Classification is the Method of System Problems Detection

Abstract

It has been shown by historical examples that neglect of the basic system principles in the creation or development of complex systems led always to problems, failures and/or disasters. Systems engineering techniques were used to build a common classificatory of system problems. Its structure have been validated and verified. No projects, events or processes have been identified that could not find its natural place in this classificatory. Classification of system problems helps to better understand the reasons why complex systems are not able to perform the tasks assigned to them.

Keywords

• Ключевые слова
• проблема
• сложная система
• катастрофа
• классификация

-

Для системного проектирования на концептуальном этапе рекомендуется использовать процесс «Из середины» (Middle out Process), начинающийся с функционального анализа рассматриваемой системы [ 1 ]. Далее проводится анализ требований и синтез системы, то есть создание логической структуры системы. При этом процесс повторяется итеративно, пока не будет построена система, удовлетворяющая сформулированным в этом процессе требованиям, размещенным на построенной структуре.

Так как классификатор системных проблем должен отображать всю совокупность проблем, возникающих или могущих возникнуть вследствие отступления от системных принципов при проектировании или анализе сложных систем, то функции верхнего уровня классификатора должны описывать все возможные нарушения такого процесса. Структура функций сложной системы достаточно прозрачна – проблемы в системе могут возникнуть как внутри нее, так и на границе между ней и ее окружением [ 1 ]. Поэтому эта структура разделяется на две подгруппы, каждая из которых функционально должна быть подобна другой, так как при переходе на более высокий уровень рассмотрения прежняя система становится подсистемой, и проблемы внешнего окружения становятся уже проблемами внутрисистемными. Обратное происходит при переходе на более низкий уровень рассмотрения. Поэтому структура проблем, обнаруженных на системном уровне, должна быть отображена и в системе, включающей в себя рассматриваемый объект/процесс, то есть на интерфейсе между ним и внешней средой.

Все проблемы в моделируемом/проектируемом объекте/процессе логически можно разделить на недостаток в нем системности, на противоречия между его подсистемами и на превышение потребных ресурсов хотя бы одной его подсистемы над располагаемыми. То же самое с очевидными изменениями, вызванными переходом рассмотрения потенциальных проблем на уровень выше, имеет место на интерфейсе между ним и внешней средой. Поэтому после первых попыток анализа системных проблем [ 2 ] вырисовывается следующая функциональная структура, целью использования которой является классификация системных проблем: Действия, приводящие к внутрисистемным проблемам  Моделирование/проектирование объекта/процесса не как системы, а как совокупности не связанных или слабо связанных между собой компонент.  Моделирование/проектирование системы, функционирование которой приводит к неразрешимым в рамках системы внутренним противоречиям.  Моделирование/проектирование системы, функционирование подсистем в которой приводит к их ресурсному тупику. Действия, приводящие к проблемам окружения  Моделирование/проектирование интерфейса системы как совокупности случайных, неконтролируемых или неправильно определенных связей с окружением.  Моделирование/проектирование интерфейса системы, функционирование которого приводит к неразрешимым противоречиям между системой и окружающей средой.  Моделирование/проектирование интерфейса системы, функционирование которой приводит к ее ресурсному тупику.

При этом из условия подобия функциональных структур на уровне системы и на уровне ее окружения, возник функциональный элемент (третий в первом разделе), соответствия которому нет в работе [ 2 ]. 3 Валидация требований В соответствии с принятым процессом проектирования системы перейдем к анализу требований. Начнем с их валидации – мы должны убедиться в том, что (1) набор требований правилен, полон и непротиворечив, (2) может быть создан образец, который удовлетворяет требованиям и (3) может быть достигнуто и испытано реальное решение, которое удовлетворяет требованиям [ 3 ]. Но прежде всего надо сформулировать эти требования. Так как классификатор проблем – это структурированный информационный объект, где накапливается, хранится и анализируется информация, то набор требований к нему, в целом, должен совпадать с требованиями к любой научной теории, к которым следует добавить уже упомянутое выше требование о подобии его элементов на двух соседних уровнях. Поэтому, общий классификатор системных проблем должен быть:  непротиворечивым (в первую очередь, внутренне);  полным (охватывать все возможные системные проблемы);  правильным (отображать существенно различные причины системных проблем в различных структурных элементах);  на уровнях системы и ее окружения должно быть одинаковое количество структурных элементов. Непротиворечивость классификатора следует из его функциональной структуры – очевидно, что функции из предложенного набора не пересекаются между собой. Также ясно, что в рамках предложенной структуры можно разместить любую проблему, поэтому классификатор является полным. Однако его правильность, то есть соответствие его структуры реальным проблемам, возникающим при моделировании/проектировании систем, может быть проанализирована только при размещении этих проблем в структурах классификатора. Последнее требование в предложенной структуре, очевидно, выполняется.

