جزوه درسی تایپ شده تجزیه و تحلیل سیستم ها

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
فصل يك
تجزيه وتحليل سيستم
براي آشنايي بيشتر با سيستم بايد ادبيات سيستم بررسي شودكه در ابتدا مختصري از تا ريخچه جهان بيني هاي مربوطه را مياوريم و سپس به تعريف سيستم خواهيم پردا خت .
1-تاريخچه جهان بيني ها
در تاريخ بشر عمدتاً دو مسير فكري داشته است خط فكري اول بنامهاي اتميسم A tomism عنصر گرايي lementalism E و تجزيه گرايي Reducationism شناخته شده است ومسير دوم تفكرات بشري بنام هاي ارگانيكي organism وكل گرايي wholism معرفي شده اند اين دو طرز تفكر زير بناي تفكرات سيستمي يا جهان بيني سيستم هستند كه بصورت خلاصه ومجمل بررسي ميشوند.
1 - مكتب اتميسم
اين مكتب از قديمي ترين شيوه هاي جهان بيني است كه در طول تاريخ تحولات فراواني داشته است و از قرن سوم وچهارم قبل از ميلاد شروع شد لئوسيپوس و دموكريت از پايه گذاران اين مكتب بشمار ميروند.
نظريه اين دو نفر مبني بر اين است كه :
جهان از تعداد بيشماري ذرات تقسيم ناپذيروتجزيه نشدني تشكيل شده است اين ذرات همان اتم هاي (زبان يوناني ) هستند كه خود داراي اشكال متفاوت ميباشند اجسام مادي از اتمهاي نسبتاً سنگين وارواح از اتمها ي سبك ساخته شده اند دراين مكتب پديده هاي جهان نتيجه برخورد اتفاقي اتمها است و بر تعادل اتمها علت و غايتي متصور نمي باشد .
نظريه اتمي در قرون پس از ميلاد تا قرن 15 در حوزه تفكرات پيروان زيادي نداشت وبعد از آن با تحولات فكري و فرهنگي احيا گرديد و ابعاد جديدي پيدا كرد كشف قوانين و پيشرفتهايي كه در علوم فيزيك و سيستمي و تغييراتي در جهان بيني اتمي ايجاد كرد و شاخه هاي جديد تجزيه گرايي و عنصر گرايي متولد شدند در نظريه تجزيه گرايي موجوديت را مي توان به اجزايي تقسيم بندي كرد و از راه مطالعه اجزاء موجوديت اصل را شناسايي كرد. تفكرات عنصر گرايي نيز با تفكرات تجزيه گرايانه شباهتي نزديك و زياد داشت . در ادامه تحول مكتب اتميسم جهان بيني مكانيستي يا جهان بيني مادي پا به عرصه هستي گذاشتند . در نگرش مكانيستي ماشين هاي حياتي يا مكانيزمهاي زنده همانند دستگاههاي مكانيكي از قوانين فيزيك و شيمي پيروي مي كنند به عبارت ديگر بين اشياء زنده و اشياء بي جان تفاوتي متصور نمي شوند در اين ديدگاه ماشين ازاجزايي تشكيل مي شود كه هر كدام داراي شكل و عملكردي هستند و كاركرد كل ماشين را مي توان با شناخت رفتار هر كدام از اجزاء به شناخت اصل علت و معلولي از اركان اصلي جهان بيني مكانيستي بوده بر مبناي اين اصل شناخت تمامي فرايند ها و پديده ها در نهايت شناخت حلقه هاي اين زنجيره منجر مي شود . در مقابل اين تفكرات پديده اي پيچيده ارگانيكي قرار داشت آيا موجود زنده ماشين است يا فراتر از يك ماشين است آيا جوامع زنده بشري داراي قوانين متفاوتي از قوانين فيزيك هستند و تفكرات مكانيستي را تا مرز بطلان پيش برد .

