Sistemi, scienza e ingegneria dei
di Arnaldo M. Angelini
SOMMARIO: 1. Premessa. □ 2. Considerazioni generali: a) applicazione della scienza dei sistemi agli esseri viventi; b) applicazione della scienza dei sistemi ai sistemi socioeconomici. □ 3. Impostazione dell'ingegneria dei sistemi (system engineering). □ 4. Oggetto e obiettivi dell'ingegneria dei sistemi. □ 5. L'ingegneria dei sistemi nelle imprese. □ 6. Tecniche, metodi e strumenti dell'ingegneria dei sistemi. □ 7. Descrizione di un sistema generalizzato mediante diagramma sequenziale. □ 8. Le tecniche dell'ingegneria dei sistemi: a) organizzazione del lavoro; b) metodi quantitativi; c) trattamento dell'informazione. □ 9. I metodi e gli strumenti dell'ingegneria dei sistemi: a) rilevazione e controllo; b) analisi e valutazione; c) previsione e decisione; d) metodi e strumenti in rapporto alle fasi di sviluppo di un sistema. □ 10. Applicazione all'analisi e alla sintesi dei programmi: a) applicazione a un progetto di ricerca fondato sulla realizzazione di un prototipo; b) rappresentazione dei programmi a più livelli di sintesi; c) applicazione ai programmi di insegnamento universitario concernenti il settore dell'energetica. □ 11. Considerazioni conclusive. □ Bibliografia.
1. Premessa.
Questo articolo si caratterizza per la grande vastità della tematica, che concerne vari e numerosi problemi nel campo della programmazione delle attività umane e della realizzazione e conduzione di opere che non soltanto comportano il contributo di diversi settori della scienza applicata e della tecnologia, ma implicano anche problemi socioeconomici di grande rilievo. Infatti, agli esperti della materia, che eccelle per la sua interdisciplinarità, si chiede tra l'altro di analizzare sotto vari profili (tecnici, economici, ambientali ecc.) problemi complessi e di natura diversa e di stabilire i criteri più idonei per la loro soluzione nonché per la valutazione critica delle alternative che si offrono, in vista della scelta di una soluzione ottimale anche attraverso modelli e processi di simulazione.
Il raggiungimento di un obiettivo così ambizioso richiede una definizione per quanto possibile chiara non solo dell'‛oggetto' di questa vasta scienza interdisciplinare, ma anche di un metodo di approccio sistematico (system approach) valido per l'estrema varietà dei problemi in esame. Appare evidente quindi l'esigenza di dare un carattere di concretezza a questo approccio, per non limitare la trattazione pur necessariamente sintetica in questa sede - all'enunciazione di criteri generali di cui non si vedrebbe l'applicazione pratica.
Si è risolto il problema introducendo subito uno degli strumenti il cui impiego ricorre di frequente nella trattazione dei sistemi: il diagramma sequenziale o flow-chart. Per questa via si giunge naturalmente a una descrizione sommaria, ma organica, delle principali tecniche di cui si avvale l'ingegneria dei sistemi e quindi, in successione logica, dei metodi e degli strumenti che ne consentono l'applicazione in stretta correlazione con lo sviluppo di un sistema. Da ultimo saranno esposti in brevissima sintesi i concetti essenziali dell'analisi e della sintesi dei programmi, mediante l'impiego di un grafico particolarmente espressivo.
Nella preparazione di questo contributo si è largamente attinto al lavoro già presentato all'Accademia Nazionale dei Lincei (v. Angelini, 1970).
2. Considerazioni generali.
La nozione di ‛sistema', che forma oggetto della scienza applicata alla quale è dedicato questo articolo, non si discosta di molto dal senso usualmente attribuito a questo termine. Nel Dizionario Garzanti della lingua italiana alla voce ‛sistema' si legge tra l'altro: ‟complesso organico di elementi uniti fra loro e interdipendenti: sistema di fortificazioni, sistema galattico e sistema planetario; sistema montuoso (od orografico), sistema fluviale (o idrografico): l'insieme dei monti e dei fiumi di una regione, di un paese; sistema di equazioni: insieme di equazioni cui devono soddisfare contemporaneamente determinate incognite; complesso ordinato di cognizioni e di ragionamenti scaturenti da certi principî comuni; insieme di organi o tessuti che nell'organismo concorrono allo svolgimento di una determinata funzione (sinonimo di apparato): sistema nervoso; modo con cui è organizzato e ordinato un istituto, un complesso; procedimento, metodo: un sistema d'irrigazione, un sistema razionale d'insegnamento".
In via generale, a ciascuno degli oggetti elencati nella voce ora richiamata, e ad altri ancora, si può far corrispondere una branca della scienza dei sistemi. Infatti, R. L. Ackoff (v., 1960), uno studioso che le ha dedicato notevoli lavori, già negli anni sessanta ne ha definito l'oggetto in termini molto generali, come segue: ‟Ogni entità concettuale o fisica, che consiste di parti interdipendenti, costituisce un sistema". Un altro autore, G. Nadler (v., 1969), ha dato una definizione anch'essa molto generale assumendo che ‟i sistemi possono presentare grandezza e complessità molto varie e collocarsi a livelli diversi nella società. È appropriato identificare tali livelli partendo sia dal più grande che dal più piccolo dei sistemi conosciuti. Si può partire ad esempio dal massimo di questi: l'Universo. L'Universo è composto di sistemi, denominati galassie, che a loro volta sono composti di sistemi solari. Ciascuno di questi comprende sistemi denominati pianeti, i quali a loro volta comprendono sistemi continentali, Stati, regioni, città, comunità, compagnie o organizzazioni".
Malgrado l'estensione del contenuto di queste e di altre definizioni, allo stato attuale almeno, non hanno formato oggetto di trattazione nel quadro della nuova scienza diversi argomenti che formano oggetto di discipline tradizionalmente comprese nella fisica, nella chimica, nell'astronomia, ecc.
Restringendo e specificando le definizioni che precedono, si può dire che la scienza dei sistemi o system engineering, come è denominata dagli americani, ha per oggetto lo studio analitico e sintetico di un vasto e, di norma, complesso ‛insieme' di entità associate per la realizzazione di uno o più scopi prevalenti: le entità associate costituenti un sistema possono essere di carattere materiale o astratto e sono generalmente interagenti, per cui i mutamenti in una, o più, di esse determinano mutamenti nelle altre. (Il termine ‛astratto' non sta qui a significare altro che ‛struttura non materiale'. Adottando un'accezione più generale di due termini consueti nel trattamento automatico dell'informazione, le strutture materiali si indicano con il termine hardware, quelle astratte con il termine software). Gli scopi di tale studio possono essere di varia natura e riguardare la realizzazione, la conduzione, la conservazione e l'adeguamento di un sistema in vista del raggiungimento di condizioni ottime prefissate oppure, quando si tratti di sistemi esistenti, la loro conservazione e la loro evoluzione in vista dell'adattamento ai mutamenti qualitativi e quantitativi nelle finalità assegnate. La scienza dei sistemi non riguarda singoli componenti considerati isolatamente, bensì le interconnessioni e le interazioni esistenti fra loro, l'organizzazione e il comportamento dell'insieme. Per realizzare gli scopi suddetti, la scienza dei sistemi si giova, secondo procedimenti logici e pianificati, delle tecniche più svariate, tra cui quelle di previsione, rilevazione, analisi, valutazione, decisione, regolazione e controllo: tecniche peraltro oggi ben note, ma il più delle volte impiegate non in un contesto organico, bensì con finalità e obiettivi parziali.
La scienza dei sistemi comprende branche che riguardano: a) i sistemi viventi; b) i sistemi socioeconomici; c) i sistemi materiali che, in parte o per intero, sono opera dell'uomo che ne assicura la conduzione e il controllo.
Negli ultimi due decenni si è affermato un complesso di discipline strettamente collegate tra loro, anche se in vario modo a seconda dei problemi, che costituisce la scienza dei sistemi e nello stesso tempo rappresenta una posizione concettuale, definita con l'espressione system approach, sulla quale si tornerà più avanti. Essa si esplica con l'impostazione dei problemi secondo gli indirizzi della scienza dei sistemi e con la loro trattazione mediante l'impiego di specifici metodi e strumenti che saranno descritti in seguito. Con l'espressione system thinking viene spesso indicato, invece, l'indirizzo mentale che conduce, nei limiti del possibile, a estendere e generalizzare la suddetta posizione concettuale anche a problemi di natura diversa da quelli compresi nel quadro della scienza dei sistemi.
Prima di restringere la trattazione ai sistemi materiali oggetto più specifico dell'ingegneria dei sistemi, appare opportuna qualche considerazione di carattere generale e qualche esemplificazione circa i sistemi delle categorie a) e b). Ciò varrà a dare un'idea più concreta della vasta interdisciplinarità di questa scienza e nello stesso tempo ad allargare l'orizzonte applicativo dei metodi e degli strumenti di cui essa si avvale, che verranno descritti sommariamente più avanti. È sembrato preferibile seguire questa via anche se comporta l'anticipazione di alcuni concetti che saranno sviluppati in seguito.
a) Applicazione della scienza dei sistemi agli esseri viventi.
Gli organismi viventi presentano gran parte dei caratteri propri dei sistemi oggetto della relativa ingegneria e cioè: 1) sono composti di elementi, o sottosistemi, differenziati in relazione alla loro struttura e alle loro funzioni, l'una e le altre ben definite in gran parte dei casi, e negli altri suscettibili di definizione a seguito delle ricerche attuali e future; 2) ciascuno di tali elementi è anch'esso articolato in elementi o sottosistemi via via più specializzati, sino ai componenti elementari che caratterizzano le strutture delle cellule, differenziate a seconda del posto che occupano e della funzione che svolgono; 3) sistemi e sottosistemi dei vari ordini costituiscono un complesso articolato in una struttura organizzata gerarchicamente in base a vincoli funzionali e strutturali e a interazioni che comportano, per ciascun organo, l'ingresso e l'uscita (input e output) di materia (elementi, composti inorganici e soprattutto organici), di energia in varie forme e di informazione; 4) un sistema vivente (almeno quelli che presentano un livello piuttosto elevato di organizzazione) comprende un sottosistema fondamentale centrale, che esercita il controllo sull'intero organismo.
A questo punto si colloca la differenza essenziale fra i sistemi viventi e quelli che formano l'oggetto dell'ingegneria dei sistemi: i primi, almeno entro ampi limiti, si autoconducono e si autocontrollano, mentre i secondi sono condotti e controllati dagli uomini.
Per evitare equivoci è opportuno precisare che l'‛autocontrollo', in un essere ad alto livello di organizzazione, comporta funzioni che vanno ben oltre quelle sinora realizzate nei sistemi di controllo automatico e che l'autoconduzione può soltanto, e in limiti molto ristretti, rappresentare un obiettivo più o meno remoto dei sistemi di cui qui si tratta. Ciò non toglie che sistemi di autoconduzione abbiano già trovato realizzazioni di non lieve momento nella tecnica: basti citare il pilota automatico degli aerei, la conduzione delle centrali elettriche e quella dei vasti complessi di produzione di energia elettrica mediante i sistemi di dispacciamento automatico, ecc.
D'altra parte alcuni metodi e strumenti dell'ingegneria dei sistemi trovano sempre più largo impiego nello studio degli esseri viventi. In questi ultimi anni la scienza dell'informazione ha rivelato analogie - che potranno aprire vie nuove e insospettate alla ricerca - fra le funzioni di certi organi viventi e quelle assolte dai più moderni elaboratori elettronici. Sia consentito, a titolo d'esempio, di menzionare una delicatissima funzione assolta dal sistema occhio-cervello, che associa la risoluzione ‛a tempo reale' (real time) dei problemi di ‛reperimento dell'informazione' (information retrieval) e di ‛scelta decisionale' (decision making), funzione descritta dal noto biologo R. L. Gregory nel suo libro The intelligent eye e riassunta nei termini seguenti da M. Gartner: ‟La percezione visiva è essenzialmente un sistema di rilevazione (look up). Il cervello riceve i dati sensori, quindi ricerca nelle memorie che registrano la passata esperienza (come questo avvenga è del tutto sconosciuto) quanto occorre per decidere sulla più probabile interpretazione effettuando il ‛miglior sorteggio' (the best bet) e cioè la scelta che meglio di altre conferisce un senso ai dati di uscita. Si verificano illusioni ottiche quando l'ipotesi scelta dal cervello non corrisponde alla struttura fisica di ciò che l'occhio vede. Il cervello in questo caso ha sbagliato il sorteggio".
Il fenomeno descritto in questo breve passo comporta alcune fasi tipiche in cui si articolano vari processi dell'ingegneria dei sistemi che verranno sommariamente descritti più avanti; esse sono: a) rilevazione dell'informazione operata dall'occhio; b) conversione nella retina dell'informazione ottica in stimoli; c) trasmissione al cervello dell'informazione sotto forma di stimoli attraverso le fibre del nervo ottico; d) elaborazione dell'informazione nel cervello che in questo caso opera come un elaboratore centrale a partizione di tempo (time sharing) - al servizio non solo del sottosistema visivo, ma dell'intero organismo - che ‛a tempo reale' effettua un complesso lavoro di scansione (scanning) della memoria per il reperimento delle informazioni che hanno attinenza con quelle ricevute, fa una comparazione, e quindi una prima scelta, con il criterio del minimo scostamento, e finalmente compie una scelta definitiva, eseguita con criterio probabilistico in base a una tecnica decisionale che rientra nel quadro di quelle che verranno successivamente esaminate, ma che ha uno svolgimento sconosciuto. Concluso così il processo decisionale l'immagine viene assunta per buona e accettata: essa resta registrata nella memoria (per quanto tempo?) aggiungendosi alla somma di conoscenze ed esperienze utili, per comparazioni e decisioni future.
Piuttosto che a tesi generali, è sembrato preferibile il breve riferimento a un ‛caso di specie', allo scopo di mostrare più concretamente come l'analisi dei fenomeni biologici possa rientrare nel quadro della scienza dei sistemi.
Quanto all'applicazione delle tecniche, dei metodi e degli strumenti della scienza dei sistemi agli esseri viventi, è indispensabile il contributo dei cultori delle scienze biologiche, delle scienze fisiche e dell'ingegneria. Una collaborazione del genere ha già preso l'avvio con la bioingegneria e con iniziative che vanno sviluppandosi soprattutto negli Stati Uniti.
L'utilità dell'applicazione della scienza dei sistemi agli esseri viventi è stata sottolineata in particolare da F. E. Emery (v., 1969) nell'introduzione al volume System thinking.
b) Applicazione della scienza dei sistemi ai sistemi socioeconomici.
La posizione concettuale designata con l'espressione system approach e l'applicazione della scienza dei sistemi si rivelano sempre più efficaci nella trattazione dei problemi suscitati dall'evoluzione sociale ed economica e dal progresso tecnologico interdipendenti e interagenti fra di loro.
La portata di questi problemi è così vasta che per molti aspetti oltrepassa i confini nazionali e si proietta in ambito internazionale.
Molte pregevoli pubblicazioni trattano di questa tematica: ai fini del presente contributo, sembra appropriata l'impostazione che le ha dato S. Ramo in alcuni suoi scritti e in particolare nelle due opere citate in bibliografia.
Nella prima (v. Ramo, 1969) l'autore descrive il contributo decisivo che la scienza dei sistemi può dare alla soluzione di molti problemi sociali, ne analizza alcuni, mostrando che le tecniche dell'ingegneria dei sistemi possono essere validamente applicate a essi, e sottolinea l'urgenza di provvedere nel senso auspicato per evitare di entrare in fase critica. In relazione a queste finalità di carattere generale l'autore si sofferma sul concetto di system approach in termini particolarmente efficaci. ‟Il system approach riguarda l'analisi e il progetto di un intero complesso, anziché dei componenti o delle parti. È un approccio che concentra l'attenzione su un problema considerato nella sua integrità, portando in conto tutti gli aspetti e tutti i parametri che hanno valore determinante. È un processo che consente di comprendere come essi interagiscono fra di loro e come possono essere stabilite quelle relazioni fra di essi che realizzano la soluzione ottima del problema. Il system approach pone la tecnologia in relazione con le necessità da soddisfare e gli aspetti sociali in relazione con quelli tecnologici; esso muove dalla chiara comprensione dell'esatta consistenza del problema nonché degli obiettivi prevalenti nella sua soluzione e conduce ai criteri per la valutazione delle possibili alternative. Quale risultato finale, l'approccio tende a formulare la descrizione particolareggiata di una definita combinazione di uomini e di macchine che comporti l'assegnazione di funzioni concomitanti, un uso ben definito dei materiali e un'articolazione dei flussi di informazione tale che l'intero sistema rappresenti un insieme interconnesso compatibile e ottimo per la realizzazione della finalità desiderata.
Il system approach è l'applicazione della logica e del senso comune nell'impiego delle tecnologie avanzate, è quantitativo e obiettivo; rende possibile la considerazione di un gran numero di dati, esigenze e considerazioni (spesso opposte) che di solito costituiscono l'essenza di un problema. Esso implica l'esigenza di un compromesso accuratamente elaborato, per la realizzazione del miglior equilibrio tra fattori in competizione (per es., tempi contro costi). Il system approach, mediante simulazione e modelli, rende possibile la previsione del comportamento di un sistema prima che sia realizzato e consente la scelta della via che conduce alla migliore soluzione fra più alternative". È parso utile riportare per intero questa efficace definizione, perché essa è valida non solo per i sistemi socioeconomici, ma anche per quelli su cui ci si soffermerà nel seguito.