Функциональный образец классификатора представлен в разделе II. Логическая структура, реализующая функциональную структуру из раздела II, будет представлена в следующем разделе работы. Верификация требований, то есть получение доказательств того, что любое требование может быть удовлетворено, также будет проведена далее. 4 Синтез системы В соответствии с эмпирическим правилом системной инженерии, вытекающим из характеристик психофизиологических возможностей человека: «На одном структурном уровне классификатора целесообразно иметь 7  2 структурные единицы», при построении логической архитектуры все структурные элементы разместим на одном уровне. Тогда их будет 6, и они будут являться верхним уровнем классификатора системных проблем. В данной работе этим уровнем и ограничимся. Дальнейшее углубление его структуры может быть проведено, если далее появится такая потребность.

Из набора функций классификатора и условия, сформулированного в предыдущем абзаце, вытекает следующая логическая структура общего классификатора системных проблем: a) b) c) d) Несистемность (отсутствие системного подхода) – неконтролируемое, и, следовательно, неблагоприятное влияние компонент объекта/процесса на их функционирование (внутренний хаос). Негативная эмерджентность – непознанное или не учитываемое проектантами/исследователями из-за сложности анализа неблагоприятное взаимодействие подсистем/компонент рассматриваемой системы, приводящее к ее разрушению. Внутренний ресурсный тупик – ограничение возможностей хотя бы одной из подсистем (ее характеристики не соответствуют требованиям, предъявляемым к ней системой), и это ограничение невозможно преодолеть внутри данной подсистемы. Несистемность на надсистемном уровне – неблагоприятное влияние факторов существующего окружения на функционирование системы (неблагоприятный интерфейс системы). Изменение сценария – непредсказуемое, неблагоприятное и ранее не существовавшее влияние факторов изменившегося окружения на функционирование системы (неблагоприятное изменение интерфейса). Внешний ресурсный тупик – ограничения возможностей системы в рамках надсистемы (то же, что и границы развития или пределы роста). 5 Верификация требований (первый этап) Теперь следует продемонстрировать, что любое требование может быть удовлетворено. В данных обстоятельствах это означает, что любая сложная система или сложный процесс, которые испытывали бы серьезные проблемы и претерпели провалы и/или даже катастрофы во время прохождения своего жизненного цикла, укладываются в предлагаемую логическую структуру разрабатываемого классификатора.

Для доказательства этого рассмотрим сначала примеры известных технических проектов и общественных процессов, завершившихся неудачно, из статьи [ 2 ], которая стала исходным пунктом написания данной работы. Хотя там было рассмотрено только 7 таких систем, они естественно распределились по 5 разделам классификатора, за исключением раздела c) – внутреннего ресурсного тупика. Советская лунная программа и американская программа Constellation (Созвездие) вполне явно относятся к разделу a) – несистемность, Саянская катастрофа – очевидный случай из раздела b) – негативная эмерджентность. Проблемы советских истребителей начала Великой отечественной войны представляют собой явный случай, укладывающийся в раздел классификатора d) – несистемность на надсистемном уровне, утрата боевой ценности македонской фаланги и линкоров дредноутного класса произошла из-за изменения сценариев боевых действий (раздел e) классификатора). И наконец, проблемы с настоящим и будущим применением современных истребителей пятого поколения явно указывают на внешний ресурсный тупик (раздел f) классификатора) (см. [ 2 ]).

Далее применим предложенную структуру общего классификатора проблем к проблемам экологическим. В книге Дж. Даймонда «Коллапс» [ 4 ] рассмотрены экологические катастрофы, произошедшие с несколькими десятками человеческих сообществ от древности до современности, и там сформулированы 5 причин произошедшего, которые вполне можно сопоставить с 5 разделами общесистемного классификатора, на которые нашлись примеры в статье [ 2 ].

Это сопоставление проведено в таблице 1 в ее первом и втором столбцах: в первом – разделы классификатора a), b) и d) – f), во втором – русский перевод оригинальных формулировок Дж. Даймонда (в некоторых случаях они варьируются в разных частях книги).

