Inżynieria Systemów i Analiza Systemowa

Wykład 1

Literatura:

• P. Beynon-Davies, Inżynieria systemów informatycznych, WNT, 1999

• E. Yourdon, C. Argila, Analiza obiektowa i projektowanie, Przykłady zastosowań, WNT, 2000

• W. Findeisen, Analiza systemowa – podstawy i metodologia, PWN, 1985

• Z. Gładys, W. Pogorzelski, Elementy analizy systemowej, Novum, 2002

• W. Pogorzelski, Teoria systemów i metody optymalizacji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 1999

• L. Powierża, Elementy inżynierii systemów, Oficyna Wydawnicza

• P. Sienkiewicz P, Analiza systemowa. Podstawy i zastosowania, Wydawnictwo Bellona 1994Wydawnictwo Bellona 1994

• J. Gutenbaum, Modelowanie matematyczne systemów, Omnitech Press, 1992

• J. Kisielnicki, MIS systemy informatyczne zarządzania, Placet, 2008

• Z. Gomółka, Elementy ogólne teorii systemów, Uniwersytet Szczecinski, 1999

• A Korzeniowski Zarządzanie gospodarka magazynowa, PWE 1997A. Korzeniowski, Zarządzanie gospodarka magazynowa, PWE, 1997

• M. Młynarczyk, Analiza ryzyka w transporcie i przemyśle, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 1997

• A. Kijewska, Systemy informatyczne w zarządzaniu, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2005

• P. Adamczewski, Zintegrowane systemy informatyczne, MIKOM, Warszawa, 1998

• J. Coyle, E. Bardi, J. Langley, Zarządzanie logistyczne, PWE, Warszawa, 2002

• M. Gubała, J. Popielas, Podstawy zarządzania magazynem na przykładach, Biblioteka Logistyczna Poznań, 2002

• inżynieria – umiejętność konstruowania i wznoszenia różnego rodzaju budowli z praktycznym stosowaniem praw i zasad pewnej dziedziny

• inżynieria systemów (System Engineering) obejmuje metody tworzenia, oceny i pielęgnacji systemów

• inżynieria oprogramowania (Software Engineering) to produkcja i eksploatacja wysokiej jakości systemów programowych w założonym czasie i budżecie

• inżynieria informacji (Information Engineering) obejmuje metody tworzenia i utrzymywania kompleksowych systemów informatycznych, obsługujących duże organizacje

• inżynieria wiedzy (Knowledge Engineering) zapewnia metody reprezentowania znaczenia porcji wiedzy, jej pozyskiwania i przetwarzania

• i inne…

• analiza systemowa

  • zbiór metod i technik analitycznych, ocenowych i decyzyjnych, służących racjonalnemu rozwiązywaniu systemowych sytuacji decyzyjnych

• badanie wspomagające działania osób odpowiedzialnych za decyzje lub linie (strategie) postępowania w warunkach niepewności i ryzyka

• analiza systemowa ma na celu:

  • określenie pożądanego działania lub linii (strategii) postępowania przez rozpoznanie i rozważenie dostępnych wariantów oraz porównanie przewidywanych ich bliższych i dalszych następstw/skutków

  • opracowanie modelu logicznego projektowanego systemu informatycznego oraz modelu fizycznego systemu

• system to byt przejawiający istnienie przez synergiczne współdziałanie swych części

• podejście systemowe to zespołowe patrzenie na całość, holizm, poprzez role i funkcje części w całości, z uwzględnieniem powiązania przyczynowo-skutkowego, często niejawnego i nieliniowego, z uwzględnieniem dalekosiężnych skutków naszych decyzji

Prawa podejścia systemowego

• Współczesne i przyszłe problemy często są efektem poprzednich rozwiązań (kuracji)

• Dla każdego działania znajdzie sie przeciwdziałanie

• Krótkookresowe polepszenia często prowadzą do długotrwałych problemów i trudności

• Rozwiązanie może być gorsze niż sam problem

• Łatwe rozwiązanie może w ogóle nie być rozwiązaniem

• Szybkie rozwiązanie, wykonane na poziomie symptomów danego problemu, często wiedzie do licznych problemów, które nie istniały przedtem (szybkie rozwiązania mogą być antyprodukcyjnymi rozwiązaniami)

• Przyczyna i efekt niekoniecznie muszą być silnie związane w czasie i przestrzeni. Często działania wdrożone tu i teraz pojawią się jako efekt daleko i późno

• Działania, które przyniosą najlepsze efekty wcale nie są oczywiste od samego początku

• Niski koszt i wysoka efektywność rozwiązań nie mogą być przedmiotem wzajemnej wymiany

• Całość problemu jest często większa niż prosta agregacja elementów tego problemu

• Zawsze musimy rozpatrywać cały metasystem (np. problem, przedsiębiorstwo, organizacja) złożony z systemu i otoczenia

• Teoria Systemów (TS) lub ogólna Teoria Systemów (OTS) jest dyscypliną wiedzy i umiejętności umożliwiającą lepsze rozumienie i harmonijne kształtowanie otaczającej nas rzeczywistości

• Teoria Systemów, podobnie jak Analiza Systemowa, Zarządzanie Projektem i inne powstała po II wojnie światowej jako efekt doświadczeń zdobytych przez armię amerykańską

  • następnie wykorzystywana przy wojskowych projektach badawczych

  • rozwój lotnictwa wojskowego

  • rozwój przemysłu rakietowego

  • rozwój łodzi podwodnych

  • …

  • później (lata 60-te XX wieku) zastosowana do rozwiązań cywilnych

• naczelną zasadą, paradygmatem, Teorii Systemów jest całościowe, holistyczne, ujmowanie rzeczywistości,

  • w przeciwieństwie do ujęcia redukcjonistycznego, które panowano w nauce od czasów Newtona i Kartezjusza (od XVI/XVII wieku)

• paradygmatem redukcyjnego podejścia do rzeczywistości jest podział obiektu, bądź problemu badań na części składowe i przez kolejne uproszczenia zbadanie własności jego oddzielnych części, by w ten sposób wnioskować o zachowaniu się całości

• nowy paradygmat określany jako podejście systemowe, przyjmuje holistyczne spojrzenie na świat

• zakłada, że przyroda stanowi całość, w której żadne odrębne elementy nie istnieją

• próbuje z poznawanych elementów tworzyć przydatną strukturę (system)

• podejście takie jest niezbędne do prawidłowego podejmowania decyzji

ISTOTNA JEST KONCEPCJA - Koncentrujemy się na działaniu

• Tworzenie zakładek (na podstawie przydatności)

• Uzgadnianie stanowisk

• Wykorzystanie pomysłów do kreacji zmian

• Zamiast odrzucać, próbujemy pogodzić sprzeczności

• Zmiana zamiast stabilności

W przeciwieństwie w podejściu atomistycznym „Od szczegółu do ogółu”

ISTOTNA JEST INFORMACJA - Koncentrujemy się na odkrywaniu (Interesuje nas prawda albo to „co jest”, użyteczny rezultat powstaje przez osąd)

• Tworzenie „szuflad” (na podstawie doświadczeń)

• Wykazywanie słuszność racji

• Przykrawanie pomysłów do danego stanu

• Odrzucamy, to co niezgodne

Pytania poznawcze (NAUKA) według paradygmatu systemowego:

1. Co to jest ? – wyróżnienie z uniwersum

2. Jakie to jest? – zgrubny, przybliżony opis Jak to działa?

3. – model czarnej skrzynki

4. Jak to wykorzystać? – możliwe zastosowania

Pytania aplikacyjne (INZYNIERIA) według paradygmatu systemowego:

1. Czy to jest potrzebne? – artykulacja użyteczności

2. Czym to zaspokoić? – koncepcja zaspokojenia potrzeby

3. Jak to skonstruować? – projektowanie (alternatywy)

4. Jak i gdzie to wyprodukować? – technologia i koszty

5. Gdzie i jak to sprzedać? – rynek, rozpoznanie potrzeb

6. Jak to użytkować? – cele, metody eksploatacji

7. Jak to zreuzytkowac? (kasacja, recykling)

• podejście systemowe polega na szukaniu połączeń pomiędzy jej częściami, które są pozornie niezależne i dostrzeganiu procesu rozwoju, zamiast pojedynczych wydarzeń

• system (gr. zestawienie, połączenie) to skoordynowany wewnętrznie i wykazujący określoną strukturę układ elementów

  • rozpatrywany od zewnątrz jest całością, nakierowaną na określony cel

  • rozpatrywany od wewnątrz jest zbiorem elementów i relacji (zależności) miedzy nimi

• system to logicznie spójny zbiór elementów i ich połączeń

• istotą systemu jest sensowne powiązanie elementów z punktu widzenia jakiegoś kryterium

  • jeśli na daną rzecz (obiekt, proces) spoglądamy ze zwróceniem uwagi na strukturę, wtedy ujmiemy rzecz systemowo

• z tych samych elementów można zbudować różne systemy

• zrozumienie systemu wymaga integracji wiedzy obejmującej różne dziedziny

• podejście systemowe należy traktować jako zasadę porządkowania

• może być też rozumiane jako sposób postępowania, w których zjawiska są traktowane kompleksowo

• systemy można poznawać, rozwijać i sterować nimi tylko na drodze modelowania i dokonywania operacji na modelach

• podejście systemowe wprowadza kilka zmian:

  • przejście od myślenia reistycznego na rzecz fenomenologicznego (rzeczy— zjawiska)

  • przejście od myślenia mechanistycznego opartego na koncepcji odwracalności zdarzeń do myślenia w kategoriach procesów nieodwracalnych

  • przejście od myślenia dogmatyczno-normatywnego do myślenia efektywnościowego

• przejście od rozmytych pojęć tradycyjnego filozofowania – do dyscypliny holistycznego myślenia logiczno – matematycznego

• według von Bertalanfy, jednego z głównych twórców Ogólnej Teorii Systemów, główne jej zadania to:

  • integracja nauk przyrodniczych i społecznych

  • próba stworzenia ścisłej teorii w poza fizycznych dziedzinach nauki

• rozwijanie unifikujących zasad przecinających całokształt poszczególnych nauk, zmierzając do jedności nauki

• dążenie do integracji prac naukowych, nauczania i wychowania

Inżynieria systemów i analiza systemowa

możliwe do zaobserwowania i kreowania przez człowieka systemy rozciągają sie od systemów naturalnych przez techniczne, materialne i symboliczne, antropotechniczne i socjotechniczne (organizacje, przedsiębiorstwa)

Cel: opracowanie projektów koncepcyjnych

• maszyn

• urządzeń

• programów

• usług

• organizacji

harmonijnie i efektywnie współdziałających z otoczeniem, w realizacji

zadanej funkcji celu systemu

Inżynieria systemów i analiza systemowa – cel

• ukazanie nowego paradygmatu systemowo – holistycznego patrzenia na świat w świetle konsekwencji poznawczych i utylitarnych

• w ramach inżynierii systemów spojrzenie to umożliwia specjalizacje, lecz bez izolacji specjalistów z danej dziedziny

• dzięki teorii i inżynierii systemów można ujrzeć projektowany system w całym cyklu życia, od pomysłu do wycofania z użycia, dostrzegając możliwe alternaty i długoterminowe wpływy na otoczenie socjotechniczne

• osiągniecie celów technicznych wymaga połączenia wiedzy systemowej i podejścia ekspertowego – inżynieria systemów musi być działalnością zespołową, gdzie różni uczestnicy znają relacje między swoją specjalnością a czynnikami ekonomicznymi, środowiskowymi, społecznymi i politycznymi

Wykład 2

Zarządzanie informacją

Wiedza w gospodarce i społeczeństwie

Społeczeństwo informacyjne

Przepływ informacji

Zarządzanie informacją

Na każdą organizację mają wpływ różnorodne czynniki zewnętrzne, związane ze środowiskiem, w którym ta organizacja działa:

• konkurencja – zwiększenie jakości, obniżanie cen i kosztów,

• tempo zmian i rozwój społeczeństwa, gospodarki i handlu,

• komputeryzacja,

• wzrastająca globalizacja – mniejsze bariery handlowe, transportowe, łatwiejszy przepływ kapitału, materiałów i surowców,

• zmiana wzorców zatrudnienia – elastyczność w zatrudnianiu pracowników, wykorzystywanie tzw. firm outsourcingowych.

• dane to fakty uzyskane poprzez obserwację, czytanie, liczenie, mierzenie itp., które są następnie rejestrowane w określonym miejscu.

• dane mogą dotyczyć dowolnych faktów, związanych z codzienną działalnością firmy, mogą być przykładowo: szczegóły płacowe na liście płac pracowników, szczegóły zamówienia na fakturze, wielkości pomiarowe uzyskane podczas pracy jakiegoś urządzenia

• dane uzyskiwane są zarówno z wewnątrz firmy, jak i z jej otoczenia

• podczas procesu przetwarzania danych należy pamiętać również o jakości źródła danych – jeżeli źródło danych jest niewłaściwe lub niesprawne, to uzyskana z nich informacja może okazać się fałszywa i tym samym bezwartościowa

• informacja to dane prezentowane w określonym kontekście, dla którego zdefiniowano znaczenie, czyli są to dane przekształcone w formę użyteczną dla ich odbiorcy

• każda informacja ma swojego nadawcę i swojego odbiorcę

• dana staję się informacją wtedy, gdy jest zrozumiała dla odbiorcy

• dana staje się informacją, gdy jej nadawca (twórca) dodaje jej znaczenia, poprzez:

  • nadawanie kontekstu – w jakim celu dane są zbierane

  • kategoryzację – określono jednostki analizy lub kluczowe składniki danych

  • obliczenia – matematyczne lub statystyczne analizowanie danych

  • poprawianie – usunięto błędy z danych

  • łączenie – podsumowywanie danych w zwartej formie

• wiedza to połączenie doświadczenia, wartości, odpowiednio dobranych informacji oraz eksperckiego podejścia do jakiegoś zagadnienia, które określa reguły dla oceny oraz włączenia nowych doświadczeń i informacji

• w organizacjach wiedza jest zawarta w dokumentach, zbiorach wiedzy oraz w procedurach i procesach organizacyjnych

• wiedza oznacza uporządkowane i „oczyszczone” informacje

• wiedza zarezerwowana jest dla ludzi, a dane i informacje przechowuje się w bazach danych

• próby zapisywania i przechowywania wiedzy w bazach wiedzy są wspomagane przez jedną z dziedzin informatyki, czyli zarządzanie wiedzą

• mówiąc o informacji, należy również wspomnieć o tzw. wartości informacji, zależy od czynników:

  • samej informacji

  • użytkownika, który ją odbiera i ewentualnie wykorzystuje

  • intencji, od których zależy jej interpretacja przez użytkownika w momencie odbioru informacji

  • działań podejmowanych przez użytkownika po odebraniu informacji oraz

  • wyników tych działań

• na podstawie tych czynników, można określić, w sposób bardziej formalny, wartość informacji następująco:

wartośćInformacji = funkcja (informacja, użytkownik,

intencjaUżytkownika, działania, wyniki)

• informacje można sklasyfikować z różnych punktów widzenia:

  • według źródła – wyróżniamy informację wewnętrzną, zewnętrzną, pierwotną, wtórna, rządową, itp.

  • według charakteru – wyróżniamy informację ilościową, jakościową, formalną, nieformalną, itp.

  • według poziomu – informację strategiczną, taktyczną, operacyjną

  • według czasu – informację historyczną, teraźniejszą, przyszłą

  • według częstotliwości – informację ciągłą, godzinną, dzienną, miesięczną, roczną

  • według wykorzystania – informację planistyczną, kontrolną, służącą do podejmowania decyzji

• informacje można sklasyfikować z różnych punktów widzenia:

  • …

  • według formy – informację pisemną, ustną, wizualną

  • według pojawienia się – wyróżniamy informację pojawiającą się w zaplanowanych przedziałach czasu, okazjonalnie, na żądanie

  • według typu – wyróżniamy informację szczegółową, podsumowaną, „wyciętą”, „połączoną”

• funkcje, jakie spełnia informacja z biznesowego punktu widzenia:

  • powiększa i polepsza wiedzę – powoduje modyfikację wiedzy

  • redukuje niepewność – szczególnie przy planowaniu i podejmowaniu decyzji

  • wspomaga monitorowanie i kontrolę – dostarcza wiedzy na temat działalności bieżącej przedsiębiorstwa,

  • ułatwia komunikację – zarówno komunikację wewnątrz firmy, jak i komunikację z klientami danej firmy

  • pełni rolę zasobu

    • ma swoją wartość

    • wymaga poniesienia kosztów

    • wykorzystywana do osiągnięcia określonych celów

    • może być przedmiotem kradzieży

    • może tracić „na wartości” poprzez swoją dezaktualizację

Wiedza w gospodarce i społeczeństwie

DANE → INFORMACJA → WIEDZA → MĄDROŚĆ

Zbiór danych nie jest informacją. Zbiór informacji nie jest wiedzą. Zbiór wiedzy nie jest mądrością. Zbiór mądrości nie jest prawdą.

• Od danych w bitach do informacji i mądrości

• Opisowe przedstawienie drogi od danych do mądrości

  • zbiór danych (liczby, słowa) to nie informacja

  • zbiór informacji (zdania, stwierdzenia, agregacja liczb i zdań) to nie wiedza.

  • zbiór różnego typu wiedzy (zasady, opisy) to nie mądrość

  • zbiór mądrości (multiple knowledge), zintegrowany w akcji, to nie jest prawda

Piramida organizacji i użyteczności informacji

Gospodarka wiedzy

Wiedza w gospodarce i społeczeństwie

NOWE WYZWANIA → GOSPODARKA OPARTA NA WIEDZY

• WIEDZA to wynik uczenia i poznawania sprawdzonego w praktyce

• typy wiedzy:

  • KNOW–WHAT: wiedza wymagająca transferu skodyfikowanych (usystematyzowanych) informacji

  • KNOW–WHY: wiedza wymagająca zrozumienia podstawowych zasad, reguł i idei

  • KNOW–HOW: wiedza wymagająca bezpośredniego doświadczenia

  • KNOW–WHO: wiedza wymagająca bezpośrednich kontaktów pomiędzy jednostkami

• WIEDZA JAWNA – podręczniki, materiały instruktażowe, instrukcje, patenty i inne

• WIEDZA UKRYTA – umiejętność nabywana poprzez praktykę, wiedza gromadzona w ludzkich umysłach, procedurach organizacji i inne

• gospodarka XXI wieku oparta na produkcji i dystrybucji wiedzy.

