать в качестве первоосновы инженерной деятельности по созданию сложных систем, никто, по-видимому, и не предполагал, какую значимость оно приобретет в будущем при реализации крупных инженерных проектов. Успех практической реализации системного мышления связан с такой важнейшей инженерной компетенцией, как способность действовать на языке систем. Именно здесь на помощь приходит системная инженерия, которая применительно к деятельности инженера развивает и дополняет системное мышление.

В нашей стране актуальность практического применения инженерами системного мышления и системной инженерии была осознана в начале 60-х годов прошлого века. Примерно к этому же времени относится начало развития системной инженерии в СССР, где она стала известна под названием системотехника. До конца 80-х годов прошлого века системотехника рассматривалась отечественными специалистами как ключевой элемент нового научно-инженерного стиля работы, имеющего целью решение комплексных научно-технических проблем и позволяющего ускорить внедрение научных достижений в создание и производство сложных инженерных объектов. В последние годы в России в связи с необходимостью реализации крупных системных проектов и с потребностью внедрения новых технологий наблюдается рост интереса к прикладной системной методологии и к системной инженерии. Это особенно заметно в атомной отрасли, где сегодня реализуется целый ряд крупных проектов в области энергетических систем.

Несколько лет назад ряд ведущих инженерных вузов Москвы и крупных отечественных инжиниринговых центров, занятых в сфере ядерной энергетики, в тесном сотрудничестве с Международным советом по системной инженерии (International Councilon Systems Engineering, INCOSE) учредили некоммерческую организацию – Русский институт системной инженерии – РИНСИ. Основной задачей этого института является становление и развитие системной инженерии в России. В 2008–2011 годах в Москве по инициативе РИНСИ и при поддержке Всероссийского научно-исследовательского института по эксплуатации атомных электростанций (ВНИИАЭС) была проведена серия лекций, семинаров и конференций, на которых выступили ведущие мировые специалисты в области системной инженерии и управления жизненным циклом. Указанные мероприятия вызвали большой интерес со стороны отечественного инженерного сообщества, послужили фундаментом для запуска целого ряда инновационных проектов в атомной отрасли, а также способствовали появлению в России отделения INCOSE.

Одним из лекторов, приглашенных РИНСИ для обучения системной инженерии специалистов атомной отрасли, был автор настоящей книги, известный в мире специалист по вычислительным системам и системной инженерии профессор Гарольд «Бад» Лоусон.

Г. Лоусон предлагает отправиться вместе с ним в путешествие по системному ландшафту в целях формирования и развития у читателя способности мыслить и действовать на языке систем. Именно эта способность, по мнению автора, позволяет предприятию выявлять проблемы, относящиеся к системам, делать обоснованные выводы о необходимости системных изменений и рационально и надежно управлять подобными изменениями. В свою очередь, принципы и практика системной инженерии, включая хорошо определенные процессы жизненного цикла систем, выделяются Г. Лоусоном, как надежная основа для успешной реализации решений, связанных с изменениями.

Предлагаемая вниманию читателя книга рассматривается нами, как своего рода флагманское издание. Начиная с этого года, РИНСИ предполагает поддержать публикацию в России ряда наиболее известных в мире книг и руководств по системной инженерии. Кроме этого, мы хотим принять активное участие в формировании современной системы отечественных стандартов по созданию систем и управлению их жизненным циклом.

Выражаю особую благодарность Некоммерческому научному фонду «Институт развития им. Г. П. Щедровицкого» и лично П. Г. Щедровицкому за большой вклад в развитие идей системной инженерии в России.

С глубоким уважением ко всем, кто занят инженерным трудом, с надеждой на возрождение и развитие лучших традиций российской инженерной мысли желаю успехов всем читателям этой книги.

Г. В. АркадовВице-президент Русского института системной инженерии

Предисловие редактора перевода

Уважаемый читатель! Тема организации и управления деятельностью по созданию крупномасштабных инженерных объектов, социотехнических и организационных систем является сегодня одной из наиболее актуальных в области, как инженерных наук, так и в сфере управления проектами. Предлагаемая вашему вниманию книга посвящена тому, как способность мыслить и действовать на языке систем может помочь как государственным, так и частным организациям, а также их сотрудникам в успешном достижении результатов и поставленных целей, а также в эффективном решении своих задач. Комплекс этих вопросов рассматривается автором в свете сочетания системного мышления и системной инженерии.