Il campo di applicazione socioeconomico della scienza dei sistemi può estendersi a un'intera nazione o addirittura a una comunità internazionale, e a una vasta gamma di problemi che rientrano in tale area, ma sarebbe illusione pensare di poter applicare questi nuovi metodi a un sistema di tale ampiezza e complessità nell'intento di trovare una soluzione univoca agli innumerevoli problemi di natura estremamente varia che esso comporta. Ciò non toglie, tuttavia, che la nuova scienza interdisciplinare possa con grande vantaggio essere applicata a vasti settori che, in prima approssimazione almeno, possono essere considerati separatamente dagli altri; d'altra parte, una chiara conoscenza dei concetti che sono alla base della sua impostazione, unita a quella dei principali metodi e strumenti di cui essa si avvale e all'abitudine al system approach, agevolerà sensibilmente la soluzione di molti problemi intersettoriali.
In forma non definita la scienza dei sistemi esiste da sempre, ma essa si è costituita come complesso organico ampiamente interdisciplinare di tecniche, metodi e strumenti a partire dal 1950 e si è rapidamente sviluppata per soddisfare, tra l'altro, le esigenze dei programmi spaziali. È peraltro nel Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti che hanno trovato ampia applicazione i processi di decision making, che rappresentano uno dei molti metodi della scienza dei sistemi (v. Hitch e McKean, 1963; v. McNamara e altri, 1966; v. Hoffman, 1968).
Un problema di tipo socioeconomico cui ben si adattano la scienza dei sistemi e il system approach è quello della sanità pubblica e, in particolare, dell'organizzazione ospedaliera, di cui Ramo ha sottolineato più volte l'importanza e l'urgenza nei volumi citati.
Altro campo di applicazione di grande portata e attualità è quello concernente la difesa dell'ambiente dall'inquinamento e dalla degradazione: si tratta di mettere a punto un sistema difensivo contro la minaccia di un possibile disastro ecologico. In un rapporto della Casa Bianca del 10 agosto 1970 viene esposta un'analisi che costituisce una valida premessa al system approach a questo immenso complesso di problemi strettamente interconnessi e riguardanti tra l'altro l'inquinamento dell'aria e dell'acqua, la degradazione del territorio, l'impoverimento delle risorse, l'eliminazione dei rifiuti solidi e degli insetticidi, la protezione dalle radiazioni, ecc., nelle influenze reciproche e in rapporto con l'incremento della popolazione. All'identificazione dei problemi segue un'analisi dei fattori determinanti o cause, quali per esempio gli incentivi per l'aumento della produzione e dei consumi, l'obsolescenza sempre più rapida, lo spostamento delle popolazioni nei centri urbani e l'ignoranza circa gli effetti delle azioni dell'uomo sull'ambiente. Vengono poi analizzati gli effetti e le conseguenze, tra cui i danni alla salute, l'alterazione dei processi naturali sui quali si basa la conservazione della vita, i danni economici conseguenti a molteplici cause, tra cui la riduzione dei raccolti, ecc., le influenze climatiche negative e così via. Il rapporto profila infine una serie di provvedimenti o soluzioni tra cui l'intensificazione della ricerca, una più approfondita ed estesa conoscenza delle cause e degli effetti, la qualificazione di mano d'opera sensibilizzata sui problemi suddetti, normative più rispondenti per il controllo e il contenimento della polluzione dell'aria e dell'acqua, modifiche nella struttura dei prezzi e dei gravami fiscali intesi a incoraggiare il contenimento della polluzione e del deflusso dei rifiuti, e infine il riciclo dei prodotti e materiali usati, ecc.
Ciò premesso, la scienza dei sistemi interviene nella definizione dei parametri che, per ciascuno dei problemi identificati e per il loro complesso, danno la misura quantitativa - sotto i vari profili che interessano - dell'incidenza negativa delle cause, da un lato, e positiva dei provvedimenti, dall'altro, sugli effetti singoli e complessi, e ciò in vista della realizzazione del massimo beneficio con il minimo dispendio. Tra i vari problemi che ciò comporta meritano menzione: l'identificazione e la definizione di tali parametri; la loro valutazione, che spesso si presenta per vari motivi incerta, e in questo caso soccorre la messa in opera di metodi e strumenti che contengano l'incertezza nei limiti più ristretti; la determinazione probabilistica dei parametri scarsamente conosciuti o mal definiti; l'applicazione dei metodi decisionali in condizioni di incertezza, ecc.
In sede introduttiva è giustificata un'esposizione piuttosto semplicistica, qual è quella ora data, di un aspetto sostanziale dell'applicazione della scienza dei sistemi a un problema socioeconomico di tanto vasta portata.
Prima di passare al tema prevalente di questo lavoro, sia consentita qualche considerazione che muove dall'esigenza sempre più marcata di una più incisiva applicazione del system approach nell'impostazione dei problemi, e dei metodi e degli strumenti della scienza dei sistemi nella loro soluzione. Infatti il cosiddetto divario tecnologico non è dovuto soltanto a minori risorse di mezzi e di tecnologie, ma anche a una più limitata applicazione dei metodi e degli strumenti della scienza dei sistemi. È vero, infatti, che negli Stati Uniti certe esigenze si sono manifestate prima che in Europa, perché molti problemi e molte imprese (intendendo il termine nel senso più ampio) hanno raggiunto molto prima che da noi quelle dimensioni critiche oltrepassate le quali si imponevano soluzioni nuove nelle strutture, nelle organizzazioni e nel loro modo di operare, ma molte strutture europee hanno già raggiunto e oltrepassato tali dimensioni critiche senza adottare soluzioni che oltre oceano sono da tempo operanti e quindi largamente sperimentate.
Da questo stato di cose è emersa l'esigenza di una seria e ben congegnata azione intesa a favorire con ogni mezzo l'accesso alle nuove tecniche da parte dei quadri dirigenti. Ciò tanto più, in quanto sembra superato (anche se da non molto) il tempo in cui alcuni capi responsabili di impresa consideravano perduto per la produzione il tempo dedicato dai loro collaboratori all'aggiornamento o ‛riciclo' delle loro conoscenze in campo tecnico e organizzativo. Dall'intento di soddisfare questa esigenza ha avuto origine, nel 1969, l'organizzazione da parte dell'Accademia Nazionale dei Lincei di sei cicli settimanali di lezioni sulla scienza applicata dei sistemi, frequentati assiduamente da oltre 150 dirigenti di organizzazioni dello Stato e di industrie, nonché da universitari e da studiosi.
Su questi argomenti, per quanto più specialmente riguarda gli aspetti organizzativi, si tornerà più avanti nella descrizione dei metodi e strumenti gestionali.
3. Impostazione dell'ingegneria dei sistemi (system engineering).
Il settore della nuova scienza concernente i sistemi fisici realizzati, condotti e controllati dall'uomo è noto con il nome di ‛ingegneria dei sistemi'.
D'ora innanzi per sistema intenderemo un insieme di mezzi e di attività esercitate da uomini per la realizzazione di finalità, talora tra di loro contrastanti, volte al raggiungimento di uno o più obiettivi globali che possono essere associati in modo ottimale. Un obiettivo comune a molti sistemi è, per esempio, quello di realizzare il miglior prodotto; un altro obiettivo è quello di ottenerlo al minimo costo. È evidente che questi due obiettivi sono contrastanti: occorre quindi ricercare un obiettivo globale da ottimizzare in vista della realizzazione della finalità perseguita. Ogni sistema si articola in componenti, denominati subsistemi o sottosistemi, tra di loro interdipendenti e spesso interagenti, per cui il modo di operare di ciascuno di essi è variamente influenzato dal modo di operare di una parte o di tutti gli altri. I vari subsistemi sono ordinabili e classificabili secondo una gerarchia determinata essenzialmente dalle loro relazioni di interdipendenza. Gran parte dei sistemi oggetto di esame possono riguardarsi quali subsistemi di complessi più estesi.
Il sistema comprende strutture fisiche (hardware) e strutture concettuali (software) strettamente interconnesse. Sono strutture fisiche: impianti, opere, mezzi d'opera, strumentazione. Sono strutture concettuali: organizzazione o struttura organizzativa; sistema informativo; sistema decisionale (questi ultimi due strettamente connessi e interdipendenti con la struttura organizzativa); sistema di controllo; studi e ricerche tecniche, economiche e di marketing. La definizione data di sistema non è certo l'unica; essa contiene tuttavia i concetti di base e comprende i sistemi dei quali ci si occupa in questa sede. Per quanto riguarda la denominazione ‛ingegneria dei sistemi', essa rappresenta la traduzione letterale di system engineering, e sta per ‛arte dell'ingegneria applicata ai sistemi'. In alternativa sembra adatta la denominazione ‛tecnica dei sistemi'.
Non è forse fuori luogo dare subito qualche esempio significativo di sistemi allo scopo di appoggiare su base concreta le considerazioni che seguono: a) la produzione di materie prime. Nel campo della produzione di materie prime che traggono origine dall'industria chimica o dall'industria siderurgica costituisce ‛sistema' il complesso degli impianti e delle attività che realizzano il ciclo produttivo integrale, che si inizia in alcuni casi con la ricerca mineraria e termina con la vendita dei prodotti. Gli impianti e le attività che realizzano le fasi principali della produzione rappresentano, in ordine gerarchico, i primi sottosistemi. Segue un'ulteriore suddivisione in subsistemi più numerosi, rappresentati a loro volta dai componenti principali di ciascun impianto, e così via; b) l'industria manufatturiera, che comprende i settori più svariati, dalla produzione automobilistica a quella degli elettrodomestici, dalle macchine utensili ai prodotti alimentari. Anche qui il ciclo produttivo integrale può scomporsi in fasi che danno luogo a subsistemi, i quali a loro volta vengono segmentati in subsistemi di ordine superiore; c) le industrie dei servizi pubblici che comprendono, tra gli altri, i servizi delle telecomunicazioni, energetico, ferroviario, idraulico (acqua potabile e per altri usi), dei trasporti aerei; d) gli apprestamenti per la difesa; e) la ricerca e lo sviluppo; f) la sanità; g) i settori dell'insegnamento.
Tutti i sistemi comportano sottosistemi di vari ordini, tra di loro interconnessi e interagenti. Valga a titolo d'esempio, nel campo del sistema energetico, l'articolazione del sottosistema ‛produzione, trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica' nel grafico 1, che presenta lo schema di un sistema del genere esteso a una vasta area quale, per esempio, il territorio nazionale. Tale schema fornisce una prima articolazione secondo le fonti primarie utilizzate, suddivise in quattro categorie, e quindi secondo le fasi del ciclo produttivo e precisamente: conversione in energia meccanica; conversione da energia meccanica in energia elettrica; trasformazione e trasmissione; distribuzione; utilizzazione dell'energia elettrica attraverso la sua conversione in altre forme di energia direttamente impiegabili. Le frecce richiamano i principali inputs e outputs che fanno capo agli elementi che caratterizzano le fasi del ciclo e/o ne hanno origine. Lo schema indica inoltre alcuni circuiti, o cicli particolari, riguardanti per esempio il reimpiego degli elementi fissili estratti mediante riprocessamento dai combustibili nucleari irradiati nei reattori delle unità atomiche. Altro esempio è rappresentato dal ciclo posto in essere per l'accumulazione dell'energia mediante sollevamento d'acqua. Appaiono evidenti gli inputs e gli outputs principali relativi alle fasi in cui si articolano questi cicli. Lo schema presenta, anche se molto sommariamente, alcuni circuiti di feedback relativi alla regolazione della potenza delle unità generatrici (per adeguarla in ogni istante al fabbisogno sulla base dell'uniformità della frequenza), alla regolazione del deflusso della potenza reattiva e alla regolazione della tensione. Lo schema del grafico 1 richiama in sostanza i soli elementi essenziali del sistema nel loro complesso, le loro funzioni e le principali interazioni.
La struttura del sistema energetico fornisce l'occasione per sottolineare l'interconnessione tra vari subsistemi che non è solo caratterizzata da relazioni di input-output, ma comporta vincoli e interazioni di varia natura a seconda delle attività elementari nelle quali si articola il sistema (v. Angelini, 1969). In via generale, gran parte dei prodotti e dei servizi di pubblica attività sono indispensabili per le altre industrie. Essenziali per la conduzione di tutti i sistemi menzionati sono per esempio le materie prime, l'energia e l'informazione in senso lato. È da notare infine che i prodotti di un sistema costituiscono ‛alimento', talvolta essenziale, talaltra marginale, di altri sistemi. Il grafico 2 mostra a titolo d'esempio i collegamenti fra il sistema tecnico-sociale dell'industria dell'automobile e altre sei attività (o sistemi) con questo interagenti.
4. Oggetto e obiettivi dell'ingegneria dei sistemi.
Dalla rapida scorsa delle possibili applicazioni della scienza dei sistemi alle vaste problematiche presentate dai sistemi socioeconomici, non meno che da quelli ‛materiali', emerge che elemento realmente caratterizzante i sistemi oggetto di studio è il livello di complessità dell'assieme o di parte del sistema preso in esame. Questa complessità, già di per sé di tipo peculiare data l'ampiezza dei campi considerati, assume particolare rilievo nella trattazione dei sistemi, in quanto questi si articolano su una struttura interconnessa basata sopra molteplici relazioni tra ‛oggetti', o ‛concetti', che non è sempre possibile definire in modo preciso. Il tipo di complessità cui ci si riferisce si riscontra in particolare, per esempio, nei tentativi di pianificare lo sviluppo economico di una nazione o il livello della popolazione mondiale compatibilmente con le risorse dell'ambiente naturale, oppure in campi meno vasti, come per esempio nello sviluppo di un sistema di trasporto aereo basato su aeroporti adeguati sia per numero e ubicazione che per i servizi logistici (prenotazione dei posti, controllo del traffico) e per le regolamentazioni di sicurezza.
Nell'affrontare problemi molto rilevanti e di varia natura, si pone quindi la necessità di individuare dei lineamenti razionali per dominare la loro complessità mediante l'impostazione e l'inquadramento delle problematiche e lo sviluppo delle tecniche e delle metodologie per la realizzazione degli obiettivi. L'ingegneria dei sistemi è volta per l'appunto, nell'ambito più vasto della scienza dei sistemi, a questo fine.
I principali obiettivi di questa nuova branca della scienza applicata sono stati indicati da A. Hall (della Bell Telephone Laboratories Inc.) nei seguenti termini: fondare sul maggior numero possibile di utili informazioni la guida e il controllo del programma di sviluppo globale; formulare piani e obiettivi a lungo termine e ricavarne una struttura nella quale unire i singoli progetti; equilibrare il programma globale per assicurare lo sviluppo secondo tutte le linee assegnate, utilizzando il meglio possibile la mano d'opera e le altre risorse; sviluppare gli obiettivi e i piani dei singoli progetti e renderli compatibili con gli obiettivi a lungo termine; valutare le necessità attuali dell'organizzazione e prevedere le necessità future in modo da essere pienamente preparati quando sarà il momento di agire; tenere il passo con le nuove idee, principî, metodi e strumenti; assicurare il migliore e più tempestivo uso delle nuove tecnologie; effettuare ciascuna operazione secondo i procedimenti dell'ingegneria dei sistemi nel modo più efficiente possibile, tenendo presente che la necessità di dettagli, l'accuratezza e la velocità dipendono dalla fase del processo alla quale si sta lavorando.
5. L'ingegneria dei sistemi nelle imprese.
È stato osservato che gli indirizzi e le linee d'azione della scienza e dell'ingegneria dei sistemi non sono nuovi. L'intuito e la capacità di analisi e di sintesi hanno sempre guidato e continueranno a guidare i capi delle imprese. E quando le dimensioni di queste ultime non sono rilevanti, e la struttura del ciclo produttivo e le valutazioni di mercato sono semplici, si può fare a meno di tecniche avanzate. Non così quando, come avviene in misura rapidamente crescente, le dimensioni e la complessità dei problemi connessi con la realizzazione di un piano assumono proporzioni tali da non consentire alla mente più dotata una valutazione d'insieme di tutti gli elementi che hanno peso nelle decisioni.
Ma negli ultimi anni, fortunatamente, all'aumento delle dimensioni e della complessità delle imprese ha corrisposto un intenso sviluppo delle tecniche sulle quali poggia la loro conduzione e nello stesso tempo si sono prodigiosamente moltiplicati e potenziati gli strumenti che ne consentono l'applicazione ai problemi più ardui e complessi. L'impiego di tali tecniche e strumenti comporta peraltro la necessità del contributo di esperti altamente specializzati i quali debbono operare e cooperare nell'ambito di una struttura organizzativa che, essa stessa, va accuratamente predisposta secondo gli indirizzi della scienza dei sistemi. Di qui una nuova esigenza per il capo di impresa, che non può conoscere a fondo le tecniche, i metodi e gli strumenti della scienza e dell'ingegneria dei sistemi, ma deve avvalersene, appunto attraverso l'opera degli esperti, in base alla cognizione del contributo che ne può derivare, dei limiti e del costo della loro applicazione.
In questo quadro merita particolare menzione l'elaborazione automatica dei dati. Infatti le tecniche sulle quali poggia l'ingegneria dei sistemi non avrebbero di certo potuto svilupparsi o comunque sarebbero rimaste sterili se non avessero potuto avvalersi degli elaboratori che nel corso degli ultimi tre lustri hanno avuto un'evoluzione che per certi aspetti è stata più rapida e intensa di quella relativa alla tecnica nucleare. A cosa sarebbe servito sviluppare metodi e procedimenti nuovi per problemi che da tempo attendevano soluzione quando, per applicarli, si fossero rese necessarie elaborazioni di calcolo o logiche inabbordabili per la loro complessità?
Questi mezzi di elaborazione - come ha osservato Tricomi - ‟non sono delle pure e semplici macchine calcolatrici, ma degli apparati in grado di riprodurre in certi limiti gli stessi processi del sistema cerebrale". Questa affermazione sta a indicare l'enorme importanza della elaborazione automatica dei dati, non solo per quel che riguarda il presente, ma ancor più il futuro.