• wiedza zasobem wytwórczym

• wzrośnie rola wiedzy ukrytej jako umiejętności do wprowadzania innowacji na szczeblu przedsiębiorstw i całego społeczeństwa

• cechy ludzi zarządzających naszą gospodarką z ramienia jej zachodnich właścicieli, cechy, których nam brak

• aktywność i odwaga publicznego wyrażania i bronienia własnej opinii i poglądów

• zrozumienie i docenianie wartości pracy

• umiejętność hierarchizacji wartości i zadań

• odpowiedzialność za własne i zespołu wyniki (accountability)

• umiejętność delegowania i dzielenia się zadaniami oraz odpowiedzialnością

• docenianie znaczenia krytyki i oceny

Obrazkowa historia zlecenia wykonania projektu

Społeczeństwo informacyjne

• społeczeństwo informatyczne

  • nowe technologie informatyczne

  • wykorzystanie możliwości Internetu

• społeczeństwo informacyjne

  • wykorzystanie technologii cyfrowych

    • szybkie sieci telekomunikacyjne

    • komunikacja multimedialna

    • telekomunikacja mobilna

  • powstanie nowych zawodów

    • dematerializacja pracy (zastępowanie pracy fizycznej pracą wymagającą dużego udziału informacji i wiedzy, telepraca)

    • zmiany w edukacji (edukacja ustawiczna, edukacja zdalna)

    • nowe podziały społeczne

„Analfabetą przyszłości nie będzie człowiek, który nie umie czytać i

pisać. Będzie to osoba, która nie wie, jak nauczyć się uczyć.”

• miarą zdolności inteligentnego człowieka do funkcjonowania w nowoczesnym społeczeństwie będzie umiejętność wykorzystania komputerów do swoich potrzeb

• rozwój cywilizacji informacyjnej

• obok surowców, kapitału i pracy do podstawowych zasobów produkcyjnych zaliczać się będzie informacja i wiedza

• wykorzystanie przy tym technik informatycznych jest sprawą zasadniczą o charakterze narzędziowym

• stwierdzenie, że na naszych oczach dokonuje się przejście od homo sapiens do homo communicans

Homo sapiens – człowiek myślący

Homo communicans – człowiek komunikujący się

Rzeczywistość wirtualna

• przejaw postępu technicznego i dobrobytu materialnego współczesnych społeczeństw – szybki rozwój narzędzi komunikacji

• niemal każdy ma dostęp do radia, telewizji, prasy, książek, Internetu

• na naszych oczach przejście od homo sapiens do homo communicans

• początek trzeciego tysiąclecia uznany za wiek komunikacji

• szybki rozwój nowych form społecznego przekazu informacji

• powszechna komunikacja masowa, elektroniczna, audiowizualna, multimedialna

• zmiany społeczne i kulturowe dotyczą czegoś więcej niż tylko postępu technologicznego, sięgają samych podstaw ludzkiej egzystencji

• …

• zmiany społeczne i kulturowe dotyczą czegoś więcej niż tylko postępu technologicznego, sięgają samych podstaw ludzkiej egzystencji

• dzisiaj komunikacja i informacja wkracza we wszystkie wymiary ludzkiego życia, staje się wartością samą w sobie

• czasem odciąga wręcz od rzeczywistości, tworząc świat rzeczywistości wirtualnej

• odciąga też od wartości, promując świat pustki moralnej

• rozwój środków społecznego przekazu silnie wpływa na wszystkie dziedziny ludzkiego życia i staje się jednym z istotnych wyznaczników kultury naszych czasów

Globalna wioska

• pod wpływem nowych środków społecznego przekazu kształtuje się nowy rodzaj człowieka

• jednym ze skutków społeczeństwa informatycznego jest życie w globalnej wiosce, w której wszyscy wiedzą niemal wszystko o bliższych i dalszych sąsiadach

• drugi skutek to możliwość szybkiego i łatwego komunikowania się z coraz odleglejszymi zakątkami świata

• nowy typ człowieka o specyficznej formie wypowiadania siebie i odnoszenia się do innych, o nowym sposobie rozumienia świata, o innym podejściu do życia, aktywności i współpracy

Społeczeństwo informacyjne

• społeczeństwo staje się społeczeństwem informacyjnym, gdy osiąga stopień rozwoju oraz skalę i skomplikowanie procesów społecznych i gospodarczych wymagające zastosowania nowych technik gromadzenia, przetwarzania, przekazywania i użytkowania olbrzymiej ilości informacji generowanej przez owe procesy

• w takim społeczeństwie

• informacja i wynikająca z niej wiedza oraz technologie są podstawowym czynnikiem wytwórczym

• wszechstronnym czynnikiem rozwoju jest wykorzystywanie teleinformatyki

• siła robocza składa się w większości z pracowników informacyjnych

• większość dochodu narodowego brutto powstaje w obrębie szeroko rozumianego sektora informacyjnego

Światowe tendencje globalizacji

Biała KsięgaWspólnoty Europejskiej „Nauczanie i Uczenie się”

• Wpływ społeczeństwa informacyjnego

  • głównymi skutkami są przekształcenia w charakterze pracy i produkcji

  • rutynowe i powtarzalne czynności, które stanowiły codzienność większości pracowników zanikają, wypierane są przez bardziej samodzielne i urozmaicone

  • w efekcie zmienia się relacje wewnątrz przedsiębiorstw

  • wzrasta rola czynnika ludzkiego (humanware)

  • pracownik staje się bardziej wrażliwy na zmiany wzorców organizacji pracy, ponieważ zyskał na indywidualności

  • wszyscy stanęli wobec konieczności dostosowania się do nowych narzędzi techniki, ale i zmian w organizacji pracy

• Umiędzynarodowienie handlu, globalizacja

  • wpływa na likwidację i tworzenie miejsc pracy

  • początkowo dotyczyło to wymiany handlowej, technicznej i finansowej, ale teraz znosi granice miedzy poszczególnymi rynkami bardziej niż się sądzi, przybliżając powstanie światowego rynku zatrudnienia

  • oznacza to konieczność podnoszenia ogólnego poziomu wykształcenia i umiejętności by nie dopuścić do powiększenia się podziałów społecznych i rozpowszechnienia nastrojów niepewności wśród obywateli

• Wpływ świata nauki i techniki

  • przyrost wiedzy naukowej, jej zastosowania w technologii, coraz to bardziej wyrafinowane metody, które są jego efektami powodują pewien paradoks

  • mimo ogólnie dobroczynnego wpływu, postęp naukowo-techniczny wywołuje w społeczeństwie uczucie niepokoju, a nawet irracjonalne obawy

  • wiele krajów europejskich tłumaczy i wspiera dlatego kulturę naukowo techniczną od najmłodszych klas szkolnych, i określa zasady etyczne, szczególnie w nanotechnologii, biotechnologii i technologiach informacyjnych

WNIOSEK

• nauczyć uczyć się samemu (continuous education, life long education)

• uczyć się w ramach organizacji i przedsiębiorstwa (organizational learning)

• by twórczo i samodzielnie rozwiązywać problemy, stosując do nich podejście systemowe i metodę:

myśl globalnie i działaj lokalnie

Przepływ informacji

• informacja jest bardzo istotnym elementem każdego etapu działań organizacji

• należy szczególnie mieć na uwadze rolę, jaką odgrywa w pracy menadżera lub kierownika, w podejmowaniu decyzji oraz w relacjach pomiędzy organizacją a jej otoczeniem

• informacja jest bardzo ważną częścią komunikowania się • jest krytycznym zasobem, który należy odpowiednio wykorzystać, aby mógł on spełniać swoje funkcje w przedsiębiorstwie

• niezbędne jest odpowiednie zarządzanie informacją

• zarządzanie to można opisać jako ciąg kroków, na który składa się przyjmowanie, przetwarzanie i dystrybuowanie informacji

• jednocześnie, można powiedzieć, że zarządzanie jest procesem osiągnięcia celów organizacyjnych poprzez planowanie, organizowanie, kierowanie i kontrolowanie zasobów organizacyjnych

Zarządzanie przepływem informacji

• dostępność informacji oraz sposób jej wykorzystania jest związany z poziomem zarządzania, na jakim jest ona używana:

  • poziom strategiczny realizowany przez naczelne kierownictwo to przede wszystkim formułowanie ogólnych celów i polityki organizacji

    • menadżerowie koncentrują się na ustalaniu długoterminowych celów i kierunków działania

    • definiują „misję” przedsiębiorstwa, co określa charakter i cechy organizacji.

    • odpowiadają za prawidłowe funkcjonowanie całego przedsiębiorstwa, współpracują z kierownictwem innych firm

• dostępność informacji oraz sposób jej wykorzystania jest związany z poziomem zarządzania, na jakim jest ona używana:

  • …

  • poziom taktyczny realizowany przez średni szczebel zarządzania koncentruje się na drażaniu strategii i polityki organizacji

    • menadżerowie nadzorują realizację codziennych działań

    • działają w ramach ustalonych programów produkcyjnych i ograniczeń usługowych, ale działają w sposób niezależny

    • mają do czynienia z problemami dotyczącymi wnętrza organizacji, czyli wydajności, zyskowności oraz jakości usług

• dostępność informacji oraz sposób jej wykorzystania jest związany z poziomem zarządzania, na jakim jest ona używana:

  • …

  • poziom operacyjny realizowany przez kierownictwo liniowe ma za zadanie realizację codziennych zadań

    • kierownicy najniższego szczebla posiadają najbardziej bezpośrednią odpowiedzialność za efektywne prowadzenie codziennej działalności organizacji

    • ustalają harmonogramy prac, określają zakres obowiązków poszczególnych pracowników, kontrolują wykonanie poszczególnych zadań

    • rozwiązują pojawiające się problemy lub informują o nich kierownictwo wyższego szczebla

• potrzeby informacyjne menadżerów zależą tego, które z czterech podstawowych funkcji zarządzania, czyli planowanie, organizowanie, kierowanie, kontrola, realizują w swojej pracy:

  • planowanie odnosi się do specyfikacji celów i do harmonogramu osiągnięcia tych celów

    • menadżerowie mogą angażować się w planowanie strategiczne długoterminowe planowanie w celu realizacji misji organizacji), taktyczne (średnio- i długoterminowe planowanie określające, jak zrealizować strategiczne cele) oraz operacyjne (krótkoterminowe planowanie, skoncentrowane na codziennych problemach)

  • organizowanie oznacza ustalenie formalnej hierarchii w organizacji oraz systemu zależności i odpowiedzialności pomiędzy poszczególnymi pracownikami

    • formowanie pracowników w grupy o określonych zadaniach i właściwym nadzorze

• potrzeby informacyjne menadżerów zależą tego, które z czterech podstawowych funkcji zarządzania, czyli planowanie, organizowanie, kierowanie, kontrola, realizują w swojej pracy:

  • …

  • kierowanie odnosi się do działań, które kierują i motywują pracowników do realizowania celów organizacyjnych

    • dotyczy również motywowania pracowników, pomagania w podnoszeniu ich umiejętności, doskonaleniu posiadanej wiedzy

  • kontrola polega na monitorowaniu jakości pracy i sposobu realizowania owierzonych zadań

    • wszystkie działania są zgodne z określonymi normami i standardami • pracownicy działają zgodnie z założonym planem

    • organizacja zmierza w wyznaczonym kierunku

Wykład 3

Transformacje cywilizacyjne

Podejście systemowe

Transformacje cywilizacyjne

• fale rozwoju cywilizacji

  • I fala – rewolucja agrarna (rolnicza)

  • II fala – rewolucja przemysłowa

  • III fala – gospodarka wiedzy i oparte na wiedzy formy cywilizacji\

• NADCIĄGA IV FALA: koalicja elektroniki, informatyki, chemii, biologii i energii niezależnej od węgla i ropy naftowej

• jesteśmy świadkami końca cywilizacji przemysłowej i początku cywilizacji informacyjnej

• nadal zauważalne są wpływy cywilizacji agrarnej

• zagrożenia związane ze zmianami cywilizacyjnymi (z IV falą):

  • konflikty społeczne

  • konflikty kulturowe

  • konflikty religijne

  • konflikty polityczne

  • konflikty etyczne

Czynniki sprzyjające transformacjom cywilizacyjnym:

• społeczeństwo informacyjne

  • zmiana charakteru pracy i produkcji

  • zastąpienie czynności rutynowych przez działania kreatywne

  • wzrost znaczenia czynnika ludzkiego

  • wzrost znaczenia wiedzy

• globalizacja

  • wyrównanie ogólnego poziomu wykształcenia i umiejętności

• wpływ nauki i techniki

  • popyt ze strony wojska i rynku

  • naciski ekologiczne

  • lobbing

  • dostępność kapitału

  • kulturowe i epistemologiczne aksjomaty epoki

• epistemologia (gr, episteme – „wiedza, umiejętność, zrozumienie”, logos – „nauka, myśl”) teoria poznania lub gnoseologia – dział filozofii zajmujący się relacjami miedzy poznawaniem, poznaniem a rzeczywistością

• epistemologia rozważa naturę, takich pojęć jak

  • prawda

  • sąd

  • spostrzeganie

  • wiedza

  • uzasadnienie

• żyjemy podczas trzeciej fali

• występuje za mało przemian cywilizacyjnych oraz przełomów technologicznych czy społecznych, by mówić na temat czwartej fali!!!

• Czynnik NBIC

• NANO – nanotechnologie

• BIO – biologia

• INFO – informatyka

• COGNO – kognitywistyka

• kognitywistyka – dziedzina nauki zajmująca się zjawiskami dotyczącymi działania umysłu, w szczególności ich modelowaniem

• na jej określenie używane są też pojęcia nauki kognitywne (ang. Cognitive science), bądź nauki o poznaniu

• kognitywistyka jest nauką multidyscyplinarną

• znajduje się na pograniczu dziedzin psychologii poznawczej, neurobiologii, filozofii umysłu, sztucznej inteligencji oraz lingwistyki (lingwistyka kognitywna)

Inżynieria Systemów, Analiza Systemowa

• myślenie systemowe

  • ukazuje pewną, nową perspektywę w badaniach przyrody i człowieka w budowaniu techniki oraz nowej rzeczywistości społecznej

  • stanowi nowy sposób zorganizowania uzyskanych wyników badawczych przy użyciu nowych pojęć systemu oraz systemowych własności i relacji

• podejście systemowe oznacza zespołowe patrzenie na całość systemu (problemu) poprzez analizę roli i funkcji poszczególnych części w całości

  • uwzględniając powiązania przyczynowo-skutkowe, często niejawne i nieliniowe i uwzględniając dalekosiężne skutki decyzji (ryzyko), tylko częściowo poznane przez symulacje

Geneza koncepcji systemowych

• całość to więcej niż suma jego części

  • Arystoteles (384 – 322 p. n.e.)

  • Galileusz (1564 – 1642)

• każdy problem należy rozbić na tyle oddzielnych prostych elementów, na ile to jest możliwe

  • Kartezjusz (René Descartes 1596 – 1650)

  • Issac Newton (1642 – 1727)

• REDUKCJONIZM (pogląd filozoficzny)

• zjawiska i procesy złożone oraz rządzące nimi prawa dadzą się wyjaśniać na podstawie analizy zjawisk i procesów prostych i odpowiadających im mniej skomplikowanych praw

ZŁOŻONOŚĆ = SUMA PROSTYCH ZJAWISK

• REDUKCJONIZM – podstawowy paradygmat naukowy w XIX–XX wieku, źródło olbrzymich sukcesów fizyki i techniki

• TEORIA PODOBIEŃSTWA (XIX wiek) – zastosowanie metod opracowanych przez jedne dziedziny w innych dyscyplinach nauk

• HOLIZM (J. Ch. Smuts, I poł. XX wieku)

• kierunek filozoficzny, według którego całość jest czymś więcej niż tylko sumą swych części

• ze zjawisk niższych (prostszych) w wyniku dynamicznej twórczej ewolucji powstaje nowa całość, nieredukowalna do sumy swych części

Podejście systemowe

• system to byt, będący zbiorem elementów z określonymi własnościami i relacjami, stanowiący jedną całość o ściśle określonym celu działania

• przy badaniu istniejącego systemu (naturalnego, sztucznego, symbolicznego) i każdego jego elementu należy nawiązywać do własności systemu jako całości, jego struktury, funkcji oraz ewolucji

• budując nowy system należy rozpatrywać sam system i każdy nowy element lub funkcję, w nawiązaniu do wpływu na elementy sąsiednie, całość systemu i systemy sąsiednie, we wszystkich jego etapach życia

• paradygmat – wszystkie powszechnie w danym okresie uznawane przekonania teoretyczne oraz metody eksperymentalne, stosowane przez specjalistów w ich pracy badawczej

• zmiany paradygmatów dokonuje się rzadko i niechętnie, do końca usiłując zachować stare poglądy

• paradygmat – świadomie przyjęta teoria, którą należy zmieniać często i należy to czynić, gdy tylko wykryje się anomalie (Karl Poper)

• redukcjonizm – paradygmat nauki w XIX i na początku XX wieku, źródło rewolucji przemysłowej.

• badanie problemu (systemu) polega na podzieleniu go na części składowe i poprzez kolejne uproszczenia zbadanie właściwości jego oddzielnych części

• na tej podstawie wnioskuje się o zachowaniu całości.

• do dziś redukcjonizm odnosi sukcesy w badaniu systemów prostych, o małym stopniu złożoności (mała liczba elementów, mało relacji)

• Zmiana paradygmatu

  • rozwój podejścia holistycznego

  • postęp nauki i technologii, wzrost stopnia złożoności systemów (organizacji gospodarczych, obiektów technicznych itp.)

  • krytyczna analiza dotychczasowych przedsięwzięć

Analiza efektów ubocznych zrealizowanych przedsięwzięć:

• niewłaściwe zdefiniowaniu przedsięwzięcia (systemu)

• niewłaściwe wyodrębnienie systemu ze środowiska (otoczenia)

• niewłaściwa organizacja pracy projektantów:

  • brak komunikacji wewnętrznej

  • nieumiejętność pracy zespołowej

  • nieumiejętność współpracy wewnętrznej i zewnętrznej

  • brak ekspertów

  • nieumiejętność przewidywania skutków w przyszłości

  • naciski zewnętrzne (polityczne, kapitałowe itp.)

