“系统”这一术语早已被广泛地使用,例如,计算机系统、神经系统、教务系统等。正确地理解“系统”对理解信息系统有重要的意义,下面从管理信息系统设计者的角度讨论“系统”的一些概念。
系统是由一些相互联系、相互制约的若干组成部分结合而成的,具有特定功能的一个有机整体。系统的判别特征如下。
系统由若干要素组成。单一要素组不成系统,只有由多个要素组成且相互有关联的才能称为系统。在该定义中需要强调“有机”,即系统各要素之间不是杂乱和混沌的,而是有机地组合在一起,相互作用、相互影响。
系统具有一定的结构。一个系统需要完成特定的功能,需要有一定结构的要素协调进行。例如,教育系统有管理部门、教育机构和教育资源等,这些要素之间相互作用、相互影响,缺一不可。
系统拥有功能和目的。每个系统都拥有一定的功能和目的,特别是人造系统必须具有一定的目的性,否则没有存在的必要。例如,教育系统的目的是培养人才,生产系统的功能是生产产品,卫生系统的功能是提供健康保障等。
系统应有环境适应性。系统是有规模和大小区分的。系统的概念是相对的,一个系统在另外的系统中可能就是一个子系统或是一个组成部分,因此,它必将受到其他系统或组成部分的约束和影响,所以一个系统必须有良好的环境适应性才能稳定地存在与发展。
对于开放系统而言,系统一般由以下几部分组成。
系统环境:提供输入或接收输出的场所,既与系统发生作用,但又是包括在系统之内的其他事物的总和。环境和系统相互有一定的影响。
边界:系统与环境分开的假想线,在此实现物质、能量、信息的交换。
输入/输出:与环境发生联系,系统接收的物质和信息称为系统的输入;系统经变换、处理后产生的另一种形态的物质、能量和信息称为系统的输出。
组成要素:完成特定功能必不可少的工作单元。
系统结构:系统的组成要素和要素之间的关系。
子系统:存在于系统之中的系统。
接口:子系统之间的信息交换。
控制要素:一个比较特殊的要素。某些最简单的系统可以没有控制要素。控制要素的功能是对整个系统各个环节的运行情况进行监测、检查,进而及时发现与实现系统目标相悖的问题,并做出适当的调整。系统的目标一般是以比较抽象概括的方式描述的,不能直接应用于控制过程中,因此人们倾向于以更具体和明确的方式来表达目标,并以此作为控制要素中应用的要求,这就是标准。
一般来说,系统具有以下几个方面的特性。
一个系统由多个要素组成,所有要素的集合构成一个有机整体,每个要素都要服从整体,追求整体最优,而不是局部最优,这就是所谓的全局观念。一个系统中即使每个部分并非最完善,但通过综合、协调,仍然可使整个系统具有较好的功能;反之,如果每个要素都追求最好的结果,而不考虑整体利益,也会使整个系统成为很差的系统。
系统的发生和发展有着强烈的目的性,是系统的主导,决定着系统要素的组成和结构。例如,学校的目标是培养人才;工厂的目标是生产社会需要的产品和服务。因此,在建设系统的过程中首先要明确系统的目标,然后再考虑运用什么功能来达到这个目标。
系统各要素之间存在着密切的联系,这种联系决定了整个系统的机制,它在一定时期内相对稳定。例如,一个生产企业,计划部门依据企业的生产能力、市场需求等因素制订出生产计划;供应部门按照生产计划、生产状况以及原材料等的库存情况提供供应服务和销售处理;而生产部门则要根据生产计划组织生产,其生产能力又是计划部门制订计划的依据。由此可见,企业的计划子系统、供销子系统、生产子系统和库存管理子系统按照一定的分工各自完成其特定的功能,但彼此之间又是相互关联和相互制约的。
一个复杂系统可以分解为若干个组成要素,其要素本身也可能是一个子系统。子系统也可以进一步划分为更小的部分,依次类推,可以将一个系统逐层分解,体现出系统的层次性。利用系统的层次性,可以将系统分解为若干个功能相对独立的子系统,然后给予分别实施。
任何一个系统都不是孤立存在于社会环境中的,它与社会环境有着千丝万缕的联系。系统与环境相互作用、相互影响,进行物质、能量、信息交换,不适应环境变化的系统没有生命力。对于一个企业系统来说,主要有8个隐秘环境要素,即供应商、客户、工会、金融界、股东、竞争者、政府、区域社会。