Таблица 1 – Сопоставление общесистемных и экологических формулировок Общесистемные катастрофы

Экологические коллапсы – 1 Несистемность (отсутствие системного подхода) Негативная эмерджентность Несистемность на надсистемном уровне Изменение сценария Внешний ресурсный тупик Отношение к окружающей среде/Культурные стереотипы Разрушение среды обитания/Непреднамеренный экологический суицид Враждебные соседи Изменения климата Исчезновение дружественных торговых партнеров Экологические коллапсы – 2 Ненадлежащее отношение к окружающей среде (прогнозируемое разрушение среды обитания) Непрогнозируемое (неумышленное) разрушение среды обитания Враждебное окружение Неблагоприятные изменения природных условий Прекращение поступления извне необходимых ресурсов Эти формулировки («Экологические коллапсы – 1») возникли в результате эмпирического обобщения рассмотренных в книге событий без каких-либо попыток применения системных подходов к структуре экологических проблем, и поэтому, естественно, страдают некоторыми неточностями и использованием слишком частной терминологии. Представляется, что уточненные формулировки («Экологические коллапсы – 2») более полно и правильно отражают дух проблем, рассмотренных Дж. Даймондом в своей книге (см. столбцы 2 и 3 таблицы 1).

Но, тогда получается абсолютно полное соответствие между пятью разделами общесистемного классификатора и формулировками причин экологических коллапсов – там используются совершенно те же идеи, только выраженные словами из другой области знаний. В самом деле: ненадлежащее (несистемное) отношение к окружающей среде – это хаотическая ее эксплуатация без каких-либо попыток ограничить свои хищнические инстинкты, что рано или поздно приводит к коллапсу сообщества, проводящего такую деятельность. Непрогнозируемое разрушение среды обитания относится к ситуации, когда сообщество стремится проводить свою хозяйственную деятельность на вполне рациональных принципах (то есть – системно), стремясь сохранить свою среду обитания. Однако оно не способно оценить критически важные связи между элементами этой среды, нарушение которых приводит к ее коллапсу, приход которого это сообщество совершенно не ожидает.

Враждебное окружение, которое может включать не только враждебных соседей, на экологическом уровне вполне соответствует той ситуации, когда в принципе вполне жизнеспособная система не может успешно выполнять свои функции, так как ее создатели неправильно разработали интерфейс для этой системы. Неблагоприятные изменения природных условий (похолодание, перманентная засуха, взрыв вулкана, изменение течения реки), очевидно, является изменением сценария, который описывает жизнь человеческого сообщества. Ну, и прекращения поступления необходимых природных ресурсов извне не только по причине исчезновения торговых партнеров, но и по любой другой, в общесистемных терминах вполне описывается как внешний по отношению к рассматриваемому сообществу ресурсный тупик.

Так что все экологические коллапсы, описанные в книге Дж. Даймонда вполне укладываются в предлагаемую общесистемную классификацию. Но в работе [ 4 ] (кстати, так же как и в работе [ 2 ]) пропущена еще одна, шестая причина коллапсов – внутренний ресурсный тупик, которая в экологических терминах может быть сформулирована как отсутствие или истощение доступных сообществу внутренних природных ресурсов. В качестве простых примеров подобной ситуации можно указать полное исчерпание какого-нибудь источника вулканического стекла, расщепленные осколки которого использовались бы владеющим им древним племенем для производства режущих предметов, или более-менее полная выработка нефти современным человечеством из земных месторождений при отсутствии к этому времени серьезных энергетических альтернатив. Это демонстрирует то, что целенаправленное использование системных методов позволяет моделировать/проектировать более полно описанные системы, что увеличивает вероятность успеха при их применении.

Таким образом, первый этап верификации требований к общему классификатору системных проблем показал, что структура его первого уровня описывает все рассмотренные на этом этапе технические, общественные и экологические проблемы, и переработки функциональной и логической его структур не требуется. Поэтому нужно провести следующий этап верификации требований на основе расширенного и открытого ко всем возможным дополнениям списка проблем. 6 Верификация требований (второй этап) Для доказательства правильности и полноты структуры классификатора рассмотрим 60 технических проектов, природных и общественных процессов, завершившихся неудачно, 7 из которых уже использовались на первом этапе верификации (см. [ 2 ]). Кроме них 23 «знаменитые неудачи» взяты из работы [ 3 ] (рассмотренные там с иной точки зрения) и еще 4 – выбраны из книги [ 4 ] как самые яркие. А 26 оставшихся взяты практически случайным образом из бесконечного списка неудач, известных в истории, так, чтобы на каждый из 6 классификационных разделов приходилось по 10 примеров. Предполагается, что такое их количество достаточно для окончательной верификации требований, при условии, что не будет найдено никаких примеров, которые бы нельзя было бы не разместить в рассматриваемой структуре классификатора общих системных проблем.