6. Tecniche, metodi e strumenti dell'ingegneria dei sistemi.
Al fine di delineare un quadro dell'ingegneria dei sistemi utilizzando all'uopo un suo indirizzo fondamentale, rappresentato dal system approach, si procederà secondo un'impostazione espressa sinteticamente a mezzo di una serie di grafici, tra loro conseguenti, nei quali vengono delineati: 1) la traccia schematica di un piano per lo sviluppo di un sistema generalizzato, articolato nelle sue fasi di progettazione, costruzione, incremento e rinnovamento, fasi collegate attraverso un grafico di tipo sequenziale (v. grafico 3); 2) l'individuazione delle tecniche, opportunamente classificate, mediante le quali vengono trattati i problemi originati da ciascuna delle fasi sopra menzionate (v. grafico 4); 3) l'individuazione dei ‛metodi' e degli strumenti necessari per l'applicazione delle tecniche suddette (v. grafico 5); 4) l'individuazione della ricorrenza dei metodi e degli strumenti nello svolgimento del piano generico, secondo le fasi sopra menzionate (v. grafico 9); 5) esempi di applicazione relativi a problemi di programmazione (v. i grafici 10-13).
Il processo ingegneristico per la costruzione di un sistema molto complesso comporta una sequenza logica di attività e di decisioni mediante la quale si realizzano gli obiettivi globali del sistema passando attraverso le fasi di programmazione, progetto, costruzione, esercizio del sistema e, poi, di mantenimento della sua efficienza, di ampliamento per soddisfare nuove esigenze, di miglioramento e di aggiornamento. Questo processo è di tipo continuativo, in quanto, partendo dall'idea iniziale concernente gli obiettivi principali del sistema, porta alla realizzazione di questo, dopo aver sistematicamente, a ogni tappa di sviluppo raggiunta, specificato, aggiornato o corretto gli obiettivi inizialmente individuati.
Il processo tipico dell'ingegneria dei sistemi è quindi ‛a circuito chiuso', o a retroazione, ed è iterativo: il circuito chiuso porta a comparare sistematicamente i risultati raggiunti con le prescrizioni di partenza, ad analizzare le cause degli eventuali scostamenti e ad apportare le necessarie correzioni (v. grafico 3).
7. Descrizione di un sistema generalizzato mediante diagramma sequenziale.
Il sistema al quale si fa riferimento viene assunto come ‛generalizzato', in quanto, mentre da un lato non ha un carattere specifico, dall'altro, nella sua struttura e articolazione, comprende in successione logica molte delle fasi comprese in ogni realizzazione di qualche rilievo e offre esempi delle tipiche interdipendenze che molto di frequente ricorrono nei sistemi ai quali si applicano i metodi, le tecniche e gli strumenti di cui sarà trattato più avanti. Non si tratta dunque di un modello di sistema al quale possono ricondursi tutti gli altri o una vasta categoria di essi, bensì di una sorta di strumento di lavoro, non astratto, inteso a facilitare l'accesso al seguito di questa esposizione.
La struttura e l'articolazione di un complesso di attività tipiche relative al sistema generalizzato vengono descritte con riferimento a un grafico la cui applicazione è molto frequente nella scienza e nell'ingegneria dei sistemi: il diagramma sequenziale ovvero il diagramma di flusso o ancora flow-chart, di cui risulteranno chiari i principi e le modalità d'impiego. Basta leggere sul grafico 3 le indicazioni riassuntive delle fasi che si susseguono nell'ordine indicato dal tracciato e che consistono in ‛attività' (racchiuse in rettangoli), in ‛scelte', di norma ‛binarie' (racchiuse in rombi), e in ‛conclusioni' (racchiuse in triangoli disposti a guisa di delta rovesciato).
La lettura procede come segue: (1) alla definizione degli obiettivi a breve, medio e lungo termine fa seguito (2) il piano preliminare di realizzazione degli obiettivi in relazione alle condizioni al contorno che pongono limiti di varia natura (mercato, possibilità finanziarie, vincoli, ecc.); seguono (3) il progetto concettuale (azione) per le possibili alternative, a ciascuna delle quali corrispondono (4) i lineamenti della struttura del sistema, e una prima valutazione dei parametri che ne caratterizzano l'economia, nonché una sommaria articolazione nei subsistemi principali. Con questi elementi si procede (5) a una prima scelta fra le soluzioni possibili con riguardo al sistema e ai subsistemi principali, tenendo sempre presente il rispetto degli obiettivi. Le cose sono disposte in modo tale che la scelta ha luogo fra due alternative, in base a un quesito, contenuto in un rombo, al quale si risponde con un sì o un no determinando in tal modo la scelta fra due percorsi successivi nel grafico. La scelta è dunque binaria, come preannunciato. Nel caso specifico il primo quesito e la prima scelta conseguente riguardano il rispetto degli obiettivi, e (6) la risposta - sì o no - conduce a una domanda ulteriore: ‛sono gli obiettivi modificabili?'. In caso negativo, si ha (7) lo scarto dell'alternativa (conclusione), mentre in caso positivo si ritorna alla definizione degli obiettivi dalla quale si muove per ripercorrere la traccia già seguita precedentemente.
Questo è il primo esempio di chiusura di un circuito, o di un loop, che viene percorso tante volte quante ne occorrono per raggiungere una risposta affermativa: se vi si perviene, segue l'altra domanda con risposta binaria: (8) ‛l'alternativa rispetta il piano?' Se la risposta è affermativa, si procede oltre, mentre in caso negativo si passa a un successivo quesito e cioè: (9) ‛il piano è modificabile?' Se il piano non è modificabile, (10) l'alternativa viene scartata; se il piano lo è, si toma al piano preliminare di realizzazione, per poi ripercorrere il cammino già descritto. Come si vede si chiude così il secondo circuito o loop.
Segue (11) la scelta preliminare della soluzione possibile e quindi (12) il progetto di massima che comporta: 1) una più spinta articolazione in subsistemi con riguardo alle strutture fisiche e concettuali; 2) l'individuazione delle interdipendenze e interazioni fra il sistema considerato e altri sistemi allo stesso livello gerarchico o gerarchicamente superiori; fra subsistemi componenti; fra sistema e ambiente socio-economico.
L'affinamento delle valutazioni economiche (13) relative all'intero ciclo di attività comprese nel sistema e alle fasi principali connesse con i subsistemi, o gruppi di subsistemi, precede una ulteriore verifica: (14) ‛il progetto di massima rispetta gli obiettivi?' In caso negativo occorre ritornare alla scelta preliminare (11), come è del tutto naturale, e quindi si chiude il terzo circuito. In caso positivo si passa a un successivo controllo: (15) ‛il progetto di massima rispetta il piano?' Anche qui, in caso negativo occorre ritornare alla scelta preliminare (11) finché si arriva alla risposta affermativa che dà luogo (16) alla scelta definitiva della soluzione e al progetto esecutivo che porta al programma di realizzazione, all'analisi di affidabilità delle opere e dei componenti del sistema, nonché all'estensione a essa delle ‛strutture concettuali'.
La costruzione del sistema (17) comprende il programma costruttivo, la suddivisione del lavoro, la risoluzione dei problemi connessi con lo svolgimento dei lavori, ecc. L'esercizio o conduzione del sistema (18) concerne le fasi dell'entrata in servizio del sistema fisico e delle strutture concettuali connesse. La conservazione del sistema (19) considera: per le strutture fisiche la manutenzione e l'aggiornamento delle opere e dei componenti; per le strutture concettuali l'affinamento e il perfezionamento di metodi e sistemi. Il miglioramento del sistema (20) svolge analisi di possibili migliorie alla luce dell'esperienza raccolta, introducendo eventuali modifiche sia delle strutture fisiche che di quelle concettuali, una volta accertatane la compatibilità con gli obiettivi iniziali stabiliti.
Infine un'ultima verifica: (21) ‛i miglioramenti giustificano modifiche degli obiettivi iniziali?' In caso affermativo si ritorna alla definizione degli obiettivi e si ripercorre il circuito per intero; in caso negativo la modifica viene scartata (22) ed il procedimento ha termine.
Questo modo di presentare il complesso delle fasi in cui si articola un piano generalizzato può apparire a prima vista artificioso, poi ci si accorge che esso ha un senso e una utilità, in quanto individua fasi tipiche, azioni elementari, decisioni e conclusioni, e le presenta in una forma che dice molto di più di una descrizione esclusivamente a parole, in quanto: a) mostra l'ordine logico della successione e della interdipendenza delle fasi; b) consente un'analisi dell'intero processo che può spingersi fino al livello più adeguato alle finalità perseguite; c) consente e agevola in molti casi lo studio e la programmazione necessari per l'applicazione dei metodi automatici di elaborazione elettronica quale poderoso sussidio nella risoluzione di problemi particolarmente complessi.
Quel certo disappunto iniziale che talvolta si prova quando si applica per la prima volta il diagramma sequenziale deriva dal fatto che, mentre la nostra mente tende alla sintesi, il procedimento costringe a una serrata analisi. Qualcosa di analogo avviene a chi si addentra nella programmazione degli elaboratori elettronici, e non a caso, perché il diagramma sequenziale rappresenta pure uno strumento essenziale di tale programmazione. Il diagramma sequenziale rappresenta per molti aspetti il ‛ponte' che collega coloro che indirizzano e conducono la realizzazione dei programmi con gli esperti nelle discipline che cooperano con la scienza e l'ingegneria dei sistemi. È questo il motivo per cui ci si è soffermati sia pur brevemente su questo strumento.
Per quanto in particolare riguarda il processo logico seguito nell'elaborazione di un diagramma sequenziale del genere di quello qui preso a esempio, molto appropriato appare un commento di F. Hoffman a proposito della applicazione dell'analisi dei sistemi: ‟Sebbene l'analisi di un sistema presenti un inizio e un termine, essa non si svolge sotto forma di un'ordinata successione che parte da assegnate premesse iniziali ed è sospinta da una logica inesorabile a conclusioni inevitabili. Come avviene quando si apprendono nozioni nuove, il processo presenta carattere ripetitivo e implica a più riprese la revisione delle premesse che sono state assunte in guisa di tentativo, il che rende via via più chiare le relazioni fra gli elementi del problema: questo processo continua fino a quando, se ha successo, converge finalmente verso un insieme di conclusioni stabili. In ogni caso, convenzionalmente, un processo di analisi del sistema si inizia con la formulazione degli obiettivi allo stadio iniziale e, cosa più importante, implica una chiarificazione delle relazioni fra gli obiettivi. L'individuazione di nuove alternative che fa seguito alla riconsiderazione degli obiettivi può spesso rappresentare il risultato più importante dell'analisi" (v. Hoffman, 1968, pp. 224-225).
Intendendo il procedimento svolto quale analisi del sistema, l'enunciato di Hoffman pone in particolare evidenza un carattere saliente del processo di approccio verso l'obiettivo finale, processo che comporta spesso a più riprese - la riconsiderazione degli obiettivi principali e intermedi. L'analisi può avere successo, nel senso che tali obiettivi sono raggiungibili, o può rivelare l'impossibilità di realizzarli. Il diagramma sequenziale - che spesso assume proporzioni e complessità ben maggiori di quelle esemplificate - rappresenta una guida molto efficace nelle analisi di questo genere.
8. Le tecniche dell'ingegneria dei sistemi.
Il grafico 4 inquadra le tecniche ricorrenti nelle fasi di un sistema generalizzato già descritte nel grafico sequenziale 3 ed elencate nella prima colonna a sinistra. Le tecniche, elencate nella testata del grafico, sono quelle mediante le quali devono trattarsi i problemi originati da ciascuna delle fasi menzionate. La presentazione del grafico 4 in forma che ricorda una matrice dà un'idea dell'impiego delle varie tecniche nella risoluzione dei problemi connessi con le diverse fasi; a questo fine le ricorrenze sono indicate mediante cerchietti, ognuno dei quali occupa una posizione che fa capo da un lato alle tecniche e dall'altro alle fasi, mettendo così in evidenza quali sono le tecniche impiegate in ciascuna fase.
Il grafico 4 ha evidentemente carattere indicativo e pertanto anche la suddivisione delle tecniche citate non può avere carattere assoluto. Ai fini della presente esposizione, l'insieme delle tecniche è stato raggruppato in tre settori generali, e precisamente: 1) organizzazione del lavoro; 2) metodi quantitativi; 3) trattamento dell'informazione. La materia che forma oggetto di ciascun settore è quindi specificata prima sommariamente e poi con maggior dettaglio nella stessa testata del grafico. Per una migliore comprensione della ‛sintesi' rappresentata dal grafico, segue una breve illustrazione per ogni livello di tecnica sopra citato.
a) Organizzazione del lavoro.
Sotto questa denominazione figura un insieme di tecniche volte alla conoscenza, allo studio, all'ottimazione - e in senso più esteso, quindi, all'organizzazione - delle attività connesse con l'impiego dei mezzi tecnici e delle risorse fisiche e mentali delle persone operanti in una impresa. (Il termine ‛impresa' va interpretato nel senso più ampio, cioè: azienda, servizio, amministrazione, ecc.). L'organizzazione del lavoro tende, attraverso la pianificazione organizzativa e la pianificazione delle risorse disponibili, a razionalizzare i processi operativi per soddisfare le esigenze dell'evoluzione continua, tesa alla realizzazione degli obiettivi assegnati e di una economia globale.
La ‛pianificazione organizzativa', attraverso studi e definizioni di strutture e procedure, prepara ‛l'ambiente' in cui le risorse dovranno essere utilizzate. Le ‛strutture organizzative' sono strettamente connesse con le dimensioni e i compiti dell'impresa in relazione al volume di attività fissata dai piani e dagli obiettivi indicati; le ‛procedure', tecniche o amministrative, determinano i flussi e le elaborazioni delle informazioni per fini gestionali o delle operazioni per fini produttivi.
La ‛pianificazione delle risorse' (e cioè dei mezzi tecnici, del personale e dei mezzi finanziari), agendo in connessione con la pianificazione organizzativa, adatta le disponibilità agli obiettivi ottimizzandone l'impiego. Il ‛lavoro' può essere definito come l'insieme delle attività operanti per il raggiungimento degli obiettivi produttivi; il ‛personale' rappresenta il potenziale umano disponibile per lo svolgimento del lavoro ed è definito dalla capacità, dal livello e dal numero degli operatori; i ‛mezzi finanziari' delimitano la scelta degli obiettivi aziendali.
b) Metodi quantitativi.
I metodi quantitativi permettono di affrontare problemi complessi di decisione, utilizzando tecniche appropriate come quelle della statistica e del calcolo delle probabilità, dell'econometria e della ricerca operativa. La ‛statistica' e il ‛calcolo delle probabilità' offrono i mezzi per interpretare dei dati e per valutare, in termini matematici, il grado di incertezza contenuto nelle conclusioni cui essi conducono. L'‛econometria' ha per obiettivo la costruzione di modelli basati sulle relazioni che si suppongono atte alla descrizione del funzionamento di un sistema economico. Essi saranno economico-finanziari, aziendali o socioeconomici a seconda della natura e delle dimensioni del fenomeno economico studiato e delle sue relazioni con gli ambienti circostanti. Della ‛ricerca operativa' sono state date molte definizioni; qui può essere intesa come l'insieme di quelle metodologie che permettono la risoluzione dei problemi che sono alla base di decisioni, e ciò mediante modelli sui quali è possibile sperimentare le conseguenze delle alternative onde scegliere quella preferibile. In questo caso la sperimentazione è di tipo matematico e cioè ha luogo attraverso l'esecuzione di programmi di calcolo. Fondamentalmente la ricerca operativa utilizza tecniche di simulazione, di ottimazione e di programmazione.
La ‛simulazione' permette di risolvere problemi così complessi da risultare difficilmente esprimibili con un rigoroso modello analitico che riesca a tener conto di tutte le caratteristiche del sistema che si vuole studiare. Per la risoluzione di tali problemi ci si può spesso limitare alla costruzione di modelli che tengano conto solamente delle caratteristiche essenziali del sistema e a provarne il comportamento nel tempo avendo prefissato alcuni vincoli. Se invece è possibile e necessario costruire dei modelli che tengano conto di tutti gli elementi disponibili e della loro variabilità, si ricorre alle tecniche di ‛ottimazione' e ‛programmazione', che permettono di individuare la soluzione ottima globale senza considerare i vincoli prefissati.
c) Trattamento dell'informazione.
Un'impresa in senso lato si concreta in un sistema che presenta una struttura articolata in subsistemi fra i quali assume particolare rilievo l'organizzazione. Questa può intendersi da un lato come il tessuto connettivo e dall'altro come l'insieme delle attività che rende operante il sistema stesso riguardato quale complesso integrato, unitario e caratterizzato da una sua dinamica evolutiva. La successione e l'integrazione di tutte le azioni comporta, tra l'altro, la raccolta - trasmissione - elaborazione - archiviazione di un grandissimo numero di dati elementari, al fine di porre in grado i vari livelli direttivi di un'organizzazione di disporre di informazioni che siano pertinenti, tempestive, accurate, coerenti e facili da comprendere e interpretare.
L'insieme delle tecniche che permettono di raggiungere tale obiettivo va sotto il nome di ‛sistema informativo'. Esso, mediante l'analisi e la regolazione, analizza l'informazione che riflette l'attività dell'ambiente sotto osservazione (studi e ricerche tecniche, economiche, di mercato, di produzione, ecc.); mediante le tecniche speciali (tecnica dei flussi di informazione, del controllo, delle decisioni) permette di pianificare la costruzione di una struttura basata sull'impiego più accorto dei mezzi tecnici e delle risorse umane ed economiche dell'organizzazione, che fornisca a questa gli strumenti necessari di controllo e decisione per intraprendere al momento più opportuno le azioni adeguate.
9. I metodi e gli strumenti dell'ingegneria dei sistemi.
Il grafico 5 pone a fronte di ogni ‛tecnica' un certo numero di ‛metodi e strumenti', raggruppati ai fini di questa esposizione in tre settori: a) rilevazione e controllo; b) analisi e valutazione; c) previsione e decisione.
a) Rilevazione e controllo.
