מהי מערכת

מתוך WikiBook

מערכת היא: קבוצה של רכיבים, ממשיים או מופשטים, בעלי תלות הדדית מסויימת. אנו מוקפים מערכות: בגופנו נמצאות מערכות עיכול ונשימה, אנו משתמשים במערכות חשמל, השקייה ותחבורה. לרבים מאתנו יש מערכת לימודים או שעות. אנו קוראים חדשות שיצאו לאור תחת הנחייתה של מערכת העיתון. כדור הארץ כולו מהווה חלק ממערכת השמש. אם כל הדוגמאות השונות והמגוונות האלה הן מערכות, מה פירוש מושג המערכת? האם קיים גורם משותף לכל אלה? אם כן- מה ניתן להסיק מן המשותף לגבי מערכות מידע?

על פי גישת המערכות אכן יש הרבה מן המשותף בין מערכות שונות, באשר הן מערכות. מטרתה של גישת המערכות הוא זיהוי הגורם המשותף הנ"ל. ראשית נגדיר מהי מערכת: מערכת היא אוסף של רכיבים המהווים שלמות. מרכיבי המערכת פועלים ביחד להשגת מטרה משותפת.

בצורה הפשוטה ביותר אפשר לחשוב על מערכת כקופסא, שבתוכה מתרחש תהליך. אל הקופסא הזאת נכנס קלט (input) ומתוכה יוצא פלט (output). המודל הבסיסי ביותר של מערכת מופיע באיור מס' 1. בתוך הקופסא, שהיא לב ליבה של המערכת, מתרחש תהליך ההופך את הקלט לפלט. חשוב לציין כי בדרך כלל מערכות מקבלות יותר מאשר קלט אחד בזמן נתון, וכתוצאה מכך מייצרות יותר מאשר פלט אחד. כמו כן, בין המערכת לסביבתה החיצונית קיימים גבולות : התהליך המפורט לעיל מתרחש בתוך הגבולות, ואילו הסביבה (שהיא כל מה שמחוץ לגבולות) היא מקור הפלט ויעדו.

איור מס' 1: מערכת כתהליך, פלט, קלט, סביבה וגבולות.

איור מס' 1, הינו איור פשטני למודל המוצג לעיל ומכאן חסרונו . איור זה אינו מבטא את העובדה שמערכות הן בעצם "יצור" מורכב ביותר, כלומר, שקיימים סוגים רבים ושונים של מערכות.

מערכות מורכבות בד"כ מתתי-מערכות. מרבית המערכות שאנו מכירים הן עצמן תתי-מערכות של מערכות גדולות מהן. גם תת-מערכות מורכבות ממערכות משנה, הכלולות בתוכן. לדוגמה: מערכת השעות של לימודים באוניברסיטה כוללת את מערכות השעות של חוגי הלימוד השונים. מערכות הלימוד של החוגים כוללות את מערכות ההוראה של המורים השונים. מערכות ההוראה של כל מורה כוללות סילבוסים מפורטים. בבואנו לנתח כל מערכת, היררכיה זאת של תת-מערכות החבויות בתוך תת-מערכות, וכן הלאה, מאפשרת לנו להתמקד ברמת הניתוח הנחוצה. מושג ה"קופסא השחורה" מסייע לנו. כל ניתוח של מערכת כולל את פירוקה לרכיביה, כלומר זיהוי תת-המערכות המוכלות במערכת. כדי שתהליך זה לא יהיה אין-סופי נבחר באופן שרירותי רמת ניתוח בה נרצה להתמקד. ברמת ניתוח זאת נפסיק את תהליך הפירוק. כל המערכות שנמצאות למטה מרמת הניתוח יוגדרו כ"קופסא שחורה". החל מרמה מסויימת ומטה נימנע מכניסה אל פרטיהן של רמות הניתוח הנמוכות יותר.

איור מס'2 מדגים איך אפשר לנתח מערכת שעות (ברמה הכלל-אוניברסיטאית ברמה החוגית, ושל מורה מסויים). כפי שאפשר לראות, מנקודת הראות של הנהלת האוניברסיטה וניהול מערכת השעות האוניברסיטאית, הוחלט במקרה זה להתייחס לסילבוס הפרטני של מורה מסויים בקורס מסויים כ"קופסא שחורה". על פי גישת המערכות, מערכות-העל (כלומר המערכות האוניברסיטאיות, החוגיות, ואפילו מערכת העל של המורה המדובר) מתייחסות אל תת-המערכת הספציפית של האוניברסיטה.