  • brak odpowiedzialności

• niewłaściwa diagnoza niepowodzeń

  • wina sprzętu (hardware, software)

  • wina systemów sterowania,

  • TO NIE MY, TO ONI!

  • postawa NIE BO NIE!

• Przyczyną niepowodzeń wielu przedsięwzięć był nieprzystający do ich stopnia złożoności sposób myślenia ludzi:

  • myślenie redukcjonistyczne

  • mechaniczne (mechanistyczne) podejście do problemu

  • niepełna, fragmentaryczna znajomość działania złożonych całości

PARADYGMAT SYSTEMOWY (HOLISTYCZNY)

• nowe narzędzie rozwiązywania złożonych problemów:

  • dostarczające podstaw naukowych, metod i technologii umożliwiających rozwiązanie problemów uznawanych poprzednio za nierozwiązywalne

  • umożliwiające nowe spojrzenie na problem, zachowując wszystkie poprzednia dokonania i osiągnięcia

• paradygmat systemowy to zrozumiały zbiór wzajemnie powiązanych i uzupełniających się idei i teorii, częściowo znanych, częściowo nie do końca rozpoznanych

• paradygmat systemowy obejmując różne dziedziny ludzkiej aktywności narzuca podejście zespołowe dla pracy doskonale wykształconych specjalistów, rozumiejących problem i siebie nawzajem

Aksjomaty systemowe

• aksjomat synergii: system przejawia cechę synergii

• aksjomat kontekstu: na każdy system oddziałuje jego otoczenie

• aksjomat równoważności systemów: różne systemy mogą prowadzić do tego samego celu

• aksjomat różnorodności Ashby’ego (Ashby’s law): Only variety can destroy variety – każda różnorodność może być zrównoważona tylko przez inną różnorodność

• aksjomat sprawności systemu: sprawność systemu pod względem kryterium K zależy od sprawności jego najsłabszego elementu pod względem tegoż kryterium K

• synergia – efekt współdziałania dwóch lub więcej czynników (elementów składowych, części) w jakimś procesie lub układzie

  • przykład efektu synergii: praca zespołowa

  • zespół wspólnie pracuje nad pewnym zagadnieniem, dążąc do wspólnego rezultatu, natomiast członkowie grupy pracują równolegle („współbieżnie”), ale każdy ma swój cel i zadanie

• całość, czyli system, nie jest prostą sumą części: nabiera właściwości, jakich nie mają jej poszczególne części

• synergia – sposób oddziaływania dwóch lub więcej czynników, w których działanie jednego potęguje działania innych

• kontekst – każdy system jest wyselekcjonowaną częścią rzeczywistości

  • zrozumienie systemu nie może ograniczać się wyłącznie do niego samego (jego elementów składowych i relacji miedzy nimi)

  • otoczenie dynamiczne i ciągłe – system musi być traktowany jako element pewnej szerszej całości

  • system podporządkowany szerszej całości, czyli podlegać określonym oddziaływaniom innych elementów (otoczenie)

• równoważność systemów – systemy mogą być równoważne pod względem osiąganych rezultatów (celów, funkcji, właściwości)

  • system może jednak charakteryzować się inną miarą skuteczności i efektywności oraz innymi kosztami budowy i funkcjonowania

  • rentowność przedsiębiorstwa jako systemu i poprawienie jego pozycji rynkowej można osiągnąć poprzez obniżkę kosztów własnych, przez podniesienie atrakcyjności oferowanych towarów, poprawę obsługi klientów

  • każde działanie będzie się jednak wiązać z innymi kosztami

• różnorodność Ashby’ego – zasada w 1956 roku (Ashby W.R.: An Introduction to Cybernetics. Methuen, London 1956) – stopień różnorodności i elastyczności elementów systemu zależy od różnorodności i zmienności wejść

  • miara trwałości systemu – wystarczający stopień różnorodności elementów składowych systemu oraz ich elastyczności w konfrontacji z otoczeniem

  • elastyczność każdego elementu wchodzącego w skład systemu zbilansowana i skorelowana z elastycznością wszystkich pozostałych elementów

  • system zbilansowany, aby żaden z elementów nie stał sie „wąskim gardłem” systemu pod względem jego funkcjonalności

  • nadmierna elastyczność któregoś z jednostkowych elementów staje się jedynie przyczyną wzrostu kosztów funkcjonowania systemu

  • wprowadzenie i utrzymanie elastyczności kosztuje zarówno podczas konstruowania systemu oraz podczas jego funkcjonowania

• sprawność systemu – kryterium K może oznaczać niezawodność systemu, jego dynamikę, odporność na zakłócenia ze strony otoczenia, elastyczność (aksjomat Ashby’ego), siłę oddziaływania na otoczenie i każdą inną cechę, przypisaną do systemu

Podstawowe cechy paradygmatu systemowego

• bazuje na uznanych dyscyplinach nauki, technologii, inżynierii, zarządzania

• powszechnie dostępny i zrozumiały

• idea musi być dobrze zdefiniowana i mieć spójną strukturę (zrozumiały i precyzyjny zapis formalny)

• zawiera wysokie standardy jakościowe uwzględniające interesy klienta oraz koszty środowiskowe i społeczne

• zawiera kompletną dokumentacje modeli, metod i procedur, źródeł danych, kryteriów ocen, kalkulacje ryzyka, formy finansowania, harmonogram aktywności

• dostatecznie ogólny (obejmujący możliwie maksymalną klasę problemów), ale i otwarty, umożliwiając rozwiązywanie nowo pojawiających sie problemów

• uwzględnia (w ujęciu holistycznym)

  • problemy „twarde” nauki i inżynierii (nauki przyrodnicze i eksperymentalne – fizyka, chemia)

  • problemy „miękkie” nauki i inżynierii (obliczenia, symulacje, zarządzanie)

  • problemy zrozumienia i poznania

• holizm – całość jest czymś więcej niż tylko sumą swych części; ze zjawisk prostszych w wyniku dynamicznej ewolucji powstaje nowa całość, nieredukowalna do sumy swych części

Odbiorcy podejścia systemowego:

• klient – „właściciel” problemu, źródło problemu, dostarczyciel zasobów, przyszły właściciel systemu, pierwszy beneficjent (bezpośrednio korzystający)

• specjalista (inżynier systemów), we współpracy z klientem definiujący problem, nadzorujący i koordynujący proces rozwiązania z udziałem różnych specjalistów

• ekspert dostarczający wiedzy specjalistycznej

• pracownicy zamawiającego nowy system (zmiana stylu pracy)

• użytkownicy nowych systemów, których wyroby (usługi) będą lepsze w wyniku wdrożenia nowego systemu

• opinia publiczna śledząca wydarzenia społeczno-gospodarcze i formułująca swoje opinie

• obywatele, których środowisko i warunki życia są zależne od rezultatów działania systemu

• samorządy lokalne i centralne mające za zadanie ochronę interesów publicznych i społeczną efektywność inwestowania

• nauczyciele mający za zadanie wykształcenie specjalistów i ekspertów systemowych, propagujący idee myślenia systemowego

• studenci, wyrabiający nawyk myślenia zgodnie z zasadą DZIAŁAMY LOKALNIE, MYŚLIMY GLOBALNIE (systemowy styl myślenia i działania w rozwiązywaniu problemów zawodowych)

Etapy ewolucji, paradygmatów i technologii w rozwoju ludzkości

Cechy i trendy rozwojowe trzech fal w rozwoju cywilizacji

Fale innowacji w rozwoju nowoczesnej cywilizacji

Wpływ technologii informacyjnych na gospodarkę:

• szybkie i częste zmiany w projektowaniu nowych produktów i procesów technologicznych

• znacznie większe różnicowanie produktów i łatwiejsze dostosowanie ich do potrzeb indywidualnego klienta

• prowadzenie dokładnego monitoringu i kontroli stanu (jakości) procesów i obiektów, zużycia energii i materiałów

• redukcja liczby i wagi składników mechanicznych wielu produktów.

• zmniejszenie znaczenia ekonomiki skali, opartej na kapitałochłonnych technologiach produkcji masowej

• ściślejsze powiązanie funkcji Badań i Rozwoju (ang. RTD) z projektowaniem produkcją, zaopatrzeniem i marketingiem

• tworzenie znacznie lepiej zintegrowanych sieci (mimo odległości geograficznej) dostawców, kooperantów, zakładów montażu, konsultantów i klientów

• wprowadzenie elastycznych systemów produkcji i spłaszczonych systemów zarządzania holonic manufacturing

• szybki wzrost wielu małych firm (SME - Small and Medium Enterprise) innowacyjnych świadczących usługi producentom przemysłowym w zakresie hardware, software, bioware, humanware, projektowania, informacji i doradztwa

Wykład 4

Podejście systemowe

Inżynieria systemów

Kalendarium zastępowania klasycznych metod rozwiązywania problemów przez podejście systemowe (holistyczne)

Hierarchia wiedzy

TEORIA SYSTEMÓW(ogólna teoria systemów)

• głównym paradygmatem teorii systemów jest holistyczne (całościowe) ujmowanie rzeczywistości

• teoria systemów od samego początki istnienia wykorzystywała i włączała w swoje ramy koncepcje istniejące w innych naukach, w tym również humanistycznych

• teoria systemów jest zasobem wiedzy uzyskanej w wyniku badań systemowych w dającym się zaobserwować świecie

BADANIA SYSTEMOWE

• badanie całościowe rzeczywistości w tzw. ujęciu systemowym (holistycznym)

• badania systemowe w sytuacjach zwyczajnych nie zawsze się sprawdzają

• ich znaczenie i możliwości ujawniają się w sytuacjach konfliktu, zagrożenia, stresu

• istotą badań systemowych jest procedura immanentyzacji

  • przeniesienie sytuacji ze świata rzeczywistego na warsztat specjalisty

  • rozważenie możliwości rozwiązania problemu na modelu

  • znalezienie i sporządzenie opisu sprawdzonego rozwiązania i przekazanie go do realizacji:

    • spostrzeżenie i identyfikacja sytuacji

    • zamodelowanie sytuacji

    • kreacja rozwiązania

    • weryfikacja

    • wdrożenie

• wymagania „twarde” (hard): modelowanie, optymalizacja, warunki realizacji

• wymagania „miękkie” (soft): widzenie rzeczywistości, racjonalność, Autentyczność

• Inżynieria Badań Systemowych to dyscyplina badająca praktyczne wybory ludzkie odnoszące sie do relacji miedzy umysłem (rozumem, uczuciem, wolą, intuicją imaginacją, pamięcią, doświadczeniem a mocą) człowieka oraz dostępnymi mu energią i informacją mającymi alternatywne zastosowania w zakresie działania, zachowania, myślenia i świadomości

• Teoria Systemów wykorzystuje koncepcje istniejące w innych naukach szczegółowych i dziedzinach inżynierii, nie wyłączając nauk humanistycznych

  • dotyczy to zwłaszcza koncepcji metodologicznych i zasad badania oraz wyjaśniania struktury złożonych zjawisk i procesów, tzw. złożoności zorganizowanej

  • naukę o systemach traktuje sie jako uporządkowany zasób wiedzy uzyskany w wyniku badania systemów w dającym się zaobserwować świecie oraz zastosowanie tej wiedzy do projektowania systemów tworzonych przez człowieka, czyli inżynierii systemów

ANALIZA SYSTEMOWA

• praktyczne zastosowanie badań systemowych

• analiza systemowa jest formalnym i jawnym badaniem wspomagającym działania osób odpowiedzialnych za decyzje lub linie postępowania w określonej sytuacji charakteryzującej się niepewnością

• ma na celu określenie pożądanego działania lub linii postępowania przez rozpoznanie i rozważenie dostępnych wariantów oraz porównanie ich przewidywanych następstw

BADANIA OPERACYJNE

• badania operacyjne są jednym z narzędzi badań systemowych, wywodzących się z okresu II Wojny Światowej (planowanie operacji militarnych)

• badania operacyjne obejmują wiele metod i technik naukowych związanych z podejmowaniem decyzji i są oparte na sześciu regułach:

  • sformułowanie problemu

  • zbudowanie modelu systemu

  • wybranie techniki rozwiązania

  • otrzymanie rozwiązania

  • ustalenie zależności rozwiązania od zmiany parametrów

  • wdrożenie rozwiązania

• jedną z dziedzin badań operacyjnych jest teoria gier, zajmująca się badaniem modeli podejmowania decyzji w sytuacjach konfliktowych lub nieokreślonych (np. gry wojskowe, szachy)

• współcześnie podejmowane decyzje techniczne, gospodarcze, polityczne charakteryzują się znacznym stopniem niepewności i ryzyka związanego z pomyślną ich realizacją, stąd często korzysta się z technik wspomagania decyzji

• NAUKA – poznaje i objaśnia rzeczywistość (DLACZEGO?)

• TECHNOLOGIA (TECHNIKA) – zajmuje się wykorzystaniem praw natury do budowy i eksploatacji urządzeń wymyślonych przez człowieka (JAK?)

• w dziedzinie praktycznych zastosowań nauk o systemach najbardziej rozwinęły się badania operacyjne

• badaniom operacyjnym poddawane są zagadnienia wtedy, gdy za pomocą analizy systemów został poprawnie zidentyfikowany system, dla którego został sformułowany problem badawczy oraz określono założenia skutecznego rozwiązania i praktycznego wdrożenia wyników

• do tej grupy badań należy inżynieria systemów, rozumiana jako projektowanie (synteza) systemów lub analiza wartości

• zakres inżynierii systemów:

  • filozofia systemów działania (zwana podejściem systemowym)

  • teoria systemów działania, obejmująca modele analizy identyfikacyjnej, ocenowej i optymalizacyjnej systemów

  • stosowana inżynieria systemów działania obejmująca metody analizy i syntezy systemowej

• przedmiotem rozważań są systemy działania, do których należą systemy logistyczne, zaś wynikiem tych rozważań są modele identyfikacyjne, ocenowe, optymalizacyjne

• istotnej wiedzy o budowie systemów dostarcza analiza systemowa

• w analizie systemów rozwinęły się trzy zasadnicze kierunki badań:

  • analiza systemów materialnych, z wykorzystaniem metod niezbędnych do działania, oceniania i projektowania doskonalszych rozwiązań badanych systemów

  • analiza systemów informacyjnych, przepływów materialnych i niematerialnych, jakie zachodzą w łańcuchach działania

  • analiza systemów kierowania i zarządzania jako procesów decyzyjnych

• wielostronne powiązanie z innymi dyscyplinami – systemowymi i tradycyjnymi dziedzinami wiedzy, w tym m. in. z logistyką

  • logistyka wymaga w pełni systemowego podejścia do badań

  • podejście to dotyczy rozpatrywania logistyki oraz jej systemów logistycznych w różnych aspektach

• tożsamości między teorią systemów a systemowym ujęciem logistyki …

INŻYNIERIA SYSTEMÓW

• inżynieria – oparta na naukowych podstawach metoda (technologia) przekształcania rzeczywistości dla dobra człowieka i środowiska

• projektowanie systemów tworzonych przez człowieka, z wykorzystaniem wiedzy zawartej w teorii systemów, uzyskanej w wyniku badań systemowych

• istotą inżynierii systemów jest zajmowanie się działaniami a nie Rzeczami

OGÓLNA TEORIA SYSTEMÓW(OTS)

• na rozwój nauki o systemach wpływ miały: ludzka ciekawość poznania, świadomość „stanu zagrożenia”, aspekty militarne

• OTS ukształtowała nowe spojrzenie na świat, w którym poszczególne zjawiska rozpatruje się jako wzajemnie powiązane, a nie izolowane

  • przedmiotem badań stała się ZŁOŻONOŚĆ

• pokazała, że pewne pojęcia, zasady i metody nie zależą od specyficznego charakteru odnośnych zjawisk

  • te same pojęcia, metody, zasady dają się zastosować w różnych dziedzinach nauki, techniki i sztuki

  • wprowadzone zostały „ogniwa” łączące rożne dyscypliny naukowe

• kierunki rozwoju teorii systemów

  • nauki o systemach, w tym matematyczne teorie systemów (badanie systemu jako modelu o ogólnym charakterze)

  • techniki systemów (inżynierie systemów, nowe dyscypliny, np. mechanotonika, bio-nauki)

  • filozofia systemów (zmiana orientacji myśli naukowej i światopoglądu)

• MYŚLENIE SYSTEMOWE – NOWA PERSPEKTYWA BADANIA OTACZAJĄCEJ NAS RZECZYWISTOŚCI

Wiedza systemowa

• wspiera człowieka w podejmowaniu decyzji

• daje konieczny dystans do wiedzy specjalistycznej

• wsparta procedurami optymalizacyjnymi stanowi siłę napędową w budowaniu rzeczywistości

• tworzy nowy system pojęć, wymaga pokonania barier logicznych i psychologicznych, ale:

  • niewielu próbuje pokonać bariery

  • nie wszyscy są w stanie je pokonać

• przydatność wiedzy systemowej zweryfikowała praktyka.