Per poter esplicare l'azione direttiva di condurre o gestire una qualsiasi attività, nel senso più esteso di questi termini, occorre la conoscenza tempestiva delle situazioni in costante evoluzione nell'ambito dell'attività stessa. Per ottenere la conoscenza obiettiva dei fatti occorre innanzitutto che questi siano rilevati; per trarne elementi di giudizio per le altre fasi del processo direttivo (analisi, valutazione, previsione, decisione) occorre che questi siano controllati. La creazione di un efficiente servizio di rilevazione dei fatti rappresenta pertanto la base del controllo, il quale può essere definito come un processo a carattere permanente, rivolto alla misura e alla valutazione di qualsiasi attività, o prestazione, sulla base di criteri e di punti di riferimento prefissati, e alla correzione degli eventuali scostamenti rilevati rispetto a tali criteri e punti di riferimento.
Il settore ‛rilevazione e controllo' del grafico 5 si sviluppa, per quanto riguarda i metodi e gli strumenti, attraverso: 1) la rilevazione delle attività operative; 2) la gestione; 3) i risultati operativi; 4) i risultati economici e finanziari.
1. Rilevazione delle attività operative. - Consiste nella raccolta, elaborazione e presentazione di dati e informazioni reperiti mediante interviste, questionari, campionatura del lavoro, rilevazione di tempi e metodi.
‛Intervista'. L'intervista consiste in un colloquio nel corso del quale viene rivolta una serie di domande agli interessati del settore di cui si analizza l'attività. Al fine di conseguire i migliori risultati, l'intervista va accuratamente programmata da parte dell'analista, il quale deve predisporre che il suo colloquio con l'intervistato avvenga in particolari condizioni: l'ambiente adatto, il momento opportuno, la conversazione non lunga nel tempo, ecc. L'intervista deve rilevare e verificare, sino a un completo approfondimento, le informazioni necessarie allo studio. Molto importante risulta anche la rilevazione dei documenti o dei registri utilizzati nel lavoro amministrativo, che consiste generalmente nell'emissione di moduli o documenti, nell'elaborazione dei medesimi e, infine, nella loro archiviazione. La raccolta delle informazioni per mezzo di diagrammi a blocchi, di grafici e di moduli pone in grado il rilevatore di analizzare opportunamente il lavoro.
‛Questionario'. Il questionario consiste in un modulo contenente una serie di domande formulate in modo tale da consentire di dedurre dalle risposte gli elementi e i dati del lavoro descritti. Il modulo deve contenere domande così chiare e semplici da escludere ogni ambiguità di interpretazione del suo contenuto. Il questionario permette la conoscenza di tendenze e orientamenti piuttosto generali ed è d'ausilio in alcuni problemi, come per esempio indagini di mercato, rilevazioni organizzative, ecc. Esso peraltro costituisce uno strumento non del tutto attendibile, per cui viene quasi sempre integrato con altri metodi d'indagine, in particolare l'osservazione diretta e l'intervista. Tuttavia, il questionario comporta notevoli vantaggi che si possono sintetizzare nel modo seguente: a) risparmio di tempo; b) domande uguali a tutti gli interlocutori; c) comparazione più rapida dei dati; d) partecipazione e, quindi, sensibilizzazione del personale ai problemi dell'impresa. È da ricordare, infine, che il questionario può costituire un supporto sintetico per la guida dell'intervista, nel qual caso esso costituisce per l'analista un ottimo strumento per la rilevazione del lavoro.
‛Campionatura del lavoro'. È un insieme di metodi volti all'analisi del lavoro, nell'intento di valutare l'efficienza e l'apprezzamento economico di ogni operazione elementare e di conseguire la semplificazione e la razionalizzazione del lavoro mediante l'esame critico di ogni operazione elementare. In particolare si ricorda, tra gli altri, il metodo dell'osservazione diretta, che consiste nel sostare nel posto di lavoro e osservare come viene svolta l'attività oggetto di esame.
Generalmente la rilevazione del lavoro trova espressione in particolari diagrammi o schemi, redatti secondo simbologie e norme che hanno lo scopo di sintetizzare e visualizzare i risultati della rilevazione. Quando, come spesso avviene, questo metodo è applicato da analisti esterni, questi debbono acquisire un'adeguata conoscenza del lavoro in esame e delle procedure e normative da cui questo è condizionato, e ciò comporta un impiego di tempo che spesso è notevole. Osservazione diretta e intervista si integrano agli effetti dell'apprezzamento dei risultati.
‛Tempi e metodi'. Lo studio dei tempi ha per obiettivo la misura e il controllo dei risultati raggiunti in relazione con il tempo impiegato. Lo studio dei metodi ha per obiettivo la determinazione di tutte le condizioni necessarie per ottenere l'impiego più economico dei fattori di produzione per una determinata operazione. È da sottolineare che l'attività ‛cronotecnica', base dello studio dei tempi e dei metodi in vista sia della riduzione del tempo di esecuzione sia del miglioramento dei metodi di lavoro, ha scopi essenzialmente economici e, come tale, viene condotta con il criterio di ottenere il miglior risultato con il minimo dispendio di mezzi. Tra gli altri sistemi si ricordano i seguenti.
α) Sistema Taylor. Il sistema cronotecnico usato da Taylor assume come termine di riferimento il risultato del lavoro di un operaio, che non fa parte dell'organico operativo, ben addestrato e operante al massimo rendimento. Le rilevazioni corrispondenti alle operazioni elementari vengono mediate in forma aritmetica scartando i valori anormali. La somma delle medie, maggiorata dei riposi concessi, viene usata come misura della prestazione riferita a quella di un operaio ottimo.
β) Sistema Barth-Merrick. La rilevazione assume come termine di riferimento il risultato del lavoro di un operaio bene addestrato facente parte dell'organico operativo. Come al solito il lavoro viene suddiviso in operazioni elementari e, per ciascuna di esse, viene rilevata una serie di valori (minimo 10). Si individua quindi un tempo medio, un tempo minimo di esecuzione e il loro rapporto. Mediante l'insieme di questi rapporti viene determinato il cosiddetto ‛fattore di oscillazione'. In base alla somma dei tempi medi e al fattore di oscillazione - applicando le maggiorazioni per riposi - si ottiene il ‛tempo di riferimento'. Il sistema risulta di applicazione molto laboriosa e viene ormai usato soltanto per studi particolari.
γ) Sistema Freund. I tempi rilevati per ciascuna operazione vengono riportati in grafico per studiarne la tendenza e individuare un minimo asintotico che viene poi corretto con le curve di Barth.
δ) Sistema basato sulla stima dell'efficienza. Gli ultimi due sistemi descritti si richiamano all'esigenza di ‛oggettivare' la determinazione del tempo di riferimento cercando di eliminare l'influenza dell'efficienza dell'operatore. I sistemi più moderni, invece, richiedono che il rilevatore stesso dia una stima dell'efficienza osservata e di questa stima si tiene conto nel fissare il tempo di riferimento. Su questo principio sono basati il sistema di rilevamento Bedaux e i sistemi americani leveling e rating.
ε) Sistema Olivetti. È basato sulla rilevazione dei tempi realizzati da un operaio fuori dell'organico operativo, che esegue il lavoro dopo un sufficiente periodo di addestramento nell'operazione elementare osservata. Il rilievo è eseguito in presenza degli operai il cui lavoro sarà poi misurato con il tempo di riferimento stabilito. La media aritmetica dei tempi rilevati viene maggiorata anche qui per le operazioni accessorie e per i riposi.
ξ) Sistema basato sui tempi elementari. La determinazione del tempo occorrente per un'operazione complessa mediante la somma dei tempi corrispondenti ad azioni elementari risale a Gilbreth e fu sviluppata in diversi sistemi tra cui il Work Factor System (WFS); il Methods Time Measurement (MTM); il Basic Motion Timestudy (BMT); il Temps Élémentaires del Bureau des Temps Élémentaires di Parigi; il Master Clerical Data (MCD), ecc. Questi metodi - che non presentano sostanziali differenze nei principi - sono soprattutto utili per le operazioni manuali al banco di lavoro, ma il criterio su cui si basano può essere applicato, con le dovute cautele, anche a lavorazioni più complesse. Essi rivestono poi una grande importanza per il contributo che possono dare alla ricerca rapida e sicura del miglior metodo di lavoro.
2. Gestione. - Scopo della gestione di un'impresa è la realizzazione degli obiettivi per i quali l'impresa stessa è stata creata e resa operante. L'impresa è gestita a mezzo di una struttura organizzativa che costituisce essa stessa un sistema (di tipo concettuale), articolato in subsistemi che agiscono in modo coordinato e interdipendente, attuando le fasi del processo produttivo prese singolarmente e nel loro complesso. Due aspetti assumono particolare rilievo nella gestione, in quanto determinati dall'espressione sostanziale del risultato economico da un lato e del fabbisogno e dell'utilizzazione delle risorse finanziarie dall'altro. L'andamento economico è determinato dal confronto fra costi e ricavi di ogni fase del processo produttivo e della risultante relativa a quest'ultimo preso nel suo complesso.
‛Analisi e sintesi dei sistemi'. Il momento dell'analisi e della sintesi dei sistemi assume un'importanza fondamentale nella nuova branca della scienza e della tecnica che forma l'oggetto di questo lavoro. Esso infatti non rappresenta soltanto un settore dell'attività di rilevazione e controllo entro cui è compreso nel grafico 5, ma un'impostazione che sta alla base della scienza e della tecnica dei sistemi e che si avvale di molti dei metodi e degli strumenti indicati nei grafici e di cui sarà detto, sia pure molto succintamente, nel seguito.
Un'attività di rilevazione e controllo, rivolta alla gestione del sistema, riguarda sia le componenti di questo, e quindi la sua analisi, che il loro insieme, e quindi la sua sintesi. E la ‛gestione' si estende all'intera vita del sistema, che si inizia con la fase del progetto concettuale seguita dal progetto esecutivo, dalla costruzione, dall'esercizio del sistema, quindi dal suo incremento, ammodernamento, ecc., per tutta la sua durata, che può essere anche illimitata (nel senso umano del termine), quando, ad esempio, si tratta di un servizio pubblico. In tali condizioni la gestione, attraverso l'analisi e la sintesi, segue l'evoluzione del sistema e rappresenta pertanto un fatto essenzialmente dinamico.
Alla base dell'analisi e sintesi del sistema per la finalità qui considerata e, naturalmente, per molte altre non meno essenziali, sta un modello che comprende: a) l'articolazione del sistema in subsistemi con la rappresentazione delle interdipendenze e interazioni; b) la definizione evidenziata - mediante diagrammi di flusso, diagrammi a blocchi e, quando del caso, diagrammi che esprimono lo svolgimento nel tempo delle attività - del funzionamento del sistema, e cioè in particolare del flusso delle informazioni e delle sedi in cui hanno luogo le rispettive operazioni di elaborazione e di sintesi, e del flusso delle decisioni con l'individuazione dei centri da cui promanano e dell'area di competenza; c) l'impostazione, sin dove possibile mediante modelli matematici, delle interdipendenze e delle interazioni fra subsistemi. Tutto ciò allo scopo di disporre degli elementi che occorrono per svolgere un complesso di elaborazioni di carattere prima analitico e poi sintetico, tra cui si menzionano le seguenti (v. Kline e Lifson, 1968).
α) Analisi di sensibilità, per valutare l'influenza della variazione di ciascun parametro sul comportamento del sistema simulato mediante il modello: questa analisi conduce tra l'altro all'individuazione di quei parametri la cui variazione ha poca o nessuna influenza sul sistema e che pertanto vengono assunti quali ‛costanti'.
β) Analisi di stabilità, per la determinazione delle condizioni-limite entro cui il sistema reagisce ai mutamenti di parametri dovuti ad azioni esterne, in senso tale da ridurre le conseguenze del turbamento del sistema. Un processo del genere si esplica attraverso la retroazione (feedback) di informazioni sullo stato della situazione in esame rispetto agli obiettivi prefissati, sugli eventuali scostamenti rispetto a questi e sulle azioni correttive conseguenti.
γ) Analisi di compatibilità, per accertare che in sede di realizzazione, o nell'evoluzione del sistema, non ci si discosti da condizioni iniziali o maturate nel tempo dalle quali non ci si può allontanare (può trattarsi per esempio di compatibilità con l'ambiente fisico o socioeconomico), ovvero da condizioni che riguardano le relazioni fra parametri e che comportano limitazioni di carattere fisico, normativo, ecc.
δ) Analisi dell'adeguamento del sistema alle tecniche più progredite in materia di impianti e loro componenti, di miglioramento dei prodotti e servizi compatibili con gli impegni finanziari, di riduzione dei costi, di aumento della sicurezza, ecc.
In questa sede non ci si può trattenere oltre sul processo di analisi e di sintesi dei sistemi che, come detto, rappresenta di per sé un tema molto vasto.
3. Risultati operativi. - Le analisi dei risultati hanno la funzione di fornire informazioni sull'andamento della gestione di un'organizzazione e rappresentano pertanto un'interpretazione del passato per migliorare il futuro. Esse devono soprattutto ricercare e circoscrivere le cause dei fatti anormali e mettere in luce le interrelazioni che legano un fenomeno all'altro. Non esiste campo di attività, nè settore di un'organizzazione, che non debba essere analizzato, interpretato e valutato sotto il profilo tecnico-economico. Le informazioni sui risultati operativi sono fornite, in particolare, dall'applicazione di controlli di qualità, standard tecnico-organizzativi, standard economici e controlli di validità dei modelli.
'Controlli di qualità'. Benché la qualità di un qualsiasi prodotto industriale sia indubbiamente condizionata dal complesso di tutte le sue caratteristiche fisiche, funzionali, estetiche, ecc., la conoscenza dei valori e delle configurazioni assunte da queste caratteristiche non è in generale sufficiente per poterla valutare. Nè, tanto meno, la qualità può essere espressa dalla quantità di lavoro o dal costo dei materiali necessari per la fabbricazione del prodotto. Il concetto di qualità è infatti un concetto eminentemente relativo, legato non al solo prodotto, ma piuttosto al binomio prodotto-utilizzatore. Per ‛controllo di qualità' si intende pertanto quella funzione direzionale che si preoccupa di garantire il raggiungimento degli obiettivi di qualità propri dell'organizzazione in cui si esplica: esso ha pertanto un significato molto più ampio di quello tradizionale di verifica, ispezione, confronto.
Dato che il controllo di qualità inteso modernamente si propone di influenzare positivamente la qualità, e non di correggerla a posteriori, è necessario che esso agisca in ogni fase del ciclo produttivo per esercitare quell'attività preventiva di cui si è appena sottolineata l'importanza.
Fra le altre, si elencano alcune direzioni di attività: 1) controllo della progettazione del prodotto; 2) controllo dell'approvvigionamento dei materiali; 3) controllo del processo produttivo; 4) controllo del prodotto finito o del servizio fornito.
Gli ‛standard' rappresentano elementi essenziali della funzione di controllo e comportano un criterio predeterminato per la valutazione continua e costante dei risultati e dell'andamento dell'attività e per la conseguente correzione degli scostamenti e delle deviazioni eventualmente rilevati. Fissare un criterio significa in sostanza predeterminare gli obiettivi da raggiungere e un riferimento (standard) a cui riportarsi nello svolgimento dell'azione.
Per fissare accuratamente uno standard occorre tenere presenti i seguenti punti: 1) quali risultati specifici si devono ottenere, o si desiderano, in termini di quantità, qualità, tempo e costo; 2) quali costi diretti e indiretti si devono sostenere ragionevolmente per raggiungere questi risultati; 3) quali investimenti di capitale, persone, tempo, attrezzature richiede il raggiungimento dei risultati suddetti; 4) quali costi e investimenti sono proporzionati ai vantaggi che derivano dall'ottenimento dei risultati indicati al punto 1). Nel fissare gli standard è auspicabile la massima collaborazione tra chi controlla e chi esegue, e comunque è essenziale la partecipazione degli esecutori all'elaborazione degli standard a cui essi stessi dovranno attenersi; in ogni caso, occorre assicurarsi che essi li comprendano e li ritengano equi e raggiungibili in modo ragionevole. Quando i risultati alla cui misurazione lo standard è diretto non sono esprimibili in termini concreti e tangibili, esso dev'essere formulato in modo tale che gli esecutori e i centri di controllo ne comprendano con chiarezza e in modo univoco il significato.
Gli standard tecnico-organizzativi permettono di determinare l'efficienza tecnico-organizzativa di un sistema (Organizzazione). In un reparto di produzione, per esempio, si incontrano standard di quantità, qualità, manutenzione, lubrificazione, sicurezza, rendimento di materiali e di lavoro.
Gli standard economici e finanziari permettono di giudicare i risultati di gestione, di misurare eventualmente scostamenti dai dati prefissati, nonché di valutare la tendenza della redditività di un'organizzazione. Secondo la suddivisione delle componenti di costo più generalmente impiegata nella contabilità industriale si possono considerare standard per i seguenti elementi: costi di mano d'opera diretta; costi di materia prima diretta; spese generali.
Vi sono poi altri standard la cui natura è connessa più o meno strettamente a quella del sistema o dell'impresa. Sono numerosi, ma non possono formare oggetto di elencazione.
‛Controllo della validità dei modelli'. Nel campo delle scienze applicate si presentano molto spesso notevoli difficoltà quando ci si propone di effettuare la riprova pratica di una determinata impostazione teorica, in quanto la realtà è sovente molto più complessa di qualsiasi schematizzazione, anche di quella che possa sembrare la più esauriente. Ciò è dovuto, oltre che al gran numero di cause che nella realtà influenzano molti fenomeni, alla difficoltà di valutare quantitativamente il ruolo di ciascuna di esse nello svolgimento del fenomeno stesso. In queste condizioni, allo scopo di ottenere informazioni di massima almeno sulle componenti macroscopiche del fenomeno, si cerca di costruire, sulla base delle conoscenze teoriche e delle osservazioni empiriche, un meccanismo che simuli il comportamento del fenomeno stesso. Si tratta cioè di esprimere un ‛modello', ossia un algoritmo matematico o analogico che possa rappresentare da un punto di vista teorico il fenomeno in esame, e di ottenere quindi, sulla base dei dati a disposizione, la sua valutazione sul piano quantitativo.