איור מס'3 תת-מערכות בתוך תת-מערכות בתוך תת-מערכות. מערכת שעות של מרצה (קופסא שחורה), בתוך זאת של החוג, בתוך המערכת האוניברסיטאית.

אחת מן הסיבות הראשיות לפתח את הדיון במערכות, ולעשות שימוש ב"גישת המערכות", היא העובדה שגישה זאת מאפשרת לנו ניתוח מצבים מורכבים, זיהוי המערכות המעורבות ופירוקן לתת-מערכות. בכל דיון במערכת, אפשר (וצריך) לזהות את מערכת-העל, בתוכה מתפקדת המערכת הנדונה כתת-מערכת מחד. מאידך, אפשר להבין, לתכנן, לנהל ולתקן במידת הצורך מערכות, על ידי שנזהה את תת-המערכות המרכיבות אותה. למשל, האדם עצמו הוא מערכת. המערכת האנושית (האדם) בנויה מתת-מערכות שונות. במקרים של תקלות (מחלות או פציעות), שלב ראשון באבחון יהיה זיהוי תת-המערכת הנדונה. לדוגמא, נשאל האם מדובר בבעיה במערכת העיכול, הנשימה, או בתת-המערכת החיסונית?

מספר המערכות בהן אנו מעורבים הולך ומתרבה, וכל אחת מן המערכות הולכת ונעשית מורכבת מיום ליום. מובן שמערכות מידע הן, בראש ובראשונה, מערכות. אופן אחד בו ניתן לפרק את מערכת המידע לתת-מערכות, מוצג באיור מס'3. על פי איור זה, נראה מערכות מידע כמורכבות מתת-מערכות של חומרה[הגוף הפיזי של המחשב.המחשב האישי מורכב מכמה מרכיבים בסיסיים: :המסך ( צג או מוניטור)המעבד החוטים הרמקולים המקלדת העכבר כונן הדיסקים וכו], תוכנה, נתונים, תהליכים, וכמובן -- אנשים.

איור מס' 4: מערכת המידע, ותת המערכות של חומרה, תוכנה, נתונים, כללים ואנשים

הבחנה ראשונה שכדאי לעשות היא בין מערכות טבעיות למערכות מלאכותיות. בין המערכות הטבעיות נכללות, למשל, מערכת השמש, מערכות עיכול, ומערכות רבייה, כלומר כל המערכות שבטבע הקיימות ללא מגע האדם. מערכות מלאכותיות כוללות בין השאר מערכות חשמל או ביוב, מערכת שעות או מערכת עיתון, מערכות אמונה דתית, מערכות כלכליות וכמובן מערכות מידע.

המערכת מוגדרת על ידי סביבתה, והגבולות שלה (המפרידים בינה לבין הסביבה). מתוך גישת המערכות עולות כמה תצפיות על תכונות של מערכות:

כל אחד מן הרכיבים של מערכת יכול להיות מערכת בפני עצמו. למשל במערכת רכב יש תת-מערכות של הינע, בלימה, חשמל וכיו"ב. כל אחת מתת-המערכות היא מערכת בפני עצמה.

מושגי היסוד המגדירים מערכת הם: סביבה, גבולות, קלט /פלט ומרכיבים.

