Управление в инженерной деятельности как ответ на появление «сложных» технических изделий.

Нарисуем первую схему большого сложного инженерно-технического изделия (схему, как мы увидим дальше, неточную, но достаточную для начала нашего обсуждения):

Рис. 3.1. Исходная схема большого сложного изделия

Величина и сложность изделия изображена на этой схеме посредством разбиения «целого» на клеточки-составляющие, причем каждая составляющая закреплена за «своим» инженерным специалистом.

 

Чтобы развить эту схему, то есть развить представление о сложном инженерно-техническом изделии, обратимся к модельному примеру, скажем, к истории хорошо всем нам известного изделия «самолет».

Первые самолеты были «не очень сложным» изделием. Изделие-самолет «набирался» из четырех частей – создающих подъемную силу крыльев, прикрепленной к ним гондолы для пилота, мотора и обеспечивающих управление механических приспособлений. Я называю это изделие «не очень сложным», поскольку, во-первых, это были независимые материальные части, каждая из которых выполняла одну функцию в рамках такого целого инженерно-технического изделия как самолет. Каждая монофункциональная часть могла быть физически вынута из целого не затрагивая другие части, произведена как отдельное, подвергнута замене, короче, с нею можно было оперировать именно как с частью некоторого целого (вспомним детский конструктор Лего!). Во-вторых, всем этим предприятием занимался инженер – один во всех лицах, даже если физически он состоял из братьев Райт или группы энтузиастов воздухоплавания.

Схематически эту ситуацию можно изобразить следующим образом (см. Рис. 2). Здесь малые квадраты обозначают части изделия, а стрелочки – их функции по отношению к собранному целому - самолету.

 

Рис.3.2. Целое изделие как совокупность частей.

 

В противовес этой простой конструкции современный самолет состоит не из частей, а элементов. Как и часть, элемент выполняет определенную базовую функцию, для чего он материализуется, осуществляется на каком-то материале. Однако эти материальные части с их функциями не просто сосуществуют (проектируются, производятся) рядом друг с другом с тем, чтобы быть собранными в готовое работоспособное изделие. В силу тех или иных прагматических соображений на одном и том же материале приходится совмещать несколько функций. Так, было бы странно видеть на современных самолетах отдельный двигатель с топливным баком: уже давно двигатель завязан в одну систему с крылом, которое, в частности, служит топливным баком, что существенно снижает вес самолета и позволяет развивать высокие скорости. Между совмещаемыми функциями могут возникать конфликтные отношения, скажем, оптимизация одной из них может негативно влиять на другую и нужно найти приемлемый компромисс или придумать принципиально новое решение, снимающее конфликт.

Но это лишь простейший пример интеграции элементов: «В любом самолете можно выделить ряд функциональных подсистем, определяющих в совокупности его полезные свойства. Это подсистема создания подъемной силы, подсистема, обеспечивающая устойчивость и управляемость самолета на заданной траектории, подсистема обеспечения движущей силы, подсистемы обеспечения целевой функции, жизнеобеспечения, обеспечения управления и навигации в различных условиях полета и др. Каждая из таких подсистем может включать в себя комплекс простых и сложных систем и отдельных элементов. Расчленение самолета на подсистемы, удобное для изучения и анализа, отнюдь не означает, что они полностью автономны. Системы самолета взаимосвязаны и взаимообусловлены. Например, в настоящее время для сверхзвуковых маневренных самолетов широкое применение находят так называемые интегральные схемы, основанные на объединении крыла, фюзеляжа, силовой установки, систем управления и устойчивости с целью достижения максимальной эффективности».[17]

 

На схеме это выглядит следующим образом:

 

 

Рис.3. 3. Целое изделие как сложная система функциональных элементов (подсистем)

 

Каждый прямоугольник здесь по-прежнему обозначает материализованную функцию, их пересечение – совмещение ряда функций на одном материале, а группировка – сорганизацию в определенную структуру элементов, где одна и та же функция распределена на нескольких материальных элементах.[18] В качестве иллюстрации приведен самолет-невидимка стеллс, напоминающий одно причудливое крыло, на которое повешены все остальные функции. (Кстати, сделано это не очень удачно, поскольку самолет плохо управляем, а потому снят с производства.)

 

Комментарий Мы столкнулись с действительностью «понятий» - слов, которые требуют уточнения: преступление в обыденном смысле и преступление в уголовном кодексе (выбранный смысл влияет на чью-то деятельность).

В нашем случае это слова-понятия из так называемой системной парадигмы (тоже непростое слово!). В ней такие слова как целое, часть, строение (состоит из), материал, система, структура, элемент (структуры), функция (элемента), функциональная (под)система.

Простое инженерное изделие мы рассмотрели как целое, которое состоит (собирается) из множества частей (имеет многочастное строение), где каждая часть реализована в собственном материале (и это важнейший признак автономности частей), а в сумме эти материалы («аддитивное множество») составляют материал целого.