Un processo di questo tipo comporta necessariamente l'esigenza di controllare che l'espressione così ottenuta approssimi sufficientemente la situazione reale anche nella sua dimensione dinamica. (Si noterà la connessione tra l'argomento ora trattato e l'analisi e la sintesi dei sistemi).
I problemi più specifici che si pongono nell'ambito del controllo della validità sono di tre ordini: il primo è inerente alla scelta di un modello idoneo a fornire un'interpretazione del comportamento dell'intera Organizzazione o di suoi particolari problemi; il secondo riguarda la scelta del procedimento da adottare per ottenere, sulla base delle osservazioni disponibili, una valutazione quantitativa del legame intercorrente fra le diverse componenti del fenomeno specificate nel modello; il terzo è quello relativo alla valutazione critica dei risultati ottenuti, allo scopo di controllare la sufficienza dell'approssimazione raggiunta.
I problemi dei primi due ordini possono definirsi come problemi a priori, mentre quelli del terzo ordine sono problemi a posteriori.
In effetti, non sempre i problemi del primo ordine si possono considerare come completamente risolvibili a priori perché, non essendo nota al primo studio la forma matematica da dare alla relazione intercorrente fra le diverse variabili del modello, si procede in genere alla formulazione di più modelli alternativi accettabili rinviando a una fase successiva, e cioè al momento del controllo della validità dei risultati ottenuti, la scelta di quello che più si adatta alla situazione. Per quanto riguarda, in termini quantitativi, i coefficienti dei parametri presenti nel modello, si possono seguire, sostanzialmente, due tipi di approccio: 1) deterministico, quando i coefficienti sono noti; 2) stocastico, quando si suppone di conoscere le distribuzioni di probabilità dei coefficienti. In ogni caso, sarà necessario controllare periodicamente il valore dei coefficienti e verificare anche se non sia venuta meno la loro ragione d'essere, in quanto il variare o l'annullarsi di alcuni potrebbe influire sull'idoneità del modello allo scopo per il quale era stato costruito.
4. Risultati economico-finanziari. - La disponibilità dei mezzi finanziari e le condizioni alle quali possono essere ottenuti influiscono in modo incisivo sulle decisioni di un' Organizzazione ponendo spesso limiti invalicabili. Il programma di un'impresa, dell'estensione o dell'evoluzione di un'attività, comprende necessariamente un piano finanziario che costituisce parte essenziale dell'impostazione di un sistema coordinato di risorse, di mezzi e di obiettivi.
Il piano finanziario non è - e non può essere - disgiunto dal piano economico dell'impresa, in quanto le previsioni economiche hanno un peso rilevante sulla reperibilità e sull'accesso alle fonti di finanziamento. Non è qui il caso di soffermarsi sulla struttura dei piani economico-finanziari; con riguardo al tema, si farà cenno degli strumenti di rilevazione e controllo dei risultati economici e finanziari indicati nel grafico 10.
‛Contabilità generale'. Può essere definita come l'insieme delle registrazioni contabili che vengono effettuate avendo come obiettivo finale la composizione del bilancio e quindi la determinazione del risultato economico globale conseguito durante un certo periodo (esercizio). Se la composizione del bilancio, e quindi la determinazione del reddito di esercizio, è l'obiettivo principale della contabilità generale, in via subordinata essa soddisfa altre importanti esigenze, quali: predisporre le registrazioni obbligatorie per legge, tenuto conto della forma legale dell'impresa; fornire alla contabilità industriale, o analitica, i dati di partenza (costi e ricavi) per tutte le opportune rielaborazioni, integrazioni, riclassificazioni; consentire la composizione di situazioni patrimoniali utili soprattutto al fine di valutare la consistenza del patrimonio aziendale e la situazione finanziaria dell'impresa; fornire i dati di base per l'approntamento delle denunce fiscali. Per quanto riguarda il metodo di svolgimento della contabilità generale, si può dire che è universalmente accettato quello contabile a partita doppia.
La contabilità generale è quindi definita dal suo obiettivo principale: è, cioè, l'insieme delle rilevazioni volte a determinare il risultato economico globale, rilevazioni espresse sempre in forma contabile, col metodo della partita doppia, e, nella prassi italiana, secondo il sistema del reddito.
‛Contabilità industriale o analitica'. Rappresenta il mezzo attraverso cui la Direzione dell'impresa ottiene informazioni dettagliate in merito ai costi e all'efficienza delle operazioni. In conseguenza di ciò essa è anche denominata ‛contabilità operativa'. La contabilità industriale, insieme al controllo budgetario, costituisce un mezzo fondamentale di Direzione, utilizzabile per la programmazione e il controllo delle attività aziendali. In particolare, la contabilità industriale fornisce alla Direzione i dati analitici che le sono necessari per svolgere le proprie azioni costituzionali, quali, tra le altre: l'analisi del risultato globale predisposto dalla contabilità generale; l'elaborazione dei dati necessari al controllo dei costi e dell'andamento della gestione nel suo aspetto economico; la valutazione delle rimanenze di prodotti finiti, di prodotti in corso di lavorazione e di materie prime; l'elaborazione dei dati necessari per decisioni gestionali correnti.
Alcune funzioni tipiche della contabilità industriale sono: la rilevazione dei costi (di produzione, di distribuzione, di spese generali) a livello di ‛centro di costo', realizzata per elementi di costo; la rilevazione dei costi di prodotto, con riguardo sia ai costi di processo, sia ai costi di commessa; la rilevazione dei movimenti contabili dei magazzini di acquisto, semilavorati e prodotti finiti, in correlazione ad acquisti, produzione, reimpieghi, dispersioni, vendite; la rilevazione degli incrementi patrimoniali, sia originati da valori esterni (fatture, appalti), sia originati da valori interni (lavori delle officine interne, prelievi di materiali da magazzino); la determinazione sistematica delle differenze fra i valori accertati dalla contabilità generale e i valori considerati di competenza della contabilità analitica (ratei e risconti).
‛Analisi dei bilanci'. Quando si parla di bilanci aziendali ci si riferisce normalmente al bilancio patrimoniale e al conto perdite e profitti. Un terzo bilancio, anche questo diffusamente utilizzato, è il bilancio delle fonti e delle utilizzazioni dei finanziamenti. Questi tre bilanci, compilati per fini generali, rappresentano un mezzo conoscitivo fondamentale del patrimonio e della situazione economica aziendale. Oltre a questi, altri bilanci o situazioni possono essere in pratica compilati per fini speciali interni o esterni. Questi ultimi possono essere volti a soddisfare particolari richieste di dati da parte di uffici governativi, creditori, banche o altri.
I bilanci patrimoniale ed economico costituiscono le fonti principali di informazione circa la situazione di un'impresa. La comprensione però del completo significato delle cifre da essi riportate richiede lo svolgimento di alcune analisi e considerazioni che possono risultare di particolare utilità per chi sia, direttamente o indirettamente, interessato all'attività dell'impresa. Ciò vale in primo luogo per la Direzione, principale utilizzatrice dei dati di bilancio, e ancora per i creditori e gli eventuali azionisti della stessa, ugualmente interessati a una chiara cognizione della situazione. Lo studio dei dati riportati in bilancio è andato costituendo nel tempo una base di decisione di rilevante importanza e si è progressivamente affinato, prendendo struttura definita in particolar modo attraverso l'uso di indici o rapporti di gestione.
‛Indici di riferimento'. L'interpretazione dei bilanci aziendali interessa non solo per le analisi di fine d'anno, ma anche per la normale attività direzionale. La Direzione può trovare infatti nei bilanci economici e patrimoniali, infrannuali, una fonte primaria di informazione in merito alla situazione corrente dell'impresa. I rapporti di gestione, fondati sulla determinazione e sull'analisi comparativa di un complesso di indici di gestione studiati in modo da fornire un'immagine sintetica, ma realistica, dell'andamento dell'impresa, realizzano una fonte di informazione che tra l'altro offre ai responsabili della conduzione il mezzo per individuare in tempo utile ‛tendenze' che richiedono analisi più approfondite sulle relazioni di causa-effetto, analisi che non di rado portano ad azioni correttive.
La Direzione deve poter mantenere l'attività dell'impresa sotto continuo controllo, attraverso un sistema di informazioni il più semplice possibile e che richieda il minimo impiego di tempo. Un insieme di indici, se ben studiato, può rispondere a questa esigenza, perché permette di illuminare la situazione aziendale attraverso pochi e significativi elementi chiave. Gli indici possono essere relativi alla redditività, all'autonomia finanziaria, alla solvibilità, alle attività correnti, alle politiche di investimento e finanziarie, alle vendite e alla profittabilità dei prodotti, ai costi di produzione, alle spese generali fisse. Esempi di indice sono i profitti netti su capitale netto, profitti netti su vendite nette, vendite nette su capitale circolante, vendite nette su magazzino totale, totale debiti su capitale netto.
È inutile insistere sul fatto che i cenni che precedono non hanno lo scopo di dare un quadro pur sintetico di un complesso di attività che impegnano non poco l'amministrazione di ogni impresa (questo termine è sempre inteso nell'accezione più ampia).
Ciò che deve essere sottolineato ancora è tuttavia l'esigenza di un inquadramento di questa attività nel sistema per il quale essa viene svolta, secondo uno schema ben chiaramente definito. Nel merito della materia specifica, la scienza dei sistemi non introduce nulla che non sia già noto e per lo più già praticato. Di nuovo vi è l'integrazione nel sistema del complesso delle attività qui citate, che oggi non possono rimanere circoscritte, come avveniva e spesso avviene tuttora, al settore dell'amministrazione, ma debbono estendere l'area dell'interazione con le altre attività dell'impresa.
Ciò significa che l'impostazione di un sistema di rilevazione e controllo in tutte le sue fasi e con riguardo all'impiego dei metodi e degli strumenti citati deve non solo muovere dalla struttura del sistema, ma modellarsi su di essa, realizzando l'optimum dell'efficacia con il minore impegno di risorse, di uomini e di mezzi. Uno dei metodi più idonei per raggiungere lo scopo è rappresentato da un'efficace partecipazione intersettoriale, che in ogni branca di attività consenta l'apporto delle conoscenze e delle esperienze maturate nelle altre.
b) Analisi e valutazione.
Con il termine ‛sistema cibernetico' viene spesso definita una struttura realizzata per raggiungere un determinato obiettivo e provvista di un sistema di autoregolazione (centrale e/o periferico) per reagire all'influenza di forze sia esterne (nel caso di un'azienda: situazione di mercato, rapporti di lavoro, fiscalità, progresso tecnologico, politica economica, ecc.) che interne (sempre nel caso di un'azienda: rapporti gerarchici e funzionali, strutture e livello dei rendimenti, comportamento del personale, necessità di variare i piani d'azione, ecc.). Per lo studio e la messa in funzione di un tale sistema, fondamentale è l'attività di analisi che logicamente è connessa con quella di valutazione. L'analisi è volta a esaminare i prodotti della rilevazione dai punti di vista del contenuto, della forma, dei metodi operativi, per non citarne che alcuni. La valutazione correla i risultati dell'analisi, in funzione dei vincoli e delle condizioni al contorno individuate, a obiettivi o necessità stabilite al fine di trarne elementi di azione.
Il settore ‛analisi e valutazione' del grafico 5 si sviluppa, per quanto riguarda i metodi e gli strumenti, attraverso: 1) la struttura organizzativa; 2) le procedure; 3) i risultati di gestione.
1. Struttura organizzativa. - La struttura organizzativa di un'impresa deve adattarsi alle concrete e reali situazioni per le quali esiste e nelle quali si trova a operare, situazioni peraltro quasi sempre mutevoli nel tempo. Questo adattamento non può dunque essere definito una volta per tutte nella vita di un'impresa, ma è in continuo divenire per il conseguimento degli obiettivi che si modificano nel tempo e debbono adeguarsi ai cambiamenti delle condizioni esterne, ‛al contorno'. Lo studio della struttura comporta pertanto l'applicazione di tecniche organiche e sistematiche rivolte alle funzioni, alle posizioni, all'autorità e responsabilità, ai posti di lavoro e, più in generale, a tutte le attività connesse con il processo direzionale e operativo dell'Organizzazione stessa. Metodi e strumenti particolari sono la descrizione dei compiti e delle responsabilità, le tavole di responsabilità, tipo GISO, e gli organigrammi.
‛Descrizione dei compiti e delle responsabilità'. La struttura organizzativa è consegnenza della struttura funzionale dell'impresa, intesa come complesso di uomini e di mezzi operanti per il consegnimento degli obiettivi prefissati. La descrizione dei compiti e delle responsabilità, detta anche ‛descrizione delle mansioni', rappresenta uno degli strumenti più validi per impostare razionalmente la pianificazione organizzativa per quanto riguarda lo sviluppo delle strutture in relazione alle esigenze dell'impresa, la realizzazione delle procedure operative (in quanto, attraverso un'indagine dettagliata sui singoli posti di lavoro, è possibile determinare l'esistenza di eventuali duplicazioni, inefficienze, ritardi e strozzature) e infine i criteri retributivi che si intendono adottare.
La descrizione delle mansioni trova espressione in documenti aventi per scopo l'individuazione e la delimitazione di ogni ‛posizione' (o ‛posto di lavoro'), quali si presentano in un determinato momento dello sviluppo organizzativo. Una descrizione del genere deve comprendere almeno: l'oggetto; la ‛funzione', cioè l'indicazione sintetica degli scopi che vengono posti all'attività della posizione; la descrizione dei compiti e delle responsabilità, tenuto conto delle condizioni in cui si esplicano.
‛Tavole di responsabilità' (tipo GISO). Il GISO (Grafico Interazioni Sistema Organizzativo) è un metodo grafico che permette di rappresentare sinteticamente sia la strutturazione gerarchica del sistema organizzativo, sia l'apporto che le unità, o posizioni, considerate danno alle diverse attività che si svolgono nel sistema, o le responsabilità che esse vi assumono, mettendo in evidenza le interazioni fra le diverse unità nello svolgimento del processo in esame. Il GISO costituisce un mezzo di studio che permette di approfondire la conoscenza dei compiti e dei rapporti fra le unità che concorrono al funzionamento di un sistema, migliorandone l'efficienza mediante l'eliminazione di sovrapposizioni, lacune e conflitti.
‛Organigrammi'. Gli organigrammi sono grafici che permettono di rappresentare una struttura organizzativa, cioè gli organi del sistema secondo i livelli di autorità e responsabilità e secondo la divisione delle funzioni. Essi offrono una visione immediata riassuntiva della struttura di un'Organizzazione, o di parte di essa, e permettono di visualizzare l'articolazione dei vari organi e funzioni nell'ambito della struttura, le posizioni e le unità esistenti e la loro collocazione nella struttura, e infine i rapporti formali (gerarchici e funzionali), le linee di comunicazione e le connessioni esistenti fra le diverse posizioni e unità individuate. Gli organigrammi sono uno strumento organizzativo di rilevante valore ai fini della documentazione storica, dell'analisi di situazioni di fatto e dello studio per nuove soluzioni strutturali che siano armonicamente coordinate, bene equilibrate e chiaramente definite in modo da conseguire i fini prefissi.
2. Procedure. - Con il termine ‛procedura' si intende l'insieme degli atti, nella loro successione temporale, che normalmente si rendono necessari per effettuare una serie di operazioni e per trarre da esse tutte le conseguenze sul piano operativo e informativo. La procedura (o routine di lavoro) costituisce, come avverte lo stesso vocabolo, il metodo di procedere per assolvere due principali attività: la funzione di registrazione e quella di informazione. La connessione fra queste due funzioni si concreta nell'elaborazione procedurale, che consiste in una serie di operazioni (o passi) necessarie per espletare una determinata attività. Ciascuna operazione (o passo) della serie deve essere eseguita ogni volta nello stesso ordine e modo. È opportuno, pertanto, che una procedura sia preventivamente determinata nelle sue norme, nella sua forma e nella sua esecuzione, allo scopo di instaurare un sistema di lavoro preciso e ben determinato.
Poiché lo scopo fondamentale di una routine consiste nell'esecuzione di un lavoro uniforme e spedito, le procedure devono essere opportunamente e costantemente esaminate, onde assicurare la massima efficienza informativa, nonché la produttività e l'economicità operativa di tutte le unità organizzative interessate. Le analisi procedurali implicano l'osservazione del lavoro senza scendere nel dettaglio delle operazioni elementari, nell'intento di avere una chiara visione del flusso delle informazioni, della circolazione dei documenti, della possibilità di introdurre nuovi mezzi tecnici, del sistema di elaborazione e di archiviazione dei dati, ecc. Metodi e strumenti dell'analisi e valutazione procedurale sono i diagrammi a blocchi, i diagrammi di flusso e di percorso, gli schemi di sistemazione (lay-outs), l'analisi ergonometrica.
‛Diagramma a blocchi'. È un metodo di rappresentazione grafica di norma impiegato per esprimere in modo sintetico le varie fasi di un procedimento. Esso richiama alla mente l'organigramma di una struttura organizzativa e utilizza, per ogni tipo di operazione, dei simboli speciali, quali, per esempio, il rettangolo per un'esecuzione, il rombo per una decisione, il triangolo per un'archiviazione, ecc. Molto diffuso e utile è l'impiego dei diagrammi a blocchi nel campo dell'elaborazione automatica dei dati e più particolarmente nell'attività di programmazione, ove consentono di visualizzare l'ordine in cui le operazioni logiche e aritmetiche devono avvenire e la relazione intercorrente fra le varie parti del programma.
Il diagramma a blocchi è di aiuto nello svolgimento del programma, offre una guida efficace per la codificazione e documenta un programma. Nello stadio di sviluppo di un programma, il diagramma a blocchi costituisce un utile mezzo anche per esplorare le possibilità e i modi per attuare la meccanizzazione di un complesso di attività.
