2. WSTĘP DO PRZEDMIOTU


2.   Wstęp do przedmiotu
2.1 Cele i zakres obecnego kursu  

2  Teoria systemów (TS) lub Ogólna Teoria Systemów (OTS) to bardzo młoda (zaledwie 50 lat) dyscyplina wiedzy i umiejętności (potencji działania) umożliwiająca w zamiarze lepsze rozumienie i harmonijne kształtowanie otaczającej nas rzeczywistości.

    Naczelną zasadą paradygmatem TS jest całościowe czyli holistyczne ujmowanie tej rzeczywistości, w przeciwieństwie do ujęcia redukcjonistycznego, które zaczęło panować we współczesnej nauce od czasów Newtona i Kartezjusza (16/17 wiek). 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. Ten sposób ujęcia rzeczywistości odnosił, i dziś jeszcze odnosi wielkie triumfy w badania obiektów prostych o małej złożoności ( o małej liczbie elementów i ich wzajemnych połączeń), takiej jaką spotyka się w mechanice pojedynczych maszyn ( ale już nie pojazdów kosmicznych, ani np. maszyn papierniczych - dla przykładu). Stąd też podejście redukcjonistyczne często nazywa się mechanistycznym.

 Sukcesy redukcjonizmu sprawiły, że wielu ludzi uznało go za uniwersalną drogę do zrozumienia zjawisk. A przecież redukcjonizm wbił klin między naukę i inne aspekty ludzkiego życia. W swej naiwnej wersji polega na analizie zjawisk przez rozłożenie ich na najmniejsze możliwe elementy. Jak zauważył Alvin Toffler,

‘współczesna nauka tak dobrze radzi sobie z rozkładaniem problemów na części, że często później zapominamy złożyć je w całość.’

 W ten sposób np. ludzie stają się właściwie maszynami służącymi do przenoszenia genów, przyczyną homoseksualizmu jest homeseksualny mózg, produkt genów homoseksualnych, ...  Surowa zaś wizja świata redukcjonistów przyczyniła się do popularyzacji poglądu, że nauka jest czymś odizolowanym od reszty ludzkiej kultury.[64, s 35].

A przecież złożoność jest nieodłączną cechą natury (również technologii), a nie skutkiem wielu prostych procesów zachodzących na bardziej elementarnym poziomie. Celem zaś badań całościowych   (holizm) jest wykrywanie homologii (podobieństw),  wyrażających strukturalnie identyczne prawa szerokiej klasy zjawisk i procesów, zwłaszcza takich, które ujawniają stany kwasi - stacjonarne i ekwifinalność.  Czynimy to po to by umożliwić tworzenie i przenoszenie wykrytych praw z jednej  dziedziny  rzeczywistości   w drugą, czy też z jednej dyscypliny naukowej do drugiej. Uprawnia do tego fakt powszechnego występowania w różnych dziedzinach wiedzy i umiejętności podobnych koncepcji ogólnych, i zbliżonych, a nawet identycznych punktów widzenia [ 11 s53].
Przejście do myślenia systemowego nie ogranicza się tylko do przeciwstawienia holizmu redukcjonizmowi. Zawiera ono również koncepcyjne odejście:

·        od myślenia reistycznego na rzecz fenomenologicznego, (rzeczy – zjawiska),

·        od myślenia mechanistycznego opartego na koncepcji odwracalności zdarzeń do myślenia w kategoriach procesów nieodwracalnych,

·        od myślenia dogmatyczno normatywnego do myślenia efektywnościowego (patrz wyżej czym jest prawda),

·        od rozmytych pojęć tradycyjnego filozofowania - do dyscypliny holistycznego myślenia logiczno - matematycznego [ 11 s 43].

L. von Bertalanffy [15], jeden z głównych twórców Ogólnej Teorii Systemów, upatruje jej główne zadania w :

  1. ogólnej tendencji w kierunku integracji nauk przyrodniczych i społecznych ,
  2. próbie stworzenia ścisłej teorii w poza fizycznych dziedzinach nauki – lecz nie na wzór fizyki,
  3. rozwijaniu unifikujących zasad przecinających wertykalnie całokształt poszczególnych nauk zmierzając w ten sposób do jedności nauki,
  4. dążenia do integracji prac naukowych, nauczania i wychowania.

Analiza ostatnich propozycji i myśli systemowych uzupełnia ten program prac i zamierzeń TS o konieczność zmiany paradygmatu wielu dziedzin wiedzy, łącznie z medycyną, ekonomią i środowiskiem, jak to postuluje między innymi Capra [16], [17], Szymański [26], a ostatnio Pogorzelski idąc nawet znacznie dalej [1].

 Paradygmat ten charakteryzuje przejście:

·        od części - do całości,  z uwzględnieniem roli części w całości,

·        od struktury systemu -  do procesów w nim zachodzących,

·        od nauki obiektywnej (absolutnej) - do epistemicznej t.j. 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.

