Рекурсивное применение системного мышления

 

Понимание того, что любая система входит в холархию, позволяет системному мыслителю применять одно и то же системное мышление рекурсивно: проводить одни и те же рассуждения для каждого уровня холархии. Холархия – это прежде всего средство для управления вниманием. Внимание выхватывает для подробного рассмотрения какой-то один объект-фигуру, а всё остальное остаётся фоном, насколько огромным или разнообразным ни было бы это «всё остальное». Внимание позволяет резко упростить сложность мира, временно игнорируя незначимые детали – оставив в обсуждении только важное. Системный мыслитель хорошо ориентируется в сложном мире: ни на секунду он не теряет контекста, оставаясь способным обсуждать как самый маленький винтик в самом маленьком приборе, так и совсем огромные системы планетарного масштаба. От этих «скачков масштаба» он не сходит с ума, для него это самая обычная процедура концентрирования внимания на всё более и более малой части мира. Он выбирает (select) какую-то систему, рассматривая её в составе использующей системы, т.е. в системном окружении, затем может рассмотреть эту систему в свою очередь как набор частей – «зуммировать» (zoom) на очередной уровень детальности, увеличив подробность рассмотрения этой части, как в современных фотоаппаратах. Системный мыслитель может легко выбрать нужный масштаб рассмотрения ситуации, выбрать нужный ему системный эффект на правильном системном уровне. И делает это системный мыслитель осознанно, он хорошо знает, что использует навигацию по холархии и на каждом уровне системы у него проявляется системный эффект.

Вот пример транспортной системы[86]:

 

 

В транспортной системе мы сначала можем обсуждать мультимодальные[87] перевозки и конкуренцию независимых друг от друга транспортных систем. Так, трубопроводный транспорт конкурирует в перевозке нефти с железнодорожным транспортом – для их владельцев они враги-конкуренты в операционном окружении, но для желающего перевезти нефть из одной точки мира в другую они части одной мультимодальной транспортной системы (помним, что разные стейкхолдеры определяют системы по-разному, как им удобно для их деятельности. Хотя для совместной работы в команде проекта им придётся договориться). Когда мы обсуждаем транспортные системы – это планетарные масштабы, или масштабы какой-то страны.

В одной из подсистем транспортной системы можно выбрать для обсуждения железнодорожную систему – поезда, энергетику железной дороги, управление движением поездов и т. п. Если взять одну из подсистем железной дороги – систему железнодорожной станции, то в ней можно дальше рассмотреть её собственные подсистемы – систему, обеспечивающую посадку пассажиров, информационную вокзальную систему, систему обеспечения пассажиров питанием, систему продажи билетов. Часть этой системы продажи билетов – её подсистема автоматов по продаже билетов. Эти автоматы тоже каждый могут быть рассмотрены как отдельные системы. Винты, которые крепят печатную плату контроллера к корпусу этого автомата – это тоже системы. И даже в винтах можно найти разные части – головку с шлицами под отвёртки разной формы, резьбу.

Вот так, в одном абзаце и одной маленькой картинке мы проходим рассмотрение ситуации от планетарных или страновых масштабов до маленького винтика, и при этом не сходим с ума, не теряем нити рассуждений, чётко понимаем каждый раз предмет обсуждения и масштабы проблем. Навигация (перемещение в рассмотрении и концентрация внимания на более и более малом объёме) по уровням холархии чрезвычайно мощный инструмент мышления.

Бессмысленно рассматривать винт в автомате по продаже билетов как составную часть холона транспортной системы – это с точки зрения формальной логики будет правильно, но абсолютно бессмысленно. Системный подход, вводя системные уровни, делает рассуждения осмысленными: все люди получают возможность договориться, обсуждая проблемы только каждый на своём уровне системной холархии, обсуждая свои системные эффекты. Так организованное мышление – это огромное достижение цивилизации.

Боинг 747—8 состоит из 6 миллионов независимых видов деталей, которые производят полмиллиона человек на 5400 фабрик, за один год заказывается 783 миллиона частей самолёта[88]:

 

 

В современных системах число отдельных элементов, которые нужно согласовать между собой (в проектировании), а часто и создать с нуля (в конструировании) достигает десятков миллионов в «железных» системах, а если речь идёт об электронных системах, то и десятков миллиардов: на одном серийно выпускаемом в 2017 году электронном чипе NVIDIA GV100 Volta число отдельных транзисторов – 21.1 млрд. штук. Без какого-то иерархического рассмотрения таких сложных объектов можно оставить надежду об их создании. Системное мышление через использование холархий как средства организации внимания позволяет справиться с такими огромными проектами, структурируя внимание.