Per quanto riguarda la costruzione di un diagramma a blocchi, si stabiliscono anzitutto le linee generali del programma in base a uno schema logico esprimibile mediante un diagramma sequenziale, o di flusso (flow-chart), già sommariamente descritto e sul quale si tornerà tra poco. Si procede quindi a un primo abbozzo del tracciato che comprende i ‛blocchi', che rappresentano le fasi principali del processo: si aggiungono poi i blocchi attraverso i quali il processo riceve alimento dall'esterno (input) o ‛emette' il risultato, o i risultati, delle operazioni eseguite (output). Si aggiungono quindi i blocchi che rappresentano le fasi decisionali e i collegamenti relativi, che spesso danno luogo a circuiti chiusi o loops, già esemplificati in precedenza. Il grafico si completa con l'aggiunta dei blocchi che rappresentano le attività consistenti nella rilevazione di dati, nelle registrazioni, nell'attuazione delle decisioni conseguenti al confronto di dati, a scelte, ecc. Al grafico sarà data una configurazione per quanto possibile semplice ma senza sacrificio della completezza; esso deve contenere infatti tutti gli elementi che occorrono per verificare il rispetto delle condizioni cui deve soddisfare il processo rappresentato e nello stesso tempo prevedere gli eventi che potranno verificarsi nel corso dell , esecuzione.
‛Diagrammi sequenziali', ovvero di flusso o di percorso (flow-charts). Sono un'estensione del metodo grafico dei diagrammi a blocchi e sono impiegati nel caso in cui l'obiettivo principale sia la rappresentazione sintetica o particolareggiata di una procedura, ponendo in evidenza il flusso dei dati e il tipo di trattamento di questi per giungere al risultato finale. Anche i diagrammi di flusso utilizzano una serie di simboli grafici con specifici significati, mediante i quali in particolare è possibile porre in evidenza: i supporti di entrata, di uscita e di archiviazione dei dati nell'ambito della procedura (tali supporti possono essere schede perforate, bande perforate, nastri magnetici, ecc.); i tipi di trattamento (manuali o automatici) svolti per ogni fase nello svolgimento della procedura stessa; i punti di decisione logica che risolvono i problemi di scelta e avviano allo sviluppo ordinato delle operazioni successive; i risultati; le segnalazioni eventuali, quali errori, anomalie, avvertenze, ecc.
Il metodo ha un'estesa diffusione in campo organizzativo e in quello dell'elaborazione automatica dei dati, per il quale il flow-chart esplica diverse funzioni. In particolare: a) esso rappresenta il miglior presupposto per un buon programma, mediante il quale il programmatore può seguire visivamente la sequenza in cui le operazioni logiche e aritmetiche devono avvenire e la relazione esistente tra le diverse porzioni di un programma; b) nei primi stadi della programmazione il diagramma sequenziale consente di sperimentare diversi modi di impostare la soluzione; c) nelle ipotesi di situazioni complesse, con molte alternative possibili, un programmatore è molto meno esposto nel suo lavoro a errori di logica e omissioni se ha a disposizione un grafico del genere ben costruito; d) in fase di collaudo del programma il diagramma sequenziale agevola la localizzazione di eventuali errori; e) se, dopo qualche mese o qualche anno, dovesse risultare necessario far riferimento allo stesso programma, risulta molto più agevole formarsi una documentazione completa attraverso la consultazione di un diagramma sequenziale che dalle istruzioni vere e proprie del programma; f) è molto più facile spiegare un programma a una terza persona facendo riferimento al suo diagramma anziché alle sue istruzioni; g) il grafico agevola notevolmente l'adattamento del programma steso per un elaboratore diverso.
Nell'ambito dei diagrammi sequenziali di lavoro si usano ulteriori classificazioni, di cui elenchiamo qui le più frequenti.
1. A seconda della direzione principale in cui si svolge la successione dei simboli, si usa distinguere fra grafici di lavoro verticale, se la direzione è dall'alto verso il basso, e grafici di lavoro orizzontale; se la direzione è da sinistra verso destra.
2. A seconda dell'aspetto su cui viene posta particolare enfasi, i grafici sequenziali si distinguono in: grafici di dati, che descrivono un'applicazione sotto il profilo dello sviluppo delle informazioni e si limitano a specificare simbolicamente i documenti attraverso cui i dati originali passano per essere convertiti in risultati finali (va sottolineato che per ‛documento' in questo caso si intende qualsiasi supporto in grado di contenere e di trasportare informazioni; tale definizione viene adottata al fine di comprendere schede perforate, nastri magnetici e nastri di carta nella stessa categoria dei moduli stampati); grafici operativi, che costituiscono un'estensione dei flow-charts di dati, in quanto, oltre ai documenti, specificano anche i centri di lavoro interessati nello sviluppo dell'informazione; grafici procedurali, che specificano le procedure secondo cui i dati vengono elaborati, ovvero indicano tutte le operazioni elementari e le decisioni necessarie per iniziare, sviluppare ed esaurire un processo. Mentre i grafici di dati e i grafici operativi indicano ‛quale' lavoro deve essere fatto, i grafici procedurali specificano, invece, ‛come' il lavoro viene fatto.
3. A seconda del grado di dettaglio che essi forniscono, si usa distinguere fra grafici generali, che rispecchiano a larghe linee l'intero sistema o, comunque, l'intera area di studio, e grafici particolari, che specificano, in modo dettagliato, sezioni dei flow-charts generali.
Intendendo i grafici generali come sistemi, i grafici particolari ne rappresentano i subsistemi, che possono peraltro essere di vari ordini.
4. A seconda della loro funzione, si fa distinzione fra flow-charts di analisi, che servono per lo studio di procedure e che possono intendersi come un'espressione più particolareggiata del diagramma a blocchi, e flow-charts di programmazione, che servono per approntare e/o documentare un programma di elaborazione elettronica e si applicano esclusivamente alle operazioni eseguite con tali macchine.
Ci si è soffermati alquanto su questi grafici, non solo per la grande varietà e diffusione del loro impiego in gran parte delle branche della scienza e della tecnica dei sistemi, ma anche per il fatto che essi rappresentano in molti casi il limite di separazione fra l'attività di chi imposta i problemi generali e particolari e quella degli specialisti che ne curano la soluzione. In particolare, per il dirigente che affronta secondo il system approach i problemi di cui è responsabile, il diagramma sequenziale rappresenta molto spesso il più efficace punto d'arrivo e di collegamento con gli esperti che dal diagramma stesso partono per svolgere quelle analisi che potranno confermare gli orientamenti, sperimentati anche mediante modelli, ovvero orientare verso impostazioni diverse.
‛Schema di sistemazione' o lay-out. È un metodo di rappresentazione per l'ottimazione della disposizione sia planimetrica, sia assonometrica, di impianti, macchinari, posti di lavoro. Esso permette di conseguire la razionalizzazione dei processi produttivi e organizzativi, con la migliore utilizzazione dello spazio nelle sue tre dimensioni, anche in vista di eventuali ridisposizioni pianificate.
‛Ergonomia'. La definizione che ne dà la Ergonomics Research Society è: ‟Correlazione tra l'uomo, il lavoro, l'equipaggiamento e l'ambiente; in particolare l'applicazione pratica delle conoscenze anatomiche, fisiologiche e psicologiche per la soluzione ottimale dei problemi relativi a questo rapporto". L'ergonomia è volta a ottenere aumento del rendimento, aumento della produttività, miglioramento della qualità, adeguamento delle condizioni di lavoro, diminuzione dell'assenteismo, diminuzione del riciclo delle forze di lavoro, incremento della sicurezza.
3. Risultati di gestione. - La rilevazione dei risultati effettivi di gestione e il confronto di questi con i risultati programmati allo scopo di accertare e misurare gli eventuali scostamenti e le cause che li hanno determinati, permette di stabilire se, e sino a che punto, l'obiettivo finale della gestione è stato effettivamente conseguito. Le analisi operative e l'analisi del valore hanno appunto lo scopo di fornire quelle ulteriori informazioni sui fatti di gestione che le rilevazioni contabili, per la loro impostazione, non consentono di ottenere.
‛Analisi operative'. L'importanza della misurazione dei risultati sia in sede consuntiva che in corso d'opera è fuori discussione: è la misurazione infatti che fornisce i dati per il successivo raffronto con i criteri e gli standard prestabiliti, ossia per la valutazione e per l'eventuale azione di correzione. La misurazione presuppone innanzitutto una chiara definizione dell'oggetto della misura: ciò richiede la precisazione dei fattori determinanti per il raggiungimento degli obiettivi e l'individuazione degli aspetti chiave di questi fattori da assoggettare a misura. In secondo luogo, occorre precisare il metodo di misura e l'unità di misura da impiegare.
Alcune attività, per loro natura, si prestano a essere misurate solo a esecuzione avvenuta, ovvero al raggiungimento dell'obiettivo: lo sviluppo di un nuovo prodotto, l'adozione di una nuova politica, l'assunzione di una persona per una data posizione, la validità di un'azione nei confronti del personale. Altre, come i lavori a carattere ripetitivo e di routine, si prestano a una misurazione abbastanza agevole anche durante il loro svolgimento. Altre ancora, invece, sono difficili da misurare a causa del loro carattere saltuario e irregolare, della loro variabilità o della natura essenzialmente creativa del lavoro. In qualsiasi attività, inoltre, vi sono dati esprimibili in termini quantitativi (numero di pezzi prodotti, di pratiche evase, di clienti visitati, ecc.) e altri che non lo sono (comportamento dei venditori con i clienti, disciplina del personale sul lavoro, efficienza del servizio relazioni pubbliche, ecc.). Per questi ultimi casi non esistono né valori nè strumenti: i sondaggi sul morale, per esempio, sono un mezzo inteso appunto a rilevare un fattore numericamente non misurabile, ma sono ben lungi dal fornire indicazioni sicure; occorre quindi basarsi su stime.
Sotto il termine generico di analisi operative si intende quindi il complesso dei metodi per confrontare risultati effettivi con obiettivi e standard predeterminati al fine di: a) individuare le eventuali deviazioni dell'attività, o della prestazione, dai programmi tracciati, giudicarne l'ampiezza, decidere le misure più opportune per eliminare gli ostacoli, gli errori e le cause delle deviazioni e per riportare l'azione nell'ambito dei programmi e degli standard previsti; b) prevenire errori e inesattezze nell'impostazione di futuri programmi, formulare gli standard in modo più aderente alle possibilità reali, predisporre i piani e le azioni più idonee per conseguire risultati ancora più favorevoli.
‛Analisi del valore' (value analysis). Consiste nel fornire un piano organico per un'analisi critica e sistematica di tutti i fattori di costo, che permetta di evidenziare le azioni tecnico-organizzative necessarie per ottenere lo stesso rendimento al costo più basso, senza influire sulla qualità se non in senso positivo. La definizione che ne dà L. D. Miles è la seguente: ‟È una scienza creativa e organizzativa, avente per scopo l'efficace identificazione dei costi non necessari, vale a dire di quei costi che non determinano vantaggi qualitativi, pratici o di durata, né comportano caratteristiche di qualsiasi genere che possano essere richieste dall'acquirente di un prodotto. L'analisi del valore consiste nell'utilizzazione ordinata e razionale di materiali alternativi e di nuovi procedimenti di fabbricazione, nonché nello sfruttamento di capacità particolari riscontrate in fornitori specializzati in determinati campi. Essa mette a fuoco l'attenzione del responsabile di settore agli effetti della progettazione, della fabbricazione e dell'approvvigionamento, nell'ottenimento di prestazioni equivalenti, con un costo inferiore". A questo tema negli ultimi anni sono stati dedicati molti lavori sia sul piano generale che sul piano applicativo.
c) Previsione e decisione.
La determinazione delle previsioni rappresenta uno dei compiti fondamentali della Direzione di qualsiasi Organizzazione. L'influenza di questa operazione sugli altri processi direzionali è di estrema importanza, in quanto dalla previsione prende corpo tutta la programmazione del sistema. Per realizzare delle previsioni soddisfacenti occorre che siano effettuati studi approfonditi che possano condurre a una presentazione quantitativa di piani operativi; questa presentazione dovrà essere tale da permettere lo svolgersi del processo di decisione, in particolare, delle scelte alternative.
Gli elementi a disposizione per effettuare previsioni possono essere di vario genere: dati numerici, qualitativi, soggettivi, a carattere generale, dati economici nazionali, ecc. Su tutti questi elementi, ivi inclusi gli elaborati della previsione a breve, medio e lungo termine, si inserisce il processo decisionale che può essere riguardato sotto tre diversi aspetti: a) gestionale, con riferimento all'obiettivo delle decisioni, al loro campo di applicazione, alle loro conseguenze sui risultati economici dell'esercizio e, più in generale, della condotta del sistema; b) organizzativo, con riferimento al metodo di lavoro con cui individui e gruppi pervengono alla presa di decisioni; c) psicologico, con riferimento alle tendenze e al comportamento degli individui e dei gruppi cui è affidato il compito di decidere.
Questi aspetti costituiscono altrettanti problemi che richiedono soluzioni preliminari per quanto concerne la scelta delle persone cui si affida la responsabilità di prendere decisioni, l'adozione dei metodi con cui s'intende pervenire alla decisione, la verifica concomitante e consecutiva della loro validità nel corso dell'attuazione di quanto disposto.
Il settore ‛previsione e decisione' del grafico 5 si sviluppa, per quanto riguarda i metodi e gli strumenti, attraverso: 1) la previsione di gestione; 2) la gestione; 3) i risultati di gestione.
1. Previsione di gestione. - Programmare è una fondamentale e caratteristica funzione della Direzione, che ha per presupposto la chiara individuazione degli obiettivi di gestione. Questi obiettivi devono, per quanto è possibile attraverso espressioni concrete che diano una nozione quantitativa dei risultati attesi, essere definiti in modo da rappresentare un'effettiva guida per la futura attività e una prima base per il relativo controllo. D'altronde la conoscenza dettagliata e quantitativa dei vari aspetti gestionali non può fare affidamento solo sui dati relativi al presente per una proiezione nel futuro che può comportare situazioni sostanzialmente differenti. Occorrerà pertanto integrare le conoscenze relative al presente con l'analisi di situazioni ipotizzabili, al fine di delineare tendenze e orientamenti utili per la definizione di mete operative. Su questa impostazione opera pertanto la previsione di gestione mediante i metodi e gli strumenti di programmazione tipo PERT, programmazione tipo GASP, programmazione lineare e dinamica, calcolo delle probabilità, statistica applicata, teoria dei trasporti, modelli, simulazione, dyakoptics.
‛Programmazione tipo PERT'. Per organizzare i programmi di lavoro e dirigerli a raggiungere i loro fini occorre individuare di volta in volta gli interventi possibili e adottare i più opportuni. Per giudicare se una soluzione sia più conveniente di altre, bisogna prevederne gli effetti e valutarli in relazione agli scopi che si vogliono raggiungere. La scelta delle decisioni si basa quindi su informazioni e previsioni che devono essere quanto più possibile attendibili, ma spesso i programmi di lavoro raggiungono una complessità tale da sfuggire a valutazioni immediate e le previsioni risultano troppo aleatorie.
Il PERT (Program Evaluation and Review Technique) consente di simulare fedelmente e razionalmente i programmi di lavoro in modo adeguato alla loro natura complessa e dinamica e permette di dedurre, con il calcolo, informazioni e previsioni essenziali sulle quali sviluppare scientificamente le decisioni direzionali. Esso è applicabile a ogni programma che comporti la valutazione, in base alle risorse disponibili, della durata di ogni lavoro e che consenta di definire, mediante un'analisi adeguata, tutti i lavori necessari al suo completo svolgimento, con i loro mutui legami di dipendenza logico-temporale.
La programmazione PERT richiede pertanto la pianificazione ‛logica' di un lavoro, che metta in evidenza gli obiettivi che si intendono conseguire, siano essi di tempo o di costo. La rappresentazione della successione logica delle fasi di un lavoro in un grafico del tipo reticolare rende più manifesto il lavoro nel suo complesso, più semplici e localizzate le scelte decisionali e, se da un lato pone la Direzione di fronte alla sua piena responsabilità su tutto il lavoro per gli obiettivi di tempo e di costo che si intendono raggiungere con un determinato impegno di uomini e di mezzi, dall'altro permette alla Direzione un più ampio decentramento delle responsabilità, pur conservando essa stessa i mezzi per un efficace, consapevole controllo. L'elaborazione su calcolatori dei dati e dei programmi permette inoltre rapidità di informazione, di controllo, di decisione, nonché di preparazione di stati di avanzamento, di carichi di lavoro, di magazzino e di contabilità. Dal punto di vista delle relazioni umane nell'azienda, infine, una non meno importante caratteristica del metodo PERT è di esaltare il colloquio fra le parti e di rendere ognuno conscio della propria opera nel quadro generale di tutto il lavoro; in altri termini, non solo favorisce, ma implica, come condizione necessaria, la ‛partecipazione'.
Giova sottolineare che il reticolo PERT rappresenta soltanto la logica del programma, poiché le dimensioni degli elementi grafici non sono in relazione con la durata delle attività. La durata di ogni attività, e di conseguenza tutti gli altri elementi temporali (come i margini di tempo disponibile ‛in più' per l'esecuzione delle attività non critiche), sono dei numeri da considerare associati alla rappresentazione grafica. Il modello PERT si compone dunque di uno o più reticoli e di un certo numero di insiemi numerici, riferiti al tempo, che vengono raccolti in opportuni tabulati. A questa frattura del modello in due parti disomogenee (l'una grafica, l'altra numerica) fa riscontro una suddivisione altrettanto netta della procedura in due fasi successive: il planning (ossia l'analisi dei collegamenti logici) e lo scheduling (vale a dire l'individuazione del percorso critico e la collocazione nel tempo delle attività non critiche).