Pogorzelski ujmuje to daleko szerzej [1, s 32].

Inżynieria Badań Systemowych jest dyscypliną badającą praktyczne wybory ludzkie  odnoszące się do relacji między umysłem (rozumem, uczuciem, wolą, intuicją, imaginacją, pamięcią, doświadczeniem i mocą) człowieka i dostępnymi mu energią i informacją mającymi alternatywne zastosowania w zakresie działania , zachowania, myślenia i świadomości.

Teoria Systemów (TS) od samego początku wykorzystywała i włączała w swoje ramy koncepcje istniejące w innych naukach szczegółowych i dziedzinach inżynierii, nie wyłączając nauk humanistycznych. Dotyczy to zwłaszcza koncepcji metodologicznych i zasad badania i wyjaśniania struktury złożonych zjawisk i procesów, tzw. złożoności zorganizowanej.
Samą zaś naukę o systemach, czyli TS, traktuje się jako uporządkowany zasób wiedzy uzyskany w wyniku badania systemów w dającym się zaobserwować świecie oraz zastosowanie tej wiedzy do projektowania systemów tworzonych przez człowieka [8].
Projektowanie to nosi zaś nazwę INŹYNIERII SYSTEMÓW [8]. Ponieważ zaś możliwe do zaobserwowania i kreowania przez człowieka systemy rozciągają się od systemów naturalnych przez techniczne, materialne i symboliczne, antropotechniczne i socjotechniczne (organizacje, przedsiębiorstwa) , to kurs

WSTĘP DO TEORII I INŹYNIERII SYSTEMÓW                                                                      
jest niezbędny w każdej dziedzinie studiów wyższych, zwłaszcza w studiach wszelkiego typu dziedzin inżynierii (włączając zarządzanie).
Celem zaś wprowadzenia tego przedmiotu jest z jednej strony lepsze zrozumienie otaczającej nas rzeczywistości -  coraz bardziej tworzonej przez nas, a z drugiej nauczenie myślenia systemowego (Metodologii Systemowej), co pozwoli na opracowanie projektów koncepcyjnych maszyn, urządzeń, programów prac i usług oraz organizacji, harmonijnie i efektywnie współdziałających z otoczeniem, w realizacji zadanej funkcji celu systemu.

Ilustracją tego celu wprowadzenia kursu na wydziałach inżynierskich szkół wyższych jest rysunek  2.1 zaczerpnięty z najnowszej książki A. P. Sage Inżynieria Systemów [22]. Jak widać z niego korzystając z istniejącej wiedzy i zdobywając nową we wzajemnym procesie uczenia się projektujemy pożądany system, ale oprócz tego dla systemów innowacyjnych projektujemy system zarządzania, system technologiczny i informacyjny. Inżynierię systemów można także postrzegać jako kierowanie i zarządzanie zasobami nauki, organizacji i środowiska, jak to również pokazuje Sage na rysunku 2.2. Nie są to proste zagadnienia warto więc im poświęcić mu trochę czasu.

Rysunek 2 .1: Inżynieria Systemów w tworzeniu innowacyjnych produktów i usług, [22].

Rysunek 2.2: Inżynieria Systemów jako kierowanie i zarządzanie zasobami organizacji, nauki i i środowiska, [22].

2.1  Cele i zakres obecnego kursu

W naszej uczelni jest to pierwsza prezentacja wiedzy z tego zakresu w minimalnej ilości godzin. Ponieważ zaś inżynierom potrzebna jest OTS jak i IS to przedmiot ten nazwałem  TEORIA I INŻYNIERIA SYSTEMÓW - wprowadzenie. Celem zaś tego przedmiotu jest ukazanie nowego paradygmatu systemowo - holistycznego patrzenia na świat w świetle konsekwencji poznawczych i utylitarnych jakie niesie ze sobą to spojrzenie. Jest to możliwe gdyż na gruncie poznawczym holizm połączony z całym bagażem technik analitycznych i kreatywnych umożliwia lepsze zrozumienie i artykulację świata i siebie. Na gruncie zaś Inżynierii Systemów (IS) spojrzenie to umożliwia specjalizację inżynierską (bez której nie ma rozwiązywania problemów technicznych) , lecz bez izolacji specjalistów jaka jest powszechna w  ujęcie redukcjonistycznym, gdzie fizyk nie rozmawia z inżynierem, mechanik tylko ze swoim kolegą, podobnie jak psycholog i lekarz. Dzięki teorii i inżynierii systemów możemy ujrzeć projektowany przez nasz wyrób / proces w całym cyklu życia, od pomysłu do recyclingu, zdając sobie przy tym sprawę z wszelkich możliwych alternatyw i długoterminowych wpływów na otoczenie socjotechniczne.