Для компактности представления результатов анализа воспользуемся табличной формой. Событие, процесс или явление, завершившееся инцидентом, аварией или даже катастрофой, описано в первом столбце таблиц. Во втором столбце указан год инцидента или примерные границы процесса. В третьем кратко описана причина произошедшего и дана ссылка, по которой можно более подробно изучить это событие. Обычно, в качестве причины принимается объяснение, указанное в этой ссылке, за исключением тех случаев, когда оно очевидно является негодным, что, по мнению автора, имеет место быть при описании нескольких эпизодов в работе [ 3 ] (особенно это относится к Чернобыльской катастрофе, где причина, по существу, не называется). Предполагается, что причины всех инцидентов из каждой таблицы укладываются в раздел классификатора, названный в ее заголовке.

Сначала исследуем раздел классификатора a) «Несистемность (отсутствие системного подхода) – неконтролируемое, и, следовательно, неблагоприятное влияние компонент объекта/процесса на их функционирование (внутренний хаос)». Событие/процесс/явление Гибель Титаника Закрытие советской лунной программы Авария на Аполлоне-13 Взрыв Спейс Шаттла Челленджер Взрыв ракеты-носителя Ариан 5 Катастрофа аппарата для изучения климата Марса Катастрофа аппарата для посадки на полюс Марса Событие/процесс/явление Перепроектирование электросистемы аэробуса A-380 Закрытие американской лунной программы Созвездие Определение энергии взрыва Челябинского метеороида

Причина Использование теряющих прочность на холоде заклепок крепежа внешних листов корпуса судна, что привело к образованию недопустимо больших пробоин в нем после скользящего удара лайнера Титаник об айсберг [ 3 ]. Отработка подсистем лунной ракеты-носителя в целом не на наземных стендах, а путем ее «отстрела», что не позволило довести эту систему до работоспособного состояния [ 2 ]. Изменение параметров нагревателя кислородного бачка без соответствующего изменения его документации [ 3 ]. Ошибочная конструкция стыков секций твердотопливных ускорителей, собираемых на космодроме, не обеспечивающая герметичность соединения, особенно, на холоде [ 3, 5 ]. Использование программного обеспечения предыдущей модели носителя без переработки и верификации [ 3 ]. Использование разных единиц измерения производителем аппарата и организацией, им управлявшей [ 3 ]. Не проведение испытаний двигательной системы аппарата в его посадочной конфигурации [ 3 ].

Причина Использование различных не стыкующихся между собой версий системы автоматизированного проектирования CATIA разными подразделениями компании Airbus [ 6 ]. Сознательное нарушение системности носителей в целях экономии [ 2 ].

разработки ракетНеспособность оценить параметры явления, выходящего далеко за рамки привычных, а затем и прямые подтасовки для «сохранения лица» [ 7 – 10 ].

Представляется, что все инциденты, к которым привел несистемный подход при их разработке и создании вполне понятны даже при таком кратком их описании. Единственное, что хотелось отметить автору – это то, что, несмотря на все развитие системной инженерии, крупные неудачи, связанные с несистемностью инженерных разработок не прекращаются, и кажется даже, что их частота во времени в последние десятилетия не уменьшается.

Теперь перейдем к разделу классификатора b) «Негативная эмерджентность – непознанное или не учитываемое проектантами/исследователями из-за сложности анализа неблагоприятное взаимодействие подсистем рассматриваемой системы, приводящее к ее разрушению». Событие/процесс/явление Засоление Междуречья Тигра и Евфрата Введение христианства на Руси и подрыв ее экспорта

Причина Использование методов мелиорации, пригодных в Египте, но непригодных в Междуречье [ 11 ]. Прекращение полюдья (ежегодных походов князей по окрестным территориям для сбора важнейшего товара русского экспорта – славянских рабов) из-за трудностей сбыта христиан собратьям по вере [ 12 ]. Разрушительные автоколебания крыльев самолетов вследствие возникновения положительной обратной связи между их аэродинамическими и инерционными характеристиками [ 13 ]. Возникновение высокочастотных автоколебаний в камерах сгорания жидкостных ракетных двигателей в процессе сгорания топлива [ 14, 15 ]. Автоколебания самоориентирующегося носового колеса самолета вследствие возникновения положительной обратной связи между его опорными и инерционными характеристиками [16]. Разрушительные изгибно-крутильные автоколебания Такомского подвесного моста вследствие возникновения положительной обратной связи между его ветровыми и инерционными характеристиками [ 3, 13 ]. Смещение фокуса крыла самолета назад при приближении скорости полета к скорости звука [17]. Ограничение размеров гигантских ракет-носителей вследствие быстрого и нелинейного увеличения акустических нагрузок при росте их масштабов [18]. Паровой взрыв ядерного реактора из-за положительной реактивности его активной зоны при вскипании водяного теплоносителя [ 3, 19 ]. Разрушительные автоколебания напорной системы СаяноШушенской ГЭС вследствие возникновения между ее гидродинамическими и энергетическими характеристиками положительной обратной связи [ 2 ].