1- 1 كل بيني و ارگانيسم organism

اين تفكر نيز تاريخچه اي طولاني دارد در اين ديدگاه جهان مجموعه اي در هم و تصادفي از اتمها به شمار نمي رود بر عكس جهان و كليه موجودات يك وحدت ارتباطي و ذاتي دارند به عبارت ديگر هستي قانون است و بر آنها قوانيني عمومي و جهان شمول حاكم است . انديشه كل گرايانه در تاريخ فرهنگهاي باستاني چين – هند – ايران و يونان ريشه هاي عميقي دارد . در ادامه اين تفكرات باورهاي اعتقادبه سلسله مراتب وجود و سلسله مراتب قوانين وجود باورهاي ديگر همراه شد . از نظر حكماي اسلامي جهان يك كل و يك موجوديت مرتبط مي باشد آنها معتقدند كه ارتباط موجود جهان بر طبق سلسله مراتبي و در درجاتي صورت مي گيرد .




2-بينش سيستمي
روند تكاملي علوم فيزيك نظريه هاي جديد نسبيت و كوانتوم همراه بود در فيزيك كلاسيك تمام فرآيند ها به ارتباط اتميك ختم
مي شد ولي در فيزيك جديد ضمن تأييد واقعيت وجود اتمها به كليت پديده ها نيز توجه شده است با تحولات جديد در علوم فيزيك و شيمي بشر به قلمروهاي ناشناخته اي از اسرار جهان رسيد . در علوم مادي كه در حصار جهان بيني مكانيستي محصور بوده است رها شده و به سوي اتحاد و ارتباط با شعب ديگر علوم گام بر مي دارد و تفكر ارگانيستي را پايه گذاري كرد در اين نظريه موجود زنده يك سيستم متعالي است كه يك پديده پوياست و مادامي كه زنده است اين پويندگي را از دست نمي دهد و آرامشي بنام تعادل استاتيكي وجود دارد و به طور مستمر در حال شدن است و برشدن هاي او اصولي حكم فرماست و تحت دو نيروي متضاد متحول مي شوند اين تفكر در علوم ديگري مانند روانشناسي ، جامعه شناسي و … تحولات عمده اي پديد آورده است . اين نگرش زيربناي جهان بيني سيستمي است .پيشرفتهايي كه در ساير دانش ها حاصل شده به طور كلي در پيدايش بينش ها و روشهاي جديد علوم انساني تأثير به سزايي داشته است . انسان و جوامع انساني از ديدگاههاي جديد سيستمهاي باز هستند كه همانند سيستمهاي متعالي داراي خواصي چون سلسله مراتب نظام قانونمندي و پويايي مي باشد .

2- تفكر سيستمي
نگرش مكانيستي با ايجاد مكتب ارگانيسمي مورد انتقاد قرار گرفت برتا لنفي (von bertalanffy )معتقد بود كه يك ارگانيسم صرفاًيك مجموعه عناصر جداگانه نيست بلكه سيستمي است كه داراي نظام و كليت مي باشد به اعتقاد وي يك ارگانسيم را نمي توان باشناخت تفكر و روشهاي معمول در مكاتب مكانيستي شناخت و بايد طرز تفكر نويني را براي شناخت موجوديت هاي ارگانيك اختراع كرد به عبارت ديگر ارگانيسم يك منظومه ديناميك كه از كليّت و نظام فعاليت ذاتي برخوردار است و به اجزاي موجودات به عنوان يك سيستم مي نگرد پيشرفتهاي عظيمي كه در زمينه علوم و تكنولوژي موجب تغييرات شگرف اجتماعي شد و مبناي تفكرات سيستماتيك را پايه گذاري كرد .
3- مبناي تفكرات سيستمي
مبناي تفكرات سيستمي كه چشم انداز بينش سيستمي را روشن مي كند در قالب هاي زير بيان مي شود:
1-4 .نقطه آغازين اين تفكر مفهوم كليتي دارد در اين انديشه بر خلاف تفكر اتميك هر پديده اساس كار است .
2-4. مفهوم سيستم و تصور يك كل با مفهوم ارتباط بين اجزاي سيستم قرين و داراي اهميت ويژه اي است .
3-4. تماميت ارتباط هاي يك سيستم در قالب يك مفهوم و كلي بنام ساخت structure يا نظام organization قابل بيان است .
تعريف سيستم
واژه (سيستم ) از علوم دقيقه ، بويژه فيزيك ، به علوم اجتماعي راه يافته است . فيزيك با ماده ، انرژي ، حركت و نيرو سر و كار دارد كه همگي قابل سنجش بوده ، از قوانيني معين پيروي مي كنند . به همين دليل ، در فيزيك ( سيستم ) را با واژگاني بسيار دقيق و در قالب يك مدل رياضي كه بر وجود روابط معيني ميان متغير ها دلالت دارد تعريف مي كنند. به هر حال در علوم اجتماعي كه در متغيرهايي بسيار پيچيده تر و اغلب چندي بعدي سر و كار دارند اين نوع تعريف كاربرد كمتري دارد . تعريفي كه در اينجا ارائه مي شود ، يك تعريف كاربردي است . با وجود آنكه اين تعريف غير كمي است ، ولي مانند آنچه كه در علوم دقيقه مطرح مي شود ، تعريفي كاملاً جامع و كامل است :
« سيستم ، مجموعه از اجزاء و روابط ميان آنهاست كه توسط ويژگيهايي معين ، به هم وابسته و يامرتبط مي شوند و اين اجــزاء بــا
محيط شان يك كل را تشكيل مي دهند »