• powstanie i rozwój badań systemowych przez niektórych historyków uznawane jest za najbardziej znaczący, pozytywny efekt cywilizacyjny II WOJNY ŚWIATOWEJ

Prawidłowości systemowe

• prawo powszechności: każde celowe działanie realizowane jest w systemie

• prawo przenikalności: ten sam obiekt może należeć do różnych systemów

• prawo funkcjonalności: o przynależności obiektu do systemu decyduje jego funkcja, a nie położenie

• prawo ogólności: każdy system może funkcjonować na użytek wewnętrzny lub zewnętrzny

• prawo zmienności: każdy system sie zmienia

• prawo celowości: nie ma systemu bez celu działania

• prawo hierarchiczności: każdy system można podzielić na elementy i każdy może być elementem innego systemu

• prawo zdatności: system może być co najmniej dwustanowy – zdatny lub niezdatny

• prawo trwałości: każdy system ma skończoną trwałość

• prawo zużywalności: każdy system zużywa się i wymaga odnowy

PYTANIA MYŚLĄCEGO CZŁOWIEKA

Pytania poznawcze (NAUKA) według paradygmatu systemowego:

1. Co to jest ? – wyróżnienie z uniwersum

2. Jakie to jest? – zgrubny, przybliżony opis

3. Jak to działa? – model czarnej skrzynki

4. Jak to wykorzystać? – możliwe zastosowania

Pytania aplikacyjne (INZYNIERIA) według paradygmatu systemowego:

1. Czy to jest potrzebne? – artykulacja użyteczności

2. Czym to zaspokoić? – koncepcja zaspokojenia potrzeby

3. Jak to skonstruować? – projektowanie (alternatywy)

4. Jak i gdzie to wyprodukować? – technologia i koszty

5. Gdzie i jak to sprzedać? – rynek, rozpoznanie potrzeb

6. Jak to użytkować? – cele, metody eksploatacji

7. Jak to zreuzytkowac? (kasacja, recykling)

• konieczność zmiany paradygmatu wielu dziedzin wiedzy:

  • od części do całości, z uwzględnieniem roli części w całości

  • od struktury systemu do procesów w nim zachodzących

  • od nauki obiektywnej (absolutnej) do epistemicznej, czyli zależnej od układu odniesienia

  • od koncepcji nauki jako budowli do koncepcji sieci jako metafory naukowej

  • od wiedzy pewnej do przybliżonej, będącej kolejnym etapem aproksymacji rzeczywistości

  • od liniowego modelu poznania i wdrożeń (nauki podstawowe – nauki stosowane – prace rozwojowe – nowe technologie, procesowe i produktowe) do sieciowego modelu interakcji każdego szczebla z każdym

  • od prawdy absolutnej do stwierdzeń kontekstowych

Założenia podejścia systemowego:

• właściwości systemu wynikają z jego całości

• każda rzecz może być połączona ze wszystkimi innymi

• każde działanie powoduje jakiś efekt zwrotny (ang. feedback)

• struktura systemu determinuje rezultaty działań

• rezultaty nie są proporcjonalne do wkładanego wysiłku

• system funkcjonuje tak sprawnie jak jego najsłabszy element

• część sytemu, która jest najbardziej elastyczna ma największy wpływ na cały system

Charakterystyka organizacji systemowej:

• składa się z wielu podsystemów lub elementów połączonych ze sobą zwrotnie

• stworzona jest po to, aby przetwarzać zasilenia w pożytek

• posiada podsystem społeczny i techniczny (ludzie + urządzenia)

• w podsystemie społecznym wyróżnia się zespół kierowniczy oraz wykonawczy

• w wykonywaniu zadania uczestniczą wszystkie elementy

• zarządzanie systemem można realizować różnymi sposobami

• dwa istotne elementy w systemie:

  • spodziewane wyniki (produkt wyjściowy) – wyniki to cele działania, cele są tym, co nadaje systemowi sens i znaczenie, odróżnia jedne od drugich

  • ewaluacja – proces systematycznego zbierania i analizowania informacji o warunkach, przebiegu i wynikach działań w celu ich ulepszenia (sprzężenie zwrotne)

KONTYTUTYWNE CECHY UJĘCIA SYSTEMOWEGO

• HOLIZM – całościowe rozpatrywanie zjawisk

• STRUKTURALIZM – określanie własności zjawisk na podstawie ich niezmiennych struktur

• KOMPLEKSOWOŚĆ – ujawnianie różnorodności relacji i sprzężeń

• ESENCJALIZM – dążenie do rozpatrywania istotnych, wewnętrznych prawidłowości cech systemowych jako podstawowych dla przebiegu procesu rozwiązywania sytuacji problemowych

• KONTEKSTOWOŚĆ – rozważanie zjawisk jako części obiektów wyższego rzędu

• EOLOGIZM – rozpatrywanie zjawisk z punktu widzenia pożądanego celu

• FUNKCJONALIZM – rozpatrywanie zjawisk dynamicznych, zmieniających swoje własności w czasie

• EFEKTYWNOŚĆ – ukierunkowanie działań obiektów na analizę skuteczności, ekonomiczności

• SYNERGIZM – uwzględnianie możliwości powstania zjawiska synergii oraz samoorganizacji

• STEROWALNOŚĆ – uwzględnienie sterowania zewnętrznego oraz zdolności samosterowalności dla dowolnej sytuacji problemowej istotną rolę odgrywa

INFORMACJA

• INFORMACJA dotyczy:

  • Obiektów

  • zjawisk (procesów) zachodzących w obiektach)

  • metod stosowanych do badania i rozwiązywania sytuacji problemowej

  • języka w którym prowadzone są badania i prezentowane ich wyniki

• inżynieria systemów

• jednym z paradygmatów inżynierii systemów jest wybór najlepszego rozwiązania (najlepszej decyzji) ze zbioru rozwiązań (decyzji) możliwych

• optymalizacja – naturalne narzędzie inżynierii systemów

• optymalizacji wyboru dokonuje się za pomocą właściwie sformułowanego kryterium optymalizacyjnego

  • optymalizacja skalarna

  • optymalizacja wielokryterialna

  • OPTYMALIZACJA SYSTEMOWA

RODZAJE I TYPY INŻYNIERII SYSTEMÓW

Infrastruktura inżynierii systemów

Nauka o działach

Główne obszary inżynierii systemów

Inżynieria systemów i jej związki z poszczególnymi specjalizacjami inżynierskimi

• bezpośrednim zadaniem inżynierii systemów jest optymalizacja wyjścia z systemu, stosownie do zadanych kryteriów, w oparciu o charakterystyki dynamiczne i analizę kosztów

  • wykorzystuje w tym celu sformalizowane narzędzia matematyczne

• nazwą inżynierii systemów, nazywanej technologią pracy na zbiorach, obejmuje się praktyczne programy działania, oparte na logice i rachunku prawdopodobieństwa

• istotą inżynierii systemów jest orientacja na problemy, a nie na techniki rozwiązywania

Wykład 5

Metodologia

Analiza systemowa

Terminologia

Metodologia

• METODA – procedura postępowania umożliwiająca w danych warunkach posługiwanie się posiadanymi narzędziami w celu poznania prawdy, obiektywnej rzeczywistości oraz przekształcenia jej zgodnie z przyjętym celem działania

• METODA – świadomie i konsekwentnie stosowana procedura postępowania dla osiągnięcia zamierzonego celu

  • METODA – świadoma i celowa procedura działania, zmierzająca do rozwiązania danego problemu w skończonej licznie kroków

• METODA NAUKOWA – procedura (proces), w którym naukowcy dążą do skonstruowania prawidłowego opisu rzeczywistości (prawdy)

• metoda naukowa oparta na czterech działaniach

  • obserwacji i opisie zjawiska

  • sformułowaniu hipotezy (tymczasowego stwierdzenia opisującego związki przyczynowo-skutkowe + eksperyment) wyjaśniającej obserwacje i zbudowaniu modelu (uproszczone odwzorowanie fragmentu rzeczywistości, modelu fizycznego i matematycznego)

  • zastosowanie modelu do przewidzenia podobnego zjawiska, innej obserwacji

  • przeprowadzenie niezależnych eksperymentów dla weryfikacji i walidacji (testowanie homomormizmu modelu i obiektu) hipotezy i modelu

    • homomorfizm – jednoznaczne odwzorowanie systemu w inny, podobny system, zachowujący działania

• METODOLOGIA – dyscyplina nauki związana z badaniem metod w różnych dyscyplinach naukowych

• metodologia to dowolny zbiór zasad, procedur, praktyk i technik na potrzeby danej dziedziny

• metodologia jest syntezą metod czyli meta metodą

• METODYKA – zbiór zasad i sposobów dotyczących wykonywania jakiś czynności (pracy) i zmierzania do określonych celów

• METODOLOGIA – odpowiada na pytanie: CO NALEŻY ZROBIĆ?

• METODYKA – odpowiada na pytanie: JAK NALEŻY ZROBIĆ?

  • metodyka nauczania, metodyki badania określonych zjawisk, metodyka uczenia się

Zasady metodologiczne umożliwiające traktowanie obiektu jako

systemu:

1. Zasada ścisłości określania granic i wnętrz systemu.

2. Zasada niezmienności dokonanego rozróżnienia między systemem i otoczeniem w trakcie zadań.

3. Zasada zupełności podziału systemu na podsystemy i elementy.

4. Zasada rozłączności rozpatrywanych systemów (i ich podsystemów).

5. Zasada funkcjonalności, czyli podziału systemu na podsystemy ze względu na rodzaj spełnianych przez nie funkcji w całości.

METODA ANALITYCZNA (klasyczna, redukcjonistyczna)

• wyodrębnia elementy, bada charakter ich oddziaływań

• opiera się na analizie szczegółów

• modyfikuje pojedyncze zmienne

• sprawdzanie faktów dokonuje przez eksperyment w ramach danej teorii

• stosuje modele precyzyjne i szczegółowe, ale trudne do zastosowania w działaniu

• skuteczna w przypadku oddziaływań słabych, liniowych i deterministycznych, opierając się na znajomości szczegółów przy słabo sprecyzowanych relacjach pomiędzy szczegółami

METODA SYSTEMOWA

• koncentruje się na badaniu oddziaływań (relacji) między elementami

• bada efekty oddziaływań, modyfikuje równocześnie grupy zmiennych

• sprawdzanie faktów dokonuje przez porównanie funkcjonowania modelu z rzeczywistością

• stosuje modele nie tak dokładne, aby mogły służyć za podstawę wiedzy szczegółowej, ale mogące być podstawą do podejmowania decyzji

• METODY ALGORYTMICZNE – postępowanie według określonego algorytmu (przepisu), w skończonej liczbie kroków i z określoną dokładnością

• METODY HEURYSTYCZNE (ODKRYWCZE) – metody oparte na zespołach praktycznie udowodnionych, choć niekoniecznie zgodnych z nauką, zależności pomiędzy różnymi aspektami rzeczywistości, najczęściej dla własnych potrzeb

• metody heurystyczne cechują się uniwersalnością, dążeniem do rozumienia procesów, odwoływaniem się do analogii

• w metodzie heurystycznej występuje duża swoboda w interpretacji zjawisk

• można pomijać pewne czynności, kompilować fragmenty różnych Metod

• HEURYSTYKA – umiejętność wykrywania nowych faktów

• przykłady:

  • diagnozowanie uszkodzonego silnika

  • przepisy kulinarne

  • metody leczenia

• metody algorytmiczne – metody ścisłe

• metody heurystyczne – metody przybliżone, werbalne (opisowe)

Analiza Systemowa

ANALIZA SYSTEMOWA

• zbiór metod i technik analitycznych, ocenowych i decyzyjnych, służących racjonalnemu rozwiązywaniu systemowych sytuacji decyzyjnych

• badanie wspomagające działania osób odpowiedzialnych za decyzje lub linie (strategie) postępowania w warunkach niepewności i ryzyka

• analiza systemowa to proces rozpoznawania problemu, wyjaśniania założeń i wymagań, modelowania jego dziedziny, dokumentowania ważnych zagadnień będących przedmiotem projektu

• analiza systemowa to studium dziedziny problemu będącego przedmiotem projektu, którego podstawowym zadaniem jest określenie (inwentaryzacja) wymagań użytkownika w stosunku do projektowanego systemu

Analiza systemowa ma na celu:

• określenie pożądanego działania lub linii (strategii) postępowania przez rozpoznanie i rozważenie dostępnych wariantów oraz porównanie przewidywanych ich bliższych i dalszych następstw i skutków

• celem analizy systemu jest ustalenie wszystkich czynników lub warunków związanych z dziedziną przedmiotową, które mogłyby mieć wpływ na decyzje projektowe oraz na przebieg procesu projektowego, przy uwzględnieniu wymagań systemu i użytkownika

• analiza systemowa prowadzi do specyfikacji (określenia) zachowań Systemu

Typowe zadania analizy systemowej

1. system istnieje, znana jest jego struktura i zachowanie (reguły działania)

   • poszukuje się takich parametrów na wejściu, dla których działanie systemu jest najkorzystniejsze w sensie przyjętego kryterium (optymalizacja)

2. system istnieje, znana jest jego struktura

   • na podstawie struktury należy określić jego prawdopodobne (pożądane) zachowania

3. system istnieje, ale nie jest znana jego struktura i zachowanie reguły działania),

   • należy określić prawdopodobne zachowanie i na tej podstawie wnioskować o strukturze systemu, a następnie określić warunki istnienia struktury pożądanej (optymalnej)

4. system nie istnieje, ale ma być zbudowany i należy tak zaprojektować jego strukturę, aby system z określonym prawdopodobieństwem wykazywał pożądane zachowania (optymalnej funkcjonowanie)

INŻYNIERIA

SYSTEMÓW

• analiza systemowa – analiza, w której obiekt badań traktowany jest jako system działania

• nurt inżyniersko-organizacyjny podejścia systemowego znalazł zastosowanie w analizie systemów

  • wykorzystywane są wszystkie metody dochodzenia do optymalnych rozwiązań w projektowaniu, wytwarzaniu i użytkowaniu systemów w całym cyklu ich życia, z uwzględnieniem kryteriów ekonomicznych

• główne zadania analizy systemów:

  • identyfikacja celów systemu i problemów w jego funkcjonowaniu

  • analiza wymagań systemu jako całości i jej elementów

  • modelowanie systemu z punktu widzenia procesów optymalnego funkcjonowania

  • opracowywanie propozycji ulepszania systemu

• podstawą analizy systemowej w technice jest modelowanie i symulacja

• inżynieria systemów wiąże się z szeregiem nowoczesnych, wyspecjalizowanych dyscyplin:

  • identyfikacja

  • modelowanie

  • symulacja

  • automatyka

  • probabilistyka i statystyka

  • ekonomia

  • optymalizacja

  • jakość i niezawodność

• przedmiot zastosowań analizy systemowej

  • decyzje rozwojowe

  • decyzje kierownicze \

  • decyzje techniczne

  • decyzje budżetowe

  • decyzje polityczne

• problem decyzyjny – sytuacja, w które możliwe są co najmniej dwa warianty rozwiązania (postępowania), prowadzące do różnych, nieznanych wyników

• cykl życia systemu (System Development Life Cycle) to opis sposobu organizacji prac projektowych w całym okresie projektowania i eksploatacji systemu – od momentu zgłoszenia przez użytkownika potrzeby istnienia systemu, aż do momentu jego wycofania z eksploatacji

• faza analizy obejmuje:

  • ustalenie kontekstu projektu (zakresu działania projektu w otaczającym środowisku)

  • ustalenie wymagań użytkowników

  • ustalenie wymagań organizacyjnych

  • ustalenie wymagań sprzętowych, oprogramowania, ograniczeń finansowych i czasowych

• stosowane metody analizy systemowej (strukturalne lub obiektowe) pozwalają otrzymać pełną specyfikację wymagań dla systemu

• specyfikacja wymagań dla systemu zawiera:

  • listę zadań, jakie powinien system obsłużyć przy uwzględnieniu przyjętych założeń i ograniczeń dla projektu systemu oraz potrzeb klienta

  • specyfikację procesów – funkcji, jakie system powinien wykonać, aby spełnić zadania przydzielone mu z listy zadań

Klasyczny schemat postępowania w analizie systemowej (wg RAND Corporation)

1. ANALIZA PROBLEMU:

   • jaki problem ma być rozwiązany i co jest celem jego rozwiązania

   • jak działa obecny system i jakie niedostatki (braki) występują w jego działaniu

   • jakie wymagania i ograniczenia są istotne dla systemu

2. ANALIZA FUNKCJI:

   • jaka jest operacyjna koncepcja systemu

   • jakie funkcje powinien spełniać system

   • określenie istotnych czynników, od których zależy pełnienie poszczególnych funkcji

   • określenie zależności (relacji) między istotnymi czynnikami

3. Opracowanie wariantów – alternatywnych rozwiązań systemu

4. Identyfikacja systemów konkurencyjnych dla danego (analizowanego) systemu

5. Opracowanie modelu pozwalającego na ocenę systemu (system wartości – kryteria oceny, zależności, charakterystyki wpływu otoczenia)

6. Oszacowanie wartości danych ilościowych dla modelu

7. Testowanie modelu

8. Oszacowanie wielkości nakładów (kosztów)

9. Analiza ryzyka i niepewności

10. Opracowanie dodatkowych rozwiązań alternatywnych dla badanego systemu

11. Wybór systemu najkorzystniejszego (wariantu najefektywniejszego, rozwiązania optymalnego)

Wytyczne postępowania przy rozwiązywaniu problemów za pomocą analizy systemowej

• należy prawidłowo sformułować problem

• badania muszą być wyraźnie ukierunkowane

• nie należy wykluczać a priori żadnego z wariantów rozwiązań

• należy z góry wysuwać hipotezy

• model ma stanowić odwzorowanie całego problemu, a nie pojedynczego zjawiska

• w poszukiwaniu rozwiązania należy skupić uwagę na problemie, a nie na modelu

• nie należy przeceniać znaczenia modelu matematycznego i otrzymanych wyników obliczeń

• należy starannie analizować strategię i taktykę „wroga”

• w sposób bezpośredni należy uwzględniać, że działa się w warunkach niepewności

• należy uwzględniać elementy istotne i pomijać szczegóły

• należy ostrożnie szukać rozwiązań suboptymalnych (bliskich rozwiązaniom optymalnym)

• należy robić to, co rzeczywiście jest możliwe do zrobienia

wg E. S. Quade (“Handbook of System Analysis”, 1985)

Wskazówki metodologiczne E.S. Quade’a

• jedną z najważniejszych metod analizy systemowej jest korzystanie z opinii ekspertów

• należy we właściwy sposób określić cel działań

• stale trzeba sprawdzać „wrażliwość” stosowanych metod

• dobrze jest opracowywać warianty rozwiązań i przeprowadzać ich analizę porównawczą

• należy pracować w zespole interdyscyplinarnym

• w dużych problemach nie można opierać się na analogii do pojedynczych zadań

• częściowe odpowiedzi w ważnych kwestiach mają większe znaczenie niż pełne wyjaśnienie nieistotnych problemów

• przy wyborze wariantu istotnym czynnikiem jest przewidzenie kosztów

• należy uwzględnić to, że podejmujący decyzję (decydent) może sam skompensować do pewnego stopnia niepełność analizy

• należy przyjąć, że nowa koncepcja ma znacznie większą wartość niż tysiące przeprowadzonych ocen

Terminologia

• dyscyplina – gałąź nauki lub wiedzy

• język dyscypliny – zbiór terminów wraz z objaśnieniami

• termin – wyraz lub połączenie wyrazowe o specjalnym, konwencjonalnie ustalonym znaczeniu naukowym lub technicznym (także: czas na wykonanie czynności)

• desygnat – jednostkowy przedmiot materialny odpowiadający nazwie; przedmiot myśli odpowiadający wyrazowi

• pojęcie – myślowy odpowiednik zespołu cech charakterystycznych dla przedmiotów, do których nazwa ta się odnosi

• POJĘCIE – niezbędny składnik myślenia abstrakcyjnego

TERMIN symbolizuje POJĘCIE dotyczące DESYGNATU, który jest przypisany do TERMINU

TERMINOLOGIA INŻYNIERII SYSTEMÓW

• język jest elementem nauki podlegającym ciągłej ewolucji

• terminy powstające w języku danej dyscypliny pojawiają się w następstwie zidentyfikowania nowych, nieujawnionych dotąd fragmentów rzeczywistości

• terminy tworzą nie językoznawcy, ale animatorzy zdarzeń – badacze, projektanci, użytkownicy (inżynierowie)

  • żargon inżynierski, żargon informatyczny

• zbiór termonów dyscypliny naukowej zależy od osiągniętego poziomu jej rozwoju

Zbiór terminów dyscypliny naukowej

• pojęcia pierwotne

• pojęcia podstawowe

  • pojęcia pierwotne budują zbiory pojęć podstawowych:

    • zasób, całość, obiekt, rzeczywistość, fragment rzeczywistości, stan, działanie, inergia, obiekt, system, element, sprzężenia, część, struktura, proces, relacje systemowe, funkcje systemowe, funkcja systemu, cykl życia systemu, koszt cyklu życia, model, modelowanie, symulacja komputerowa

• czasoprzestrzeń

• zasób – dotyczy ilości tworzywa systemowego

• zasoby:

  • materialne (M)

  • energetyczne (E)

  • informacyjne (I)

  • materialno-energetyczne (ME)

  • materialno-energo-informacyjne (MEI)

  • czasowe (T)

• całość – kompletna, wymagana ze względu na potrzebę i funkcję część zasobu, dająca się oddzielić od reszty ze względu na określony aspekt (punkt widzenia)

• całość dzieli się na składniki ilościowe i jakościowe.

