Tekniikan historiaa
Kirjoitelma
Historiatieteen laitos, TaY
Syksy 2003
2003-10-01

Takaisin filosofiasivulleni

This page is part of the official homepage of mr. J. Vilkka.
The full URL to this page is http://www.kotiposti.net/jounivilkka/Systeemisuunnittelusta.htm

1. Johdanto

2. Mitä on systeemisuunnittelu?

3. Systeemisuunnittelun historiaa

4. Suurten projektien vaikutuksista

5. Mitä systeemisuunnittelun historiasta voi oppia?

* Lähde

Tämä kirjoitelma perustuu Thomas P. Hughesin kirjaan Rescuing Prometheus (Hughes 2000). Hughes esittelee kirjassaan - teoksen epävirallisen alaotsikon Four Monumental Projects That Changed The Modern World mukaisesti - neljä suurta projektia, joiden hallinnoimisessa otettiin käyttöön systeemisuunnittelu (systems engineering) ja jotka näin aloittivat Hughesin mukaan uuden ajan tekniikan historiassa. Näiden esimerkkien kautta hän esittelee systeemisuunnittelua ja vertaa sitä aiempaan teknologiseen toimintatapaan. Esimerkkeinä Hughes käyttää neljää Yhdysvaltalaista rakennusprojektia: SAGE (Semi-Automatic Ground Environment, Yhdysvaltojen keskitetty ilmatorjuntajärjestelmä), Atlas / ICBM (mannertenväliset ohjukset), CA/T (Central Artery/Tunnel, valtava infrastruktuurijärjestely Bostonissa), sekä ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network, internetin edeltäjä). Kirjassa - ja siten myös tässä kirjoitelmassa - ei puututa juurikaan varsinaisiin teknologisiin innovaatioihin, vaan painopiste on organisaatiorakenteissa ja niiden hallinnassa.

Kirjoitelmassa esitellään ensin systeemisuunnittelua yleisesti, tarkoituksena antaa yleiskuva systeemisuunnittelun perusajatuksista ja sen eroista perinteisiin teknologian

kehittämistapoihin. Tätä seuraa lyhyt katsaus muutamaan tärkeimpään vaiheeseen systeemisuunnittelun historiassa, jonka jälkeen arvioidaan hieman projektien vaikutuksia ja vaikutusten ennakoitavuutta. Lopuksi pohditaan mahdollisuutta oppia jotain systeemisuunnittelun historiasta.

Systeemisuunnittelu (systems engineering) tarkoittaa tietynlaista johtamistapaa, jolla suuria projekteja nykyään pyritään hallitsemaan. Hughes kutsuu tätä lähestymistapaa postmoderniksi, vastakohtana toista maailmansotaa edeltävälle, ns. modernille teknologiselle johtamistavalle.

Aiemmin teknologian hallinnointi oli yleensä valmistajan, jonkin suuryrityksen oma asia ja niinpä kehitys oli pääasiassa tuotekehittelyä; vaiheittaista vanhojen tuotteiden tai tuottamistapojen parantelua. Sen sijaan uusissa suurissa projekteissa hallinta on erillään tuottajista, jotka tekevät yhteistyötä vallankumouksellisten uutuuksien luomiseksi; rahoitus tulee yleensä verovaroista. Aiemmin, yritysjohdon ollessa projektienkin johtajina, vallitsi myös tiukempi hierarkkinen (tai kerrostunut) ja direktiivinen (ohjaava) johtamistapa, kun taas nykyisissä projekteissa tutkimuspainotteisuuden takia alemmankin tason aloitteellisuus ja palaute on tärkeää. Sodanjälkeisissä suurprojekteissa ei enää pyritä etukäteen tunnettujen ongelmien voittamiseen tietyillä suppeilla aloilla, kuten "modernissa" teknologiassa, eivätkä ne ole enää myöskään samalla tavalla erityisalojen ammattilaisten varassa. Koska kellään ei ole sen enempää kokemusta ydinsodasta kuin muillakaan, ei ole myöskään ydinsodan ammattilaisia - ja sama pätee myös muiden suurprojektien aiheisiin. Niinpä tieteiden- tai alojenvälisyys ja yleisnerous onkin systeemisuunnittelussa tarpeen.