 

Потребности, требования, ограничения

 

Знание о существовании различных видов систем в их относительном положении от целевой системы в системной холархии позволяет более строго ввести всем знакомые понятия потребностей, требований и ограничений. Но перед этим нам нужно ввести понятие «чёрного ящика» (black box): это какая-то система, которую мы представляем без знаний о внутреннем её устройстве – мы только можем наблюдать внешнюю границу этой системы (границу её экстента), т.е. наблюдаем только занимаемое место в пространстве-времени, её свойства, поведение (и тем самым функцию), но ничего не знаем о внутреннем устройстве.

Определение целевой системы как чёрного ящика называют системными требованиями (system requirements). Требования прежде всего содержат информацию о функциях системы по отношению к её целевому окружению, поэтому часто говорят о функциональных требованиях. «Нефункциональных требований» не бывает (так говорить моветон, хотя и такой термин часто встречается в литературе), чаще говорят просто о других видах требований – например, требованиях качества (например, определение поведения системы при работе в необычных условиях или не в момент эксплуатации: способность работать под высокой нагрузкой, ремонтопригодность, доступность по цене, лёгкость монтажа).

 

 

Конечно, терминология может меняться. Например, требования для предприятия вряд ли будут называть именно «требованиями», чаще их называют стратегия (strategy) – какое-то ожидаемое поведение или свойство предприятия как целого, как чёрного ящика (например, стратегия – это на какой рынок будет выходить предприятие, как оно будет себя там вести). Часто слово «системные» опускают и говорят о просто «требованиях».

Очень часто те люди, которые формулируют требования или стратегию, хотят указать не только внешние свойства системы, описать не только границы системы и её поведение как чёрного ящика, но и указать какие-то детали внутреннего устройства системы: определить (define) части системы (подсистемы), указать на процесс взаимодействия подсистем. В этом случае о системе говорят как о «прозрачном ящике», в нём можно считать известными какие-то подсистемы, свойства и поведение этих подсистем. Если в какой-нибудь «спецификации» или «требованиях технического задания» среди требований встречаются описания прозрачного ящика (упоминания подсистем), то их называют ограничениями (constraints). Эти ограничения нужно понимать как ограничения конструкторской свободы команды, которая должна разработать и изготовить систему.

Обычно команда проекта согласовывает с заказчиком системы функции и свойства, которые должна выполнять система как чёрный ящик, т.е. согласовывает требования, а уж как устроена система внутри, какая у неё конструкция, команда проекта определяет самостоятельно. Важнейшие из этих решений по устройству системы, т.е. решения «прозрачного ящика» называют архитектурой. Но очень часто клиент пытается принять такие решения за команду проекта (например, исполнитель роли клиента считает, что он как инженер лучше, чем инженеры в команде проекта, или решение принимается из политических или экономических соображений, неизвестных команде проекта), и тогда эти архитектурные решения, поступающие вместе с требованиями, называют ограничениями. Общая рекомендация в таких случаях – согласовывать требования, но торговаться по поводу ограничений (вполне уместно предлагать свои варианты – вполне возможно, что клиент просто не знает о существовании альтернатив и будет вполне согласен с предложениями).

Если рассмотреть использующую систему как чёрный ящик, то её определение будет потребностями стейкхолдеров (stakeholder needs, нужды стейкхолдеров), хотя иногда и говорят о «требованиях стейкхолдеров» (stakeholder requirements). Не путайте требования стейкхолдеров с системными требованиями: это определения разных вложенных друг в друга систем! Так что люди во избежание путаницы предпочитают про требования стейкхолдеров говорить потребности/нужды/needs.

Стейкхолдеры, которые разрабатывают, изготавливают, эксплуатируют целевую систему – это команда проекта, или внутренние стейкхолдеры. Но многие стейкхолдеры своей целевой системой в их основных проектах считают использующую систему – и их называют поэтому внешние стейкхолдеры (внешние по отношению к проекту). Клиент – внешний стейкхолдер, менеджер проекта – член команды проекта.

