Diferansiyel Analizör Hikayesi
Hamming'in sistem mühendisliği kurallarından ilki: Eğer bileşenleri optimize ederse, muhtemelen sistem performasını bozacak.
Bu kuralı kendi çalışlarından bir hikayeyle anlatıyor. Bir diferansiyel analizör - mekanik entegrasyon kullanarak diferansiyel denklemleri çözen bir analog bilgisayar işletti. Talep arttı, bu yüzden bir ikinci ünite sipariş edildi, böylece her ikisi de ayrı ayrı veya birlikte çalışabilecek şekilde birleştirildi.
Mimarlar, işlerini gururla yaptılar ve yeni ünitede amplifikatörleri iyileştirdiler. Hamming ısrar etti: herhangi bir iyileştirme, genel sistem çalışmasını etkilememeliydi. Kabul günü, klasik testi çalıştı: y'' + y = 0 çözün, y'yi y' karşı plotlayın, mükemmel bir daire bekleyin. Derhal başarısız oldu.
Neden: İyileştirilmiş amplifikatörler, daha fazla akım ile ana grounding devresine çekti. Yetersiz grounding, orijinal amplifikatörlerle çalışmak için yeterliydi, ancak şimdi yeni amplifikatörler nedeniyle aralıklı akımlar arasında kablo oldu. Bir bileşeni (amplifikatörler) iyileştirmek, arayüz (grounding) davranışını etkiler. Sistem geri kalanı, eski arayüz üzerine tasarlanmıştı. Bileşen iyileştir, arayüzü kıran, sistemi bozan.
Hareket, basit - daha ağır bir demir grounding - ama prensip açıktı: bir bileşeni iyileştirmek, arayüz davranışını değiştirir. Geri kalan sistem, eski arayüz üzerine tasarlandı.
Bileşen Optimizasyonunu Tanımlama
Hamming, kuralı 'aynı zamanda, eğer bir bileşeni izole olarak iyileştirirsen, o zaman tüm sistem daha iyi olacak' ifadesiyle 'mantıklı' görür' - ve yine de yanlış. Bozulma, arayüzle iletilir: bileşen iyileştirme, arayüz tarafından gördüğü sinyali değiştirir.
Arayüzler Bileşenlerden Öte
Hamming'in pratik sonucu: Sistem mühendislerinin öncelikle arayüzleri ve ardından bileşenleri tasarlamak ve doğrulamak zorundadır. Bir bileşenin mükemmel olduğu ve aynı zamanda kırık bir arayüze sahip olduğu durum, işe yaramaz. Bir bileşenin iyi tanımlanmış bir arayüze sahip olduğu ve daha sonra iyileştirilebileceği durum.
Kural 2: Bir sistemin sınırlayıcı şartları (kısıtlamaları) genellikle bu sınırlar içinde optimum değerlerden daha önemlidir. Bir sistem, beklenen işletim noktasında performansını maksimize etmek için tasarlandığında, genellikle kırılgandır: beklenmeyen aralığın dışındaki küçük sapmalara hatalar yol açar. Geniş bir aralıkta güvenli bir şekilde çalışabilen bir sistem, sınırlar içinde optimum değerlerden daha faydalıdır - bu sistem, maksimum performansının biraz daha düşük olmasına rağmen.
Örnek: 100 Mbps trafiğe tasarlanmış bir iletişim sistemi, trafiğin 110 Mbps'ye çıkması veya sıcaklığın 40°C'ye çıkması durumunda başarısız olur. 60°C'nin altında herhangi bir sıcaklıkta %90'ı aşmamak şartıyla daha yararlı olan bir sistem, maksimum performansının biraz daha düşük olmasına rağmen.
Sistem mühendisinin işi: A+B+C... tümleşik olarak değil, A veya B'yi bireysel olarak optimize etmek, ancak sınırlayıcı şartlara tabi olarak optimize etmek.
Eğitim Sistemi: Başarısız Sistemler Mühendisliği
Hamming, eğitimi kendi ilkesine uygular. Yüzyıllar boyunca üniversiteler, bireysel matematik derslerini optimize etti: Cebir, özlerine indirgenmiştir, Lineer Cebir temizlenmiştir ve sıkılaştırılmiştir. Her ders, bireysel olarak daha iyi görünüyor.
Ama sistem olarak bakıldığında büyük boşluklar ortaya çıktı:
- Matematiksel tekleme: lise sonrası hemen hemen hiç anılmaz.
- Karma sayılar: algebreden kısa bir süre sonra görmezden gelinir ve Lineer Cebirde karma eksenli değerler ortaya çıktığında tekrar ele alınır. Öğrenciler, önceden herhangi bir hazırlık olmadan iki yeni ve zor kavramla karşı karşıyadır.
- Belirsiz katsayılar: kısa bir süre anılmaz.
- İmkansızlık kanıtı: neredeyse hiç yoktur.
- Zorlamalı matematik: büyük ölçüde göz ardı edilir.
Her bileşen (her ders) optimize edilerek arabirim boşlukları oluştu: eksik kavramsal köprüler arasındaki dersler. Sistem'in çıktısı - mühendisler ve bilim adamları olarak yetenekli insanlar - zarar gördü, her dersin çıktısı iyileştirildi.
Kırık Parçayı Düzenlemeye Karşı Direnç
Hamming'in gözlemi: sistem mühendisliği hakkında doğru kelimeleri söylemek kolay. Çok az kişi, an itibariyle gerekli olduğunda bunu yapabilir.
Bir sistem başarısız olduğunda doğal tepki: en açıkça bozulan bileşeni tanımla ve onu düzelt. Bu, bileşen düşünümüdür. Sistem başarısız oldu çünkü bileşenler, arabirimler ve kısıtlamalar arasındaki etkileşimin nedeni - ama en görünür başarısızlık genellikle tek bir bileşende oluyor.
Sistem mühendisinin disiplini: görünür başarısızlığın üstesinden gelmeden önce sor: sistem, bu başarısızlığı bu bileşende neden üretti? Bileşen gerçekten düşük performans gösteriyor mu, yoksa sistem tarafından dış mekan kullanımda mı isteniyor? Bileşen semptomunu düzeltmek, sistem başarısızlığını etkisiz hale bırakır.
Büyük organizasyonlarda iletişim botağının bu modele uyduruyor: bir bölüm kötü iletişim kuruyor (görünür başarısızlık). Bileşen düzeltme: daha iyi iletişim kuracak kişiler işe al. Sistem düzeltme: aynı koordinasyonu sağlamak için gereken iletişim miktarını azaltan bilgi akışı mimarisini yeniden tasarla.
Sistem Tanısı
Ayrım: Bir bileşen düzeltmesi, bir semptoma tedavi eder. Bir sistem düzeltmesi, nedenine tedavi eder. Neden genellikle sistemin yapısına (bileşenler, arabirimler, sınırlamalar) ilişkin yapısal bir sorundur.