Systeemisuunnittelussa vallitsee holistinen näkemys, jossa projektia johdetaan kokonaisuutena siten, että sen eri osat tai vaiheet on jaettu erillisten ryhmien, esimerkiksi yritysten tehtäviksi. Kehitys yhdessä projektin osassa voi vaikuttaa toiseen. Esimerkiksi mannertenvälisen ydinohjuksen suunnittelussa pommin koon ja painon vähentäminen mahdollistaa vaikkapa ohjausjärjestelmän painon kasvattamisen. Projekti ei näin myöskään ole yhden valmistajan varassa, vaan esimerkiksi tietyn osan toimittajaa voidaan tarvittaessa vaihtaa. Mielenkiintoista on myös se, että muiden yksiköiden, tai edes projektin johdon ei tarvitse tietää yksityiskohtia tietyn vaiheen tai osatehtävän ratkaisusta, vaan osapuolille riittää tiettyjen spesifikaatioiden eli vaatimusten täyttyminen. Tämä tapahtuu siis samoin kuin tietokoneen ohjelmoinnissa, jossa ohjelma voidaan koota moduleista, joiden toimintaa ei tunneta: riittää että tiedetään modulin tarkoitus, mitä parametrejä sille syötetään ja mitä se palauttaa. Systeemisuunnittelussa tällaista modulia sanotaan "mustaksi laatikoksi".

Systeemisuunnittelussa vaikeuttavana osatekijänä on projektien suuruudesta johtuva ongelmien monitahoisuus: projektin merkittävät vaikutukset useisiin ulkoisiin tahoihin, kuten ympäristöön (saastuminen), erityisryhmiin (tietyn alueen väestön siirtäminen tai altistuminen) yms. pakottavat ottamaan huomioon projektin näkökulmasta toissijaisiakin asioita; lisäksi rakennettavan systeemin valtava koko vaatii myös valtavaa rahoitusta, jonka hankkiminen tuo omat vaikeutensa.

Hughesin mielestä 1960-luvun vastakulttuuri on vaikuttanut huomattavasti systeemisuunnittelun ja sitä kautta yleensäkin teknologisen kehitystyön ja hallinnoinnin (management) muutokseen, mutta vielä enemmän niihin on vaikuttanut sotilasteknologian kehitys.

Hughesin esimerkeistä vain yksi ei ole sotilasteknologiaa, mikä antaa kuvan Yhdysvaltojen sotilaallisen tuotekehityksen asemasta maan politiikassa. SAGE oli yritys rakentaa tietokoneohjattu ilmapuolustusjärjestelmä, jossa pienet tutkien tarkkailupisteet olisi yhdistetty taistelukeskuksiin, joista ilmatorjuntaa olisi voitu tehokkaasti johtaa. Atlas-projekti kehitti ohjus- ja ydinaseteknologiaa, johtaen kylmän sodan massatuhostrategioiden suunnitteluun, minkä seurauksena ihmislajin tuhoamiskyky nousi mielikuvituksen rajoille. Myös ARPANET suunniteltiin sotavoimien tarpeita silmällä pitäen, sodanjohdon, hallinnan ja kommunikaation (command, control and communication, eli C3) helpottamiseen ja varmistamiseen.