‛Programmazione tipo GASP'. Breve raffronto tra i due metodi. Il GASP (Grafico per l'Analisi e Sintesi dei Programmi: v. Angelini, 1963-1964; v. Angelini e altri, 1972) fonde in un unico procedimento, interamente grafico, la fase del planning e quella dello scheduling, e ha perciò come prodotto finale un diagramma temporale che riassume in sé il ‛contenuto d'informazione' del grafo PERT e del corrispondente tabulato, che elenca le attività critiche e fornisce i margini di quelle non critiche.
Una scala dei tempi è alla base del diagramma GASP. Le attività sono rappresentate da barre parallele a tale scala, di lunghezza proporzionale alla durata di ciascuna. Gli eventi sono invece segmenti perpendicolari alla scala, di lunghezza arbitraria (quella che occorrerà per abbracciare gli estremi delle attività che confluiscono o che dipartono da ciascuno di essi). Nel grafico 6 si mostra un evento i nel quale confluiscono le attività A, B, C e dal quale hanno inizio le attività D, E. Ciò corrisponde a dire che l'inizio di D (e così pure di E) è condizionato dal completamento di A, B e C. I margini sono rappresentati da fasce bianche adiacenti alle attività non critiche.
Non ci sembra il caso, in questa sede, di soffermarci su qualche altra convenzione grafica e sul meccanismo, invero assai semplice, che consente di tracciare il diagramma GASP (si veda in proposito la bibliografia già citata). Ci si limita a mostrare, nel grafico 7, il raffronto tra la rappresentazione PERT e la rappresentazione GASP relative allo stesso programma di lavoro. Il modello GASP (a differenza di quello PERT) evidenzia immediatamente il percorso critico, rappresentato da una sequenza ininterrotta di attività (fasce nere), nonché i margini (fasce bianche) a esse adiacenti.
Prima di proseguire è bene soffermarsi brevemente sul concetto di margine. È evidente che l'esistenza di un margine costituisce un grado di libertà per chi deve prendere le decisioni: la posizione effettiva dell'attività verrà scelta in relazione a molteplici fattori, come la disponibilità delle persone (o di altre risorse) per eseguire l'attività stessa, l'eventuale interesse a dilazionare l'attività, la più o meno grande probabilità del manifestarsi di circostanze impreviste, ecc. Nel programma preso ad esempio, le attività finora esaminate sono collocate al più tardi possibile, cioè nella posizione più dilazionata tra quelle che consentono di non allungare l'intero programma. Tale criterio è detto ‛della massima dilazione'. Un caso tipico nel quale c'è la tendenza ad applicare questo criterio è quello delle attività alle quali sia connesso un esborso considerevole (per esempio l'acquisto di materiali costosi): è evidente che, compatibilmente con lo svolgimento del programma, converrà rimandare il più possibile la consegna e la conseguente erogazione del corrispettivo economico, per limitare al minimo l'onere degli interessi. Il criterio opposto è quello ‛del massimo anticipo', secondo il quale le attività seguono immediatamente l'evento che ha reso possibile il loro inizio. Questo, per esempio, può servire a evitare gli inconvenienti connessi con l'attesa di una decisione o di una scelta. Ma soprattutto si tende a seguire questo criterio se la stima delle durate è incerta e se ritardi nel compimento del programma portano conseguenze gravi: è chiaro infatti che, a parità di ogni altra circostanza, il criterio del massimo anticipo rende minima la probabilità che il programma risulti allungato da eventi imprevisti.
Nel caso più generale, ad ogni modo, sarà opportuno ripartire i margini tra le diverse attività non critiche a esso afferenti, ottenendo in definitiva un diagramma intermedio tra i due diagrammi limite sopra accennati (‛massima dilazione' e ‛massimo anticipo'). Con quale criterio? Per rispondere a questa domanda sono nate praticamente tutte le tecniche reticolari successive al PERT, dato che il PERT stesso non offriva risposta. E in effetti esistono oggi algoritmi di calcolo automatico che risolvono il problema di completare lo scheduling, di assegnare cioè la posizione nel tempo anche alle attività non critiche in base a criteri di ottimo, se il programma soddisfa certe condizioni. Si tratta, in sintesi, di condizioni di omogeneità delle attività (per esempio: attività che si avvalgono dello stesso gruppo di risorse - uomini e macchinari - e ciò anche in presenza di più commesse concomitanti, con la condizione ulteriore che le risorse siano in numero non troppo elevato).
Senza nulla togliere al valore e all'utilità delle tecniche accennate, deve essere chiaro che esse non risolvono il caso generale, nel quale siano presenti attività eterogenee (progettazioni, attività commerciali, adempimenti amministrativi, lavori propriamente detti). E la difficoltà non sta tanto, com'è evidente, nel realizzare gli algoritmi di calcolo automatico, quanto nel riuscire a quantificare in astratto, in relazione agli obiettivi di carattere aziendale, il peso relativo che si vuol dare alle diverse esigenze e opportunità, per tutte le possibili circostanze che potranno presentarsi. Pur essendo tutto ciò possibile sul piano teorico, la complessità delle regole da stabilire (e degli algoritmi di calcolo da realizzare in conseguenza) cresce così rapidamente con l'eterogeneità delle attività che si giunge rapidamente all'impossibilità pratica. Se, in ogni modo, una parte di un determinato programma può essere completamente risolta con tecniche numeriche, il risultato può essere agevolmente trasportato nel modello GASP, in modo automatico, come vedremo nel seguito.
Occupiamoci per il momento della parte restante, nella quale per ipotesi non si possa o non sia conveniente codificare a priori le regole e si debba quindi intervenire direttamente sulla posizione nel tempo delle attività non critiche. A questo punto è evidente che il modello PERT non si presta allo scopo, poiché manca del tutto la visualizzazione degli elementi temporali. L'evidenza visiva, caratteristica fondamentale del modello GASP, consente invece a quest'ultimo di svolgere una funzione mediatrice tra gli aspetti aritmetico-logici di un programma e le facoltà umane più complesse (e quindi difficilmente codificabili) del programmatore. Dal diagramma risultano infatti evidenti non solo il margine eventualmente disponibile per ciascun gruppo di attività ('catena' o ‛grappolo'), ma anche le conseguenze che una possibile utilizzazione di tale margine ha sulla restante parte del programma: di quanto, in altre parole, si propaga lungo il programma una modifica locale che venga suggerita da un'opportunità o imposta da un evento imprevisto.
Come procedere dunque, in concreto? Prescelto il criterio dominante, in relazione alla natura del programma, lo si adotta in un primo tempo come criterio limite e si traccia un diagramma di prima approssimazione nel quale le attività non critiche risulteranno tutte spostate a sinistra oppure a destra a seconda del criterio prescelto. Poi si fissa l'attenzione su zone limitate del diagramma stesso, esaminando caso per caso alcune caratteristiche fondamentali (soprattutto la distribuzione nel tempo delle risorse ‛manodopera' e mezzi di lavoro'). Se, come di regola avviene, tali caratteristiche non soddisfano del tutto (per la presenza, per esempio, di ‛picchi' alternati a zone di scarsa attività) si farà luogo a una serie di modifiche sulla posizione nel tempo delle attività non critiche, utilizzando i margini. E nel far questo la mente risulta continuamente guidata dalla struttura stessa del diagramma.
Le modifiche, rispetto al diagramma di prima approssimazione, potranno essere di varia entità. Si potrà giungere talvolta a modificare lo stesso percorso critico, allungando per esempio l'intero programma, se non vi è altro modo di ridurre la punta massima al di sotto della soglia delle risorse disponibili, o decidendo, per contro, il ricorso a forze di lavoro straordinarie se la durata prevista è troppo elevata rispetto alle necessità. Le attività che non comportano erogazione di mezzi economici (adempimenti amministrativi) o comportano spese percentualmente modeste (progettazioni) andranno senz'altro anticipate al massimo. È quasi superfluo aggiungere che nella maggior parte dei casi emergerà l'opportunità di modificare in più punti anche il planning, ossia di introdurre modifiche organizzative che a loro volta modificheranno i vincoli di successione tra le attività. In altre parole planning e scheduling non solo procedono di pari passo ma finiscono col diventare, in pratica, una sola cosa.
‛Analisi e sintesi di programmi complessi'. Quando dal semplicissimo esempio illustrato si voglia passare a un vero programma occorre affrontare anzitutto il problema della scelta del più opportuno grado di dettaglio. Ciò va fatto, evidentemente, in relazione al livello direzionale al quale il GASP è destinato, e, corrispondentemente, in relazione agli obiettivi e alle finalità che ci si propone di conseguire. In generale anzi, per un programma di una certa mole, andranno elaborati più diagrammi, a diversi livelli di analisi e di sintesi, derivando ciascun livello dal precedente e sostituendo a gruppi di attività attività singole. È chiaro infatti che se a livello di cantiere anche la più semplice attività elementare andrà distinta dalle altre e descritta per suo conto, a livello direzionale più elevato un eccessivo dettaglio oltre che inutile sarebbe dannoso, poiché renderebbe meno facile seguire le linee essenziali dello sviluppo del programma. Al limite, poi, anche un grosso programma può ridursi a una sola attività (la cui durata evidentemente coinciderà con quella del percorso critico) se si riguarda la realizzazione alla quale il programma si riferisce come inserita in un sistema più vasto, del quale si voglia studiare lo sviluppo. (Si pensi per esempio alla costruzione di un impianto elettrico inserita in un vasto programma che riguardi lo sviluppo del sistema elettrico nazionale). Se, in altre parole, un complesso di attività elementari costituisce una fase dello sviluppo del sistema (o di altro programma), l'intera fase, o sottoprogramma, potrà essere riguardata come un'attività a sé nei riguardi del programma globale. Questo, a sua volta, potrebbe far parte di un programma più esteso o di livello superiore, nei confronti del quale si ridurrebbe a essere un'attività; e così di seguito, secondo una sorta di gerarchia.
Appare evidente la stretta analogia con quanto è stato detto a proposito dei sistemi che si articolano in subsistemi dei vari ordini. E in realtà non si tratta solo di analogia: un programma complesso, articolato in sottoprogrammi a più livelli, fino alle attività elementari, è un sistema concettuale, quindi di tipo software, ma non per questo meno reale e concreto, secondo le definizioni date in precedenza. Siamo giunti così alla conclusione, abbastanza singolare e certamente significativa, che i metodi di analisi e sintesi dei programmi partecipano della scienza dei sistemi per una doppia ragione: in quanto strumenti essenziali dell'analisi e dell'ingegneria dei sistemi e in quanto i programmi sono strutturati essi stessi in forma di sistemi.
‛Automatizzazione del GASP'. Le considerazioni fin qui esposte portano a ribadire l'affermazione che l'attività del programmare è e resta un'attività essenzialmente umana: sarebbe ingenuo e alquanto pericoloso coltivare l'illusione che si possa trasferire tout court questa attività all'elaboratore. Pericoloso perché questa illusione porterebbe a sottodimensionare (qualitativamente e quantitativamente) il fabbisogno di uomini per la stesura, l'aggiornamento e il controllo di programmi rilevanti, ponendo così le premesse per insuccessi anche gravi. Ciò non di meno è logico sforzarsi di affidare all'elaboratore, appunto, la parte più meccanica e ripetitiva della creazione e dell'aggiornamento dei modelli e in particolare, nel caso del GASP, la stesura dei disegni e le relative scritte. È stato perciò messo a punto un programma di calcolo e di disegno automatico. Lo descriviamo brevemente qui di seguito.
I dati di ingresso sono, per ciascuna attività: 1) un codice alfanumerico di identificazione; 2) la descrizione dell'attività; 3) la durata prevista; 4) la data d'inizio imposta (eventuale); 5) l'elenco delle attività che precedono quella in esame, identificate con i rispettivi codici; 6) un codice alfanumerico che individua il subsistema di appartenenza. Viene inoltre indicato, per l'intero programma, il criterio dominante (massimo anticipo o massima dilazione).
A partire dai dati ricevuti l'elaboratore esegue un primo sottoprogramma per determinare la posizione nel tempo (asse x) delle attività. Il posizionamento delle attività critiche è ovvio. Quelle non critiche saranno posizionate secondo il criterio dominante indicato, tenuto conto però delle deroghe eventualmente imposte dal programmatore con l'indicazione ‛data d'inizio imposta'. Torneremo tra breve sul significato di questo artificio. L'elaboratore inoltre, avuto riguardo ai vincoli, determina l'entità e la posizione nel tempo delle fasce bianche, tenendo in memoria, naturalmente, tutti i collegamenti che dovranno essere espressi sul disegno. A questo punto si potrebbe pensare che la posizione delle attività e dei margini nel senso dell'altezza del disegno (asse y) sia indifferente, potendosi poi sempre collegare le attività tra loro nel modo voluto con segmenti di opportuna lunghezza. Sarebbe allora sufficiente che l'elaboratore curasse di evitare la sovrapposizione di attività o di eventi, sfalsando gli elementi grafici in modo opportuno. In realtà non è così, poiché la chiarezza del grafico dipende fortemente dalla posizione relativa delle attività nel senso delle y. Si veda a questo proposito il grafico 8 (i due GASP indicati sono identici da un punto di vista concettuale, ma chiaramente il secondo è molto più leggibile) e si immagini quel che avverrebbe su un diagramma contenente molte centinaia di attività se non si prendessero opportuni provvedimenti.
Ci si è chiesti: cosa avviene quando il GASP è tracciato manualmente? In realtà l'uomo istintivamente sistema vicine le attività direttamente collegate, così che solo eccezionalmente si hanno segmenti verticali molto lunghi. Su questo criterio è stato realizzato l'algoritmo, sul quale non ci soffermiamo, che consente all'elaboratore di predisporre le istruzioni per il tracciatore automatico incrementale (plotter) al quale è demandato il materiale tracciamento del diagramma e delle scritte che individuano ciascuna attività. Appare naturale infatti sfruttare le caratteristiche del plotter per scrivere in chiaro la frase che descrive ciascuna attività accanto al rettangolo che la rappresenta. Se si pone mente infatti al procedimento di scheduling, risulta evidente che il programmatore sarà grandemente aiutato da questo ulteriore accorgimento (in caso contrario dovrebbe continuamente riferirsi a un elenco a parte, con notevole dispersione della concentrazione mentale). È stato perciò studiato un ultimo algoritmo, mediante il quale l'elaboratore utilizza gli spazi liberi del disegno per ubicare le scritte accennate. E se lo spazio non è sufficiente se lo procura distanziando di più le attività nel senso dell'asse y, aumentando cioè le dimensioni verticali del disegno (tutto ciò naturalmente ancora in fase numerica, prima cioè di procedere alla scrittura delle istruzioni dettagliate per il plotter).
‛Uno sguardo al campo di applicazione delle tecniche di programmazione'. Il campo di applicazione dei metodi di analisi e sintesi dei programmi non ha praticamente confini: tutta l'attività umana avverte, con più o meno grande evidenza, l'esigenza di autoprogrammarsi. Non si può pensare quindi a un'elencazione completa delle possibili applicazioni; se ne elencano tuttavia alcune, a guisa di conclusione concreta di questa relazione.
Anzitutto c'è il gruppo dei programmi costruttivi che possono riguardare opere singole, quali strade, ferrovie, gallerie, costruzioni civili, impianti industriali di ogni genere, costruzioni navali e aeronautiche ecc., ovvero possono riguardare realizzazioni più ampie che si riferiscono alla sistemazione di un vasto territorio nei diversi aspetti, quali infrastrutture, urbanistica civile e industriale, sistemazione delle acque, agricoltura e zootecnia, problemi ecologici. È evidente che in così vasti programmi assume particolare rilievo la suddivisione in sottosistemi tra loro interconnessi, a più livelli di analisi e di sintesi.
Vi sono poi i programmi di manutenzione delle opere prima citate, e in particolare degli impianti industriali. Qui l'analisi e la sintesi dei programmi si prestano non solo a ridurre i tempi di indisponibilità, ma anche a focalizzare problemi inerenti all'organizzazione stessa della manutenzione (consistenza e dislocazione delle squadre, ecc.). Più in generale anzi, parlando di organizzazione, v'è tutta la categoria dei problemi connessi con l'istituzione o il rinnovamento delle strutture organizzative, problemi di complessità e delicatezza notevoli, nei quali una visione analitica e sintetica è essenziale.
E ancora, con riguardo ad attività non meno importanti: programmi di ricerca e di sviluppo, che spesso ormai si articolano a livello di cooperazione sul piano nazionale e internazionale, oppure sono espletati da organismi ad hoc con stanziamenti di grandissimo rilievo, come per esempio la NASA, che si avvale da tempo della programmazione del tipo PERT; il record nelle dimensioni di un programma è ancora quello relativo all'impresa ‛Apollo', articolata in circa duecentomila attività.
I programmi di ricerca e di sviluppo sono caratterizzati da un'elevata aleatorietà nelle stime delle durate, e anche dal fatto che spesso intervengono, in funzione dei risultati raggiunti a un certo stadio della ricerca, cambiamenti anche sostanziali nel programma della parte restante. Ebbene, l'esperienza ha dimostrato che queste circostanze aumentano, anziché diminuire, l'importanza di una programmazione agile e veloce, nonché, soprattutto, sistematicamente revisionata. Senza continuare questa elencazione che potrebbe non aver fine, si fa cenno a ulteriori accorgimenti che arricchiscono il contenuto di informazione di un programma, quale il GASP, dotato di una scala dei tempi. Lungo questa scala possono essere riportate, in ordinata, molteplici funzioni di cui interessa conoscere l'andamento nel tempo, quali, per esempio, il fabbisogno di manodopera, suddiviso per categorie di operatori, il fabbisogno di materie prime, l'erogazione dei mezzi economici e quindi il fabbisogno finanziario ecc., e tutto ciò, evidentemente, sia come preventivo che come consuntivo parziale o totale. È un motivo ulteriore, questo, per sviluppare tecniche di calcolo e di disegno automatici, poiché evidentemente tutto ciò che può essere prodotto in tal modo solleva l'uomo da incombenze materiali; all'uomo deve restare naturalmente il compito da cui nessun calcolatore potrà mai sollevarlo: quello di decidere.