В случае негативной эмерджентности непосредственных разработчиков неудавшейся системы, обычно, нельзя винить в произошедшем, так как катастрофы такого типа связаны с процессами, которые были им неизвестны. При этом теоретическое или, по крайней мере, эмпирическое понимание этих процессов возникает после проведения научно-исследовательских работ, инициированных именно этими катастрофами. После этого подобные причины возможных в будущем инцидентов следует перевести из раздела «Негативная эмерджентность» в раздел «Несистемность», и уж в этом случае разработчики должны в полной мере нести ответственность за свою некомпетентность. Интересно отметить, что в 5 из 10 рассмотренных случаев инциденты связаны с разными видами автоколебаний – видимо, такие положительные обратные связи являются очень сложно выявляемыми до тех пор, пока сами не проявятся неожиданно для всех, кто имеет отношение к системе с негативной эмерджентностью. Вдобавок, затягивание в пикирование и Чернобыльская катастрофа также были вызваны процессами с положительной обратной связью, но, развивавшимися достаточно монотонно, без заметных колебаний. Такие процессы обычно называют автокаталитическими.

Рассмотрим раздел c) «Внутренний ресурсный тупик – ограничение возможностей хотя бы одной из подсистем (ее характеристики не соответствуют требованиям, предъявляемым к ней системой), и это ограничение невозможно преодолеть внутри данной подсистемы». Этот раздел классификатора был выявлен только при полноценном системном подходе к структурированию системных проблем и никак не проявился при эмпирическом рассмотрении проблем, обративших на себя внимание на тот момент. Однако после выделения этого раздела классификатора легко обнаружились запланированные 10 примеров для его наполнения. Событие/процесс/явление

Год Неудача с нацистской ядерной бомбой Невозможность боевого применения первого термоядерного устройства Айви Майк Взрывы ракет-носителей с большим числом двигателей Провал проекта PCjr компании IBM – предшественника ноутбуков Закрытие программы малозаметного палубного штурмовика A-12 Массовый выход из строя холодильников компании GE с турбокомпрессорами Отказ от экранопланов Неудача с проектом Биосфера-2 Гибель Спейс Шаттла Колумбия Отказ от твердотопливной пилотируемой ракетыносителя Ares-1 1952 1983 1986 1991 2002 2010

Причина Использование в качестве замедлителя исключительно тяжелой воды, не имевшейся в Германии в нужном количестве, вследствие ошибки Боте из-за его экспериментов с графитом, загрязненным бором, который является сильнейшим поглотителем нейтронов [20]. Невозможность боевого применения этого устройства была вызвана использования дейтерия в жидком криогенном виде, а не в виде твердого соединения с литием, как в последующих термоядерных зарядах [21]. Большая вероятность аварии на старте в связи с недостаточной надежностью ракетных двигателей [ 2, 22, 23 ]. Проблема решена в 2018 году. Слишком малый размер клавиатуры [ 3 ]. Проблема была решена при создании современных ноутбуков. Невозможность создать внешние обводы, удовлетворяющие как аэродинамическим требованиям, так и требованиям малой заметности. Невозможность создания покрытия самолета, устойчивого к воздействию морской воды [ 3, 24 ]. Недолговечность ротора турбокомпрессора, выполненного для снижения затрат методом порошковой металлургии [ 3 ]. Невозможность создать крыло одновременно и узкое (аэродинамически эффективное), и широкое (обеспечивающее необходимую высоту для полета с экранным эффектом над неровной поверхностью) [25, 26]. Неконтролируемое размножение микроорганизмов, что привело к непрерывному снижению содержания кислорода в атмосфере комплекса Биосфера-2 и разрушению его экосистемы [27]. Недостаточная прочность вспененного покрытия внешнего топливного бака, что привело к повреждению передней кромки крыла аппарата и его гибели при возвращении на Землю [ 3, 28 ]. Недопустимо большие для пилотируемого носителя вибрации при работе его твердотопливного ракетного двигателя [29].