• składniki ilościowe całości→części

• składniki jakościowe całości: części funkcjonalne→ elementy

• każdy element jest częścią całości, ale nie każda część jest elementem z punktu widzenia funkcji całości

• obiekt – całość, którą może być element lub pewna liczba elementów, powiązanych w sposób funkcjonalny

  • obiekty:

    • materialne

    • energetyczne

    • informacyjne

    • czasowe i inne

• obiekt inergetyczny – obiekt materialno-energetyczno-informacyjnoczasowy MEIT

• inergia – tworzywo systemowe złożone z materii, energii, informacji i czasu; trudne do zidentyfikowania

• ilością inergii można szacować zużycie zasobu do wytworzenia obiektu (wartość tego zasobu – KOSZT)

• obiekty:

  • rzeczywiste (obiekty MEI)

  • konkretne (obiekty ME)

  • abstrakcyjne (obiekty I)

• rzeczywistość – termin określający zbiór wszystkich obiektów natury, w tym ludzi i obiektów będących dziełem ludzi, wraz ze wszystkimi związkami (relacjami) jakie między nimi zachodzą

• RZECZYWISTOŚĆ – PEWNA CAŁOŚĆ

• granice rzeczywistości wyznacza granica poznania (ŚWIAT MIKRO, ŚWIAT MAKRO)

• rzeczywistość ulega ciągłym zmianom, zarówno w obszarze ograniczonym granicą poznania, jak i w rezultacie rozszerzania się granic poznania

• praktyka inżynierska – badanie fragmentów rzeczywistości

• rzeczywistość wirtualna (real virtuality) – przedstawianie i symulowanie rzeczywistych sytuacji za pomocą komputera lub urządzeń będących dziełem człowieka.

• człowiek współczesny w percepcji świata praktycznie nie korzysta już bezpośrednio z doświadczenia – wszystko dociera do niego za pośrednictwem mediów

• stan

• działanie – zmiana lub transformacja stanu

• działanie

• skutek działania – różnica stanów fragmentów rzeczywistości, pomiędzy którymi zachodzi działanie

• działania:

  • celowe, niecelowe

  • świadome, nieświadome

  • konstruktywne, destruktywne

  • konkretne (energo-materialne) – działania wykonawcze

  • abstrakcyjne (informacyjne) – działania badawcze

Wykład 6

Proces

Koncepcja systemów

Klasyfikacja systemów

Ewolucja systemów, Funkcje systemów

Proces

• proces – uporządkowany przestrzennie i czasowo ciąg czynności (operacji) realizowany w systemie i konieczny do jego istnienia

• inżynieria systemów: proces to sekwencja wzajemnie powiązanych stanów fragmentów rzeczywistości następujących po sobie w czasie

• dynamika procesów:

  • zmienność systemu, struktury, procesu w ramach ustalonej struktury

  • elastyczność (dopasowanie się do pobudzeń płynących z otoczenia, bez zmiany istoty swojego działania)

  • adaptacja (wykorzystanie wewnętrznych sprzężeń dla odpowiedzi na negatywne bodźce płynące z otoczenia)

  • samoregulacja (zmiana struktury w celu spełnienia wymogów otoczenia)

  • samoorganizacja (polepszenie zachowania się systemu w wyniku uwzględnienia wcześniejszych doświadczeń)

• procesy naturalne – prawa natury, pierwotne w stosunku do pozostałych procesów

• człowiek istnieje dzięki systemom naturalnym

• procesy robocze – sztuczne procesy naturalne inicjowane przez człowieka

• procesy technologiczne

• technologia – przepis określający środki i warunki osiągnięcia zamierzonego celu (wytworzenia produktu)

  • procedura określająca sekwencję działań i zakres środków niezbędnych do transformacji zasobów MEI (materialno-energoinformacyjnych) w celu zaspokojenia potrzeb człowieka informacyjnych)

• proces technologiczny – całokształt procesów występujących w danej technologii

Koncepcja systemów

• system to pewna całość, utworzona z części (mniejszych komponentów, podsystemów) powiązanych ze sobą w sposób nadający jej pewną strukturę, a wyodrębnionej ze względu na pewne funkcje przydzielone tym częściom

• w skład systemów mogą wchodzić następujące elementy:

  • wejście do systemu

  • proces – przetwarzanie, transformacja

  • wyjście z systemu

  • kontrola – sterowanie

  • sprzężenie zwrotne – informacja zwrotna

  • otoczenie systemu

  • cele systemu

• identyfikacja systemu

  • ścisłość – system powinien być tak określony, aby wiadomo było co do niego należy, a co nie należy

  • niezmienność – „nie zmienia sie reguł w trakcie gry”

  • zupełność – system musi być podzielony tak, aby poza nim nie pozostały żadne elementy

  • rozłączność – system nie może zawierać elementów należących jednocześnie do kilku systemów \

  • funkcjonalność – z otoczenia (większej całości) systemy wydziela się jako mniejsze całości z punktu widzenia funkcji jaką ta całość pełni

    • nieważne są uwarunkowania geometryczne – rozmieszczenie w Przestrzeni

System

• byt wyrażający swoje istnienie poprzez synergiczne współdziałanie swych części

• zbiór (zespół, kompleks) współdziałających ze sobą elementów, posiadających pewne atrybuty (własności), znajdujący się w określonych relacjach (związkach, współdziałaniach)

• zbiór współdziałających ze sobą elementów, stanowiący celowo zorientowaną całość

• definicja systemu odnosi się do całej obserwowalnej rzeczywistości (fizycznej, abstrakcyjnej, symbolicznej)

• elementy systemów i same systemy mogą być:

  • materialne, energetyczne, ożywione, świadome, samoświadome, symboliczne

• system

S = (E, A, R)

S – system, E – elementy, A – atrybuty, R – relacje

E = [E1,...,En] , A = [A1,...,Am], R = [R1,...,Rr]

• minimum: S = (E, R)

Można wyróżnić co najmniej dziewięć hierarchicznych poziomów istnienia systemów:

1. poziom „struktur statycznych” dominujących w geografii i anatomii wszechświata, gdzie dominuje ruch i kohezja

2. poziom prostych systemów dynamicznych typu „zegar” zawierający w sobie istotną część fizyki, chemii i techniki (maszyny, urządzenia), gdzie własności materialne determinuje struktura i proces

3. poziom tzw. systemów „cybernetycznych” typu homeostat bazujących na odbiorze, transmisji i interpretacji informacji

4. poziom „komórki”, systemu samo utrzymującego się – otwartego, gdzie życie zaczyna się manifestować

5. poziom „rośliny”, ze strukturą genetyczno – społeczną tworzący świat flory, z główną cecha wzrostu i samo odtwarzalnością

6. poziom „zwierzęcia”, ujmujący ruchliwość, celowe dążenia, popędy i świadomość

7. poziom „człowieka”, charakteryzujący się samoświadomością i zdolnością wytwarzania, przyjmowania i interpretacji symboli

8. poziom „organizacji społecznej”, gdzie liczą się zawartość i znaczenie przekazu, system wartości, utrwalanie obrazów w przekazach historycznych, sztuka, muzyka, poezja i złożone emocje ludzkie

9. poziom „niewiadomego”, gdzie struktury i relacje mogą być postulowane lecz odpowiedzi nie są jeszcze znane

Metasystem i systemy hierarchii ludzkiej

System

• struktura – zbiór relacji w systemie niezbędnych do pełnienia przez system przypisanych funkcji

• element – funkcjonalny składnik całości

• elementy:

  • wejściowe

  • wyjściowe

  • sterujące

  • graniczne

  • wewnętrzne

• oddziaływania na elementy:

  • bodźce, wymuszenia

  • odpowiedzi, reakcje

• sprzężenie – powiązanie pomiędzy elementami

• sprzężenie zwrotne

  • bezpośrednie, pośrednie

  • dodatnie, ujemne

• sprzężenia

  • materialne

  • energetyczne

  • informacyjne

  • czasowe

Struktura systemu

• system jako biała lub czarna skrzynka

Struktura systemu

• szeregowa

• równoległa

• mieszana

• cechy, które definiują zakres systemu, określają jego granice

  • mogą się czasem zmieniać

• w systemach następuje przepływ idei, ludzi, materiałów poprzez granice

• otoczenie – reszta rzeczywistości po wydzieleniu z niej części zdefiniowanej jako system

• otoczenie systemu oznacza wszystko to, co znajduje się na zewnątrz jego i co wywiera wpływ na ten system oraz na co system oddziałuje lub może oddziaływać w przyszłości

  • otoczenie jest zróżnicowane i dynamiczne

• trzy warstwy otoczenia:

  • otoczenie mikrotechniczne, czyli finanse, klienci i marketing, dostawcy i materiały, konkurencja, kadry i związki zawodowe

  • otoczenie makrotechniczne, czyli wpływy międzynarodowe, czynniki społeczne, kulturalne i demograficzne, czynniki prawne, ogólne warunki socjalne, ochrona środowiska, wpływy rządowe

  • otoczenie fizyczne – lokalizacja i klimat

• hierarchia – określenie roli poszczególnych elementów w systemie

  • relacja nadrzędności

  • relacja podrzędności

• koncepcja granic i otoczenia systemu prowadzi do podziału systemów na systemy zamknięte i systemy otwarte

• system zamknięty to system, który jest wyizolowany od otoczenia i nie prowadzi z nim żadnej wymiany.

  • system zamknięty jest niezależny od otoczenia, nie mają oni na siebie żadnego wpływu

• system otwarty to system, który podlega wpływom otoczenia – odbiera wejścia i wpływy z otoczenia oraz przekazuje wyjścia i wpływy do otoczenia

• można też wyróżnić system względnie zamknięty, w którym można kontrolować wszystkie wejścia i wyjścia

• można powiedzieć, ze każda organizacja, firma, przedsiębiorstwo, instytucja jest systemem:

  • wszystkie organizacje są jednocześnie systemami sztucznymi i naturalnymi – sztucznymi, bo świadomie są kontrolowane przez ludzi, a naturalnymi, bo stanowią zbiór uczestników i grup społecznych

  • organizacje są systemami otwartymi – prowadzą ciągłą wymianę materiałów, zasobów, informacji, itp. ze swoim otoczeniem

  • organizacje są uporządkowanymi systemami informatycznymi – składają się z podsystemów, mają określoną strukturę oraz cele i zadania

• organizacje mają budowę hierarchiczną

• systemy organizacyjne mają zdolność doskonalenia się – mogą zwiększać swoją sprawność, efektywność i jakość działania

• w organizacjach zawsze ścierają się ze sobą dwie tendencje:

  • adaptacyjna (innowacyjna), która zmierza ku zmianom oraz

  • konserwatywna (zachowawcza), która dąży do utrzymania istniejącego stanu rzeczy

Podział systemów

Klasyfikacja systemów

• ze względu na liczbę sprzężeń

  • proste

  • złożone

  • szczególnie złożone

• ze względu na powiązanie z otoczeniem

  • otwarte

  • zamknięte

  • izolowane

• ze względu na pochodzenie

  • naturalne

  • sztuczne

• ze względu na wynik działania

  • konkretne

  • abstrakcyjne

• ze względu na zachowanie

  • celowe, niecelowe

  • adaptacyjne, nieadaptacyjne

  • statyczne, dynamiczne

  • deterministyczne, probabilistyczne

• ze względu na aktywność

  • konfiguracyjne

  • działaniowe

• ze względu na treść (tworzywo)

  • materialne

  • energetyczne

  • informatyczne

  • rzeczywiste, fizyczne

  • symboliczne, abstrakcyjne, koncepcyjne

• systemy:

  • przyrodnicze

  • polityczne

  • socjologiczne

  • ekologiczne

  • biologiczne

  • techniczne

• złożoność systemu objawia się w trzech wymiarach, jako złożoność

  • szczegółowa – dużo różnych elementów

  • przestrzenna – rozległość systemu (opóźnienie)

  • dynamiczna – ujemne (stabilizujące) i dodatnie (destabilizujące) sprzężenia zwrotne

• systemy można też podzielić na następujące klasy:

  • obiektowe, konkretne, abstrakcyjne - obiekt, produkt, wynik, uzysk, cel pracy

  • celowe, abstrakcyjne – zestawiają hierarchię celów pośrednich

  • programowe, abstrakcyjne – dają ciąg postępowania (proces) dla uzyskania celu

  • działaniowe, konkretne – organizacja lub urządzenie dla osiągnięcia celu

Systemy statyczne, systemy kinetyczne

Klasyfikacja systemów

Ewolucja systemów

Systemy naturalne żywe

• systemy naturalne żywe posiadają cechy samoregulacji i samoorganizacji

• samoregulacja – system może zmieniać (budować) swoją strukturę w celu spełnienia wymagań stawianych przez otoczenie

• ewolucja – przystosowanie się żywych organizmów do warunków naturalnych

• samoorganizacja – adaptacja do zmieniającego się otoczenia poprzez umiejętność uczenia się systemu

• etapy uczenia i samouczenia się systemu zapamiętywanie (uczenie się na pamięć)

  • podporządkowanie (nabywanie poszczególnych odruchów, refleksów)

  • uczenie się przez sukces (przeszukiwanie metodą prób i błędów całego zakresu możliwych stanów dla uzyskania sukcesu)

  • optymalizacja (j. w., z zapamiętywaniem najlepszych rozwiązań)

  • naśladownictwo (kopiowanie istniejących rozwiązań i zapamiętywanie)

  • nauczanie (j. w., z wykorzystaniem modeli)

  • pojmowanie (zbudowanie własnego, wewnętrznego modelu w systemie i eksperymentowanie na nim)

Funkcje systemów

• funkcja systemu wynika ze zbioru połączeń, przyporządkowań i sprzężeń między elementami i atrybutami

• całościową funkcją systemu – możliwość przekształcania określonej wielkości wejściowej w określoną wielkość wyjściową

• tworzywo systemowe: materia, energia, informacja

Różnorodność podstawowych funkcji systemów technicznych

Ogólne koncepcje systemowe

• ogląd świata jest wielkim (grand) paradygmatem włączającym wierzenia i filozoficzne preferencje w społeczności naukowej

• paradygmat jest wspólną metodą twórczego myślenia uprawianą przez większość członków danej społeczności naukowej

• teoria jest szerokim spójnym schematem wyjaśniającym, zawierającym prawa, zasady, twierdzenia i hipotezy

• prawo – uogólnienie wynikające z obserwacji eksperymentalnych, dobrze umotywowane i akceptowane od dłuższego czasu

• zasada to uogólnienie wynikające z eksperymentu, lecz o statusie mniejszym niż prawo

• twierdzenie – uogólnienie wyprowadzone na drodze formalnej, logicznej, i/lub matematycznej

• hipoteza – propozycja, która intuicyjnie wydaje się poprawna, ale wymaga weryfikacji

• aksjomat – teza, pewnik, założenie, zwykle niemożliwe do udowodnienia, ale będące punktem startowym rozważań

Zasady ogólne, które mają zastosowanie do wszystkich systemów niezależnie od dziedziny istnienia:

• zasada holizmu: system ma jako całość własności nie ujawnione w żadnej jego części składowej i na odwrót – części systemu mają własności nie ujawnione przez system jako całość

• zasada suboptymalizacji: jeśli każdy subsystem rozpatrywany oddzielnie jest nastawiony na maksymalną efektywność, to system jako całość nie osiągnie maksymalnej efektywności

  • zatem cały system potrzebuje pewnej redundancji efektywności elementów składowych

• zasada szarości – nieoznaczoności (darkness): żaden system nie może być poznany całkowicie

• zasada hierarchii: zjawiska złożone zorganizowane są w wielopoziomowe hierarchie i każdy poziom integruje wiele subsystemów

  • systemy bardzo złożone są często postrzegane jako heterarchiczne

• zasada osiemdziesiąt/ dwadzieścia: w każdym dużym systemie 80% jego wyjścia (produktu) powstaje jako wynik działania 20% wydolności systemu

• zasada redundancji zasobów: utrzymanie stabilności systemu w warunkach zakłóceń wymaga nadmiarowości zasobów krytycznych

• zasada czasu relaksacji: stabilność systemu jest możliwa jedynie, jeśli średni czas następstwa zakłóceń jest większy niż czas relaksacji systemu

• zasada ujemnego sprzężenia zwrotnego: z aktywnym ujemnym sprzężeniu zwrotnym system jest inwariantny względem szerokiego zakresu zakłóceń

• zasada dodatniego sprzężenia zwrotnego: z aktywnym dodatnim sprzężeniem zwrotnym w systemie można uzyskać różne stany końcowe przy tych samych warunkach początkowych – multifinalność

• zasada homeostatu: system przeżyje tak długo, jak jego zasadnicze zmienne pozostaną w granicach fizjologicznych

• zasada samo-organizacji: złożone systemy mają własność samoorganizacji i ich struktura i zachowanie są głównie rezultatem oddziaływania subsystemów

• zasada przetrwania: zdolność do przetrwania (życia) jest zależna od właściwej równowagi miedzy autonomia subsystemów a ich integracją w całym systemie (równowagi miedzy tabilnością a adaptacją)

• zasada omylności: omylność oznacza, że jesteśmy z natury niedoskonali w pojmowaniu świata, w którym żyjemy

• zasada zwrotności: nasze myślenie aktywnie wpływa na wydarzenia, w których uczestniczymy i które są przedmiotem naszych rozmyślań

Wykład 7

System informacyjny

Cykl życia systemów

Koszty cyklu życia systemów

System informacyjny

• system informacyjny jest zbiorem elementów, które zbierają, przetwarzają, przechowują oraz przesyłają informacje w celu osiągnięcia wydajnego zarządzania

  • system informacyjny ma wejścia (dane, instrukcje) i wyjścia (raporty, obliczenia).