Управленческая проблема, в нашей трактовке, возникает тогда, когда на одном и том же материале реализуются – разные по функции! – части, в результате чего мы получаем сложно структурированный материал – структуру, состоящую из (полифункциональных) элементов. При этом одна и та же функция (задача, которую выполняла относительно автономная часть изделия) может быть распределена по нескольким элементам, и между элементами устанавливаются сложные отношения и связи. Распределенные по элементам функции Такое целое получило название системного (целое как система, система элементов, система связей элементов).

В больших сложных изделиях работают команды специализированных инженеров: специализированных как по функциям – распределенным по элементам функциональным подсистемам, так и по материализованным структурным элементам. И задача управления – согласовать все эти частные работы в интересах определенного целого-продукта.

Вопрос к профессиональному самоопределению: в какой мере Инженеру-Управленцу надо владеть системной парадигмой и разбираться – участвовать в обсуждении и решении множества накопившихся здесь проблем? Надо ли делать все это для того, чтобы решать – каждый раз на новом изделии с новыми характеристиками – проблему распределения функций (возможно, вновь открывшихся) по структуре элементов, простраивая систему связей элементов.

Комментарий Современныйсамолет, конечно, не единственная большая и сложная система. Сегодня многие технические изделия проектируются и строятся как таковые.

Важно, что системная парадигма применяется не только по отношению к техническим изделиям, а и «изделия природы», которые мы пытаемся понять с ее помощью. То есть, встречаясь с очень «сложным», по-видимому, явлением, мы пытаемся понять, проанализировать его как систему, которая включает множество функциональных подсистем, вместе обеспечивающих жизнь этого явления как некоторого целого, и структура которой состоит из большого числа связанных полифункциональных элементов, что позволяет наиболее экономно (эффективно) распределить функциональные подсистемы по структуре.

То ли научно-аналитическая процедура, в принципе, сложнее инженерно-конструктивной, то ли системная парадигма недостаточна для анализа «природных систем» и требует существенного развития («смены парадигмы» по А. Куну), но успехи науки в использовании системного подхода менее впечатляющие, нежели достижения инженерии. Это можно заметить на примере анализа такого сложного явления как человеческий организм. Современная европейская медицина выделяет в нем множество функциональных подсистем, таких как легочная, сердечная, желудочно-кишечная, мочеполовая, костная, анализирует их распределение по элементам материальной структуры и взаимосвязи элементов в процессах жизнедеятельности организма. Однако по большому счету медики продолжает действовать с человеческим организмом, так, как если бы он набирался из них как относительно автономных. В лечебных учреждениях – поликлиниках, больницах соседствуют кабинеты и отделения кардиологии и пульмонологии, гастрологии и урологии, неврологии и ортопедии – где каждый специалист занимается «своей» подсистемой, используя в том числе «свои» специфические инструменты, начиная от фармакологии и заканчивая хирургией. Существует весьма любопытный признак, который говорит о том, что автономия функциональных подсистем крайне условная: если вчитаться в любой рецепт препарата для лечения заболевания той или иной подсистемы, то выясняется, что при этом могут последовать, неприятности, часто очень серьезные, для всех остальных подсистем. На иных принципах построены гомеопатические методы лечения или та же китайская медицина, пытающиеся лечить организм в целом, хотя при этом возникает масса методологических вопросов, что это значит и как им это удается.

В нашем курсе мы постараемся проблемы системного подхода держать под постоянным контролем.

Создание современных больших сложных систем[19] не может быть выполнено одним инженером, даже обладающим гениальностью Леонардо. В итоге перед нами феномен разделения инженерного труда: каждым элементом – каждой подсистемой, поскольку такой элемент может быть представлен как совокупность элементов со связями – занимаются свои инженерные специалисты, причем не единичные, а объединенные в крупные структуры, достигающие десятков тысяч человек. И говоря о сложных инженерно-технических изделиях, мы будем иметь ввиду не только их сложное «материально-элементное» строение, а и то, что с ним связано разделение и кооперация инженерного труда. Более того, мы получаем возможность говорить о двух системах: системе изделия, а также о завязанной на нее изоморфной системе инженерной профессиональной деятельности. Изобразим на схеме эти две системы (Рис. 4):

 

Рис.3.4. Инженерно-техническая деятельность по созданию сложных систем как отношение системы деятельности и системы изделия.

 

Эту схему можно читать двояко. Если она изображает конкретный финальный процесс инженерно-технической деятельности, в котором специализированные инженерные коллективы создают определенное изделие, то две системы являются проекциями данного единого процесса. Но их можно рассмотреть и как две относительно автономные системы, которые живут по разным законам. Изделие, после того, как появилось на свет в результате инженерной деятельности, начинает жить самостоятельной жизнью и, при благополучном исходе, умирает если не физически, то морально. Здесь принято говорить о жизненном цикле данного изделия. Система же инженерной деятельности остается для того, чтобы произвести на свет новое изделие, причем, как правило, не копирующее старое, а улучшающее его. Сложившиеся системы деятельности воспроизводится, закрепляя и воспроизводя инженерный опыт.[20] То, в какой мере окажется инновационной работа той или иной системы деятельности на новом витке, насколько она окажется успешной, более того, сохранится ли она или уступит место другой, зависит от многих обстоятельств. Но прежде всего от самой системы: мы отметили, что структура системы деятельности изоморфна структуре изделия, и даже став относительно автономной в процессе воспроизводства она нацелена на воспроизводство «своей» структуры технического изделия. Радикальная смена структуры технического изделия может оказаться проблемой для сложившейся структуры инженерной деятельности.