Причина Неверные представления о характере боевых действий в будущей воздушной войне, которые привели к неадекватной структуре истребительной авиации в ее начале [ 2 ]. Невозможность эффективных действий в условиях господства в воздухе вражеской авиации, что привело к быстрому прекращению его производства [31]. Отвлечение на разработку, создание и боевое применение ресурсов, которые могли бы быть использованы на производство значительно более эффективных в войне видов оружия [32]. Восьмилетние (с 1948 по 1956 год) разработки компанией Ford престижного массового автомобиля среднего класса, которые привели к созданию «пожирателя бензина», не пользовавшегося спросом на рынке [ 3 ]. Асуанская плотина, образовав озеро Насер, перекрыла ежегодные поступления плодородного ила из верховьев реки в ее дельту, что приводит к постепенному разрушению дельты Нила – житницы Египта, а также требует постоянного использования химических удобрений, для чего нужна электрическая энергия, вырабатываемая Асуанской ГЭС, или их внешние закупки [33]. Американское общество явно продемонстрировало нежелание нести такие тяготы, которые считались вполне приемлемыми еще совсем недавно в ходе Корейской войны (1950 – 1953) [ 3, 34 ]. Попытка компании Coca Cola расширить рынок продаж своих напитков, имитировав вкус популярного напитка компании Pepsi Cola, привела к быстрому перетеканию покупателей к конкуренту [ 3 ]. Силы ООН по защите мирного населения Боснии при всей своей подготовке оказались недостаточными количественно для эффективного противодействия местным вооруженным формированиям [ 3 ]. Использование компанией Motorola аналоговой системы для спутниковой телефонии в условиях быстрого развития более перспективных цифровых систем привело к неудаче этой программы [ 3 ]. Неоправдавшиеся представления компании Airbus о трансконтинентальных пассажирских авиаперевозках через аэропорты-хабы как об оптимальном способе их организации [35].

Отметим здесь только то, что советские гидроэнергетики, спроектировав Асуанскую плотину на Ниле, как бы «отомстили» египетским мелиораторам за засоление ими Междуречья (см. таблицу 3), также оказавшись в положении пришельцев, не вполне осознающих местные условия. При этом последний по времени казус отнесен не к негативной эмерджентности, а к несистемности интерфейса, потому что для гидроэнергетиков система всего хозяйства Египта не является тем, из чего они должны были исходить при проектировании ГЭС. Этим должен был бы заниматься какой-то более высокий государственный орган, которого в наличии, как следует из всего произошедшего, не оказалось, хотя было общеизвестно, что движение плодородного ила из верховьев реки вниз по течению в ее дельту – житницу страны обеспечивало урожаи в Египте в течение 5 тысяч лет. И вряд ли требовалось проводить серьезные научные изыскания для понимания того, что выключение этого природного конвейера не является хорошим проектным решением. Так что это – довольно явный пример несистемности на надсистемном уровне.

Здесь, как и в комментарии к таблице 2 можно отметить, что, несмотря на развитие системной инженерии в последние десятилетия, ошибки, связанные с несистемностью инженерных разработок как на системном, так и на надсистемном уровнях не прекращаются, и их постоянно продолжают совершать, в том числе, и лидеры в системной инженерии – NASA и Airbus.

Рассмотрим теперь раздел классификатора e) «Изменение сценария – непредсказуемое, неблагоприятное и ранее не существовавшее влияние факторов изменившегося окружения на функционирование системы (неблагоприятное изменение интерфейса)». Он, в некотором смысле, является аналогом раздела «Негативная эмерджентность», только здесь неблагоприятные и непредсказуемые связи возникают уже между системами. То есть, при переходе на более высокий уровень рассмотрения раздел e) просто переходит в раздел b). Событие/процесс/явление Македонская фаланга Поселения викингов в Гренландии

Причина Беспомощность сплошного строя фаланги на пересеченной местности против более гибкого расчлененно-сомкнутого строя римского легиона [ 2 ]. Малый ледниковый период, который привел к резкому ухудшению жизни в Гренландии, изоляции от Европы и гибели колонии викингов [ 4 ]. Бессилие пушек и брони линкоров против палубной авиации [ 2 ]. Господство на Тихоокеанском театре военных действий японского палубного истребителя Зеро над любым противником в ближних маневренных боях (Dog fights) в 1942 году и его беспомощность против атак новых американских истребителей на пикировании (Boom-zoom) в 1944 году [36]. Неконкурентоспособность стратегических сверхзвуковых крылатых ракет после появления межконтинентальных баллистических ракет и баллистических ракет морского базирования [37, 38]. Коммерческое использование самолета Конкорд оказалось чрезмерно дорогим в условиях резкого роста цен на топливо [ 3 ]. Экономическая неэффективность пилотируемых носителей типа Спейс Шаттл при резком снижении числа запусков в связи со сложностью межполетного обслуживания и изменением приоритетов американской космической программы [39]. Изменение критериев надежности ядерных энергетических блоков после Чернобыльской катастрофы, и рост внимания общества к экологии [40]. Конструкция зданий оказалась неспособной противостоять террористической атаке с использованием крупных и почти полностью заправленных пассажирских самолетов [ 3 ]. Рост деревьев вблизи линий электропередач при пренебрежении эксплуатантов к необязательным стандартам по очистке линий от насаждений, что и явилось «спусковым крючком» коллапса [ 3 ].