اين تعريف دو ويژگي دارد :
1 – به اندازه كافي جامع است و كاربرد گسترده دارد .
2 – به اندازه كافي ژرف نگري دارد ؛ به گونه اي كه همه عناصر لازم براي تمييز و شناسايي سيستم ها را معرفي مي كند .


عناصر سيستم :
عناصر هر سيستم همان اجزاي تشكيل دهنده ( يا رخداد هاي قابل توصيف ) آن هستند . البته بسياري از اين عناصر ، خودشان يك سيستم بحساب مي آيند . براي مثال ، يك كلاس درس را يك سيستمي متشكل از دانشجويان ، استاد ، ميز ، كتاب و غيره دانسته اند . در حالي كه دانشجويان و اساتيد نيز سيستم هاي بسيار پيچيده هايي هستند كه از سيستم هاي متعدد تشكيل شده اند هنگامي كه بتوان عنصر از يك سيستم را به منزله سيستمي جداگانه در نظر گرفت ، آن عنصر «خرده سيستمي » از سيستم بزرگ تلقي مي شود هر خرده سيستم نيز به منزله يك سيستم ممكن است از خرده سيستم هاي ديگر تشكيل شده باشد همانطور كه ذكر شد فقط به رخدادهايي قابل توصيف را به منزله عناصر شناخته شده سيستم به شمار مي آوريم و هنگامي كه نتوانيم درون يا محتواي يك خرده سيستم را شناسايي كنيم آن را « جعبه سياه » مي ناميم . جعبه هاي سياه ، عناصر ضروري اوليه يا اتم هاي اوليه تشكيل دهنده يك سيستم هستند . يك نگرش ايستا ، عناصر هر سيستم ، همان بخش هايي هستند كه سيستم را تشكيل مي دهند . در حالي كه در يك نگرش كاركردي ، بخشهايي كه وظايف اساسي سيستم را بر عهده دارند ، عناصر آن هستند . به اين ترتيب عناصر يك سيستم ، عبارتند :
1- وروديها
2- فراگرد ( خانه پردازش )
3- خروجيها
4- باز خور كنترلي
وروديها :
ورودي يك سيستم ممكن است ماده ، انرژي ، انسان ، محصول ، خدمت و اطلاعات باشد . ورودي همان نيروي محركه سيستم است كه نيازهاي عملياتي آن را برطرف مي كنند . براي نمونه ، وروديهاي مورد استفاده در برخي از سيتمها عبارتند از : مواد اوليه اي كه فراگردهاي توليدي را بكار مي اندازند . وروديهاي هر سيستم ، به سه طبقه اساسي زير قابل تقسيم هستند :
الف) وروديهاي زنجيره اي
ب) وروديهاي تصادفي
ج) وروديهاي بازخور