כאשר עוסקים בתאור של מערכות, יש להפריד בין התאור הפיזי לתאור הלוגי של המערכת. תאורה הלוגי של מערכת מייצג את המרכיבים החשובים בה, מבלי לשים דגש על אופן יישומם. תאורה הפיזי של המערכת מתמקד דווקא ביישום. למשל, בתאור מערכות מידע, אנו עשויים לפתוח בתאור כמו זה שפתח את פרק זה באיור #, לאמור תפקידה של מערכת מידע הוא להפוך קלט לפלט. תאור זה רחב ולא מדוייק. אבל הוא שימושי מאחר שהוא מתמצת במינוח קצר, קולע ושווה לכל נפש, את עבודתה של המערכת. זהו תאור לוגי. תאור פיזי לאותה מערכת יזדקק לפרוט רב, למשל של אמצעי הקלט (מיקרופון, מקלדת-רכיב הקלט הנפוץ ביותר. הרכיב כולל קבוצות של מקשים המייצגים תווים שונים וכן מקשי בקרה. המקלדת משמשת ליצירת תקשורת בין המשתמש למחשב, עכבר-התקן קלט בצורת קופסא בגודל כף יד המחובר בכבל ליציאה מקבילה של המחשב. בתחתית העכבר יש כדור קטן שמסתובב כאשר מחליקים את העכבר על-גבי משטח אופקי. סיבוב הכדור גורם לשידור אותות חשמליים המזיזים בהתאמה מצביע על המסך. על העכבר נמצאים כפתורים המשגרים, גם הם, אותות למחשב לביצוע פעולות שונות וכיו"ב), של אמצעי הפלט ושל תהליך העיבוד. התאור הפיזי יהיה שימושי לסוג אחר של אנשים ויישא אופי אחר מן התאור הלוגי של המערכת, שנועד לצריכה של אנשים אחרים.

סביבתה של מערכת אופפת אותה, משפיעה על המערכת ומושפעת ממנה. סביבתה של המערכת תלויה במטרות המוצהרות של המערכת. גבולות המערכת (הממשק עם מערכות אחרות ועם הסביבה החיצונית) מגדירים את מה שנכלל בתוכה, ומה שנשאר מחוץ לה. התפקיד הראשון, השמור למנהליה של מערכת, הוא הגדרת גבולותיה, והסכמה על מהות סביבתה. אי אפשר להפריז בחשיבות ההתוויה של סביבת המערכת וגבולותיה. למשל, בבואנו לאבחן מערכת מידע נגיע למסקנות שונות לחלוטין, ונבחר בפעולות שונות אם נתמקד רק בחלקים המוחשיים, אם המערכת תוגדר כסביבה טכנולוגית, שגבולותיה מתבטאים בקופסאות. לעומת זאת, אם נגדיר את המערכת ככוללת את עובדי הארגון, הנהלים הנוהגים בו ומסורותיו, אין ספק שתהליך האבחון והמסקנות הנובעות ממנו יהיו שונים.

הקלט והפלט הם הקשר בין מערכת לסביבתה. קלט (input) הוא כל מה שנכנס למערכת מסביבתה. פלט (output) הוא כל מה שהמערכת מוציאה החוצה לכיוון הסביבה. מערכת מחשב, למשל, מקבלת כקלט נתונים, אבל גם זרם חשמל והוראות הפעלה. הפלט של מערכת מחשב כולל מידע מעובד המוצג בצורות שונות, אבל גם פלטים אחרים, לאו דווקא רצויים, למשל חום. קיים קשר אמיץ לבין הפלט של מערכת למטרותיה. מכאן אפשר להסיק שבבואנו לתכנן ולבנות מערכת, כדאי לפתוח בהגדרת הפלטים שלה, לאור מטרותיה.

קלטים ופלטים יכולים לכלול חומרי-גלם מוחשיים, מידע, אנרגיה, או פסולת. לא תמיד נכנסים הקלטים למערכת באופן שבו הם הגיעו אליה. אחד מתפקידי גבולות המערכת הוא לסנן, לפענח, או להמיר בצורות אחרות, את הקלטים של המערכת, כך שיתאימו לצרכיה. באופן דומה, על גבולות המערכת יש גם אחריות לפינוי הפסולת. למשל, כפי שנראה בהמשך, מערכת יכולה לקבל קלטים "מניעים" (energizing), ולעומתם היא זקוקה גם לקלטים "מתחזקים"(maintenance input).

