مهندسی و معماری سيستم‌ها

نویسنده: مجيد اميدوار

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. (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
هر چه ساختار پيچيده‌تر مي‌شود جريان پروژه نيز پيچيده‌تر مي‌شود.

معمولاً جريان پروژه‌هاي سيستم را در قالب «مدل آبشاري1» به صورت زير نمايش مي‌دهند:
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.

4- پيچيدگي در سيستم‌هاي اجتماعي
سيستم‌هاي اجتماعي، سيستم‌هاي بسيار پيچيده‌اي از جنبه ساختاري و رفتاري هستند. انسان به همراه نقش‌هاي خود، اصلي‌ترين جزء اين گونه سيستم‌هاست. هر سيستم اجتماعي شامل تعداد قابل ملاحظه‌اي از افراد، گروه و واحدهاي سازماني است که از جنبه‌هاي مختلفي با هم ديگر تعامل دارند. فرهنگ، ارزش، اعتقادات، مسائل سياسي، اقتصادي، اجتماعي، و حرفه‌اي چيزهايي است که بر نحوه تعامل بين آنها تأثير مي‌گذارد. اثرات ناشي از اين عوامل و نحوه تعاملات حاصل به سختي قابل بررسي است. عناصر سيستم‌هاي اجتماعي از پويايي زيادي برخوردارند. سيستم‌هاي اجتماعي کمتر نظم يافته هستند و به مرور زمان تغيير مي‌کنند. اهداف سيستم‌هاي اجتماعي در طول زمان دستخوش تغيير مي‌شوند. به عنوان يک سيستم باز، محيط سيستم‌هاي اجتماعي تأثير زياد بر آن مي‌گذارد و تشخيص اين تأثير دشوار است. اطلاعات در مورد شرايط سيستم کم يا غيرقابل دستيابي است. مسائل سيستم‌هاي اجتماعي چند بعدي، مهم و وابسته به يکديگر هستند.
شرايط فوق عموماً در سيستم‌هاي اجتماعي وجود دارند اما ميزان پيچيدگي در بين سيستم‌هاي اجتماعي متفاوت است. به عنوان مثال، پيچيدگي در يک سازمان بوروکراتيک کمتر از پيچيدگي يک سازمان نوآورانه است و پيچدگي يک جامعه خيلي بيشتر از پيچيدگي يک سازمان معمولي است. آنچه که در اين‌جا مد نظر ماست سيستم‌هاي اجتماعي بسيار پيچيده هستند که کاهش پيچيدگي آنها دشوار يا غير ممکن است.

5- ايجاد سيستم‌هاي پيچيده
آنچه در مورد مراحل ايجاد سيستم در بخش 1 گفته شد مراحل عمومي همه سيستم‌ها بود. اما در سيستم‌هاي پيچيده اين مراحل به تنهايي نمي‌توانند پاسخگوي ما باشند. در سيستم‌هاي پيچيده ممکن است نيازها و مسائل به خوبي تعريف نشده باشند. سفارش دهنده سيستم تصوير و آگاهي کامل از آنچه که مطلوب اوست ندارد. نيازهاي وي ممکن است با هم سازگار نباشند. ساختار سيستم مانند سيستم‌هاي معمول تعريف شده نيست. مفاهيم و مباني سيستم موجود نيستند يا مدون نشده‌اند. روشهاي کمي و استفاده ازروشهاي تحليلي نمي‌تواند همه ابعاد سيستم را مورد بررسي قرار دهد چرا که خيلي از عناصر، ويژگيهاي آنها و تعامل آنها با ديگر عناصر داراي مباني روشن، تعريف شده و کمي نيستند. مهندسي سيستم نمي‌تواند به صورت کامل مفاهيم و مباني سيستم را تعريف و تدوين نمايد. خروجي‌هاي سيستم به سادگي قابل پيش‌بيني نيستند. عوامل اجتماعي، سياسي، اقتصادي و فناورانه زيادي بر سيستم تأثير مي‌گذارند.
شرايط فوق باعث مي‌شوند در کنار توسعه مهندسي سيستم‌ها، حوزه معماري سيستم‌ها نيز شکل گرفته و توسعه يابد که ريشه در مقايسه مهندسي ساختمان و معماري ساختمان و رابطه بين آنها دارد. مهندس ساختمان با استفاده از اصول مهندسي سعي در ارائه طرحي دارد که داراي ويژگيهاي فني و کاربري مورد نياز بوده و نکات مهندسي در آن رعايت شده باشد. اما معمار ساختمان سعي در ارائه ساختاري دارد که تا حد ممکن منطبق بر نياز مشتري باشد و عوامل اقليمي، فرهنگي، زيباشناختي، همخواني با محيط و غيره در آن رعايت شده باشند. بخشي از کار معمار ساختمان هنري و ذهني است که از تجربه، شناخت و بينش حاصل شده است و جنبه کمي و مهندسي ندارد.