  • system informacyjny przetwarza wejścia i tworzy wyjścia, które są przekazywane użytkownikowi lub innemu systemowi

  • system może zawierać również tzw. sprzężenie zwrotne, które kontroluje działanie systemu i wspomaga jego prawidłowe funkcjonowanie

  • system informacyjny działa w obrębie pewnego otoczenia

  • operacje wejścia polegają na pozyskiwaniu i zbieraniu danych z odpowiednich źródeł

  • przetwarzanie polega na przekształcaniu danych wejściowych według określonych reguł

  • operacje wyjścia polegają na generowaniu użytecznej informacji, np. w postaci dokumentów lub raportów

• System informacyjny (SInf) to wielopoziomowa struktura przepływu informacji wewnątrz jednostki organizacyjnej, pozwalająca na przetwarzanie danych wejściowych na pożądane informacje zbiorcze lub szczegółowe na wyjściu, przy użyciu określonych procedur.

• elementy systemu informacyjnego:

SInf = {P, I, N, Z, M, R}

SInf – system informacyjny organizacji

P – zbiór podmiotów, które są użytkownikami systemu

I – zbiór informacji, przechowywanych w SInf lub docierających do systemu

N – zbiór narzędzi, stosowanych w procesie pobierania, przesyłania, przetwarzania, przechowywania oraz wydawania informacji

Z – zbiór rozwiązań systemowych, stosowanych w danej organizacji, czyli sposoby zarządzania informacją

M – zbiór metadefinicji, czyli opis systemu i jego zasobów

R – relacje pomiędzy poszczególnymi zbiorami

Elementy systemu informacyjnego

• System informatyczny (SI) to część lub całość systemu informacyjnego, która wykorzystuje technologie komputerowe do wykonywania niektórych, bądź wszystkich swoich zadań.

• składniki systemu informatycznego:

  • sprzęt – różnego rodzaju komputery (stacje robocze, laptopy, serwery) oraz urządzenia peryferyjne (drukarki, skanery)

  • oprogramowanie – systemy operacyjne oraz oprogramowanie użytkowe

  • bazy danych – zbiory powiązanych ze sobą plików, tablic itp., przechowujących dane i zależności między nimi

  • sieci komputerowe – pozwalają na współużytkowanie zasobów sprzętowych i programowych przez różnych użytkowników

  • procedury – określają strategie, zasady, metody i instrukcje łączenia powyższych składników w celu przetwarzania informacji i generowania odpowiednich wyjść

  • zasoby ludzkie – użytkownicy systemu

  • dodatkowo kontekst społeczny, określający ogólnie przyjęte w danym społeczeństwie wartości i zasady oraz

  • cel, dla którego system informatyczny działa

    • przykładowo: podniesienie wydajności, poprawa jakości, zwiększenie konkurencyjności, osiągnięcie założonej strategii, efektywność podejmowania decyzji, reorganizacja danej firmy

• główne zadania systemu informatycznego

  • gromadzenie informacji – polega na zbieraniu, rejestrowaniu i ewidencjonowaniu danych oraz komunikatów gospodarczych

  • przechowywanie informacji – polega na zapisaniu danych na trwałych nośnikach w postaci i formie umożliwiających ich łatwe wykorzystanie w kolejnych procesach w dowolnym czasie

  • przetwarzanie informacji – wykonywanie typowych operacji, np. matematycznych

    • z danych wejściowych (źródłowych) uzyskuje się w wyniku ich przetworzenia informacje wyjściowe (wynikowe)

  • wyszukiwanie – polega na przeszukiwaniu zasobów informacji zgromadzonych w systemie i wybieraniu spośród nich danych spełniających określone wcześniej kryteria

  • prezentowanie informacji – polega na dostarczeniu odbiorcom wymaganych przez nich informacji wynikowych w odpowiedniej formie, najczęściej według przyjętych standardów

  • przesyłanie informacji – procesy zachodzące pomiędzy obiektami wewnątrz systemu lub zewnętrzne procesy informacyjno-komunikacyjne

Systemy informatyczne możemy klasyfikować z różnych punktów widzenia:

• według poziomu organizacyjnego, np. systemy departamentowe, systemy przedsiębiorstwa

• według głównych obszarów funkcjonowania, np. systemy produkcyjne, systemy finansowo-księgowe, systemy marketingowe, systemy zarządzania zasobami ludzkimi

• lub według architektury i sposobu wspomagania pracy w organizacji

Cykl życia systemów

• jedną z naczelnych obserwacji i uogólnień Teorii Systemów jest cykliczność przejawiania się wszystkich systemów naturalnych i sztucznych, ożywionych i nieożywionych

• systemy powoływane są do życia w sposób naturalny bądź sztuczny, żyjąc lub pracując zadany odcinek czasu, a potem aktywność ich zamiera i rozpływają się w otoczeniu

• systemy naturalne to systemy otwarte, z wymianą masy, energii i informacji, żyjące w trzech kolejnych charakterystycznych etapach:

  1. wyodrębnienie ze środowiska (otoczenia)

  2. życie i współdziałanie z otoczeniem przy pełnej efektywności

  3. stopniowa utrata efektywności i powrót do środowiska · zatem w systemach naturalnych mamy wielopoziomowy zamknięty cykl życia typu ‘środowisko – środowisko’

Cykl i fazy życia w skali efektywności działania i względnego czasu dla systemów naturalnych

1. wyodrębnienie ze środowiska (otoczenia)

2. życie i współdziałanie z otoczeniem przy pełnej efektywności

3. stopniowa utrata efektywności i powrót do środowiska

• podobny cykl życia można wyodrębnić dla systemów sztucznych tworzonych przez człowieka dla zaspokojenia swych potrzeb, czyli dla wszelkich systemów technicznych, antropo-technicznych i socjotechnicznych, a także technicznych, symbolicznych (np. język)

• cykl ten przebiega również w zamkniętej pętli, jak dla systemów naturalnych, ale pętla zaczyna się i kończy na użytkowniku (ang. consumer-producer-consumer cycle)

Graficzna ilustracja cyklu i faz życia systemów technicznych

Cykl życia oraz fazy i kroki działaniowe wewnątrz każdej fazy cyklu życia

• wewnątrz systemu potrzeba istnienia dwu dalszych podsystemów

  • produkcyjnego (production capability) dla wytworzenia systemu

  • obsługowego (maintenance) niezbędnego podczas użytkowania systemu

• mają one też swe cykle życia, niepełne – dwuetapowe (nie uwzględniając ich kasacji i recycklingu)

• cykle życia systemów głównego (prime equipment), produkcyjnego - niezbędnego do jego wytworzenia i podsystemu wsparcia logistyczno - obsługowego dla użytkowania systemu głównego

• istnieje również cykl życia technologii i wsparcia logistycznego, co najmniej równoważny lub dłuższy niż czas życia wyrobu bądź systemu z możliwością modernizacji

Cykle życia systemu głównego, jego zaplecza produkcyjnego i wsparcia logistycznego

Cykl życia gałęzi przemysłu, technologii i wsparcia logistycznego systemu

• informatyczne oprogramowanie urządzeń i procesów

• cykle życia i jego fazy dla systemów oprogramowania

• modele cyklu życia oprogramowania – przedmiot w następnym semestrze „Inżynieria oprogramowania”

Cykle życia i ewolucja różnych systemów i mega systemu cywilizacyjnego

Koszty cyklu życia systemów

• cykle życia systemów tworzonych przez człowieka powinny uwzględniać ich stronę ekonomiczna na każdym etapie życia sytemu

• ważny jest zarówno rozkład kosztów każdego etapu w czasie, jak i ogólny wolumen kosztów istnienia systemu

• istotne zwłaszcza przy porównaniu alternatyw projektowych konkretnego systemu powoływanego do życia

• cele badania kosztów cyklu życia systemu:

  • porównywanie wariantów rozwiązań, wybór rozwiązań najlepszych (optymalnych)

  • szukanie źródeł oszczędności

Koszty cyklu życia systemu technicznego przykładowy rozkład (strumień) kosztów życia systemu w całym jego cyklu życia

Koszty cyklu życia systemu poniesione i planowane oraz wiedza o systemie i łatwość jego zmian na tle zaawansowania życia systemu

Problem widzialności, obliczalności i dedykacji kosztów przedsiębiorstwa – tzw. „góra lodowa kosztów”

Kroki obliczeniowe w ocenie rozkładu kosztów życia systemu

1. Identyfikacja wszystkich czynności w cyklu życia systemu, które wytworzą koszt

   • koszty planowania, badań, rozwoju, testów i oceny systemu, produkcji lub konstrukcji, sprzedaży, użytkowania i wsparcia logistycznego

2. Przyporządkowanie każdej czynności do odpowiedniej kategorii kosztów (np. badania i rozwój, produkcja, użytkowanie, kasacja)

   • wszystkie czynności muszą znaleźć swe przyporządkowanie w jednym lub kilku etapach życia systemu

3. Ustalenie odpowiednich współczynników stałego pieniądza dla każdej czynności, gdzie stały pieniądz powinien odzwierciedlać stałą siłę nabywczą w chwili podejmowania decyzji oraz planowanie w czasoprzestrzeni

   • pozwoli to na porównanie kosztów różnych czynności odległych w czasie, wprowadzenie poprawek inflacyjnych, różnicy cen nabycia, itd.

4. Określenie strumienia (przepływu) kosztów w stałym pieniądzu dla całego cyklu życia systemu

   • każdy element kosztu w każdej kategorii kosztu należy usytuować w odnośnym czasie życia obiektu, rok po roku

   • w wyniku uzyskamy strumień kosztów w stałym pieniądzu dla całego cyklu życia systemu

5. Ustalenie poprawek korygujących i inflacyjnych dla każdego okresu cyklu życia systemu (prognozy, informacje z rynku globalnego)

   • dla każdego roku i każdej kategorii kosztów wprowadź poprawki inflacyjne, efekt ekonomiczny uczenia się produkcji powtarzalnej (product learning curve), zmiany poziomu cen, itd.

   • zmodyfikowane wartości tworzą nowy realistyczny strumień kosztów, aktualny w każdym kolejnym roku życia systemu

6. Podsumowanie kosztów głównych etapów życia systemu w wypadkowym rozkładzie kosztów z podziałem przyczynków składowych i bez oraz graficzne przedstawienie

Elementy systemu zaspokajania potrzeb

Hierarchiczny i holistyczny sposób widzenia kosztów aktywności gospodarczej

Wykład 8

Odwzorowanie rzeczywistości

Modele systemów

Modele i modelowanie

Odwzorowanie rzeczywistości

• odwzorowanie rzeczywistości zależy w dużej mierze od możliwości i nastawienia człowieka do otoczenia

  • subiektywizm ocen

  • holistyczne widzenie

  • wiedza systemowa

• każda z dyscyplin naukowych ma swój punkt widzenia rzeczywistości

  • np. rysunek techniczny, rysunek inżynierski – informacja

Modele systemów

• model – obiekt zastępujący w reprezentatywny sposób inny obiekt lub klasę obiektów ze względu na uzasadniona potrzebę

• modelem nazywa się zastępującą oryginał formę jego reprezentacji, wykorzystaną do wyjaśnienia i przewidywania zachowania się oryginału w sposób adekwatny z punktu widzenia celu rozważań

• adekwatność modelu: reprezentatywność funkcjonalna, pozwalająca na podstawie modelu wnioskować o zachowaniu się oryginału (w określonych warunkach)

• model jest uproszczoną reprezentacją systemu, w czasie i przestrzeni, stworzoną w zamiarze zrozumienia zachowania systemu rzeczywistego

• obiekt modelowany:

SP = <A, B>

• model:

SM = <M, R>

A, M – zbiory elementów obiektu modelowanego i modelu

B, R – relacje systemotwórcze

• podobieństwo funkcjonalne obiektu i modelu:

(SP = <A, B>) ≅ (SM = <M, R>)

• modele, z którymi mamy do czynienia w życiu i pracy:

  • rzeczywiste – fizyczne

  • modele abstrakcyjne

• modele abstrakcyjne można podzielić na dwie klasy:

  • modele jakościowe (opisowe i wyjaśniające)

  • modele ilościowe – prognostyczne

• w modelach jakościowych możemy powiedzieć co jest jakie (model opisowy), bądź co od czego zależy (model wyjaśniający – relacyjny)

• modele ilościowe (kwantytatywne) można podzielić na (zależnie od pewności wiedzy jaką o nich posiadamy):

  • deterministyczne

  • rozmyte

  • probabilistyczne

Rodzaje modeli

Systemy ekspertowe

• modelowanie to wyszukiwanie w systemie cech i związków istotnych ze względu na dany cel

• modelowanie wiąże się zawsze z określonym celem modelowania

• jeden konkretny system może reprezentować wiele modeli

• konieczność posługiwania się modelami:

  • działania informacyjne

    • już istniejący model jest niedostępny

    • tworzy się nowy, nie istniejący obiekt

    • bada się zachowanie modelu w przyszłości

  • w obiektach wieloaspektowych z reguły interesują nas tylko

niektóre aspekty

Trójkąt ‘eksperyment – teoria – symulacja’ umożliwiający przyspieszone badania i projektowanie systemów złożonych – trzy filary współczesnej nauki

• symulacja – manipulowanie modelem w taki sposób, że działa on w zmienionej skali w czasie i/lub w czasoprzestrzeni, umożliwiając uchwycenie oddziaływań i zachowań, które w innym przypadku byłyby nieuchwytne z tytułu ich oddalenia w czasie i przestrzeni.

RELACJE POMIĘDZY ORYGINAŁEMA MODELEM:

• oryginałem modelu (SM) jest fragment rzeczywistości traktowany jako system (SP)

• system (SP) interesuje nas ze względu na funkcje, jakie pełni w działaniu zinstrumentalizowanym

• model (SM) systemu (SP) musi być także systemem działaniowym w sensie celu rozważań

• system – oryginał (SP) i system – model (SM) związanie są relacją adekwatności

• adekwatność oznacza podobieństwo funkcjonalne

• podobieństwo funkcjonalne oznacza, że na podstawie informacji uzyskanych z modelu (SM) można z możliwą do przyjęcia dokładnością oszacować stan systemu (SP)

  • (SP = <A, B>) ≅ (SM = <M, R>) ⇒ SP = M(SM)

• elementy SP, SM i M tworzą system względnie odosobniony

• z substancjalnego punktu widzenia systemy: modelowany i modelujący mogą być:

  • abstrakcyjne (informacyjne I)

  • konkretne (materialne, energetyczne, energetyczno-materialne E-M)

  • inergetyczne (logistyczne, energo-materialno-informacyjno-czasowe E-MI- T)

• w ocenie podobieństwa między systemem modelowanym a modelem abstrahuje się od podobieństwa geometrycznego, strukturalnego lub substancjalnego

• liczba modeli, jakie można skojarzyć z danym systemem (SP) zależy od liczby ujawnionych celów

• właściwości modeli

• każdy model jest generatorem stanów modelowanego systemu

• końcową postać modelu poprzedza sekwencja modeli pośrednich

• model jest środkiem instrumentalizacji działań modelujących działania realizowane przez system modelowany

• modele tworzy się do:

  • opisu

  • wyjaśniania

  • oceny

  • decyzji

  • prognozy

• w działaniach technicznych stosowanie modeli jest powszechne

• o przydatności modelu decyduje jego adekwatność funkcjonalna i prostota modelu

• w inżynierii systemów model powinien:

  • reprezentować podstawowe funkcje systemu

  • odwzorowywać związki strukturalne w systemie istotne ze względu na funkcjonalność

  • odwzorowywać podstawowe związki funkcjonalne w systemie

  • pozwalać na prezentowanie możliwości rozwoju systemu

  • pozwalać na formułowanie decyzji

  • pozwalać na ocenę efektywności i destrukcyjności systemu

Podział modeli

Modele i modelowanie

• model – układ materialny (np. makieta) lub układ abstrakcyjny (np. rysunki, opisy słowne, równania matematyczne)

• model fizyczny (nominalny) – opis procesów w obiekcie (fizycznych, również ekonomicznych i społecznych)

• model matematyczny – zbiór reguł i zależności, na podstawie których można za pomocą obliczeń przewidzieć przebieg modelowanego procesu

• modelem matematycznym są równania opisujące proces oraz wszelkie relacje opisujące ograniczenia i uproszczenia (np. nierówności)

• modelowanie – całokształt czynności zmierzających do utworzenia modelu fizycznego i matematycznego

• model komputerowy – model stworzony przy użyciu programu komputerowego, możliwiającego wprowadzanie parametrów modelowanego układu i stanu początkowego oraz otrzymanie na drodze obliczeniowej przebiegów czasowych zjawisk i charakterystyk modelowanego układu

• symulacja komputerowa – zastosowanie techniki komputerowej do rozwiązywania problemów dynamicznych modeli systemów

• celem symulacji komputerowej jest odtworzenie przebiegu badanego procesu na podstawie jego modelu matematycznego za pomocą techniki komputerowej i zbadanie wpływu otoczenia (sygnały wejściowe) i wewnętrznych właściwości obiektu (parametry procesu) na charakterystyki obiektu

Model symulacyjny – model układu + model otoczenia

• symulacja polega na badaniu zachowania się modelu tak, że działając w zmienionej skali czasu i przestrzeni możliwe jest uchwycenie oddziaływań i zachowań, które w rzeczywistej czasoprzestrzeni byłyby trudne do zauważenia i analizy

• zastosowania symulacji

  • weryfikacja konstrukcji

  • metoda konstruowania

  • metoda optymalizacji

  • trenażery

  • gry komputerowe

  • określanie właściwości obiektów

  • sposób analizy układów złożonych

  • animacje komputerowe

Procedura modelowania

Procedura modelowania

IDENTYFIKACJA: wygenerowanie z istniejącego fragmentu rzeczywistości elementów niezbędnych do zbudowania modelu z punktu widzenia potrzeby, możliwości, warunków i ograniczeń

• PYTANIA

  • Jakie elementy tworzą system?