系统工程是系统思维方法的具体体现,是系统科学转化为现实生产力的桥梁。系统工程的方法是美国贝尔公司在20世纪40年代研究和发展微波通信网络中形成的一套实用的工程方法。
系统工程将一系列规范化的做事方法与科学的表达和分析手段融为一体,把工业时代形成的标准和信息时代所需要的多样化,灵活性结合起来,把“实事求是”和“具体事物具体分析”这些一般性的理念,以切实可行的、可操作的方式落实到具体行业的操作层面。钱学森认为:系统工程是组织和管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法。1969年,美国学者霍尔提出了系统工程的三维结构。系统工程的三维结构就是将系统工程的活动分为前后紧密连接的7个阶段和7个步骤,同时考虑到为完成各阶段和步骤所需要的各种专业知识。这样为解决规模较大、结构复杂、涉及因素众多的大系统,提供了一个统一的思想方法。
系统工程方法论的基本特点可以归纳如下:
(1)研究方法上的整体化。
这种系统科学的思想集中表现在两个方面。
把研究对象看作一个整体。人们把系统作为若干子系统有机结合而成的一个整体来设计,对每个子系统的技术要求都首先从实现整个系统技术协调的观点来考虑,对研制过程中子系统与子系统之间的矛盾或者子系统和系统整体之间的矛盾,都要从整体协调的需要来选择解决方案。同时,把系统作为它所从属的更大系统的组成部分来进行研究,对它的所有技术要求都尽可能从实现这个更大系统技术协调的观点来考虑。这种实践体现了一种科学方法,它是组织管理“系统”的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法。
把研究过程也看作一个整体。系统工程还要考虑把大系统的研制过程也作为一个整体来考虑,及分析整个过程是由哪些工作环节所组成的,而后进一步分析各个工作环节之间的信息以及信息的传递过程、反馈关系等。从而编制出系统研制全过程的模型,把全部过程严格地连接成一个整体,全面地考虑和改善整个工作过程,以便能实现整体最优化。
(2)技术应用上的综合化。
系统工程致力于综合运用各种学科和技术领域内所获得的成果。
现有的复杂大系统都是技术综合体。所谓技术的综合运用,并不是将各种技术进行简单的堆砌,而是从系统的总体目标出发,将各有关的技术协调配合、综合运用。系统工程师对于环境的分析、对于各项技术理解的深入程度和运用水平、研究设备的完善情况、组织管理的效能以及系统工程师本身的经验和创新能力等因素,决定了综合运用各项技术的能力水平。往往是具有同样效能的工程系统所采用的技术方案截然不同,所花费的代价相差也很大。这表明研究各种技术的综合应用是一门很重要的学问。
努力创造新型的技术综合体。一个新型技术综合体的出现,有时并不一定是基础理论的突破,而是综合运用各种技术的成果。例如,管理信息系统就是当代先进的技术综合体,它是综合应用了信息技术和管理科学的成果所获得的成就。
(3)管理手段上的科学化。
复杂的大型工程往往有两个并行的过程,一个是工程技术过程,一个是管理控制过程。后一过程包括规划、组织、计划、控制、分析、比较、决策等环节,我们又称为管理过程。管理工作对促进科学技术的发展、提高工作效率、合理利用资源具有十分重要的意义。英国著名科学家贝尔纳把科学的组织和管理称为“科学中的科学”。管理工作涉及组织结构、管理体制、人员配备和工作效率的分析,工作环境的布局,程序步骤的组织,以及工作进程的计划、检查与控制等一系列问题的研究。管理信息系统就是在信息化条件下管理科学化的一项值得注意的重大成就。
在信息建设过程中,系统的观点是系统开发的基础,它揭示出系统的开发必须首先明确目标,划分出系统的边界,然后由上到下、由粗到细地分析系统的每个组成部分所应完成的功能,弄清各个组成部分的信息交换关系,最后再进行系统的详细设计。另外,还要为将来系统的发展留出接口。