1950-luvun kokeiluun ja insinöörityöhön perustuvien SAGE- ja Atlas-projektien jälkeen 1960-luvulla akateemiset tutkijat pyrkivät tekemään systeemisuunnittelusta tiedettä. Termi 'systems engineering' alkoi esiintyä yhä useammin ja useissa parhaimpina pidetyissä oppilaitoksissa (kuten MIT) järjestettiin aiheesta kursseja vuodesta 1964 lähtien. Vuoteen 1970 mennessä (pääasiassa lentokone-) teollisuudessa työskenteli 11 000 systeemisuunnittelijaa (systems engineer). Alan julkaisujen määrä kasvoi nopeasti. Kylmän sodan henki sai parhaat tutkijat tieteen ja teknologian aloilla työskentelemään sotateknologian parissa. Tästä syystä Hughes käyttää nimitystä Sotilas-Teollisuus-Yliopisto Kompleksi (The Military-Industry-University Complex) kuvatakseen näiden instanssien yhteenliittymistä laajojen toisen maailmansodan jälkeisten systeemien suunnittelussa ja toteuttamisessa. Vasta 1960-luvun vastakultuuri sai Vietnamin sodan takia epäilyn nousemaan tutkijoiden keskuudessa. Tämän jälkeen tieteilijät ja insinöörit eivät ole enää olleet yhtä innostuneita osallistumaan sotilaalliseen tutkimukseen.

1960-luvun vastakulttuuri sai aikaan kansalaisaktivismin pysyvän läsnäolon Yhdysvaltain poliittisessa maisemassa. Erilaiset ympäristö-, kansalaisoikeus- ja paikalliset asukasjärjestöt pakottivat äänensä kuuluviin julkisten rakennusprojektien yhteydessä. Tästä Hughes valitsee erinomaiseksi esimerkiksi CA/T-projektin, jonka olisi tarkoitus valmistua vuonna 2004 (rakennustyöt aloitettiin 1990-luvulla). Sen oli tarkoitus korvata Bostonin alimitoitetut ja maisemaa häiritsevät liikennejärjestelyt uudella keskustieverkolla, johon kuuluu paljon tunneleita ja siltoja - kaikki monikaistaisia tietysti. Projekti on ilmeisesti laajin yksittäinen rakennustyö historiassa. Lisäksi se herättää asukkaiden muistot Bostonin aiemmasta suuresta tienrakennusprojektista 1960-luvulta, jolloin asukkaiden mielipiteitä ei kysytty, vaan useat joutuivat lähtemään purkutuomion saaneista kodeistaan. Ei ole siis ihme, että CA/T on saanut järjestöt ja kansalaisryhmät aktivoitumaan. Tässä projektissa on kuitenkin alusta asti pyritty miellyttämään kaikkia asianosaisia, mikä on ymmärrettävästi tehnyt projektista yhden kaikkien aikojen monimutkaisimmista - ei teknisten vaan poliittisten ongelmiensa takia. Hughesin mukaan nykyisissä suurissa systeemeissä suurimmat ongelmat ovatkin nykyään muita kuin teknisiä.

Suuret systeemit vaativat systeemisuunnittelua monimutkaisuutensa takia. Niiden rakentaminen vaatii valtavia kansallisia ponnistuksia, joten erilaisten intressiryhmien toiveet täytyy yrittää ainakin jotenkin ottaa huomioon. Kompleksisuuden hallinta itsessään onkin huomattu merkittäväksi alaksi, koska systeemisuunnittelun avulla on kuitenkin saatu vietyä suuria projekteja onnistuneesti läpi (esim. ICBM, internet). Sitä yritettiin soveltaa myös sosiaalisten kysymysten ratkomiseen, mutta huonolla menestyksellä - sotilaallisten projektien rahoituksen suuruus ja jatkuvuus on aivan toista luokkaa kuin yhteiskunnallisten ongelmien korjaamiseen käytettävissä olevat resurssit.