Кажется, что представленные примеры достаточно самоочевидны. Хочется сделать только одно замечание: японский истребитель Зеро путь от «абсолютного оружия – короля воздуха» к состоянию «индейки», на которую идет почти безопасная охота, преодолел за рекордно короткий срок – примерно за 2 года.

Новейшим примером влияния изменения сценария на реализацию крупного проекта является ситуация с российским ближне-среднемагистральным самолетом МС-21. Он создавался в условиях ожидания выхода этого самолета на глобальный рынок при тесной кооперации с ведущими мировыми производителями авиационных агрегатов и оборудования. Однако к моменту начала производства оказалось, что он вынужденно становится еще одним примером импортозамещающего продукта для сравнительно узкого внутреннего рынка, так что даже в случае технического успеха этого проекта нельзя рассчитывать на то, что выполнение этого проекта не задержится на несколько лет, и то, что самолет будет рентабельным [41 – 43].

И напоследок перейдем к разделу классификатора f) «Внешний ресурсный тупик – ограничения возможностей системы в рамках надсистемы (то же, что и границы развития или пределы роста)».

Причина Потеря пищевых ресурсов, в первую очередь, из окрестного океана из-за отсутствия лодок, вызванная гибелью лесов, пошедших на производство веревок, стропил и салазок, нужных для постройки ритуальных комплексов в виде гигантских статуй – моаи [ 4 ]. Изоляция острова, которая привела к вымиранию его немногочисленного населения из-за отсутствия притока «свежей крови» [ 4 ]. Обрушение растущей финансовой пирамиды при выходе ее на ресурсные границы [44 – 46]. Невозможность обеспечить снабжение французской армии, что привело к практически полной ее потере от холода и голода, несмотря на захват Москвы и выигрыш французами всех крупных сражений [47]. Зимнее поражение наступавших германских войск, вызванное их истощением из-за недостатка резервов, обусловленного недооценкой противника и распылением имевшихся ресурсов [48]. Стремление быстро изменить соотношение сил между СССР и США в области стратегических вооружений при отсутствии на тот момент у СССР реальных экономических возможностей это сделать [49, 50]. Невозможность из-за дороговизны постройки достаточного количества таких истребителей для обеспечения всех необходимых операций [ 2 ]. Отсутствие испытаний системы в целом на Земле из-за нехватки финансирования, что привело к необходимости модернизации телескопа на орбите в условиях открытого космоса [ 3 ]. Крайняя нехватка земли в связи с быстрым ростом населения, усугубленная этническим конфликтом племен хуту и тутси [ 4 ]. Перерасход во время строительства Суперколлайдера имевшихся средств, который привел к потере политической поддержки проекта, дальнейшему снижению финансирования и его полной остановке [ 3 ].

Здесь пока нашлось не слишком много примеров технических проектов, по-видимому, из-за того, что по настоящему крупные и сложные системы такого рода стали создавать сравнительно недавно, если не считать таковым строительство больших архитектурных сооружений типа мегалитических дольменов, египетских пирамид или Великой китайской стены. Но о тех временах, кажется, известно недостаточно для того, чтобы уверенно классифицировать такие объекты и их проблемы с системной точки зрения. Однако, в самое последнее время стали появляться технические системы высочайшего технологического уровня, которые все более и более часто начинают испытывать внешние ограничения, в основном пока, финансового характера (телескоп Хаббл, Суперколлайдер, истребители пятого поколения). А на системном уровне, относящемся к жизни различных человеческих сообществ и, особенно, к крупным боевым операциям, ресурсные ограничения, превращающие победу в поражение – это обыденная реальность. Отсюда следует, что системные инженеры в настоящее время должны пройти хотя бы краткий курс истории войн и военного искусства. Если бы это уже было бы сделано, то тогда бы тяжелая судьба нового технического шедевра – большого космического инфракрасного телескопа Джеймс Уэбб [51] могла бы быть заметно легче. 7 Заключение Конечно, 60 представленных примеров не являются доказательствами того, что предлагаемая структура является полной и правильной, а только полезными разъяснениями общих принципов ее построения. Однако, то, что не было найдено ни одного примера, который нельзя было бы разместить на ней, а также то, что в принципе и невозможно их найти в связи со способом построения структуры классификатора, является искомым доказательством. Следует также отметить, что негативная эмерджентность системы и ее эквивалент на надсистемном уровне – изменение сценария, в гуманитарной парадигме получили название Черного лебедя. Остальные 4 типа событий – по-видимому, так называемые Серые лебеди [52].