الف ) ورودي هاي زنجيره هاي : ورودي زنجيره اي نوعي ورودي است كه خودش نتيجه و خروجي سيستم ديگري است « مانند خروجي سيستم پيش بيني كه ورودي برخي سيستم هاي ديگر – نظير سيستم طراحي محصول – است » كه با سيستم مورد نظر به طور زنجيره اي يا مستقيم مرتبط است .
ب ) ورودي هاي تصادفي : وجود ورودي هاي تصادفي در مفهوم آماري آن بر وجود ورودي هاي بالقوه براي يك سيستم دلالت دارد . سيستم ، ورودي هاي خود را از ميان خروجي هاي خرده سيستم هاي گوناگون موجود انتخاب مي كند . به اين ترتيب مي توان هر يك از خروجيهاي سيستمهاي ديگر را به مثابه يك ورودي متحمل براي سيستم مورد بررسي در نظر گرفت . در نتيجه براي هريك از ورودي هاي بالقوه در دسترس ، يك احتمال وقوع – بين « صفر» و « يك » - معين مي شود .
ج) ورودي هاي باز خور : برخي از ورودي هاي يك سيستم ، در واقع بخشي از خروجي هاي قبلي همان سيستم هستند . اين نوع ورودي ها را باز خور مي نامند . باز خور فقط نشان دهنده بخش كوچكي از يك سيستم است كه براي نشان دادن تفاوت ميان وضع مطلوب « دستيابي به هدف » و وضع موجود « عملكرد واقعي سيستم » ، در نظر گرفته مي شود .

2- فراگرد « خانه پردازش »
در فراگرد سيستم ورودي به خروجي تبديل مي شود . ممكن است عواملي نظير ماشين ، انسان ، سازمان ، كامپيوتر، مواد شيميايي و مانند آن انجام دهنده عمل تبديل در فراگرد يك سيستم باشند. تحليلگران همواره مترصد آن هستند كه نحوه تبديل ورودي به خروجي را در فراگرد سيستم شناسايي كنند . هنگامي كه نحوه اين تبديل مشخص باشد ، فراگرد را «جعبه سفيد » مي نامند . معمولاً فراگرد ها يا خانه هاي پردازش توسط مديران طراحي مي شود . با وجود اين ، در بيشتر موارد فراگيري تبديل بسيار پيچيده است و نحوه تلفيق ورودي ها يا ترتيب تنظيم آنها در آن ممكن است و به توليد خروجي هاي متفاوتي مي انجامد . در اين حـالت فراگـرد را
« جعبه سياه مي نامند »بسياري از مديران سازمانهاي بزرگ توان تشخيص روابط موجود ميان اجزاي متعدد تشكيل دهنده سازمان خود را ندارند به همين دليل نمي تواند عوامل موثر در كسب هدف آن را شناسايي كند .

3 – خروجيها
خروجيهاي يك سيستم مانند ورودي هاي آن ،ممكن است نوعي ماده ، انرژي ، محصول ، خدمت و اطلاعات باشد نظير كار برگهاي كامپيوتر ( خروجي هاي يك سيستم اطلاعاتي ) برق توليد شده ( خروجي يك نيروگاه برق و افراد آموزش ديده )خروجي يك سيستم آموزش ديده . معمولاً فراگردهاي تبديل بيش از يك نوع خروجي دارند . اين خروجي ها را مي توان به سه دسته تقسيم كرد :
دسته اول ) خروجي هايي هستند كه به طور مستقيم توسط سيستم هاي ديگر مصرف مي شوند براي مثال خروجي اصلي يك شركت توليدي براي مصرف يا پردازش بيشتر در اختيار مشتريان شركت قرار مي گيرد . يك بيماستان يا واحد آموزشي خدمات خود را بطور مستقيم به ارباب رجوع ارائه مي دهد . در واقع هدف همه سيستم ها به حداكثر رساندن اين نوع خروجي است معمولاً نسبت به اين خروجي به كل ورودي ها را كارائي مي نامند .
دسته دوم ) خروجي هايي هستند كه در فراگرد توليد همان سيستم در مرحله بعد مصرف مي شود گاهي اوقات نيز ضرورت دارد كه محصول معيوب خروجي دوباره به فراگرد توليد بازگردد براي مثال در فراگرد توليد شيشه كه مقدار خورده شيشه به مواد اوليه صاف شيشه افزوده شود . همچنين خروجي خرده سيستم حسابداري بانك يا بيمارستان علاوه بر برآورده ساختن انتظارات سهام داران و دستگاه هاي نظارتي براي بهبود و اصلاح عملكرد سيستم بانك و بيمارستان نيز به كار مي رود
دسته سوم ) خروجي ها براي خود سيستم با ساير سيستم ها قابل استفاده نيستند بلكه ضايعات دور ريختني هستند كه وارد سيستم كلوژيكي مي شوند . همه سيستم ها براي به حد اقل رساندن اين نوع خروجي تلاش مي كنند بطوري كه كنترل ضايعات « خروجي هاي دسته سوم » يكي از مهمترين معضلات سازمانهاي معاصر است .