 

В принципе, мы давно уже, рассматривая системную организацию сложно кооперированной инженерно-технической деятельности, должны были ввести понятие «управления». (Вскользь мы коснулись его в предшествующем комментарии.)

Описанное нами разделение инженерного труда, помимо собственно технических трудностей, связанных с удовлетворением тех или иных требований к создаваемому изделию, порождает проблему стыковки и наложения процессов и результатов деятельности разных специалистов, задействованных на разработке одного изделия. Проблемы начинаются с простейшего, казалось бы, разговора на одном языке, трансляции с одного языка на другой (скажем, использования сопоставимых единиц измерения или программных языков) и заканчиваются тем, что в процессе совместной деятельности пути решения технических проблем в рамках каждой из подсистем могут кардинально расходиться, вступать в противоречие друг с другом.

Для преодоления таких проблем в инженерно-технической деятельности и должна появиться особая управленческая фигура, которая удерживает целое и координирует работу частичных специалистов. К ее функциям, в свете нашего анализа, должны относиться:

· согласование требований к изделию со стороны заказчика;

· создание общей концепции или схемы изделия в свете этих требований;

· «разборка» схемы на функциональные блоки с учетом того, что один и тот же материал изделия способен выполнять ряд функций, а одна функция реализуется на нескольких структурных элементах;

· раздача функциональных блоков специализированным инженерным подразделениям, или, иначе, превращение требований заказчика в требования к разработчикам различных элементов изделия;

· контроль за работой и результатами работы специализированных подразделений;

· разрешение конфликтов между специализированными подразделениями и их решениями;

· «сборка» функциональных блоков на структуре элементов изделия.

 

Но это далеко не полный список того, что должен делать Управленец – какие функции должно выполнять то место в структуре деятельности, на которое возлагается задача собрать в целое кооперативную структуру деятельности по созданию сложной системы. Наш список относится только к одному этапу в процессе инженерной деятельности, а именно к «бумажному» проектированию, тогда как этот процесс включает и другие важные этапы. Приведем схему этапов процесса инженерной деятельности по выпуску какого-то изделия:

 

 

 

 

∑

 

 

Рис. 6

 

Рис.3.5. Этапы инженерно-технического процесса создания изделия.

 

Нами изображен стандартное крупноблочное разбиение инженерно-технического процесса создания изделия. На первом этапе, после получения требований к изделию, научному анализу подвергаются имеющиеся образцы на предмет адекватности этим требованиям и ищутся пути решения найденных при этом проблем. Конструкторское проектирование изделия, достаточно подробно описанное нами выше, начинается с анализа и оценки научных предложений и заканчивается выдачей документации для технологов, которые определяют, каким образом конструкторские решения могут быть изготовлены на определенном производстве. Инженеры на производстве превращают документацию в собственно изделие, которое затем испытывается, доводится и, наконец, поступает в эксплуатацию.

Этапы закреплены за соответствующими инженерами-специалистами, и, хотя они могут менять места в процессе создания изделия, выбранная специализация как правило сопровождает инженера на протяжении всей деятельности. Членение процессов и места в них не заданы каким-то естественным законом, а обусловлены различными подходами в организовывании деятельности. Так, тенденция формирования как можно более узкого, но высококомпетентного специалиста (и в этом случае нельзя говорить о конструкторе или технологе вообще, поскольку эта функция распределяется между многими узкими специалистами) сталкивается с тенденцией выращивания специалиста широкой ориентации, способного легко осваивать новые направления деятельности.

Разделение инженерного труда по этапам процесса создания изделия и необходимость его кооперирования порождает управленческие проблемы, сходные с теми, что мы видели в ситуации разделения труда конструкторов. Только в данном случае конфликты и другие сложности кооперации возникают не между конструкторами, занятыми в разных функциональных подсистемах, а специалистами иного толка. Типичным является конфликт между конструкторами и технологами, где вторые должны обеспечить производство того, что нарисовали первые, а все вместе, включая управленца с его особыми функциями, должны решить задачу посадки множества функций на материальную структуру.

 

Итак, сложность системы, вызывающая необходимость появления особой фигуры Управленца, вызвана тем, что возникает фрагментация инженерно-технической работы и закрепление фрагментов за узкими специалистами, кооперация труда которых порождает проблемы, не решаемые усилиями самих специалистов. (Будем называть такие проблемы разрывами в деятельности.) Мы отметили два дополняющие друг друга направления такой специализации. Первое это членение процесса инженерного труда на этапы и специализация инженера на том или ином из них. Второе – специализация на функциональных блоках и структурных элементах внутри этапа. (Мы подробно рассмотрели такую функциональную и структурную специализацию для этапа конструирования изделия. Достаточно очевидно, что подобная специализация работе имеет место на каждом этапе – и научного исследования, и подготовки к производству, и на этапах собственно производства и эксплуатации.) [21]