 

Примеры использования терминологии видов систем

 

Рассказ о целевой системе всегда начинается с её описания как чёрного ящика, при этом по факту приходится рассказывать не столько о самой целевой системе, сколько об использующей системе (то есть системе, составной частью которой является целевая система). Например, опишем простую механическую систему с электрическими элементами – центробежный насос (centrifugal pump).

 

 

Целевая система – центробежный насос, использованный в насосной станции (т.е. использующая система – насосная станция). Его функция – повышение давления жидкости. Одна из его подсистем – ротор с лопатками.

Один из внешних стейкхолдеров – оператор (owner-operator) насосной станции. Потребность – бесперебойная работа насосной станции (обратите внимание, что потребность говорит не про насос как целевую систему, а про насосную станцию как использующую систему!). Требования: перекачка воды 10000 литров/час, наработка на отказ 5000 часов.

Некоторые системы в операционном окружении: мотор, трубопровод (они входят в состав насосной станции, но они внешние по отношению к насосу), электрическая проводка.

Некоторые обеспечивающие системы: конструкторское бюро (проектировавшее насос), завод (изготовитель насоса), проектировщик и строитель насосной станции (они обеспечивали выбор именно этого насоса, его закупку, монтаж на насосной станции).

Другой пример: электроника с островками софта – наручные смарт-часы.

 

 

Чтобы определить использующую систему, в состав которой (в момент эксплуатации) входят смарт-часы, придётся рассмотреть западную христианскую традицию отношения людей к собственности. Люди-как-бессмертная-душа считаются владеющими собственным телом, которое при этом рассматривается не столько как человек, сколько как просто носитель его личности, его вещь. Человек владеет своим телом, это его собственность, он принадлежит сам себе. Это свойство людей называют обычно самопринадлежностью. Собственные вещи человека считаются просто продолжением его тела. Никто не может взять тело человека или повредить его, но никто не может взять и его рубашку, часы – они считаются входящими в состав человека, буквально (отношение is_part_of). Это и есть «священная частная собственность».

Тем самым мы с некоторой условностью можем считать использующей системой для смарт-часов самого владельца этих часов: часы будем считать буквально входящими в состав тела его владельца. Для многих личных предметов и инструментов это подтверждается и психологическими экспериментами: люди относятся к ним буквально как к продолжению их тела[89], «экзотелу».

Ещё одна интересная использующая система этого класса, включающая людей – это домашнее хозяйство (household), которое может включать и самих владельцев, и дом, и домашнюю утварь.

В подобного сорта системах входящие в них люди одновременно и являются стейкхолдерами, и представляют из себя «просто тело», с которым мы работаем ровно как и с другими материалами, т.е. просто учитывая его физические свойства – размеры, влажность, прочность и т. п.

В примере со смарт-часами использующая система – лично пользователь этих часов, но не пользователь как стейкхолдер, а больше принадлежащее ему тело со всем на него надетым: рубашкой, туфлями, часами! Использование в «использующей системе» – это «использование проектировщиком или конструктором целевой системы как части в составе объемлющей/использующей системы», то есть в составе одетого тела. И, конечно, пользователь как пользующийся часами будет находиться в системном окружении часов!

Потребности пользователя как внешнего стейкхолдера – он должен быть информирован о времени, но этот список потребностей по большому счёту остаётся открытым. Функция часов весьма сложна в формулировании, ибо речь идёт о многофункциональном гаджете. Требования поэтому будут относиться не столько к самим часам, сколько к самым разным предполагаемым вариантам их эксплуатации – это могут быть как собственно часы, так и радио, плеер, измеритель пульса, от смарт-часов ожидается, что они не натирают руку (рука как часть использующей системы-тела находится в операционном окружении смарт-часов!), они должны быть модной на момент продажи расцветки, работать без подзарядки не менее 20 часов, вес должен быть не более 50 грамм, с ними должен работать магазин приложений, у них должна быть связь с внешним компьютером (смартфоном, планшетом, десктопом).

Системы в операционном окружении – рука, одежда (как минимум, рукав рубашки или пиджака), зарядное устройство. Подсистема – защитное стекло из Gorilla glass.

Обеспечивающие системы смарт-часов: конструкторское бюро, завод в Китае, магазин по их продаже. И вот если взять магазин как одну из обеспечивающих систем и рассмотреть стейкхолдера-продавца, то про смарт-часы можно узнать много нового. Потребность продавца – это продажи на какую-то немаленькую сумму, что легко переводится в требование удобной упаковки для складской обработки, красочной упаковки и буклетов для выкладывания в торговом зале, а также хорошей рекламы (то есть услуга рекламы рассматривается магазином как часть продукта – без какого-то уровня рекламы хороший магазин может просто эти часы не взять в продажу).