4 – بازخور كنترلي
باز خور ها ، ابزار ايجاد تعادل در سيستم هستند در مباحث قبلي مطالب مختصري در مورد « ورودي هاي بازخور » ذكر شد . در مباحث بعدي نيز تحت عنوان « حلقه بازخود » و « باز خود به مثابه ابزاري براي كنترل » توضيحات بيشتر در اين مورد ارائه خواهد شد
1- روابط :
مسير هاي ارتباطي عناصر سيستم با يكديگر را « روابط » مي نامند . در سيستم هاي پيچيده اي كه هر عنصر آن يك خرده سيستم ( يا يك جعبه سياه ) به شمار مي آيد اصطلاح « روابط » بر مسير هاي پيوند دهنده خرده سيستم ها دلالت دارد . با وجود آنكه هر رابطه وضعيتي مختص به فرد دارد همه روابط را بايد دريافت عناصر سيستم بررسي كرد . بطور كلي روابط موجود در عالم در عالم واقع در يكي از سه طبقه ذيل جا مي گيرند :
1 – روابط حياتي ( منطقي )
2 – روابط هم نيروزايي ( مراوده اي )
3 – روابط مكرر لازم (موقتي يا زماني )
1 - روابط حياتي : روابط حياتي ، رابطه اي است كه در هر صورت قطع آن سيستم هاي وابسته به آن نمي توانند به وظيفه خود عمل كنند در برخي از روابط حياطي يك سويه است و در يك جهت جريان دارد . در حالي كه در برخي از موارد روابط حياتي دو سويه است .

2- رابطه هم نيروزايي :
وجود رابطه « هم نيروزايي » از حيث كاركردي ضرورت ندارد ولي به طور قابل ملاحظه اي بر عملكرد سيستم تأثير مي گذارد . « هم نيروزايي » در اثر «اقدام تلفيقي » ايجاد مي شود . در متون علمي سيستم ها واژه هم نيروزايي بر مفهومي متفاوت با « تلاش و مبتني بر همكاري و تشريك مساعي مجموعه اي از خرده سيستم هاي نيمه مستقل خروجي و بازده كل سيستم پيش از جمع بازده و خروجيهاي هر يك از خرده سيستم ها در حالتي كه تنها و مستقل عمل مي كنند خواهد شد ، يعني هم نيروزايي موجب مي شود كه حاصل تلاش جمعي دو عنصر كه براي مثال هر يك « دو واحد » نيرو دارند ، چيزي بيش از « چهار » شود .