Возможно, не всякий читатель согласится с распределением описанных 60 событий, процессов или явлений по 6 разделам классификатора общих системных проблем. Отчасти это может быть связано с уровнем, на котором он их может рассматривать. Например, коллапс человеческого сообщества на острове Пасхи, вызванный потерей доступа к пищевым ресурсам окружающего остров океана, отнесен автором к внешнему ресурсному тупику. Но, если рассмотреть экосистему острова с примыкающими к нему водами в целом, то все произошедшее должно описываться просто как проявление несистемности вследствие безумной растраты жителями острова слабо возобновляемого ресурса – леса для достижения совершенно иррациональных целей – доминирования каждого из их кланов над другими посредством чрезвычайно ресурсоемких обрядов. Как известно, эта своеобразная ритуально-мистическая «холодная война» на острове, выразившаяся в создании более сотни каменных платформ – аху с почти 9 сотнями огромных статуй предков – моаи, переросла в горячую войну, и все закончилась голодом, каннибализмом и полным крахом всего островного сообщества, после чего все моаи были повалены, а аху – разрушены [ 4 ]. К таким результатам приводит иногда неумение системно решать встающие перед обществом проблемы. 8 Выводы

На основе системных принципов и анализа требований построен верхний уровень общего классификатора системных проблем. Классификатор является непротиворечивым, полным и правильным, что подтверждено размещением в нем всех рассматривавшихся объектов или явлений, которые привели к инцидентам, авариям или катастрофам, а также тем, что не найдено проблемных объектов или явлений, которые не могли бы быть в нем размещены. Классификатор применим к системным проблемам технического, экологического и общественнополитического характера. Положение проблемы в системе классификации зависит от уровня науки и технологий на момент разработки данной системы. С течением времени по мере накопления знаний возможен переход проблем с более сложных для разработчика уровней на более простые (от незнания к беспорядку). То есть, систематика проблем является относительной и зависящей от времени. Показано, что только обобщение эмпирического материала без использования методов системной инженерии при построении функциональных и логических описаний сложных систем не гарантирует, что созданная система будет непротиворечива, полна и правильна.

При необходимости возможно построение следующих уровней классификатора. Список использованной литературы

162

References

[1] Architecture Framework 2.0 , DOD , 2015 .

[2] Ю. И. Лобановский . Несистемность - источник критических проблем при проектировании сложных систем . Synerjetics Group, 2018 , 1 - 14 // http://www.synerjetics.ru/article/nonsystems.pdf

[3] A. T. Bahill , S. J. Henderson . Requirements, Development, Verification, and Validation Exhibited in Famous Failures. Wiley InterScience, Syst Eng 8 , 1 - 14 , 2005 // https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/sys.20017

[4] Дж. Д. Даймонд . Коллапс. Москва, АСТ , 2010 , 762 сс. // https://www.e-reading.club/book.php?book= 1006586

[5] M. McConnell. Challenger - A Major Malfunction : A True Story of Politics, Greed, and the Wrong Stuff . Doubleday Religious Publishing Group, 1987 , 269 pp.

[6] K. Wong . What Grounded the Airbus A380? Cadalist, 6 Dec , 2006 // http://www.cadalyst.com/management/whatgrounded-airbus -a380-5955

[7] O. P. Popova et al. Chelyabinsk Airburst , Damage Assessment, Meteorite Recovery, and Characterization. Science , vol. 342 , no 6162 , 29 . 11 . 2013 // https://www.sciencemag.org/content/342/6162/1069

[8] P. G. Brown et al. A 500-kiloton airburst over Chelyabinsk and an enhanced hazard from small impactors . Nature Letter , vol. 503 , no 7475 , 14 . 11 . 2013 // http://www.nature.com/nature/journal/v503/n7475/full/nature12741.html

[9] Ю. И. Лобановский . Каким был Челябинский метеороид на самом деле ? Synerjetics Group, 2014 , 1 - 8 // http://www.synerjetics.ru/article/two_arguments.htm

[10] Ю. И. Лобановский . Интерфейс между наукой и культурой: изменение сценария . Synerjetics Group, 2019 , 1 - 22 // http://www.synerjetics.ru/article/script_change.pdf

[11] Л. Н. Гумилев . Кто разрушил Вавилон, в кн . Этногенез и биосфера Земли , 1987 , 512 сс. // https://history.wikireading. ru/3527

[12] А. Мовчан . Экономические истории. Часть 1. Как рабы разорили Русь. Сноб , 2014 // https://snob.ru/selected/entry/75126

[13] С . Кузьмина, П. Карклэ. Эолова арфа, самолеты и мосты . Наука и жизнь, N 5 , 2009 // http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya _biblioteka/430811

[14] Валье , Макс. Википедия // https://ru.wikipedia.org/wiki/Валье,_Макс