הבחנה נוספת שאפשר לערוך בין מערכות הוא מידת הפתיחות שלהן. מידת הפתיחות של מערכת היא המידה בה גבולות המערכת חדירים לקלטים מן הסביבה. מערכת פתוחה מקבלת מסביבתה קלטים, ומייצרת אל סביבתה פלטים.התאוריות הקלאסיות בתחום ההתנהגות הארגונית התייחסו אל מערכות כארגון סגור, אולם עד מהרה הבינו כי בעקבות התמורות הרבות שחלות בסביבה, לא ניתן להתייחס לארגונים כמערכת סגורה. תכונה המייחדת מערכות פתוחות היא יכולת התאמה לסביבתן. התאמתה של מערכת נעשית על בסיס קלטים ומשוב (feedback). משוב הוא קלט המשמש לניהול ותאום פעולתה של המערכת בהתאמה למטרותיה. מטרתו של המשוב הוא להשיג שיווי משקל בפעולתה של המערכת. אם תהליך ההתאמה העצמית הדינמית של המערכת איננו פועל, שיווי המשקל שלה מופר, והיא עלולה להדרדר, ולהתערער. תהליך ההתערערות של המערכת נקרא אנטרופיה (entropy). הקלט המגיע מסביבתה של המערכת בצורה של משוב נקרא אנטרופיה שלילית. למשל, מערכת השעות באוניברסיטה מסויימת תלך ותיעשה פחות מעודכנת, שימושית ונכונה, אם היא לא תעודכן בנתונים הנוגעים לנושאים כמו התנגשות בין צרכים ארגוניים שונים, יציאות לשרות מילואים או לחופשות לידה וכיו"ב. לעומת זאת, אם נתקין במערכת השעות מסלול משוב דרכו תעודכן המערכת לגבי שינויים אלה, תהיה זאת השקעה של אנטרופיה שלילית. השקעה זאת תסייע לשמירת שיווי המשקל של המערכת.

מערכות סגורות עומדות בזכות עצמן, ואינן מקבלות קלטים או מייצרות פלטים. מערכות סגורות נוטות לאנטרופיה. מתוך הגדרה, אין למערכות סגורות הסדרי משוב. במלים אחרות, בהיעדר קלט תחזוקתי מערכות אינן יכולות להתאים עצמן למצבים משתנים. בתנאים כאלה, למערכות תהיה נטייה להתערערות והתפרקות.

מרכיביה של המערכת (תת-המערכות שבתוכה) שוכנים בתוך גבולותיה.רכיב במערכת הוא יחידה שיש לה מטרה משלו. בדרך כלל מטרתו של רכיב בתוך מערכת היא ייצור פלטים, המהווים קלט לרכיב אחר במערכת או חלק מפלטיה של המערכת. תתי מערכות לדוגמא, הן: תת מערכת חליפין האחאית לקשרי הגומלין החיצוניים של המערכת, תת מערכת הפקה האחראית לכל תהליכי הייצור והעיבוד וכו'.ר בין רכיביה של כל מערכת חייב להיות קשר, הנקרא "ממשק" (interface). המנשק קיים גם בין המשתמש במערכת לבין המערכת עצמה, גם בין החומרות השונות במערכת, וגם בין האפליקציות השונות. אחד מן התפקידים החשובים של מתכנני מערכות מלאכותיות התמקדות במנשקים. יש צורך להגדיר אותם, לבחון את מידת התלות בין רכיבים שונים, ולחפש דרכים להקטין את החיכוך בין רכיבים.

בקרת מערכות הוא התהליך הניהולי של ניתוח מערכות ותיקונן. בבקרת מערכות עושים שימוש בכל מושגי גישת המערכות שנסקרו עד כאן, ובמספר שיטות הנובעות מגישת המערכות. מרכיביה המרכזיים של גישת המערכות הם:

• מטרה
• מדידה
• כלים להשוואה
• כלים לתיקון

• מטרה: זיהוי והשגת הסכמה לגבי מטרות המערכת. כאן מעורבים איבחון של בעיה או הזדמנות, ביטוי היעד או הסטנדרט הרצויים והגדרת גבולות המערכת.