6- معماري سيستم‌ها
معماري در پاسخ به مسائل بسيار پيچيده‌اي ظاهر مي‌شود که نمي‌توانند با استفاده از قواعد و رويه‌هاي از پيش وضع شده حل شوند. تعريف کلاسيک معماري عبارتست از «طرح‌ريزي و ساخت ساختارها». اگر واژه «ساختار» در سطح وسيع‌تري شامل آرايش‌ها و ترکيب‌ها، چارچوب‌ها و شبکه‌ها و سيستم‌ها فرض شود آنگاه معماري سيستم‌ها، طرح‌ريزي و ساخت سيستم‌هاست. معماري سيستم‌ها ترکيبي از اصول و مفاهيم سيستم‌ها و معماري است. به بيان ديگر معماري سيستم‌ها، نظريه سيستم‌ها و مهندسي سيستم‌ها را با نظريه، رسم و رسوم و حرفه معماري ترکيب مي‌کند. هسته معماري در مفهوم‌سازي4 سيستم است. در زير مقايسه‌اي بين واژگان معماري و مهندسي شده است:
ساختار5  (يا معماري6 )
ماشين7
معماري8
مهندسي9
معمار10
مهندس11
اساس معماري، ساختاربندي12  است. ساختاربندي يعني تبديل شکل13 به کارکرد14 ، ايجاد نظم و ترتيب در هرج و مرج يا تبديل ايده‌هاي ناقص شکل گرفته يک مشتري به يک مدل مفهومي عملي. ايجاد تعادل بين نيازها، هماهنگ کردن فصل مشترک‌ها و بين افراط و تفريط حد واسط را گرفتن، فنون کليدي ساختاربندي هستند.