  • Jakie relacje tworzą strukturę?

  • Jakie elementy mi relacje są istotne ze względu na cel?

  • Jak struktura systemu wpływa na funkcję systemu?

  • Jak otoczenie może wpływać na zmianę struktury?

• PROBLEMY:

  • funkcje i procesy realizowane w systemie

  • zachowanie się systemu w danych warunkach

  • organizacja realizacji procesów w systemie

  • uzyskanie pożądanego przebiegu procesów

  • związki cech opisujących system z badaną właściwością

• ROZWÓJ SYSTEMU:

• kierunki zmian struktury systemu

• identyfikacja sprowadza się do dekompozycji rzeczywistości na system, otoczenie i relacje między systemem i otoczeniem

• KONCEPTUALIZACJA: transformacja zbioru założeń otrzymanych w procesie identyfikacji do postaci modelu określającego relacje między zidentyfikowanymi elementami i ustalającymi atrybuty niezbędne do opisu systemu

• FORMALIZACJA: budowa modelu formalnego (matematycznego)

• ALGORYTMIZACJA: przekształcenie modelu matematycznego w postać numeryczną (algorytm, schemat blokowy)

• INFORMATYZACJA: budowa modelu komputerowego (programu komputerowego)

• WERYFIKACJA: konfrontacja oszacowań otrzymanych w modelu z oszacowaniami otrzymanymi w warunkach naturalnych (rzeczywistych)

• ADAPTACJA: ustalenie zakresu, warunków zastosowania, możliwości posługiwania się modelem (opracowanie instrukcji posługiwania się modelem)

• w każdej sytuacji można zbudować jakiś model!

• w działalności inżynierskiej nie można się posługiwać modelami byle jakimi

• projektowanie systemów technicznych wymaga dobrego przygotowania

MODEL SYSTEMU ANALIZY SYSTEMOWEJ

• Schemat (makroalgorytm) analizy systemowej

• Ogólny schemat analizy decyzyjnej

OGÓLNY SCHEMAT MODELOWANIA SYSTEMÓW

Typy i modele systemów

• SYSTEMY POJĘCIOWE: niezdefiniowane pomysły, idee, wartości, modele mentalne (np. pomysły, definicje, rozwiązania, atrybuty określone w głowie projektanta)

• SYSTEMY ROZMYTE: systemy z atrybutami zdefiniowanymi, ale nie do końca mierzalnymi (np. bioenergia)

• SYSTEMY STRUKTURALNE: w pełni określone co do struktury, relacji oraz wykonywanych funkcji (systemy techniczne)

• w systemach zarządzania występują:

  • systemy strukturalne (inżynieria)

  • systemy rozmyte (antropotechnika, socjotechnika) oraz

  • systemy pojęciowe (koncepcje, idee i systemy wartości)

• w systemach rozmytych można obserwować pewne procesy (przepływy towarów, kapitału i pieniędzy, wskaźniki, indeksy itp.)

• nie ma jednak pewności, czy są to zmienne systemowe, wielkości wejściowe i wyjściowe, czy zmienne te dają możliwość sterowania systemem

• w tej sytuacji lepiej jest korzystać z pojęcia obserwabli (wielkości obserwowanej)

• obserwabla: stan wyjścia systemu w kolejnych chwilach czasu

MODELE WZROSTU SYSTEMÓW

• MODELE PROGNOSTYCZNE

  • model wzrostu geometrycznego (odczyt wielkości opisujących system w dyskretnych okresach czasu – tydzień, miesiąc, rok w określonym okresie życia systemu)

  • model stada (model demograficzny)

  • modele dynamiki wzrostu gospodarczego (model różnicowy, model ekspotencjalny i inne)

• MODELE ZACHOWANIA SYSTEMÓW Z OGRANICZENIAMI STRUKTURALNYMI

  • modele transformujące energię (procesory energii)

  • modele systemów z nasyceniem charakterystyk (modele popytu, modele ograniczoności zasobów, model pastwiska)

• MODELE INTERAKCJI – SYSTEMY KONFLIKTOWE

  • wyścig zbrojeń (nakłady na reklamę i promocję)

  • model drapieżnika i ofiary (model Lotki – Volterry 1926)

  • model wspólnego pastwiska (Tragedy of Commons)

  • model urbanizacji

• MODELE ZŁOŻONE – MODEL HETERARCHII LUDZKOŚCI

Ludzkość jako system heterarchiczny ze wskazaniem głównych metasystemów i determinant naszej cywilizacji

Uproszczony model funkcjonalny systemu kształcenia wydziału uczelni wyższej

Struktura sprzężeń współzależności finansowo motywacyjnych wydziału

Schemat funkcjonowania wydziału

Przykład modelu systemu

Schemat funkcjonowania gospodarki

Ludność i wyżywienie

Wykład 9

Projektowanie systemów

Projektowanie systemów

• istotna część inżynierii systemów to teoria i metodologia projektowania systemów

• jej przedmiotem proces projektowania systemów, mający charakter procesu twórczego zmierzający do zawarcia w projektowanym wytworze wzoru projektowego, przedmiotu, organizacji, ogólniej bytu, o właściwościach odpowiadających wymaganiom ustalonym w zadaniu projektowym

• charakterystyczne dla systemowego ujęcia projektowania

  • przedmioty projektowania – obiekty techniczne, systemy zarządzania, logistyczne, informatyczne,…

  • wynik projektowania: nowa konstrukcja, nowa technologia, organizacja pracy, organizacja sposób kierowania, akcja promocji,

Zakres zastosowań projektowania systemowego i związane z tym dziedziny wiedzy

• dziedziny projektowania systemów:

  • wiedza i umiejętności

  • fazy życia systemu

  • kroki projektowe

• szeroki zakres zastosowań podejścia systemowego związany jest z trójdziedzinowym wieloetapowym oglądem całego cyklu życia systemu

• cykl życia systemu (oś prostopadła do rysunku – następny slajd), który mamy zamiar powołać do życia jest stosowną syntezą nauki i umiejętności szczegółowych (oś pionowa) oraz logicznych kroków planowania i projektowania każdej fazy życia obiektu (oś pozioma)

Dziedziny projektowania systemów

• trzy dziedziny projektowania:

  • dziedzina funkcjonalnych własności systemu

  • dziedzina ryzyka (bezpieczeństwa, niezawodności) oraz

  • dziedzina kosztów wyrobów i usług

Trójwymiarowa przestrzeń projektowania w inżynierii systemów

Trójwymiarowa przestrzeń projektowania w inżynierii systemów

• projektowanie jest procesem, który prowadzi działalność ludzką od stanu początkowego (problem do rozwiązania - potrzeba do zaspokojenia) do stanu końcowego, którym jest pożądany wynik (system = wyrób, obiekt, organizacja, proces, program komputerowy) spełniający założone wymogi

• każdy proces projektowania trzeba prowadzić i przedstawić w zależności od rodzaju planowanego systemu:

  • techniczny

  • socjotechniczny

  • organizacyjny

• projektowanie, konstruowanie, planowanie (ang. design)

• różnorodność procedur i metod projektowania

• najszersze ujęcie procesu projektowania jest w dziedzinie wiedzy ludzkiej, od sformułowania potrzeby aż do planów czynności na każdym etapie życia systemu

• na każdym zaś kroku projektowym wyróżnić można także trzy rodzaje pytań – problemów

  • problem informacji - co trzeba wiedzieć ?

  • problem innowacyjny – jak osiągnąć cele ?

  • problem decyzyjny - jak optymalizować decyzję ? jak uzyskać najlepsze rozwiązanie ?

• problemy te rozwiązuje się przez iteracyjne stosowanie syntezy i analizy poszczególnych możliwych wariantów rozwiązań

• synteza jest procesem innowacyjnym dającym warianty rozwiązujące dany problem

• analiza daje rozwiązania proste - bezpośrednie (od przyczyny do skutku)

• analiza jest procesem weryfikującym deklarowane i pożądane własności wariantu ozwiązania

• synteza to zagadnienie odwrotne, niejednoznaczne, od skutku do przyczyny

• zanim uzyskamy dopuszczalny wariant systemu, musimy zbiór możliwości skonfrontować z systemem idealnym, wzorcowym

• dla wyrobów znanych wzorzec określają różne normy, standardy, zakładowe, narodowe lub międzynarodowe

• w przypadku wytworów innowacyjnych nie ma takich standardów, wzorców i należy je stworzyć

• taki wzór jakości nazywa się systemem wartości (value system) i jego projekt musi być pierwotny w stosunku do projektu systemu działaniowego

• system wzorcowy lub system wartości projektujemy w konfrontacji z wymogami klienta i środowiska (metasystemu), a każdy wariant projektowanego systemu konfrontujemy z wymogami wzorca

• ostatnim elementem jest podjęcie decyzji o spełnieniu końcowych wymogów na podstawie określonych kryteriów jakości

• mając wzorzec systemu idealnego możemy generować alternatywy rozwiązań produktu lub systemu i porównywać je z przyjętym wzorcem

• generuje się w ten sposób zbiór rozwiązań dopuszczalnych i/lub poszukując je w iteracyjnej pętli sprzężenia zwrotnego

• elementem początkowym (startowym) procesu projektowania są informacje o potrzebie oraz o możliwościach i niemożliwościach realizacyjnych

Iteracyjne generowanie rozwiązań dopuszczalnych dla całości systemu lub jego elementów

• proces projektowania powinien przebiegać w dwu kierunkach:

  • od ogółu do szczegółu (top-down analysis) – od pojęcia do przekroju, od małego do dużego, od długoterminowego do krótkoterminowego ujęcia, od strategii (polityki) do taktyki, od ideału do realizowalnego konkretu

  • od szczegółu do ogółu (bottom-up analysis) – odwrotnie, szczególnie podczas poprawiania własności systemu przez modyfikację jego elementów

• proces projektowania różnych produktów i systemów ma różną głębokość konkretyzacji

• dla prostych produktów może wystarczyć jedynie intuicyjne rozeznanie problemu, intuicyjna propozycja wariantów rozwiązania i przejście do fazy realizacji

• najlepsze efekty w projektowaniu daje ilościowe przedstawienie i rozwiązywanie problemu

• powodzenie projektowania

  • analiza sytuacji

  • definicja i identyfikacja problemu

• w projektowaniu systemu istotne znaczenie ma właściwe sformułowanie potrzeb oraz ograniczeń wpływających na ich realizację – określenie wymagań

• projektowanie optymalne systemu

• prognozowanie zachowania systemu (ekstrapolacja trendów, metody intuicyjne, inne techniki) powołanie systemu do życia wymaga kreatywności i innowacyjności

• na każdym etapie jego życia

KREATYWNOŚĆ + INNOWACYJNOŚĆ = 50 % SUKCESU

Czynniki określające efektywność projektowania

Definicja problemu projektowego

• sukcesywna analiza potrzeb otoczenia, socjosfery i technosfery oraz badanie ograniczeń stąd płynących

• siedem zasadniczych potrzeb ludzkich

  • potrzeby fizjologiczne

  • bezpieczeństwo

  • przynależność i akceptacja

  • szacunek

  • samorealizacja

  • poznanie (zrozumienie, wiedza)

  • estetyka

• przedstawiona tu hierarchia potrzeb ludzkich bazuje na następujących przesłankach

  • człowiek ma wiele potrzeb

  • potrzeby mają różne poziomy i intensywności i motywacje, stąd są one hierarchicznie uporządkowane i warunkowane

  • człowiek będzie zaspakajał wpierw potrzeby najważniejsze zaniedbując potrzeby wyższego poziomu

  • po zaspokojeniu potrzeb danego poziomu zwraca się On do potrzeb wyższego poziomu

• hierarchia potrzeb i sposób ich zaspakajania odnosi się również do potrzeb społecznych i instytucjonalnych człowieka

• w miarę rozwoju społecznego pojawiają się wyższe ewolucyjnie potrzeby i powstają instytucje do ich zaspokajania

• rozmiar tych potrzeb jest ogromny; od dobrego rządu, przez produkty codziennej użyteczności do muzeum sztuki nowoczesnej i zbiorowego poszukiwania duchowości

• potrzeby indywidualne i zbiorowe znajdują swe odzwierciedlenie w gospodarce i na rynku tworzą nisze rynkowe o określonej potencji dla znanych już produktów i produktów innowacyjnych, spełniających lepiej określone potrzeby lub w szerszym zakresie

• pytanie: Jak w najpewniejszy sposób znaleźć informację o potrzebie

• poszukując ujawnionych potrzeb dla posiadania i użytkowania nowych produktów wygodnie jest przyjąć określoną strategię poszukiwania poczynając od:

  • siebie samego

  • różne szczeble organizacji społecznej (administracja, instytucje)

  • kończąc na statystykach rynkowych i symulacji matematycznej oceniającej potencjał niszy rynkowej

• coraz lepszym źródłem informacji są różnego typu sieci informatyczne

  • lokalne (LAN)

  • krajowe (WAN)

  • sieć światowa – WWW

• w poszukiwaniach zależnie od celu zakresu i poziomu warto konsultować różne źródła informacji mając na myśli konkretny już produkt warto sformułować dla niego ciąg pytań, z których wynikną nowe zadania i potrzeby

• daje to ciąg coraz bardziej szczegółowych i dokładniejszych pytań

• ciąg pytań pomocny przy formułowaniu potrzeby nowego produktu / usługi adresowany do wytwórcy oraz pytań charakteryzujących nisze rynkową nabywcy

• trafiony rynkowo produkt to taki, który spełnia harmonijnie wszystkie potrzeby i ograniczenia odkryte w niszy rynkowej, zarówno otoczenia naturalnego, ożywionego jak i stworzonego przez człowieka

• począwszy od jego poziomu technicznego aż do sfery socjotechnicznej

• waga dobrego sformułowania potrzeb i ograniczeń jest widoczna ze statystyki sukcesu pomysłów nowych produktów

• według badań co sześćdziesiąta idea produktu staje się sukcesem rynkowym, spełniając wszystkie wymogi użytkowe i rynkowe

• w przybliżeniu, że tylko 1-2 % nowych pomysłów jest zweryfikowanych pozytywnie

• drastyczna weryfikacja nowych idei produktów i nowych systemów, znajduje swe uzasadnienie w szerszym systemie gospodarczym, przyjazności tego systemu na innowacje

Trzy bariery produkcyjności systemu gospodarczego

• ssanie zapotrzebowania społecznego na nowe wyroby, mimo że wspomagane przez stosowne popychanie dostępnych technologii, ma na swej drodze trzy sita lub bramy przepustowe

  • z prawej konieczność pewnych regulacji w skali społecznej, państwowej, legislacyjnej, fiskalnej i rynkowej

  • w środku bariera zarządzania produkcją i kapitałem na poziomie przedsiębiorstwa i korporacji, np. kapitał dużego ryzyka

  • z lewej granica innowacyjności w korporacji i w całym społeczeństwie, brak stosownego wykształcenia, brak dobrych centrów badawczych na poziomie korporacji i na poziomie państwa

Wymagania projektowe nowego systemu

• mając dane do wyboru konkretnego produktu i sformułowane jego najważniejsze cechy, należy przetransformować je na wymogi projektowe

• na poziomie projektowania technicznego przy zapewnieniu takich cech produktów, jak trwałość, niezawodność, naprawialność, itd., istnieją specjalne procedury implementacji i alokacji tych cech, na każdym etapie życia i w każdym elemencie systemu

• niezwykle ważne z punktu widzenia powodzenia realizacji i użytkowania systemu jest jego definicja i opis wymogów (wymagań) dla wspomagania tego procesu można określić następujące pytania:

1. Jakie cechy w dziedzinach funkcjonalnej, bezpieczeństwa i kosztowej oraz jakie osiągi ma uzyskać projektowany system (np. zakres działania, dokładność, prędkość, moc, konsumpcja paliwa, wydajność, itd. ) ?

2. Na kiedy system jest potrzebny? Jakie są wymogi konsumenta, jak i jest oczekiwany czas życia systemu ?

3. Jak system będzie użytkowany, ile godzin dziennie, w tygodniu, jak często włączany / wyłączany, itd.?

4. Jak będzie przebiegać dystrybucja i rozlokowanie systemu, gdzie będą ulokowane podsystemy i na jak długo?

5. Jakie charakterystyki efektywnościowe system ma posiada?.

Charakterystyki te mogą włączać również efektywność kosztową, niezawodność, dyspozycyjność, naprawialność, wymagane wsparcie systemu zabezpieczenia, itd.

1. Jakie są wymogi środowiskowe dla systemu, (np. temperatura, wilgotność, udary, drgania, hałas, promieniowani?. Czy system będzie działał w terenie arktycznym, tropikalnym, płaskim, górzystym Jakie są przewidywane środki transportu, przechowywania, przemieszczania, utrzymywania w sprawności i gotowości, itd.?

2. Jak system będzie wspierany (zabezpieczany) przez wszystkie fazy życia i kto jest odpowiedzialny za to wsparcie ? Definicja ta włącza opis poziomu napraw, funkcje na każdym poziomie i niezbędne wsparcie logistyczne, zabezpieczenie w części zamienne, szkolenie personelu, opisy użytkowania i napraw

3. Kiedy system stanie się przestarzały, jeśli system zostanie wycofany z magazynu/użytkowania ? Czy są przewidziane sposoby, środki, miejsca reutylizacji i recyklingu, jaki jest wpływ kasacji systemu na środowisko?

