Инновации от идеи до рынка

• Усовершенствованная информационная система здравоохранения, удаленный мониторинг пациентов, электронные медицинские карты.

• Разработка более эффективных лекарств, системы быстрой диагностики.

• Искусственный интеллект.

• Организация самовосстанавливающихся компьютерных систем, устойчивых к кибератакам.

• Обучающие образовательные системы открытого типа.

При этом следует понимать, что лидерство страны в области науки, техники и экономики не зависит от того, насколько интенсивно её граждане играют в компьютерные игры, заказывают еду по интернету или делают покупки онлайн.

Системным подходом называют комплексную методологию решения проблем разработки и управления системами. Он фокусирует внимание на общей картине и конечной цели, восприятии свойств системы в целом, а не ее отдельных частей. Системный подход поддерживает понимание того, что поведение любого элемента системы может влиять на другие элементы, и ни один элемент не может эффективно функционировать без помощи других.

Системный подход к решению сложной задачи рассматривает её как систему, в которой выделены компоненты, внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на исследуемые результаты функционирования, а цели каждого из компонентов определены, исходя из общего предназначения объекта. Реализация системного подхода осуществляется путём выполнения определённых действий при проведении исследований, однако в каждом действии этот подход должен присутствовать для представления всех внешних и внутренних факторов в виде единого интегрированного целого.

Системный подход определяет элементы системы. Это включает определение подсистем, компонентов и частей создаваемой конечной аппаратной или программной системы, а также рабочих задач, ресурсов, организации и процедур проекта. Проектирование новой системы требует знания не только ее элементов, но и понимания того, как они взаимодействуют. Модели системы используют, чтобы понять, как взаимодействуют элементы, и как изменение элементов и их отношений влияет на поведение и результаты системы.

Наконец, системный подход уделяет важное внимание управлению системой, той функции, которая учитывает все другие аспекты системы (цели, окружающую среду и ограничения, ресурсы и элементы) при планировании и контроле.

Комплексный взгляд на ситуацию позволяет результативно учесть следующие факторы:

1. Цели и критерии эффективности системы в целом.

2. Окружающая среда и ограничения системы.

3. Ресурсы системы.

4. Элементы системы, их функции, свойства и показатели эффективности.

5. Взаимодействие между элементами системы.

6. Управление системой.

В системном подходе часто используют два технических приема. Декомпозицией называют иерархическое деление сложной задачи на ряд частных подзадач, объединённых общей целью, для облегчения совместной обработки всей информации с требуемой степенью точности решения задачи. Разделение проектирования и производства системы на функции и подфункции гарантирует, что система будет спроектирована и построена для удовлетворения ее целей и требований. Разделение проекта на небольшие рабочие элементы или задачи лучше гарантирует, что проект будет спланирован и управляться для достижения целей проекта.

Итеративный подход к решению дает возможность избегать ошибок и добиваться требуемой точности решения задачи. То есть при решении задачи используют несколько итераций, или многократный повтор с внесением новой информации, полученной на предыдущих циклах.

Системное мышление выросло из системного подхода, согласно которому системы рассматривают как открытые; чтобы увидеть, как они действуют в едином целом в своей среде и контексте (содержимом).

Выделяют две части системного мышления:

• Системное мышление, которое означает думать о системе в целом, чтобы понимать ее. Система, которая должна быть понята, объясняется с точки зрения ее роли или функции в содержащей системе. Большая картина включает содержание для системы, окружающей среды и предположений. Оперативность отражает, что делает система, как описано в сценариях.

• Систематическое мышление дополняет предыдущее методичным, шаг за шагом, обдумыванием задач. Например, понимание проблемной ситуации, определение причины нежелательности ситуации, предложение вероятного решения проблем, связанных с устранением такой ситуации.

С функциональной точки зрения системное мышление, и умственные способности индивида вообще, можно декомпозировать на четырех уровнях:

1. Восприятие: способность наблюдать и использовать внимание.

2. Сохранение: способность запоминать и вспоминать.

3. Рассуждение: умение анализировать, визуализировать, сравнивать и решать.

4. Креативность (творчество): способность предвидеть и генерировать идеи.

Ключевые точки системного мышления включают:

• осознание зависимостей инженерного проекта, то есть ограничений дизайна и то, как продукт будет использоваться;

• непрерывное взаимодействие с заинтересованными сторонами для сопоставления входных данных и последствий принятия решений проекта;

• учет неопределенности, ее последствий, использование информации, когда возникают проблемы, оценку сопутствующих рисков на уровне технологии, уровне интеграции и системном уровне;

• управление процессами и людьми, и взаимодействием между ними, чтобы сбалансировать обратную связь, рассматривая систему в ее широком окружении и среде эксплуатации;

• использование итераций и обратной связи, циклический подход с суммарными результатами;

• инженерную культуру как нормы поведения команды «я могу это сделать», приоритет доверия к участникам команды, и эффективные каналы связи с возможностью признания лучшего решения;

• документирование управления знаниями, результатов верификации и валидации;

• устойчивость к неудачам, адаптацию фактов и размышления о причинах неудачи, вместо того, чтобы тратить время на поиск виноватых.