Jeszcze lepiej ujmuje to Blanchard [22] mówiąc. W wieku systemów (systems age) optymalne osiągniecie celów technicznych wymaga kombinacji wiedzy systemowej i szerokiego podejścia ekspertowego. Inżynieria w wieku systemów musi być zatem działalnością zespołową (team approach), gdzie różni uczestnicy posiadają znajomość relacji między swoją specjalnością i czynnikami ekonomicznymi, środowiskowymi, społecznymi i politycznymi. Dzisiejsze decyzje techniczne wymagają rozpatrzenia wszystkich czynników na wczesnym etapie projektowania i rozwoju systemów. Rezultaty zaś takich decyzji mają znaczący zwrotny wpływ na te czynniki,
a jednocześnie są one źródłem znacznych ograniczeń lub więzów projektowania.
Budując np. dom lub gmach trzeba rozpatrzyć w otoczeniu stosunki wodne, glebę, wiatr, opady, a również to, że sam gmach zakłóci te zjawiska. Tak więc wiedza inżynierska musi uwzględniać nie tylko wiedzę podstawową danej specjalizacji, ale wiedzę szeroko rozumianego kontekstu systemu powoływanego do życia.
Zatem hasłem wykształcenia współczesnego inżyniera ( i nie tylko ) musi być
                             SPECJALIZACJA BEZ IZOLACJI.
Dla zarysowania chociażby takich możliwości w rozdziale trzecim przyjrzymy się systemom jako takim, patrząc na ich rodzaje, własności, relacje i funkcje. Dojdziemy tam do wniosku, że w każdym systemie możemy wyróżnić trzy płaszczyzny jego istnienia, czyli
STRUKTURA - PROCES - REGULACJA (przyczynowość).
W rozdziale czwartym zapoznamy się z cyklem życia systemów, zwłaszcza tworzonych przez człowieka. Prześledzimy z lotu ptaka wszystkie fazy istnienia, od koncepcji systemu aż do jego recyclingu. Taką procedurę postępowania winniśmy stosować niezależnie od tego co projektujemy [28], czy to będzie urządzenie do łupania drzewa na kominek [39], czy też projekt łącza radiowego przez Amerykę [4], czy też wprowadzenie TQM lub QFD do organizacji[1].
Metody koncepcyjnego projektowania systemów to niezwykle ważne zagadnienie, dlatego też poświęcono jemu cały rozdział piąty, gdzie w sposób zwarty omówiono twórcze metody poszukiwania rozwiązań aż do definicji systemu i próby jego werbalizacji znakowej. Punktem wyjścia jest badanie potrzeb i uwarunkowań, a potrzeby te dobrze jest widzieć w świetle naczelnych potrzeb człowieka, zdefiniowanych po raz pierwszy przez Maslova (patrz np. [43]).
Jedną z istotnych cech systemów jest ich ewolucja, stąd też w rozdziale szóstym przedstawiono niektóre ich modele ewolucyjne . Od modeli równowagowych popytu i podaży począwszy, przez model zużywania się obiektów technicznych, wyścigu zbrojeń, i mikromodelach świata Forstera, Klubu Rzymskiego, i innych  skończywszy. Daje to pojęcie projektującemu system z jakim zakresem problemów może się spotkać i musi je sukcesywnie rozwiązać.

Projektując system generujemy na ogół całą gamę rozwiązań, które należy następnie poddać ocenie i optymalizacji. Dlatego też rozdział siódmy przedstawia w sposób zwarty metody oceny użyteczności i optymalizacji rozwiązań systemów.
Materiał skryptu kończy rozdział ósmy gdzie podsumowano całość istotnych zagadnień i zawarto wskazówki do dalszych studiów tego nowego szybko rozwijającego holistycznego spojrzenia na rzeczywistość.
Jako zachętę do dalszych studiów teorii i inżynierii systemów warto przeanalizować Rys. 2.3  zaczerpnięty z książki A.W. Wymore'a [20], a pokazujący zakres zagadnień jakie rozwiązuje inżynieria systemów; od projektu pasa przenośnika taśmowego, przez działanie promu i jego pasażera, projekt drogi szybkiego ruchu, wydziału na uniwersytecie, służby zdrowia w mieście, aż do banku o pełnym serwisie.

.. powiększenie

Rysunek 2.3 Zakres zagadnień rozwiązywanych metodami inżynierii systemów [23].

Na tym tle dobrze będzie pokazać związki jakie wg. Blanchard'a [5], zachodzą między poszczególnymi rodzajami inżynierii tak jak na Rys. 2.4. Widzimy tu główne dyscypliny inżynierskie jak inżynieria mechaniczna, budowlana, chemiczna i jej pomocnicze obszary takie jak niezawodność, analiza ryzyka, itd, mające zastosowania w każdej dyscyplinie inżynierskiej, od projektowania stadionu, telewizora do platformy wiertniczej i rakiety Ariadne dla umieszczania systemu satelitów (Astra) na orbicie.

Rysunek 2.4: Inżynieria systemów i jej związki z poszczególnymi specjalizacjami inżynierskimi [5].