Это очень важно – рассматривать стейкхолдеров, чтобы определить границы целевой системы. Уже понятно, что в состав целевой системы входят и упаковка, и рекламные буклеты и даже транслируемая по каким-то каналам реклама. Можно считать, что магазин приложений находится в системном окружении часов, но вот с упаковкой так считать уже не получится.

Современная инженерия часто имеет дело с киберфизическими системами (cyber-physical systems), которые имеют в своём составе датчики (sensors), воздействующие на внешний физический мир исполнительные устройства (actuators: чаще всего разные моторы, но это могут быть и осветительные приборы, электрические выключатели) и компьютер (cyber-, кибер-, управляющую часть), который обеспечивает управление работой всей системы. Примером такой системы может быть дрон для аэрофотосъемки.

 

 

Использующая система – строительство. Один из внешних стейкхолдеров – это заказчик-застройщик, потребность которого – подконтрольность строительства. Функция дрона тем самым – делать фотографии высокого разрешения строительства с интересных заказчику-застройщику ракурсов. Требования: полётное время не менее 1 часа, изображение разрешением не менее 11 Мпикселей, зарядка между полётами не более 1 часа. Подсистема – фотокамера. Системы в операционном окружении: зарядка, стройка с её зданиями, сооружениями и оборудованием (краны), в воздухе они могут рассматриваться как препятствия (например, трос от крана).

Обеспечивающие системы дрона – конструкторское бюро, завод-изготовитель, магазин, ремонтная мастерская, эксплуатационная служба с оператором дрона.

 

Системы систем

 

Иногда холон-система, который состоит из других холонов-систем называют «системой систем». Это неправильно, это просто система – не нужно специально подчёркивать тот факт, что любая система состоит из систем. Тем не менее, термин система систем (system of systems, SoS) есть и он закреплён за особым случаем выделения систем по их социальным характеристикам, а не по чисто техническим. Системой систем называют такую систему, которая (критерии Maier[90]):

• Имеет независимое управление её систем-элементов (нет, кому скомандовать и профинансировать общее развитие-модернизацию)

• Независимая работа элементов (нет, кому скомандовать работу в общем сервисе этой системы систем)

• Эмерджентность/системный эффект от объединения в систему (кто-то желает получить от целевой системы систем функцию, которую невозможно получить от работы с отдельными входящими в систему систем элементами, и требуется совместная работа этих элементов).

• Эволюционное развитие (понимание того, что будет происходить в системе систем на каждом следующем шаге проекта требует исследований, ибо нет стейкхолдера, который знает как в каждый момент устроена система систем и может обеспечить команду проекта по изменению системы этим знанием)

• Географическое распределение элементов

Эти критерии различаются, конечно, в разных инженерных и менеджерских школах, но общее остаётся: обычные «системы» подразумевают централизованное «владение» системой – наличие стейкхолдеров, полномочных принимать решения по всем частям системы, полномочных распоряжаться всем, что в границах их системы. Это традиционный случай: автомобиль с двигателем и колёсами, железнодорожный мост и компьютер – это типичные «просто системы», у них есть свои системные инженеры, которые полностью определяют их функции, конструкцию, интерфейсы с системами в операционном окружении, планы по модернизации и выводу из эксплуатации. У каждой из этих систем есть один хозяин, один владелец.

А вот в системе систем каждая из систем имеет своего хозяина, и система может функционировать автономно, без вхождения в систему систем. Тем самым разница между «просто системой» и «системой систем» определяется не через особую структуру или конструкцию системы, а через наличие независимых друг от друга стейкхолдеров, определяющих и создающих системы, а затем независимо использующих их.

 

 

В системе систем важны прежде всего владеющие частями-системами люди-стейкхолдеры, именно они делают систему систем особым случаем.

В ISO 15288:2015 выделено четыре типа систем систем, отличающихся степенью их автономности:

• управляемые (directed), в которых есть назначенный архитектор, который может выдавать приказы командам проектов составляющих систем и распоряжается общими ресурсами.

• подтвержденные (acknowledged), в которых признаваемый архитектор есть, но он может только уговаривать составляющие системы самоизмениться согласно разработанной им архитектуре.