Системное мышление выделяется автором в качестве ключевого инструмента для выявления проблем, относящихся к системам, а также решения вопросов о необходимости и пользе системных изменений. В свою очередь системная инженерия, рассматривается в книге в качестве основы при осуществлении деятельности на языке систем, в частности, деятельности по рациональному и надежному управлению изменениями.

Системный подход, который сосредотачивает внимание на понимании холистических, общих свойств сложных, комплексных систем как целого, в частности, на взаимосвязях, которые, находясь в развитии, возникают при взаимодействии систем в процессе их функционирования, превратился в ХХ веке в дисциплину, без которой невозможно представить современные теорию и практику целенаправленной человеческой деятельности. В свою очередь системная инженерия как новая прикладная системная методология появилась в середине ХХ века в качестве ответа, с одной стороны, на резкое усложнение научных, технических и управленческих проблем, возникающих при создании систем, а с другой – на рост ответственности за результаты этой деятельности. Результатом успешного развития системной инженерии стало возникновение инженерно-технических методов и стандартов, которые сегодня успешно используются в управлении жизненным циклом сложных систем.

Российский читатель знаком с работами отечественных и зарубежных авторов, в том числе написанными в последние годы, которые посвящены системному подходу и системному мышлению. В тоже время книги по системной инженерии, включая проблематику взаимосвязи этой дисциплины с практикой системного мышления, у нас в последние четверть века практически не издавались.

В нашей стране системная инженерия стала активно развиваться с начала 60-х годов под названием системотехника. Этот термин был введен при переводе на русский язык книги Г. Х. Гуда и Р. Э. Макола «Системотехника. Введение в проектирование больших систем» (System Engineering. An introduction to the design of large-scale systems). Следует отметить, что в период своего становления в СССР, системотехника рассматривалась отечественными специалистами в первую очередь как инструмент для решения комплексных научно-технических проблем, возникающих при создании и производстве сложных систем. С другой стороны, в должной мере осознать, что в основе эффективной деятельности по созданию сложных инженерных объектов лежат не только технические, но и управленческие аспекты этой деятельности у нас не успели. Соответственно роль системной инженерии, как технологии управления, сосредоточенной на контроле процессов полного жизненного цикла в интересах создания эффективных, успешных систем, отвечающих потребностям заинтересованных сторон, не была в должной мере проанализирована в нашей литературе. В дальнейшем события, начавшиеся в 90-х годах прошлого века, почти на 20 лет остановили развитие системной инженерии в нашей стране.

Знакомство с результатами, обмен информацией научного и прикладного характера в сфере сочетания мышления и деятельности на языке систем, системного подхода и системной инженерии представляется особенно важным с учетом необходимости гармонизации, увязки замыслов и творческих достижений специалистов, работающих сегодня в области создания сложных инженерных объектов, социотехнических, а также организационных систем.

В этой связи мы считаем актуальным выход на русском языке книги известного шведского специалиста в области вычислительных систем и системной инженерии проф. Г. Лоусона «Путешествие по системному ландшафту». В этой книге достаточно полно излагается весь комплекс вопросов, связанных с использованием системных понятий и принципов в их взаимосвязи с подходом системной инженерии, а также с положениями международного стандарта ISO/IEC 15288. При этом основное внимание уделяется решению проблем комплексного описания поведения, управления свойствами и характеристиками систем, которые создаются или используются организациями для достижения успеха. Эту книгу можно рассматривать и как источник, содержащий системное изложение понятий и принципов, относящихся к важной области знаний, и как практическое руководство для специалистов, занятых созданием сложных систем различной природы, и как учебное пособие для лиц желающих продвинуться в области системного мышления и системной инженерии.

Важно подчеркнуть и тот факт, что проф. Г. Лоусон активно сотрудничает с российскими организациями, занятыми в сфере создания сложных инженерных объектов. В частности, материалы, содержащиеся в книге, успешно использовались при обучении системной инженерии российских специалистов в области ядерной энергетики. Одним из результатов этого сотрудничества является и предлагаемый российскому читателю перевод книги.