4. Jaki jest całkowity koszt środowiskowy całego cyklu życia systemu, a przede wszystkim jak to wpływa na zdrowie ludzi, jakość środowiska, i użytkowanie zasobów nieodnawialnych ?

Holistyczne projektowanie jakości

• cechy projektowe powoływanego do życia systemu są często od siebie zależne (skorelowane) w sposób pozytywny lub negatywny (konfliktowy), co wymaga rozwiązań kompromisowych

• przykład metody wielostopniowego powiązania cech wyrobu z wymogami projektowymi i badania wzajemnych relacji i preferencji umożliwia metoda Quality Function Deployment (QFD)

• jest to wielopoziomowa metoda sekwencyjnego adresowania wymogów klienta/rynku na wymogi strategii, procesu, konstrukcji, technologii, zarządzania produkcją

Holistyczne projektowanie

jakości

Idea metody rozkładu funkcji jakości – Quality Function Deployment

Idea metody rozkładu funkcji jakości – Quality Function Deployment

• holistyczna metoda, zwana w oryginale „breakthrough thinking”, co można przetłumaczyć jak „myślenie przełomowe”

• obejmuje całość myślenia i działania projektowego, można ja streścić przedstawiając siedem zasad, którymi się kieruje:

1. zasada wyjątkowości – każdy problem jest inny i wymaga rozwiązań w swym własnym kontekście

2. zasada skupiania się na celach – ułatwia poszukiwania rozwiązań istotnych zamiast marginalnych

3. zasada poszukiwań wstecznych – idąc od ideału wstecz czasami łatwiej znaleźć właściwe rozwiązanie

4. zasada metasystemu – każdy system jest częścią metasystemu i w tym kontekście będzie pracował, uchwycenie tego pomaga specjalna macierz charakterystyk systemowych

• obejmuje całość myślenia i działania projektowego, można ja streścić przedstawiając siedem zasad, którymi się kieruje:

1. zasada ograniczania informacji wstępnej – zbyt duża wiedza na początku często stwarza sztywne nie innowacyjne ramy myślenia

2. zasada pracy i odkrywania w zespole – samodzielność zespołu i radość wspólnego odkrywania są nie do przecenienia

3. zasada stałej ścieżki usprawnień – na każdym kroku i na każdym miejscu trzeba widzieć możliwość ulepszania systemu

Mapka myślowa projektu przedsięwzięcia

Wykład 10

Innowacyjne rozwiązywanie problemów

Metody twórczego myślenia

Innowacyjne rozwiązywanie problemów

• sukces jest siłą napędową innowacji i badań naukowych zorientowanych rynkowo

• najsilniejszym czynnikiem determinujących sukces jest myśl twórca (mindware), która zapewnia 50% sukcesu

• potem oprogramowanie i metody działania (software) dające 40% przyczynek do sukcesu, a dla urządzeń (hardware) pozostało zaledwie statystycznie 10%

• myśl twórcza to innowacja i badania, a jednym z celów badań naukowych i rozwojowych i innowacji jest rozwój naszych możliwości istnienia i działania.

• postęp ma charakter dwuwymiarowy; kulturowy i cywilizacyjny

• kultura pomaga nam rozumieć siebie i świat, a cywilizacja daje nam narzędzia do rozwiązywania problemów egzystencjonalnych

• postęp cywilizacyjny to nowe wynalazki, innowacje produkty, metody działania

Czynniki sukcesu wg badań amerykańskich

Działanie umysłu

• nasz mózg ma dwie półkule, każda z nich steruje innymi funkcjami i inaczej przetwarza informacje

• obie półkule łączy natychmiastowo mechanizm (ciało modzelowate), złożony z 300 milionów aktywnych komórek nerwowych

• każdy ma w mózgu wiele ośrodków inteligencji

• jednak rozwijamy zaledwie drobną część tych ukrytych zdolności

• mózg pracuje na co najmniej czterech zakresach długości fal: beta w stanie czuwania, alfa w stanie odprężenia, delta we śnie i teta w stanie głębokiego snu

• najbardziej rozwinięta część mózgu posiada sześć wyraźnych warstw

• ponadto posiadamy aktywną, świadomie działającą część mózgu, i część działającą podświadomie zarządzająca całą wegetatywną strona istnienia człowieka

• z uproszczeniem można również powiedzieć, że:

• dolna część mózgu, czyli pień, steruje wieloma odruchami, np. oddychaniem i biciem serca

• centralna część mózgu, układ limbiczny, kontroluje nasze uczucia

• górna jego część, kora mózgu jest odpowiedzialna za myślenie, mówienie, rozumowanie i tworzenie

• z tyłu znajduje się móżdżek, w którym znajduje się pamięć kinestetyczna, czyli to, co zapamiętujemy podczas wykonywania czynności jazdy na rowerze, pływania, itd.

• wszystkie te części mózgu współpracują z sobą w przechowywaniu, zapamiętywaniu i odtwarzaniu informacji

Działanie umysłu

Dwie półkule naszego mózgu

• w naszym mózgu mamy co najmniej osiem ośrodków różnych inteligencji:

  • inteligencja językowa, jako umiejętność czytania pisania i słownego porozumiewania się

  • inteligencja logiczno matematyczna – trenowana we wszystkich szkołach

  • inteligencja muzyczna – szczególne rozwinięta u kompozytorów

  • inteligencja przestrzenno – wizualna (niektórzy je rozdzielają)

  • inteligencja przyrodnicza, szczególnie pomocna w kontaktach z przyrodą ożywioną

  • inteligencja kinestetyczna – rozwinięta w dużym stopniu u sportowców, tancerzy, gimnastyków

  • inteligencja interpersonalna – umiejętność nawiązywania kontaktów z innymi ludźmi (handlowcy, negocjatorzy)

  • inteligencja intrapersonalna lub introspektywna – umiejętność wejrzenia i poznania siebie; pozwala sięgnąć do ogromnych zasobów wiedzy przechowywanej w naszej podświadomości

  • inteligencja duchowa – integrująca, umożliwiająca nadanie znaczenia, wartości i transcendencję na wyższe poziomy

• Zohar i Marshall integrują powyższe inteligencje do trzech meta inteligencji

  • inteligencja racjonalna, myśląca logicznie (myślenie pierwszego rodzaju).

  • inteligencja emocjonalna, zależna od uczuć, dzięki której rozpoznajemy wzorce bodźców i nabieramy przyzwyczajeń (myślenie drugiego rodzaju)

  • inteligencja duchowa, dająca jednoczące myślenie trzeciego rodzaju i moc przemiany samych siebie

• najważniejsze kwestie twórczego uczenia się i rozwiązywania problemów, odpowiedzi na trzy pytania:

  • Jak magazynujemy informacje i w jaki sposób szybko do nich sięgamy; dokładnie i sprawnie ?

  • Jak możemy wykorzystać umysł do rozwiązywania istniejących problemów ?

  • Jak możemy wykorzystać umysł do tworzenia nowych pomysłów?

• w wypadku dwu pierwszych zagadnień wykorzystujemy zdolność naszego umysłu do tworzenia i rozpoznawania wzorców i skojarzeń

• przy trzecim problemie musimy się nauczyć, jak przełamać ustalone wzorce i łączyć informacje w nowy sposób

20 początkowych kroków prowadzących do lepszych rezultatów w nauce

1. Bierz przykład ze sportowców.

2. Nie bój się marzyć.

3. Wyznaczaj sobie konkretne cele i terminy ich realizacji.

4. Szybko znajdź entuzjastycznie nastawionego doradcę.

5. Najpierw nakreśl sobie ogólny obraz.

6. Pytaj – nie wstydź się.

7. Znajdź główną zasadę.

8. Znajdź trzy najlepsze książki napisane przez praktyków, którzy odnieśli sukces w danej dziedzinie.

9. Dowiedz się, jak efektywnie się uczyć.

10. Podczas nauki korzystaj z ruchu, obrazu i dźwięku.

11. Ucz się poprzez działanie.

12. RysujMapy Skojarzeń zamiast robić liniowe notatki.

13. Poznaj łatwe sposoby przypominania sobie tego, czego się nauczyłeś.

14. Naucz się osiągać stan jednoczesnej gotowości i odprężenia.

15. Ćwicz, ćwicz, ćwicz.

16. Powtarzaj i rozmyślaj.

17. Stosuj metody pomagające łączyć informacje jako punkty zaczepienia dla pamięci.

18. Baw się, graj w różne gry.

19. Ucz innych.

20. Odbądź kurs przyspieszonego uczenia

Myślenie twórcze

• zasadniczą rolę w rozwiązywaniu problemów i w projektowaniu odgrywają trzy problemy:

  • problem informacji - co ja muszę wiedzieć ?

  • problem innowacyjny - jak to osiągnąć ?

  • problem decyzyjny - jak optymalizować decyzję ?

• problem innowacyjny – jak metodycznie pozyskiwać różne warianty rozwiązań naszych potrzeb i problemów

• odpowiedź – przez twórcze myślenie

• myślenie ułatwia nam pojęcie i zrozumienie problemu, jego twórcze przekształcenie oraz oszacowanie jego wartości

• twórcze myślenie może być zogniskowane na problemie lub rozbieżne, jako myślenie asocjacyjne

Czynności intelektualne człowieka

Efektywność zapamiętywania informacji przez człowieka w różnych sytuacjach

Efektywność zapamiętywania informacji przez człowieka w różnych sytuacjach

Twórcze uczenie jako droga do twórczego myślenia

Najważniejsze cechy myślenia kreatywnego

What I hear, I forget.

What I hear and see, I remember a little.

What I hear, see and ask questions about or discuss, I begun to understand.

When I hear, see, discuss and do, I acquire a knowledge and skill. What I teach to another, I master!

Confucius (551-479 p.n.e.)

• mapa zastosowań mapy myśli (mapka skojarzeń) w kreatywnym myśleniu

• tworzenie map myślowych nadaje się do każdej intelektualnej czynności człowieka; do tworzenia wynalazków i wynajdywania nowych metod i organizacji działania

Mapa zastosowań mapy myśli (mapka skojarzeń) w kreatywnym myśleniu

Odkrywanie nowej wiedzy

• proces twórczego myślenia staje się coraz bardziej algorytmizowany:

  • odkrywanie celów – określenie zasięgu problemu

  • odkrywanie faktów – zgromadzenie informacji

  • odkrywanie problemu – właściwe zdefiniowanie problemu

  • odkrywanie pomysłu - tworzenie rozwiązań problemu

  • odkrywanie rozwiązania - ocena i wybór możliwych rozwiązań

  • odkrywanie oceny pomysłu (akceptacji) – prawidłowe wprowadzanie wybranych idei w życie

• każdy z tych etapów polega na działaniach, które wymagają najpierw myślenia dywergencyjnego (rozbieżnego), a następnie konwergencyjnego (zbieżnego)

• zadaniem myślenia dywergencyjnego jest zgromadzenie jak największej liczby nowych idei i rozwiązań

Mapy umysłowe problemów

• mapy myśli (danego problemu) są wyrazem myślenia wielokierunkowego, zatem naturalną funkcją naszego umysłu

• mapy można stosować we wszelkich dziedzinach życia, w których szybkość uczenia się i przejrzystość myślenia polepszają osiągnięte wyniki

• mapa myśli jest metodą całościowego ujęcia zagadnienia, jest graficznym przedstawieniem wszystkich elementów mających wpływ na realizację danego zadania

• jest wyrazem myślenia systemowego, wielokierunkowego o danym zadaniu

• mapa myśli składa się z centralnego wyrazu – pojęcia, 5 – 10 pojęć głównych, 5 – 10 pojęć odnoszących się do sąsiadujących słów

• mapy myśli odzwierciedlają sposób działania mózgu, ułatwiając kojarzenie i łączenie wszystkich elementów mogących mieć wpływ na realizację problemu zawodowego

• dla ułatwienia mapa myśli powinna być kolorowa, z graficznymi symbolami, ikonami itp. · mapy można wzbogacić o kolory, rysunki oraz własne kody, tak by stały się ciekawsze, bardziej atrakcyjne i oryginalne

• wszystko to pobudzi kreatywność i pamięć, a informacje zapisane w formie takiej mapy można sobie znacznie łatwiej przyswoić i przypomnieć

• mindmapping, czyli robienie mapek, uzmysłowi jaką pojemnością obdarzony jest umysł i pomoże zwielokrotnić jego wydajność

• prawidłowe magazynowanie informacji usprawni proces myślenia

• mapy myśli rządzą się następującymi prawami:

  • temat mapy symbolizuje centralny rysunek

  • główne zagadnienia w postaci hierarchii różnokolorowych gałęzi wybiegają promieniście z centralnego rysunku

  • gałęzie zawierają kluczowy rysunek i/lub słowo (wypisane dużymi literami wzdłuż odpowiedniej gałęzi)

  • zagadnienia poboczne lub mniej ważne reprezentowane są jako gałązki podporządkowane gałęziom głównym

  • gałęzie tworzą sieć węzłów

  • skojarzone merytorycznie gałązki różnych gałęzi łączymy linią na obwodzie

Mapa zastosowań mapy myśli

Zalety pracy zespołowej wyrażone w postaci mapy myśli przez zarząd firmy DEC

Wiedza i umiejętności niezbędne w profesji artysty malarza

• mapy umysłowe problemów to istotne narzędzie w każdej twórczości, w poszukiwaniu odpowiedzi na pytanie co i jak należy zrobić.

• wiedza ta jednak musi być dalej · wprawiona w ruch w twórcze działanie, gdzie odpowiedź na pytanie co i kiedy jest niezbędne

• mapę myśli danego problemu należy skojarzyć i przetworzyć na sekwencję działania w czasie kalendarzowym.

• wykres Gantta

• skojarzona czasowo mapa myśli problemu

• możliwość kontroli i korekcji merytorycznej i terminowej (sprawy ⊗ załatwione w kółeczku ⊗) we wzajemnym sprzężeniu zwrotnym

Skojarzenie mapy myśli na temat pracy dyplomowej z jej harmonogramem działań

Skojarzenie mapy myśli na temat pracy dyplomowej z jej harmonogramem działań

Skojarzenie mapy myśli na temat pracy dyplomowej z jej harmonogramem działań

Skojarzenie mapy myśli na temat pracy dyplomowej z jej harmonogramem działań

Metody twórczego myślenia

• fazy procesu twórczego myślenia:

  • przygotowanie selektywnie wybranej informacji – baza danych i baza wiedzy

  • inkubacja rozwiązania problemu, świadoma lub nieświadoma, często bolesna i długa

  • iluminacja i znalezienie rozwiązania problemu (tzw. przeżycie),

  • weryfikacja i sprawdzenie istotności rozwiązania

• oszacowanie istotności rozwiązania (ewaluacja) może przebiegać według następujących kryteriów:

nowości, prawidłowości zaspokojenia potrzeby, przewagi nad rozwiązaniami poprzednimi, elegancji, liczącego się wkładu w dziedzinę wiedzy i technologii, kosztów, bezpieczeństwa, itp.

• twórczemu myśleniu sprzyja jedynie umiarkowany stres, problemowo zorientowany (nie inny), a największą efektywność myślenia mieści się w czasie trzech kwadransów

• nie jest jeszcze pewne, czy praca zespołowa, czy też w pojedynkę daje lepsze wyniki, i kiedy?

• prawdopodobnie jest to kwestia predyspozycji

• na razie jednak genialne odkrycia są efektem pracy pojedynczych twórców, zaś wydajność pracy zespołowej w tworzeniu innowacji jest lepsza z tytułu wyzwolonej synergii

• ważne cechy jakie muszą posiadać ludzie przeznaczeni do pracy innowacyjnej, twórczej w grupie, są następujące:

  • otwartość na nowe

  • niekonwencjonalność

  • elastyczność

  • wrażliwość

  • odporność na poczucie zagrożenia i frustrację

  • motywacja sukcesu

  • odwaga stawiania pytań i otwartej odpowiedzi na nie

  • obiektywność

  • wielkoduszność

Przeżycia twórcy – innowatora

Strategie myślenia innowacyjnego

• niezależnie od użytej metody twórczego myślenia, czy grupy metod, ważne jest w myśleniu innowacyjnym zastosowanie poniższych strategii myślenia

  • podważanie - prawa, zasady, hipotezy są intencjonalnie podważane celowymi argumentami, a konieczność odpowiedzi sprzyja znalezieniu rozwiązania

  • negowanie (advocatus diaboli) - każdy argument jest przeciwstawiany kontrargumentowi, zaś konieczność obrony właściwymi argumentami sprzyja znalezieniu rozwiązania

  • zniekształcanie - przez celowe karykaturalne zniekształcanie typu: zwiększyć, zmniejszyć, rozciągnąć, obrócić, przekształcić, wyłożyć, itd., dochodzimy do nowych idei i rozwiązań

  • niekompetencja - brak rozeznania w temacie i odwaga osobista sprzyja swobodzie myślenia prowadząc do całkiem nowych rozwiązań

  • asocjacje - swobodne skojarzenia w naszej własnej bazie wiedzy i wiedzy innych mogą wnieść istotny wkład do rozwiązania problemu

• pierwszym elementem myślenia twórczego jest zdefiniowanie problemu, tak dalece i tak dokładnie jak to jest możliwe, na początkowym etapie tworzenia systemu, bądź rozwiązywania problemu

• przedstawienie problemu i wyników pracy twórczej mogą się odbywać w formie mówionej, pisanej, graficznej, matematycznej lub mieszane

• niezależnie od szczegółowych podziałów wszystkie metody twórczego myślenia można podzielić na trzy grupy:

  • czysto intuicyjne, czyli brainstorming (burza mózgów) z wariantami

  • o przebiegu uporządkowanym, czyli synektyka z wariantami

  • o przebiegu dyskursywnym, czyli morfologia zbudowana na rozkładzie (podziale) funkcjonalnym poszukiwanego systemu

• synek tyka

• zbudowana na bazie burzy mózgu, w połączeniu z myśleniem asocjacyjnym i analogowym

• efektywność dochodząca do 30%

• w myśleniu takim są istotne dwie podstawowe czynności.

  • nieznane i dalekie zapoznać i przybliżyć przez analizę, analogię i uogólnienie

  • poznane już nieznanym i dalekim uczynić, przez spojrzenie z innego punktu widzenia

• morfologia lub też macierz idei, polega na pierwotnym podziale funkcji systemu na funkcje cząstkowe, do których stosujemy podejście innowacyjne, a następnie dokonujemy syntezy i kombinacji rozwiązań