• מדידה: זיהוי והשגת הסכמה לגבי מאפייני היעילות והמועילות של המערכת, והאופנים בהם נברר את רמת השגת מאפיינים אלה. בתכנון, אבחון, וניהול של מערכות חשוב מאד להבחין בין יעילותה (efficiency) של מערכת, לבין מועילותה (effectiveness). יעילות היא היחס בין הקלט לבין הפלט. מערכת יעילה יותר מייצרת רמה ידועה של פלט באמצעות פחות קלטים, או רמה גבוהה יותר של פלטים באמצעות רמה קבועה של קלטים. לעומת היעילות, מועילות עוסקת ביחס בין הפלטים לבין המטרה. מערכת מועילה היא כזאת שפלטיה מספקים חלק גדול יותר מן המטרות המוצהרות שלה. כפי שאפשר לראות, מערכת יכולה להיות מאד יעילה אך לא מועילה, והיא יכולה להיות מאד מועילה גם בלי להיות יעילה. בעוד שאחריות המנהלים היא במידה שווה גם על מועילות וגם על יעילות, ברור שמנהלים צריכים לתת עדיפות למועילות על יעילות. כמו כן יש לבחון את מידת השימושיות (usability) של המערכת [1], כלומר עד כמה המערכת יעילה, קלה ונוחה לביצוע תפקידה ע"י המשתמש. מידת השימושיות תלויה באופן משמעותי בעיצוב שלה (הנדסת אנוש, עיצוב אתרים) [2] , נראות המערכת, התאמת המערכת לעולם המשתמש (למשל אייקון של דף חדש בחלונות-שיטת עבודה ומערכת הפעלה המנצלת שיטת עבודה זאת. במערכת מבוססת "חלונות" המשתמש רואה מערכת מידע אחת או יותר דרך אזורים מלבניים על גבי הצג. יש למשתמש שליטה בבחירה בין החלונות, ובגודלם של החלונות. מערכת חלונות מיועדת להקל על העבודה במקביל עם מספר מערכות.

חוק מור ), שמירה על כללים קבועים (אייקונים זהים בכל תוכנות חלונות), מניעת טעויות וקלות ההתאוששות מהן (למשל אייקון undo) וכיו"ב.

• כלים להשוואה: לאחר שנגדיר משימה ניהולית כבעיה של טיפול במערכות, נפנה לבחירת כלים בהם נעשה שימוש בפתרון הבעיה. הכלים צריכים להיות השוואתים. בעת התכנון של מערכת חדשה או באבחון מערכת קיימת יש לעשות שימוש בהשוואה למערכות קיימות.

• כלים לתיקון: גישת המערכות מספקת בידינו מספר מושגים וזווית ראיה המאפשרת הבראה של מערכות שאינן תקינות, והמנעות מבעיות בבניית מערכות חדשות. בין השאר, נתעקש על הגדרה של מטרות המערכת, על פירוק לוגי ופיזי של תיאוריה לרמות של תת-מערכות עד לרמה מוסכמת של קופסא-שחורה, להבהרה של מידת המנשק בין תת-מערכות ומידת ההזדהות של תת המערכות עם מטרותיה של מערכת העל, נבחן אפשרויות פישוט של המערכת, ואפשרויות של הקטנת התלות בין תת-מערכות (הפחתת - זיווג decoupling)

גישת המערכות רווחת במספר דיסציפלינות אקדמיות. לגישה זו קיימים שורשים אינטלקטואליים, כבר בתחילת המאה העשרים, אך היא עדיין מגלה חיות רבה. חוקרים ומנהלים רבים עסקו בהתאמתה של גישת המערכות לניתוח, תכנון אבחון וניהול של מערכות מסוגים שונים. קיימת ספרות ענפה המפרטת את יישומיה של גישת המערכות בהקשרים שונים. נזכיר כאן רק את ספריהם של von Bertalanffy ,Boulding, Checkland, Churchman שהן עבודות קלאסיות על גישת המערכות באופן כללי. קריאה נוספת בעניין הקשר בין גישת המערכות הכללית לבין ניהול, ובמיוחד בהקשר של ניהול מערכות מידע יכולה להתחיל במאמריו של R. Kling ובספריהם של Markus, Weinberg ו- Lucas. ראה הפניות ברשימה הביבליוגראפית בסופו של הפרק. כפי שנראה בפרקים הבאים, גישת המערכות מהווה מבוא ותשתית לתורה וכלים של תכנון וניתוח מערכות מידע. אך לפני שנפנה לבנייתן של מערכות מידע, עלינו לבחון את הארגונים אותן הן משרתות, וזאת נעשה בעמודים הבאים.