В кратком предисловии нет особой необходимости в сколь-либо подробном разборе положений, содержащихся в отдельных главах и разделах книги, и в дополнительном обосновании высказанных выше соображений о ее ценности. Книгу надо читать.

Перевод книги и подготовка её к изданию осуществлены при поддержке Всероссийского научно-исследовательского института по эксплуатации атомных электростанций (ВНИИАЭС) и Русского института системной инженерии.

Считаю своим приятным долгом выразить благодарность А. Н. Астапенко, С. И. Бойко, М. Р. Когаловскому и А. А. Козлову за помощь и содействие в период подготовки и издания данного труда.

Выражаю также искреннюю признательность д.т.н., проф. А. Ю. Силантьеву, который взял на себя нелегкий труд по прочтению рукописи перевода и сделал ряд ценных замечаний.

Редактор переводак. т.н., проф. В. К. БатовринE-mail: [e-mail]

Предисловие

Способность мыслить и действовать на языке систем является условием, необходимым для руководства частными и государственными организациями и предприятиями, а также для обеспечения функционирования организаций таким образом, чтобы их миссия была успешно реализована, цели достигнуты, а задачи эффективно решены. Мышление на языке систем тесно связано со способностью понимания структуры систем наряду с поведенческими взаимосвязями множества систем в среде функционирования. Возникновение системного мышления, именуемого также системным подходом (systemic approach), относится к 20-м годам прошлого века. Системный подход сформировался благодаря трудам многих авторов и постепенно превратился в мощный инструмент, который может применяться для формирования представления об общих особенностях и закономерностях, свойственных различным типам систем, в частности, для описания динамических связей между множеством систем в процессе их работы.

При помощи системного мышления организации и предприятия могут научиться выявлять проблемы, относящиеся к системам, и на этой основе делать выводы о необходимости системных изменений, а также о потенциальном эффекте, связанном с подобными изменениями. После принятия решения о создании новых систем или о прекращении существования действующих и/или о структурных изменениях в одной или нескольких имеющихся системах, очень важным становится применение действенных способов рационального и надежного управления изменениями. В этой связи принципы системной инженерии, включая хорошо определенные процессы управления жизненным циклом систем, подобные тем, которые определены в международном стандарте ISO/IEC 15288 (Системная инженерия. Процессы жизненного цикла систем), обеспечивают надлежащую основу для управления жизненным циклом любой системы, созданной человеком.

В книге излагаются основные особенности и свойства организационных систем, описывается функционирование систем, а также обращается особое внимание на управление изменениями, которое является одним из важнейших видов деятельности любой организации или предприятия. Поэтому системные понятия и принципы рассматриваются системно, т. е. в проекции системного мышления, подхода системной инженерии и положений стандарта ISO/IEC 15288. В книге также представлена модель управления изменениями, основанная на парадигмах мышления, действия и накопления знаний. При наличии потребности в принятии принципиальных решений, такая модель может применяться на любом уровне организации или предприятия для преодоления проблем и/или рассмотрения возможностей, связанных с особенностями и свойствами систем и/или их состоянием и функционированием.

Основная цель книги – ввести читателей в круг разбираемых проблем, обеспечить понимание и способствовать налаживанию взаимодействия внутри рабочих групп и команд, занятых комплексным описанием поведения и реакций сложных систем и заинтересованных в улучшении управления свойствами и характеристиками систем, которые используются организацией или предприятием для достижения успеха, целей и решения поставленных задач. Конечная цель состоит в том, чтобы содействовать созданию обучающейся организации, которая способна постоянно улучшать свои возможности, думая и действуя на языке систем.

Путешествие

Книга написана в форме путешествия по воображаемому системному ландшафту организации и связанных с ней предприятий. Путешествие проходит по главам-модулям, в которых важные понятия и принципы представлены как знания, необходимые для того, чтобы мыслить и действовать на языке систем. Для лучшего усвоения знаний в конце каждой главы приводится несколько вопросов и упражнений, которые помогают читателю проверить, насколько хорошо он усвоил содержание главы. Такой подход также может и должен использоваться при обучении групп или команд, так как вопросы и упражнения обязательно потребуют практического обсуждения, диалога и будут способствовать накоплению коллективного опыта. Рис. 1, приведенный на следующей странице, кратко характеризует это путешествие.