7- معماري سيستم‌ها در مقابل مهندسي سيستم‌ها
يک بعد از مقايسه معماري و مهندسي سيستم‌ها، بررسي جايگاه آنها در مراحل ايجاد سيستم‌هاست. در شکل 4 مدل آبشاري ترسيم شده از مراحل ايجاد سيستم در بخش 1، توسعه داده شده و جايگاه معماري سيستم‌ها در آن مشخص شده است. جايگاه معماري چه در شکل زير و چه در عمل، به جاي اينکه به طور مستقيم در جريان ايجاد سيستم قرار گيرد در يک طرف آن قرار داشته و موازي با آن است. ارتباط بين مشتري و معماري بايد خيلي قوي باشد به گونه‌اي که اغلب معمار نماينده مشتري است حتي اگر از جهت قراردادي به واسطه سازنده يا شخص ثالثي استخدام شده باشد.
همانگونه که ملاحظه مي‌شود در سيستم‌هاي پيچيده اجتماعي عوامل متعدد بيروني وجود دارند که بر فرايند ايجاد سيستم‌ها تأثير مي‌گذارند. عوامل اجتماعي و سياسي، پايايي و عناصر جهان واقعي به جريان اصلي ايجاد سيستم‌ها وصل شده‌اند. در اين شکل هر چه ضخامت خط بيشتر باشد نشان دهنده ارتباط بيشتر  و قوي‌تر است.
معماري معمولاً با توليد يک توصيف ذهني يا نوشتاري مجرد (يک مدل) از سيستم و محيطش آغاز مي‌شود. گامها و شايد سالهاي زيادي بين اين تجرد و ارزيابي نهايي وجود دارد. دقيقاً قبل از اينکه ارزيابي کامل شود، سيستم با جهان واقعي روبرو مي‌شود. عدم آگاهي از اين که جهان واقعي مي‌تواند کاملاً متفاوت از مدل مفهومي معمار  از جهان باشد خيلي از ساختارهاي پيش از اين عقلايي را با مشکل مواجه ساخته است.
فرضيات تست خواهند شد و شايد ناقص شناخته شوند. نظريه‌ها، ايده‌ها و طرح‌ها تست خواهند شد. جهاني که سيستم در آن به وجود خواهد آمد احتمالاً در هنگام ساخت سيستم تغيير خواهد کرد.
کار يک معمار سيستم اين است که ساختاري در شکل يک سيستم از جهان بدساخت يافته و ذاتاً نامحدود از نيازهاي بشري، فناوري، اقتصاد، سياست، مهندسي و امور صنعتي توليد نمايد. معمار سيستم بايد اصول مهندسي که هر ساختار بر آن بنا مي‌شود را بداند. در اين راه تجربه و قدرت تشخيص ضروري است و معمار بايد بينش حاصل از تجارب قبلي را کسب نمايد. مسئله معمار اين است که پيچيدگي را به درجه‌اي قابل کنترل کاهش دهد، خصوصاً تا جايي که بتوان آن را با فنون قدرتمند تحليل مهندسي بررسي نمود. تنها بايد کارکردهاي ضروري را مد نظر قرار داد. به‌ منظور داشتن جوابهايي در حدود عملي، بايد محدوديتهايي را بکار بست. بنابراين معمار يک «مهندسي عمومي» نيست بلکه متخصص در کاهش پيچيدگي، عدم قطعيت و ابهام به مفاهيم عملي است.
از جهت نظري سيستم‌ها داراي مرز مشخصي نيستند يا به عبارت ديگر مرز ندارند. اما در عمل در مطالعه سيستم‌ها مرزي براي سيستم تعريف مي‌کنند. اين کار براي سيستم‌هاي پيچيده خيلي مشکل‌تر بوده و حتي ممکن است نشدني باشد. يکي از تفاوتهاي معماري با مهندسي و روش علمي در اين نقطه اتفاق مي‌افتد. در مهندسي مرز تعريف شده خوبي براي سيستم يا مسئله سيستم تعريف مي‌کنند و سپس يک راه حل محدود شده و مشخص15 ارائه مي‌کنند. اما در معماري از آنجايي که با سيستم‌هاي پيچيده و بدون مرز روبرو هستيم، معمار به جاي راه‌ حل، ساختاري خلق مي‌کند که جواب رضايت‌بخشي براي مسئله توليد خواهد کرد. اين ساختار، ساختاري باز16 خواهد بود که مي‌تواند خود را با رخدادها و شرايط متغير تطبيق دهد.
جدول زير مقايسه معماري و مهندسي سيستم‌ها را از ديگر ابعاد توضيح مي‌دهد:
مهندسي معماري
مهندسي تقريباً به صورت کامل با چيزهاي قابل اندازه‌گيري سر و کار دارد و از ابزار تحليلي حاصل از رياضيات و علوم سخت استفاده مي‌کند؛ يعني مهندسي يک فرايند استنتاجي است.معماري تا حد زيادي با چيزهاي غير قابل اندازه‌گيري سر و کار دارد و از ابزار غير کمي و رهنمودهاي مبتني بر درس‌هاي عملي فراگرفته استفاده مي‌کند؛ يعني معماري فرايندي استقرايي است.
مهندسي با هزينه‌هاي کمي سر و کار دارد. معماري با ارزش‌هاي کيفي سر و کار دارد.
هدف مهندسي بهينه‌سازي فني است. هدف معماري رضايت مشتري است.
مهندسي بيشتر ناشي از علم است. معماري بيشتر ناشي از هنر است.
مسائل مهندسي داراي تعريف روشني هستند.
مسائل معماري ممکن است مبهم، تعريف نشده يا ناشناخته باشند.
مهندسي سيستم مبتني بر شکل سيستم است.
معماري سيستم مبتني بر کارکرد سيستم است. ساختارها از بالا به پائين و بر اساس کارکرد سيستم (به جاي شکل سيستم) طراحي مي‌شوند.
مهندسي براي يک سازنده و در تعامل با معماري انجام مي‌شود. معماري براي يک مشتري و در تعامل با يک سازنده انجام مي‌شود.
کاربرد بهترين روش‌هاي مهندسي پذيرش سيستم بر اساس ساختار طراحي شده، مشخصات عملي، استانداردها و قراردادها تضمين مي‌شود و در پايان پروژه، مهندسي چنين پذيرش‌هايي را تأييد مي‌کند.
معماري به تعيين ساختار بهتر کمک مي‌کند، يعني کمک مي‌کند که اولويت‌هاي نسبي، عملکرد قابل پذيرش، هزينه و زمان‌بندي، به حساب آوردن عواملي مانند ريسک فناوري، اندازه بازار برآورد شده، حرکت‌هاي رقابتي احتمالي، روندهاي اقتصادي، نيازمندي‌هاي نظارتي سياسي، سازمان پروژه و قابليت‌هاي مربوط (قابليت دسترسي، قابليت عملياتي، قابليت ساخت، قابليت بقاء و غيره) مد نظر قرار گيرند و در پايان پروژه، معماري، تکميل و عمليات رضايت‌بخش سيستم را تأييد مي‌کند.
مهندسي تمايل به تمرکز بر فصل‌ مشترک‌هاي زير سيستم‌هاي تعريف شده، تحليل و اجراي مشخصات دارد. معماري تمايل به تمرکز بر مفاهيم، خلق، مشخصات سطح بالا، فصل مشترک‌هاي فني و غير فني و موفقيت در مأموريت دارد.
تعداد مهندسين بيشتر است.
تعداد معماران کمتر است زيرا ساختارها محصول يک ذهن تنها يا يک تيم کوچک هستتند تا يکپارچگي ساختار درست شده حفظ شود.
با وجود اين تفاوتها، معماري و مهندسي دو سر طيفي از کارهاي سيستمي هستند. معماري و مهندسي نقش‌هايي هستند که توسط مشخصه‌هايشان از يکديگر متمايز مي‌شوند. مهندسين اغلب نقش‌هايي را در طول طيف اتخاذ مي‌کنند. از آنجايي که موفقيت بستگي به هر دو، يعني ساختار دست يافتني و پياده‌سازي موفقيت‌آميز آن، دارد ضرورتاً معمار و مهندس مسئول موفقيت يکديگر هستند.
در معماري بايد ساختارها، روانشناسي، هنر و زيبايي‌شناسي در کنار هم گرد بيايند. همه اينها نيز بايد با محيط فيزيکي و اجتماعي و سيستم مورد مطالعه سازگار باشند. بنابراين معماري هم علم است و هم هنر. شق علمي آن مبتني ‌بر تحليل، واقعيت بنياد، منطقي، و استنتاجي است. شق هنري آن مبتني بر خلق و توليد، شهودي، نقادانه و استقرايي است. هر دو شق براي تکميل معماري يک سيستم پيچيده و مدرن ضروري است.