3 – رابطه مكرر لازم ( موقتي يا زماني ( :
رابطه مكرر و لازم بر تكرار يا بيان ديگري از روابط موجود دلالت دارد هدف از اين تكرار افزايش قابليت اعتماد ( اعتبار ) است ، زيرا وجود رابطه مكرر و لازم احتمال عدم توقف سيستم واستمرارفعاليت آن را افزايش مي دهد . هر چه اينگونه روابط بيشتر باشند ، قابليت اعتماد به سيستم بيشتر مي شود ، ولي هزينه آن نيز افزايش مي يابد . از روابط مكرر و لازم ( يا روابط پشتيباني ) به وفور در مجموعه ساخته هاي بشري استفاده مي شود ، براي مثال : در طراحي سيستم هاي مورد استفاده فضا پيما ها ، ماهواره ها و هواپيما ها با استفاده از روابط مكرر تلاش مي شود كه عمليات سيستم در همه وضعيت هاي بالقوه ايمن گردد .
ويژگيها :
خواص اجزاء ، عناصر و روابط درون هر سيستم را ويژگي هاي آن سيستم مي نامند . شناخت ، مشاهده و معرفي هر چيز به منزله يك فراگرد ، با استفاده از ويژگي هاي آن صورت مي پذيرد .
براي نمونه : يك ماشين اداري ويژگي هاي ذيل را دارا است :
1 – شماره معين
2 – ظرفيت ورودي و خروجي معين بر حسب واحد زمان
3 – جريان الكتريكي معين
4 – عمر فني
5 – عمر مفيد
به اين ترتيب مي توان ويژگي ها را به دو نوع كلي تقسيم كرد :
الف : ويژگي هاي توصيفي
ب : ويژگي هاي همراه
ويژگي هاي توصيفي ) ويژگي هايي هستند كه يك موجوديت را آنگونه كه هست توصيف مي كنند ،
ويژگي هاي همراه ويژگي هايي هستند كه مطرح شدن يا نشدن آنها ، براي توصيف جنبه هاي مورد نظر از يك موجوديت ، تفاوتي نداشته باشند .

پويايي سيستم :
سيستم ها در طي زمان تغيير مي كنند اين تغييرات بر پويايي سيستم دلالت دارند . از اين رو سيستم هاي تغيير پذير را سيستم هاي پويا نيز مي نامند . در واقع روابطي كه دو سويه عناصر و همچنين تعامل عـناصر با محيط را باري تعقيب هـدف هاي سيستم مـحدود
مي سازند ، منشأ اصلي اين تغييرات هستند .

مرز سيستم :
هرگاه پرسشي در مورد « محيط سيستم » مطرح مي شود در پاسخ سخن از « مرز سيستم » به ميان مي آيد. مرز سيستم، مجموعه اي از عناصر سيستم است كه علاوه بر عناصر دروني سيستم عوامل ديگري نيز در تعيين رفتار آن مؤثر هستند . در واقع رفتار عناصر درون سيستم تحت تأثير محدوديت هايي است كه از سوي همسايگان سيستم « در محيط خارجي » به آنها تحميل مي شود . البته عناصر در طول مرزهاي سيستم نيز نسبت به محيط خارجي واكنش نشان مي دهند .
مرز سيستم ) بر اساس يك تعريف عملياتي،عبارت است از« يك خط منحني بسته كه دور متغيرهائي معين قرار دارد و در محدوده اي كه از پيرامون اين خط تا درون آن امتداد مي يابد ، ميزان ارتباط و تبادل انرژي كمتر است » . در واقع « مرز» جداكننده سيستم از محيط آن است . البته معمولاً مرز سيستم را به صورت قراردادي ؛ بر اساس متغير هاي مورد نظر ترسيم مي كنند . تحليلگر مي تواند مرز سيستم را به گونه اي تنظيم كند تا معلوم شود كه « آيا متغير هاي معيين موجود در محيط يا خارج از آن ، به سيستم مربوط يا
نا مربوط هستند ».
رفتار عناصر خارجي دور از « مرز سيستم » نيز تا حدودي قابل پيش بيني است : ولي اين پيش بيني به ميزان آگاهي سيستم از آن عناصر بستگي دارد . رفتار يك سيستم بر خلاف رفتار عناصر آن تا حدي به محيط وابسته است . زيرا محيط همواره با سيستم سر و كار دارد و اغلب بر آن اثر مي گذارد البته سيستم نيز به يكي از سه شيوه ذيل در برابر محيط عكس والعمل نشان مي دهد :
1 – تعمير و نگهداري
2 – دفاع
3 – رشد