Введение в системы. Путешествие начинается с раскрытия вездесущности систем и с описания шагов, которые были осуществлены в системном движении, а также с раскрытия междисциплинарной природы систем. Приводится унифицированная модель, иллюстрирующая ключевую роль структуры и поведения в науке, инженерии и других дисциплинах; кроме того вводятся понятия системное мышление и системная инженерия. Затем дается классификация систем по основным типам. В качестве двух элементарных топологий систем выделяются иерархии и сети. Рассматриваются различные точки зрения на системы и представления о них. Подход, предполагающий, что системы не являются реальными и существуют только как описания, представляется как спорный. Кроме того, показывается, что организация и связанные с ней предприятия могут добиваться результата, достигать целей и решать задачи на основе использования систем как активов. Системные активы описываются как устойчивые, предназначенные для длительного применения системы, они противопоставляются ситуационным системам, которые создаются в ответ на возникновение проблем или возможностей, а также реагирующим системам, которые создаются в ответ на вызовы, связанные с появлением альтернативных возможностей или проблемных ситуаций.

Рис. 1. Путешествие, которое скоро начнется

Показано, что ответом на возникновение сложной кризисной ситуации может послужить объединение отдельных независимо функционирующих систем в систему систем, кроме того, такое объединение целесообразно для создания развивающегося предприятия. Приводится базовая модель изменений, основное внимание в которой уделяется структурным и функциональным изменениям, а также сбору знаний с помощью механизмов прямой и обратной связи. Указываются различные источники сложностей, мешающих формированию целостного представления о системах. Наконец, предложенное в первой главе неформальное введение в системы формализуется в форме «набора для выживания», представляющего собой совокупность небольшого числа конкретных системных понятий, а также универсальной мысленной модели и нескольких принципов. Читатель всегда должен помнить об этом наборе, так как он используется в книге для описания ситуаций, относящихся ко всем типам систем.

Мышление на языке систем. Описано системное мышление, которое в процессе своего развития, начиная с 20-х годов прошлого столетия, превратилось в самостоятельную дисциплину, называемую также системным подходом. Системное мышление сосредоточено, прежде всего, на использовании целостного представления, которое служит для понимания динамики взаимодействия между множеством систем в процессе их функционирования. Именно такой подход позволяет выявить возможные пути системного развития и связанные с этим проблемы. Цели системного мышления представлены наряду с инструментами его практической реализации. Описывается различие между «жесткими» и «мягкими» системами. Важнейшим аспектом системного мышления является моделирование, для которого существует множество методов и инструментов, начиная от структурирования текста и использования различных графических представлений, использующихся для качественного анализа, и до моделей, элементы которых могут быть описаны на различных языках программирования, и использованы в качестве основы количественного анализа посредством имитации. Описываются несколько подходов, в том числе: метод «Пять Почему», диаграммы влияния, язык причинно-следственных связей, обратных связей и запаздывания реакции Питера Сенге (Peter Senge), методология Rich Pictures (Богатые картинки), метод системограмм (Systemigrams) и методы имитационного моделирования STELLA и iThink. Питер Чекланд (Peter Checkland), один из известных специалистов в области системного мышления, в разработанной им методологии устанавливает связь между мышлением и деятельностью, которую он назвал методологией мягких систем (Soft System Methodology, SSM). Рассматривается сущность экспериментального исследования, из которого вытекает потребность в SSM, а также модель SSM, введенная Чекландом. Наконец, представлено несколько общих принципов, которые необходимо помнить применительно к системному мышлению.