8- متدولوژي‌هاي فرايند معماري
مهمترين متدولوژي‌ها در فرايند معماري عبارتند از:
(1) تجويزي17  (مبتني بر راه‌ حل؛ مانند: دستورعمل‌هاي ساخت و استانداردهاي شبکه)
(2) عقلايي18  (مبتني بر روش حل؛ مانند: تحليل و مهندسي سيستم‌ها)
(3) مشارکتي19  (مبتني بر ذينفع؛ مانند: مهندسي همزمان و طوفان مغزي)
(4) هيوريستيک20  (درس‌هاي فراگرفته؛ مانند: ساده کنيد. ساده کنيد. ساده کنيد.)
دو متدولوژي اول بيشتر داراي محتواي علمي هستند و دو متدولوژي آخر بيشتر محتواي هنري دارند.
متدولوژي تجويزي مبتني بر راه‌ حل است؛ اين روش ساختاري را تجويز مي‌کند به اين شکل که «ساختار بايد اينگونه باشد‍». مانند دستنامه‌ها، دستورعمل‌هاي ساختمان‌سازي، و بيانيه‌هاي معتبر. از آنها پيروي کنيد و بنابر تعريف، نتيجه موفقيت‌آميز خواهد بود.
محدوديتهاي روش تجويزي (مانند پاسخ به تغييرات عمده در نيازها، اولويت‌ها يا شرايط) منجر به روش عقلايي شده است يعني اصول علمي و رياضي بايد در رسيدن به يک جواب براي مسئله دنبال شوند. اين روش مبتني بر روش حل و قواعد است. هر دو روشهاي تجويزي و عقلايي تحليلي، استنتاجي، مبتني بر تجربه، به راحتي قابل تأييد، خوب شناخته شده و در سطح وسيعي در علم و صنعت تجربه شده‌اند.
در مقايسه با متدولوژي‌هاي مبتني بر علم، هنر يا حرفه معماري (مانند حرفه پزشکي، حقوق  و بازرگاني) غير تحليلي، استقرايي، به سختي قابل تأييد، کمتر شناخته شده و حداقل تا سالهاي اخير به‌ ندرت در علم يا صنعت به‌صورت رسمي تدريس شده‌اند. هنر يا حرفه معماري فرايندي از بينش‌ها، ديد، شهود و الهام، آراء تشخيص و تميز و حتي سليقه و ذوق است. معماري کليد خلق انواع واقعاً نو از سيستم‌ها براي کاربردهاي نو و اغلب بي‌سابقه است.
متدولوژي مشارکتي واقف بر پيچيدگي به‌ وجود آمده توسط ذينفعان متعدد است. هدف اين روش اتفاق نظر است. در خيلي از موارد تنها بايد مشتري، معمار و پيمانکار اتفاق‌ نظر داشته باشند اما وقتي که سيستم‌ها پيچيده‌تر مي‌شوند مشارکت‌کنندگان جديد و متفاوتي بايد توافق داشته باشند.
مهندسي همزمان21 براي کمک به دستيابي به اتفاق‌نظر بين مشارکت‌کنندگان توسعه داده شده است. بيشترين ارزش آن و بيشترين استفاده آن براي سيستم‌هايي است که در آنها همکاري گسترده براي پذيرش و موفقيت ضروري است. براي مثال، سيستم‌هايي که مستقيماً روي بقا افراد يا مؤسسات تأثير مي‌گذارند. ضعف‌هاي شناخته شده اين روش عبارتند از: طرح نامعقول اجراي روش توسط کميته، طوفان مغزي انحرافي، اذهان بسته تفکر گروهي و افراد بدون قدرت تصميم‌گيري اما با حق خارج از کنترل براي انتقاد کردن.
متدولوژي هيوريستيک‌ها مبتني بر «شعور22» است يعني مبتني بر چيزي که در يک موقعيت و شرايط مفروض، ملموس و محسوس است. شعور مربوط به يک شرايط و اوضاع و احوال، از تجربه عمومي بدست مي‌آيند که در ساده‌ترين و خلاصه‌ترين شکل ممکن بيان شده‌اند. اين بيانيه‌ها هيوريستيک ناميده مي‌شوند و از اهميت خاصي در معماري برخوردارند زيرا راهنماييهايي در فراز و نشيب مسائل سيستمي دشوار و خطرناک ارائه مي‌کنند. به‌عنوان مثال «ساده کنيد»، يکي از مهمترين هيوريستيک‌هاست و منظور آن ساده‌سازي سيستم با استفاده از مدلسازي و حذف موارد غيرضروري است.
ماهيت معماري کلاسيک در حين حرکت پروژه از يک مرحله به مرحله ديگر تغيير مي‌کند. در مراحل اوليه پروژه، معماري، ساختاربندي يک مخلوط ساخت نيافته از روياها، اميدها، نيازها و امکانات فني است. در اين مراحل چيزي که بيشتر از همه نياز است يک خلق يا توليد الهام گرفته از فناوري‌هاي عملي است. در اين‌جا هنر معماري نياز است. سپس، معماري، هماهنگ‌سازي زير سيستم‌ها و علايق است و در اين مقطع، زمان متدولوژي عقلايي و تجويزي فرا مي‌رسد.