Paitsi systeemisuunnittelun taitoa itseään, kyseessä olevan mittaluokan projektit ovat auttaneet kehittämään myös paljon uutta teknologiaa. Hughes ei käytä esimerkkinä ehkä tunnetuinta tällaista projektia, mutta avaruuden "valloitukseen" tähdänneet NASA:n kuurakettiohjelmat ovat useiden nykyään tavallisten laitteiden ja materiaalien taustalla. Hughes mainitsee, että ARPANET oli tarkoitettu sodanjohtoon ja tiedostojen siirtoon, mutta hyvin pian huomattiin, että suurin osa sen kapasiteetista käytettiin yksityisten viestien eli sähköpostin välittämiseen, johon verkkoa ei oltu tarkoitettu. Lisäksi hän voisi muistuttaa, että 1980-luvulla verkosta rakennettiin yliopistojen välinen internet ja 1990-luvulla keksittiin World Wide Web eli "webbi" (sekä ohjelmia webin "selaamiseen") tarkoituksena helpottaa tiedonvälitystä - mutta kaupalliset yritykset näkivät pian kokeilemattomia mahdollisuuksia webissä ja niinpä internet kaupallistui nopeasti. Paljolti myös Microsoftin vuonna 1995 julkaiseman käyttöjärjestelmän Windows '95:n ansiosta tietokoneiden käyttö helpottui ja internetin kaupalliset mahdollisuudet laajenivat, mahdollistaen yhteiskunnan digitaalisen verkottumisen: niinpä nykyään internet kuuluu useimpien länsimaisten kotien varustukseen yhtä luonnollisesti kuin TV ja stereot. Suurten systeemien vaikutukset eivät siis mitenkään rajoitu suunnittelijoiden ennakoimiin, vaan sivutuotteena voidaan saada aikaan jotain tarkoitettua suurempaakin.

Hughesin mielestä näyttää siltä, että merkittävä teknologinen kehitys on pitkälti suurten systeemien rakennusprojektien tulosta. Erityisesti sotilaalliset teknologian sovellukset ovat mahdollistaneet kehityksen harppauksia, koska rahoitus on ollut riittävää ja riittävän pitkäaikaista. Systeemisuunnittelijat ovat myös onnistuneet saamaan suhteellisen vapaat kädet (vaikka tämä onkin vaatinut lobbausta ja ponnistelua heidän osaltaan), joten liiallinen byrokratia ei ole tukahduttanut kehitystyötä. Insinöörit ja akateemiset tutkijat useilta aloilta ovat tehneet näissä projekteissa yhteistyötä, jolloin monitaitoisuus ja yleissivistys ovat korostuneet erityisosaamisen sijaan.

Nämä seikat näyttäisivät puhuvan "kapitalistisia" argumentteja vastaan; valtion ohjauksesta vapaat yksityisyrittäjät eivät näytäkään olevan tehokkaimpia kehityksen moottoreita. Valtion rahoittama tutkimus ja sovellustyö vaikuttavat merkittävämmiltä. Korkeasti koulutetut yliopistojen kasvatit ilmeisesti ovatkin tarpeellisia myös teknologisen kehityksen kannalta. Heidän kouluttamiseensa siis ilmeisesti kannattaa sijoittaa. Kuten etenkin Hughesin esimerkkinä käyttämä ARPANET-projekti osoittaa, tällaisia ihmisiä ei kannata yrittää ohjata ylhäältä hierarkkisesti; hyödyllisempää on antaa heille vapaat kädet ongelmien ratkomiseen. Liiallinen byrokratia vaikeuttaa ja hidastaa kehitystä. Ryhmien pitäisi antaa pyrkiä konsensukseen, sen sijaan että johtajat valitsisivat ratkaisumallit esitysten joukosta. Ryhmässä kannattaa kuitenkin olla "toisinajattelijoita" kyseenalaistamassa ja Sokraattisina paarmoina etsimässä muiden ajattelusta virheitä ja ongelmakohtia. Työryhmien muodostamisessa asiantuntijuudella ei ole kovin suurta merkitystä, vaan fiksuiksi katsottuja ihmisiä kannattaa valita heidän alastaan riippumatta.

Monia muitakin opetuksia Thomas Hughesin systeemisuunnittelun historiallisista esimerkeistä voi epäilemättä löytää, mutta nämä ovat nähdäkseni tärkeimmät. Yhdenkään tällaisen "opetuksen" soveltaminen käytäntöön ei välttämättä ole aivan helppoa, eikä ole takeita sen onnistumisesta. Koska suuria systeemejä tullaan melko varmasti kuitenkin rakentamaan yhä enemmän teknologisten ja myös sosiaalisten tarpeiden pakottamina, olisi kuitenkin toivottavaa että kokemuksista myös opittaisiin jotain.