В системе есть много мест, где можно вмешаться, используя системное мышление при исправлении ситуации. Вмешательства более низкого уровня могут быть привлекательными, однако не обязательно приводят к изменениям в структуре системы, то есть не меняют ее характер поведения с течением времени. Вмешательство на самых высоких уровнях системы является более трудным, поскольку для этого требуются более высокие уровни сложности и сопутствующие способности. Такой путь с большей вероятностью приведет к системным изменениям с течением времени.

Для решения сложных проблем на уровне организации и высоких систем крайне важно, чтобы команды могли учиться вместе. Именно команды, а не отдельные люди, являются фундаментальной единицей обучения организационных систем. Чтобы успешно ориентироваться в сложных условиях, людям необходимо иметь возможность отказаться от своих привычных моделей отстаивания того, во что они верят, и поиска единственного правильного ответа в пользу коллективного исследования и совместного мышления. Хотя обучение на системном уровне может оказаться трудным, оно жизненно важно для процесса воздействия на устойчивые изменения.

Продукт можно определить как аппаратное обеспечение, программное обеспечение, или их интегрированную комбинацию, которые люди используют для выполнения одной или нескольких функций. Выполняя свои функции, изделие расширяет возможности людей по выполнению определенных задач. Например, швейная игла помогает сшивать и шить одежду. Гаечный ключ позволяет затянуть гайку. Холодильник позволяет хранить продукты для продления срока их хранения и замораживать продукты. Автомобиль позволяет путешествие на дальние расстояния. Таким образом, любой продукт должен удовлетворять потребности своих клиентов, клиенты должны любить его и получать удовольствие от его использования.

Для удобства разработки сложных изделий их можно разложить на компоненты по функциям. Молоток представляет простое изделие, которое состоит из двух компонентов: головки молотка и рукоятки. Более сложный продукт, бытовой холодильник, состоит из десятков модулей: корпус (с отделениями, дверцами и уплотнениями, ручками, изоляцией и колесами); система охлаждения (хладагент, компрессор, трубки, теплообменник); электрическая система (проводка, электродвигатель, лампочки и выключатели); и система управления (термостат, датчики температуры и исполнительные механизмы). Легковой автомобиль обычно состоит из примерно 10 тысяч компонентов и содержит множество систем, таких как система кузова, система трансмиссии, система шасси, электрическая система, топливная система, система климат-контроля, система освещения, и т. д. Вертолет может насчитывать до 70 тысяч деталей.

Программный продукт содержит набор строк кода (инструкции для компьютера). Сложные программные продукты также можно разделить на различные модули, подпрограммы для выполнения определенных функций и вычислительных задач, а также для управления их разработкой, отладкой и работой. ПО может храниться во внутренней памяти компьютера или в жестком изделии, типа карты флэш-памяти. Существуют и другие виды востребованной продукции, такие как продукты питания, химикаты, энергоносители, сопутствующие товары (например, бензин, электрогенераторы) и сложные произведения искусства (например, предметы декора зданий и помещений).

Клиентами называют людей, которые покупают и используют продукты. Каждый участник цепочки производства, получающий компонент от поставщика, может считаться покупателем. Затем система поставляется следующему покупателю, который собирает ее в свой продукт и продает конечному пользователю. В некоторых случаях покупатель может отличаться от фактического пользователя продукта. Например, грузовой автомобиль приобретается владельцем автопарка, который, в свою очередь, предоставляет грузовик для вождения сотруднику, как конечному пользователю. Лица, которые работают с продуктом для ремонта или обслуживания, также являются клиентами. Следовательно, продукт может включать множество поставщиков и клиентов, и при разработке продукта необходимо учитывать потребности всех клиентов. Основная цель разработчиков продукта должна состоять в том, чтобы тщательно определить своих клиентов и заинтересованные стороны, чтобы обеспечить удовлетворение их требований и проблем.

Процессом называют последовательность событий выполнения работ. Он обычно состоит из серии шагов или операций, которые выполняются с деталью (или заготовкой) или продуктом (или оборудованием) одним или несколькими операторами, такими как оператор-человек, робот, компьютер или оборудование. Операторы также могут использовать один или несколько инструментов (например, ручной инструмент, электроинструмент или программное приложение) при выполнении любой из задач.

Например, процессы разработки автомобильного продукта и последующей поддержки в эксплуатации включают следующие этапы:

1. Определение потребностей клиентов.

2. Планирование продукта, определение характеристик автомобиля и подготовка бизнес-плана.

3. Дизайн, создание концепции продукта.

4. Исследование рынка.

5. Выбор поставщиков и их интеграция в команды разработчиков продукта.