منابع و مراجع:
1- رضائيان، علي. 1376. تجزيه و تحليل و طراحي سيستم. تهران: سمت.

2- Maier, M. W., and Rechtin, E. 2000. The Art of Systems Architecting. 2nd ed. New York. CRC Press.
3- Rechtin, E. 1991. Systems Architecting: Creating and Building Complex Systems. London: Printice Hall.
4- Sussman, JR., J. M. 2000. Ideas on complexity in systems: Twenty views. MIT Engineering Systems Division Working Papers Series ESD-WP-2000-02.

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

Systems Engineering is an interdisciplinary process that ensures that the customer’s needs are satisfied throughout a system’s entire life cycle. This process is comprised of the following seven tasks.
# State the problem. Stating the problem is the most important systems engineering task. It entails identifying customers, understanding customer needs, establishing the need for change, discovering requirements and defining system functions.
# Investigate alternatives. Alternatives are investigated and evaluated based on performance, cost and risk.
# Model the system. Running models clarifies requirements, reveals bottlenecks and fragmented activities, reduces cost and exposes duplication of efforts.
# Integrate. Integration means designing interfaces and bringing system elements together so they work as a whole. This requires extensive communication and coordination.
# Launch the system. Launching the system means running the system and producing outputs — making the system do what it was intended to do.
1. Assess performance. Performance is assessed using evaluation criteria, technical performance measures and measures — measurement is the key. If you cannot measure it, you cannot control it. If you cannot control it, you cannot improve it.
2. Re-evaluation. Re-evaluation should be a continual and iterative process with many parallel loops.
This process can be summarized with the acronym SIMILAR (Bahill and Gissing, 1998).