• сотрудничающие (collaborative), в которых все системы договариваются друг с другом по каждому чиху, но архитектора, менеджера проекта или аналогичного выделенного органа управления нет.

• виртуальные (virtual), в которых системы вообще не знают друг о друге ничего и не влияют друг на друга явно.

Был выведен основной способ работы с системами систем: совместная постепенная асинхронная эволюция (модернизация) входящих в систему систем автономных систем – ибо согласованность и синхронность изменений в этих автономных системах крайне сложно обеспечить: даты утверждения проектов модернизации будут различаться, получаемое на модернизацию финансирование будет выделяться в разные моменты и нельзя будет гарантировать его достаточность, некому будет вести общий проект реформирования как инженерно, так и менеджерски, не говоря уже об общем целеполагании (технологическое предпринимательство). Хозяева автономных систем могут иметь разные мнения по поводу взаимодействия их систем с другими автономными системами в составе системы систем, они могут сопротивляться переменам, ибо их вполне может удовлетворять и автономная работа их систем в их использующих системах, а желание какого-то даже влиятельного стейкхолдера системы систем об объединении автономных систем в общую систему систем они могут не разделять.

Для работы с системами систем тем самым необходимо лидерство, опирающееся на гуманитарные дисциплины социологии, политологии, психологии, конфликтологии и т. п. – стейкхолдеры автономных систем должны занять позиции стейкхолдеров команды проекта системы систем.

 

Люди в системах

 

Человек в составе систем учитывается сложно, ибо он одновременно может быть и целевой системой («продуктом»), и «оборудованием» в составе обеспечивающей системы, и служить использующей системой, но всегда при этом человек остаётся стейкхолдером: мы можем не учитывать мнений и интересов животных (хотя и это плохо), но мы принципиально не можем не учитывать мнений людей.

В случае же, если это не один человек, а их несколько, всё становится ещё сложней: люди могут договариваться друг с другом по самым неожиданным поводам и предпринимать в этой связи самые неожиданные для команды проекта действия.

Один из простейших примеров системы с входящими в её состав людьми – это танец. В танце люди выступают и как материал, и как стейкхолдеры (в разных танцах они бывают самые разные), танец является при этом процессом, но при этом танец не обладает сложностью предприятия и тем самым не требует рассмотрения сложных вопросов корпоративного управления, стратегирования, операционного менеджмента/управления работами. Это отличный пример, на котором можно тренировать своё системное мышление[91].

Мероприятия так же являются классическим примером систем с людьми. Менеджмент мероприятий (event management[92]) даже стал университетской дисциплиной – сделать (задумать, спроектировать, изготовить, проэксплуатировать и затем вывести из эксплуатации) концерт или фестиваль трудно, но ничего необычного в этом уже нет, рассмотреть тысячи людей в составе системы-мероприятия вполне возможно.

Домашнее хозяйство, где есть дом с утварью и его жильцы, уже рассмотренный случай потребителя одежды и гаджетов – это всё примеры систем с людьми.

Сложнейшими системами с людьми являются обеспечивающие системы – предприятия, рабочие группы проекта, расширенные предприятия (extended enterprise), предприятие с его контракторами, занимающееся какой-то большой целевой системой (например, самолётом или автомобилем). Мы будем называть такие системы предпринятиями (endeavor, предприНятие), чтобы в число этих систем попали не только предприятия-юридические лица, но и другие виды организаций, которые что-то предпринимают.

Главное, что нужно понимать – что системы с людьми по определению являются системами систем в силу того, что люди обладают свойством самопринадлежности. И это означает, что с этими системами систем нельзя работать простыми инженерными методами, в которых можно сконструировать простую механическую или механическую с элементами электроники систему, изготовить её части и собрать их в работоспособное целое.

Нет, метафора часовщика с изготовлением деталей и их сборкой не работает, с людьми (как и любыми другими живыми системами) больше работают «сельскохозяйственные» метафоры садовника (который имеет контроль над тем, что выращивает) и в больших системах систем с людьми лесника (который не имеет контроля над своим лесом – где какое дерево или кустик вырастет, но тем не менее достаточно влияния, чтобы предотвратить какие-то серьёзные негативные события: может предотвратить пожар, подкормить зимой животных, отогнать браконьеров).

В особо крупных системах (большое сообщество, общество в масштабах государства, всё человечество) говорят уже не просто о сложности системы, а сложностности или даже сложносистемном мышлении[93], что не позволяет как-то строить действия с предсказуемым результатом.