Деятельность на языке систем. Описывается парадигма, которая использует два хорошо известных цикла, а именно цикл OODA (Observe, Orient, Decide, Act – Наблюдай, Ориентируйся, Решай, Действуй) и цикл Деминга PDCA (Plan, Do, Check, Act – Планируй, Делай, Проверяй, Действуй). Эти циклы объединяются в модель управления изменениями, которая удобна для обеспечения непрерывности деятельности, связанной с владением ситуацией и принятием решений, т. е. деятельности, относящейся к отдельному конкретному проекту и связанной с управляемым и надежным осуществлением изменений. Показаны истоки дисциплины системная инженерия и её важность для осуществления изменений в системах. В центре внимания системной инженерии лежит управление жизненным циклом систем путем использования процессов. Показано, как организован жизненный цикл системы, представляющей интерес для заинтересованных сторон, в привязке к этапам жизненного цикла и системам обеспечения. Рассматривается стандарт ISO/IEC 15288, разработанный для того, чтобы обеспечить основу для международной торговли системными продуктами и услугами. Данный стандарт предоставляет средства для определения систем, выделения их границ, а также описывает ключевые процессы, применяемые при управлении жизненным циклом систем. Приводится пример применения данного стандарта, а также описание того, как он может быть адаптирован для удовлетворения конкретных потребностей организаций, предприятий, проектов и соглашений. Стандарт содержит четкие определения, относящиеся к системам, и учитывает потребности различных сторон и групп, связанных с системами. Тем самым, ISO/IEC 15288 способствует системному мышлению, однако его основное значение состоит в том, что стандарт является незаменимым руководством при осуществлении деятельности на языке систем.

Система: описания и реализации. В этой главе подчеркивается важность понимания принципиальных различий между описаниями систем и их реализациями в виде продукции и услуг. В первую очередь дается представление о том, что ключевые рабочие результаты процессов следует рассматривать как следующие друг за другом версии целевой системы. Подчеркивается важность выбора работоспособных концепции и принципов, а также важность достижения баланса при использовании архитектурного и процессного подходов, других методов и инструментов на протяжении жизненного цикла. Затем происходит переход от рассмотрения жизненных циклов к описанию трех фундаментальных преобразований (Определение, Производство и Эксплуатация) и применяется универсальная мысленная модель, позволяющая в зависимости от ситуации выделить цели и задачи, необходимые для формирования этапов работ в рамках проектов, связанных с созданием систем. Описываются различные важные аспекты жизненного цикла, включая границы проекта, преобразование требований в описание архитектуры, исходные версии и конфигурации, изготовленные продукты и особенности эксплуатации. Важность системной архитектуры подтверждается основными положениями международного стандарта ISO/IEC 42010 (Описание архитектуры). Вводятся понятия и принципы Упрощенного руководства по архитектуре (Light-Weight Architectural Framework, LAF), содержащего описания связанных с архитектурой результатов работы основных сторон, принимающих участие в создании системы. Затем рассматривается важный вопрос о праве собственности на модели, чертежи и другие результаты определения (описания) системы, а также на системную продукцию и услуги и описывается влияние на них коммерческой деятельности. Наконец, показываются отношения в цепочках поставок, которые возникают в рамках коммерческой деятельности, имеющей отношение к системной продукции и услугам на различных стадиях и этапах жизненного цикла систем.

Управление изменениями. Предметом обсуждения в данной главе является способность к планированию и осуществлению изменений. Даются пояснения в отношении модели обратной связи в кибернетической системе, которая состоит из управляющего и управляемого элементов, наряду с измерительным элементом. Вводится представление о том, как следует применять организационную кибернетику по Стаффорду Биру (Stafford Beer). Затем демонстрируется, что модель управления изменениями фактически является кибернетической системой. Измерение, объективная оценка влияния изменений необходимы для того, чтобы определить, были ли достигнуты установленные цели, а также для того, чтобы принять решение о необходимости дальнейших изменений. Рассматриваются различные типы измерений, пригодные для продукции, услуг и процессов. Описываются важность принятия непротиворечивых решений, а также последствия принятия неправильных решений, так называемый энтропийный эффект. Дается руководство по управлению изменениями в соответствии с рекомендациями стандарта ISO/IEC 15288. Наконец, описывается уточнение OODA в отношении модели изменений, в частности, рассматривается разновидность этой модели, известная как DOODA (Динамическая OODA), предназначенная для быстрого принятия решений в процессе руководства и управления (Command and Control operations).