‛Programmazione lineare'. La gestione di un sistema (che può essere un servizio, un reparto, un'azienda, un ente, una regione, una nazione) presenta problemi organizzativi comportanti decisioni che interessano tutto l'insieme. Di solito questi problemi vengono affrontati procedendo per settori attraverso la ricerca di ottimi locali; il campo di variazione dei fattori del problema viene così fortemente limitato ed è facile individuare la migliore tra le poche alternative che restano in gioco. Naturalmente non esiste garanzia che la soluzione trovata sia quella ottima dal punto di vista generale. In questi casi possono essere utilmente adoperate le tecniche di programmazione matematica, che consentono di individuare la soluzione ottima globale, sfruttando in modo completo le informazioni a disposizione e senza limitare in alcun modo le possibilità che il sistema ha a priori.
La programmazione matematica è impiegabile quando sia possibile: a) scegliere nel sistema una serie di variabili di decisione, cioè fattori su cui l'operatore può agire entro certi limiti sia qualitativi che quantitativi. In un problema di produttività esse possono essere, per esempio, quantità e qualità di materie prime, forza di personale, turni di utilizzazione delle macchine; b) individuare le relazioni matematiche che legano le variabili tra loro e ne limitano il campo di variazione, nonché i valori numerici dei coefficienti che figurano in tali relazioni. Come esempio di limitazioni possiamo citare: capacità produttiva delle macchine, ore di straordinario, collocabilità dei prodotti, disponibilità delle materie prime e in genere tutti i vincoli tecnologici o di mercato o di altro tipo; c) stabilire un obiettivo, cioè un'ulteriore funzione matematica delle variabili (per esempio l'utile, il costo, ecc.) con valore determinante agli effetti delle scelte sulle variabili che hanno influenza sulle decisioni.
Se coesistono queste tre condizioni, il problema può essere formulato come un sistema di equazioni e disequazioni. In esso le incognite rappresentano i legami che intercorrono tra queste variabili o le restrizioni a cui queste vengono sottoposte. In più, si avrà la funzione ‛obiettivo', cioè la funzione che lega le variabili di decisione al parametro scelto come misura di efficienza. Il valore di tale parametro dovrà essere massimo (o minimo) compatibilmente con i vincoli. Ci si riconduce, cioè, a un problema di massimo (o minimo) condizionato. Nei casi più semplici il problema così impostato ammette una soluzione, il programma ottimo.
La programmazione lineare è applicabile nei più svariati campi di attività (la gestione dell'impresa è solo uno degli esempi) ed è un metodo rigoroso per risolvere problemi di scelta vincolati. Il caso più semplice in cui le relazioni che legano le variabili di decisione fra loro e con la funzione obiettivo possono essere rappresentate con equazioni e inequazioni lineari è detto ‛programmazione lineare'. La programmazione lineare può essere definita quindi come un procedimento matematico per scegliere il programma di azione più efficiente e più redditizio, quando la situazione è determinata da variabili e vincoli conosciuti ed esprimibili mediante equazioni lineari. Una delle procedure di calcolo più utilizzate, dovuta al Dantzig, prende il nome di ‛metodo del simplesso', è iterativa e richiede una mole di calcoli notevole.
‛Programmazione dinamica'. La programmazione dinamica è una tecnica che serve per studiare processi di decisione a stadi successivi. A ogni stadio l'operatore possiede alcune informazioni sullo stato del sistema e in qualche caso può da esse dedurre, probabilisticamente o con certezza, quale sarà lo sviluppo futuro del sistema. Egli deve allora stabilire una politica che gli permetta di prendere la sua decisione in funzione delle informazioni a sua disposizione. Non è detto che le successive decisioni debbano essere prese a intervalli consecutivi di tempo; talvolta assume carattere di programmazione dinamica un problema in cui la successione delle decisioni è puramente logica anziché temporale. Il numero di stadi del problema può essere finito e determinato, o infinito, o determinato in termini probabilistici.
L'applicabilità della programmazione dinamica è più generale di quanto la scarsa letteratura sull'argomento può far credere. Problemi di scorte, di approvvigionamenti in regime variabile di prezzi del mercato, problemi di produzione in serie, di dimensionamento di attrezzature connesse con un dato campionario di prodotti, la stessa definizione di un campionario possono essere trattati con questa tecnica. I problemi di programmazione dinamica possono essere ricondotti per la loro trattazione ai metodi della programmazione lineare reiterati più volte. Alcuni problemi di programmazione non lineare possono essere risolti solo in questo modo. I vantaggi sono naturalmente commisurati all'obiettivo che si persegue e alla difficoltà di ottenere in certi problemi una soluzione basata sul solo senso comune e che sia abbastanza vicina alla soluzione ottima.
L'impiego di questi metodi trova un limite nella complessità dei problemi trattati, che si traduce nella molteplicità delle variabili in gioco. L'avvento e lo sviluppo degli elaboratori elettronici hanno esteso enormemente, ma non illimitatamente, il campo di applicazione dei metodi. Non è raro il caso in cui la complessità delle elaborazioni supera la capacità dei più moderni e potenti mezzi automatici di calcolo.
‛Calcolo delle probabilità'. La definizione di un programma e la sua realizzazione comportano da parte di chi ne ha la responsabilità la necessità di prendere decisioni che in alcuni casi sono fondate sui risultati di analisi che muovono da elementi di fatto certi e sufficienti per dare una risposta che non lascia adito a dubbi, ma nella maggior parte dei casi, e in special modo per le decisioni su problemi di orientamento e indirizzo, gli elementi disponibili non sono certi e talvolta nemmeno sufficienti. In queste condizioni, molte decisioni debbono essere prese in condizioni di incertezza per quanto riguarda il futuro: di qui l'assunzione di un rischio. Appare subito evidente l'esigenza di limitare al minimo il rischio conseguente a ogni decisione. Per impostare razionalmente un problema del genere, occorre anzitutto definire i concetti di incertezza e di rischio e rendere possibile un'analisi quantitativa dell'una e dell'altro. Il calcolo delle probabilità rappresenta uno strumento straordinariamente efficace per risolvere questi problemi.
Secondo la definizione di Laplace ‟la probabilità di un dato evento è il rapporto tra il numero dei casi favorevoli all'evento e il numero dei casi possibili, se questi sono egualmente possibili". Nell'applicazione, la difficoltà sta nella verifica della condizione enunciata per ultima. Di rado infatti si può accertare l'esistenza di casi egualmente possibili ovvero definire in modo soddisfacente la condizione stessa. La nozione, deducibile dalla constatazione che in molti fenomeni appare innegabile la stabilità delle frequenze relative valutate su di una successione di prove, va sotto il nome di ‛concezione empirica o statistica'. In base a questo indirizzo l'esistenza della probabilità di un evento viene postulata e il suo valore stimato mediante il calcolo di una frequenza relativa; da questa impostazione seguono regole di calcolo probabilistiche fondate su un'idealizzazione delle proprietà di cui godono le frequenze relative.
In contrapposizione a questi indirizzi che possono essere raggruppati sotto il termine di ‛teorie oggettive', in quanto fondate sull'esistenza della probabilità di un evento, vi è l'‛impostazione soggettiva', nella quale da un ‛principio di coerenza' vengono tratte le regole fondamentali del calcolo delle probabilità che altri derivano, come già detto, dalle proprietà di cui godono le frequenze relative.
‛Statistica applicata'. La statistica applicata, unitamente al calcolo delle probabilità, rappresenta lo strumento più efficace per risolvere i problemi derivanti dalla necessità di assumere decisioni in condizioni di incertezza. La statistica studia quantitativamente e qualitativamente, mediante l'osservazione metodica, fatti collettivi (demografici, economici, sociali, ecc.) allo scopo di rilevare gli elementi che occorrono per stabilire, quando possibile, correlazioni e leggi empiriche utili per gli scopi più svariati. Il metodo statistico si basa sull'induzione, in quanto in base all'esame dei fatti si ricercano le cause che li hanno originati e le leggi che li governano; è inoltre comparativo, in quanto, attraverso il confronto fra gruppi omogenei di fenomeni, è possibile ricavare utili correlazioni. Le fasi in cui si articola una ricerca statistica sono la rilevazione, l'elaborazione e la presentazione nella forma più adatta allo scopo, onde pervenire alla fase finale e conclusiva della ricerca che consiste nell'interpretazione dei dati, cioè in un'indagine sul significato dei risultati, sulle cause che hanno originato certi fenomeni, sulla possibilità di fare delle previsioni.
I campi di applicazione della statistica che interessano in via generale i temi svolti in questa relazione sono: a) le funzioni di controllo; b) l'orientamento delle scelte, la programmazione, la predisposizione dei piani operativi. Un'applicazione particolare della statistica si ha nel controllo industriale, ove ciò che interessa non è la singola osservazione, ma piuttosto i caratteri di riproducibilità e stabilità, e soprattutto la previsione delle grandezze su cui si eseguono le misure, in maniera che con un meccanismo logico del tipo deduttivo-induttivo sia possibile avere un quadro completo dei fenomeni che hanno luogo durante la produzione e volgerli nel senso economicamente favorevole, in particolare per migliorare e garantire la qualità o accrescere la produzione e per ridurre i consumi attraverso una migliore utilizzazione delle materie prime e una riduzione degli scarti.
La statistica ha poi notevoli applicazioni in settori specifici: nell'attività commerciale interviene nelle previsioni, fornendo indici del sistema economico, metodi di misure del mercato, segnalazioni sulle situazioni interne ed esterne; negli approvvigionamenti offre metodi di controllo della qualità delle partite e la documentazione dei prezzi e del comportamento dei fornitori; nella produzione fornisce elementi essenziali per lo studio degli indici di efficienza mediante tecniche di controllo della qualità.
Disponendo di statistiche adeguate è possibile dimensionare in modo ottimo le scorte, stabilire le zone potenziali di vendita, razionalizzare molti servizi, disporre di dati per la determinazione dei costi, per la composizione di stime, ecc. Altre applicazioni della statistica si hanno nelle scienze sperimentali (analisi chimiche, metodi di misura e osservazione, ecc.); nella psicologia e sociologia (selezione del personale, classi sociali in una città ecc.); nell'economia politica (elasticità delle domande, prezzi, costo della vita, salari, ecc.); nell'economia aziendale (controllo statistico di qualità nella produzione di serie, analisi finanziarie, ecc.); nella pubblica amministrazione (struttura fiscale, stima della produzione nemica in guerra, ecc.).
‛Teoria delle code e metodo dei trasporti'. Tra i vari metodi e strumenti della ricerca operativa volti a risolvere problemi particolari, meritano speciale menzione la teoria delle code e il metodo dei trasporti.
La ‛teoria delle code', o delle file di attesa, trova impiego quando nel sistema studiato si hanno problemi di congestione, dovuti ai limiti di potenzialità di un determinato impianto o servizio. La trattazione matematica di questi problemi è possibile se ogni punto di strozzatura (detto anche stazione di servizio) è configurabile come un gruppo di ‛serventi', ciascuno dei quali può servire un cliente alla volta in un tempo statisticamente noto, e se i clienti arrivano a intervalli di tempo statisticamente noti e si dispongono (anche idealmente) in coda secondo una determinata disciplina, attendendo il loro turno di servizio.
Molte situazioni reali possono essere ricondotte a problemi di code. Oltre alle code classiche di persone agli sportelli di uffici, banche, biglietterie, nell'anticamera del medico, all'ascensore, si hanno anche esempi di code di automobili, di carri ferroviari, di navi all'ingresso del porto, di macchine utensili in turno di manutenzione, di pezzi in attesa di lavorazione, e altri esempi simili. Tra le discipline di coda la più usuale è quella in base alla quale i clienti vengono serviti nell'ordine in cui si presentano e a essa ci si riferirà. Altre discipline possono introdurre un criterio di priorità tra tipi di clienti o farli rinunciare alla coda, se questa è in quell'istante troppo lunga. Anche come tipo di servizio si possono dare vari casi, per esempio serventi in serie o in parallelo. Il caso più semplice analiticamente è quello in cui si abbia un solo servente. I clienti a loro volta possono essere in numero finito o infinito. Nel primo caso (che presuppone il riciclo dei clienti) la trattazione matematica è un po' più complicata. Caso limite della teoria delle code può considerarsi anche il teorema di König per risolvere problemi di assegnazioni.
Il ‛metodo dei trasporti' è una variante semplificata della programmazione lineare. Un problema tipico dei trasporti vale a chiarire le sue possibilità di impiego. Si abbia da trasferire un materiale omogeneo (per esempio benzina) da un certo numero m di sorgenti (raffinerie) a un certo numero n di destinazioni (depositi), realizzando il minimo costo di trasporto. Si conoscono le disponibilità alle varie sorgenti e i fabbisogni alle varie destinazioni; il totale delle disponibilità è pari a quello dei fabbisogni (o può essere assunto uguale con qualche artificio). Si conoscono inoltre i costi di trasporto per tonnellata degli itinerari tra ciascuna delle coppie sorgente/destinazione. Il problema può essere impostato come un programma lineare, in cui le variabili di decisione siano le quantità trasportabili per ciascuna delle rotte, i vincoli siano le disponibilità (da smaltire interamente) e i fabbisogni (da coprire integralmente) e la funzione obiettivo sia il costo totale di trasporto, come somma dei costi di trasporto totale delle varie rotte. Con il metodo dei trasporti, che è un procedimento semplificato per risolvere questo tipo di sistemi, si può giungere ugualmente alla soluzione, riducendo di molto la mole dei calcoli necessaria.
Quali che siano la natura e la struttura di un sistema (che può essere rappresentato da un'impresa nel senso più largo del termine), la sua realizzazione, esercizio, conservazione, adeguamento a mutevoli esigenze nel tempo, ecc., comportano, da parte dei responsabili della conduzione del sistema stesso, una quantità di decisioni derivanti dalle esigenze più diverse sul piano tecnico, economico, finanziario, commerciale, ecc. Tali decisioni possono classificarsi nelle quattro categorie indicate qui appresso in base alla natura dei presupposti sui quali esse si fondano.
A. Le decisioni in regime di certezza o deterministico si hanno quando l'operatore può valutare esattamente le conseguenze che gli interessano di ogni alternativa. In altre parole, le interrelazioni nel sistema sono costituite da rapporti di causa-effetto, tali per cui egli può dominare, direttamente o indirettamente, in un certo campo di possibilità, tutte le cause e quindi ottenere, determinare e scegliere gli effetti secondo obiettivi assegnati. Le cause o fattori su cui può direttamente agire, attribuendo loro un valore fra molti possibili, si potranno definire variabili di decisione o variabili sotto il controllo dell'operatore. Questo caso a rigore non si verifica mai; le ‛perturbazioni' che incidono sul sistema alterando i valori in gioco sono numerose, ma in certi casi la relativa modestia del loro peso consente di comportarsi come nel caso ideale deterministico. Le giustificazioni possono essere molte: sufficiente approssimazione del risultato, impossibilità o eccessivo costo dell'analisi di soluzioni più complesse, urgenza della decisione, ecc.
B. Le decisioni in regime di incertezza o stocastico si hanno quando l'operatore ha una conoscenza probabilistica di una parte delle perturbazioni che possono intervenire nel sistema e che sfuggono al suo controllo; conosce cioè le variabili di disturbo come variabili casuali, espresse da fattori che possono assumere tutti i valori di un dato insieme e ciascuno con una nota probabilità. Questo tipo di decisioni, che conduce a conteggi più complicati del precedente, non è tuttavia il più laborioso da trattare, perchè i fattori in gioco o sono dominabili o sono perlomeno noti probabilisticamente.
C. Le decisioni in regime aleatorio si hanno quando si conoscono i valori possibili delle variabili di disturbo, ma non le relative probabilità.
D. Le decisioni in regime competitivo sono quelle nelle quali una parte delle variabili è sotto il controllo di altri ‛enti', che perseguono obiettivi diversi, anche contrastanti. È alla risoluzione di questi problemi decisionali che si applicano i modelli e la simulazione su cui ci si soffermerà brevemente.
‛Modelli'. I modelli qui considerati sono di tre tipi fondamentali. I primi due sono di impiego piuttosto raro nell'ingegneria dei sistemi (anche se hanno notevole interesse in campo scientifico e tecnico ove frequente è la loro applicazione), mentre l'applicazione del terzo ricorre molto di frequente. Il modello icastico o pittorico è la rappresentazione semplificata e in scala di solito ridotta, ma molto fedele all'originale, del sistema, con riguardo alle caratteristiche che interessano; il modello analogico è la rappresentazione del sistema in oggetto per mezzo di un sistema diverso, ma tale da consentire l'istituzione di una corrispondenza fra i parametri di natura fisica diversa dell'uno e dell'altro e l'analogia delle relazioni che fra di essi intercedono; il modello simbolico (generalmente matematico) consiste nell'insieme delle relazioni fra i parametri che ne definiscono il comportamento in tutte le condizioni che interessano le applicazioni. In base a programmi espressamente studiati, l'elaborazione del sistema di relazioni menzionato per trarne le soluzioni dei quesiti proposti ha luogo di solito mediante elaboratori elettronici.
Il modello di norma non rappresenta integralmente il sistema, ma solo quelle caratteristiche di esso che permettono di sperimentare le conseguenze giudicate interessanti delle alternative di decisione. Per quanto possibile il modello deve soddisfare le seguenti esigenze: a) deve permettere di considerare tutte le alternative possibili, cioè tutte le combinazioni possibili di valore delle variabili che hanno influenza non trascurabile sui processi decisionali. Se esse sono in numero finito e possono assumere i valori presi da un insieme finito (per esempio x1 possa valere 0, 1, 2, 3, ... 10), il numero di alternative è finito, ma il calcolo combinatorio insegna che esso può rapidamente salire fino a valori tali da superare la capacità dei più potenti e veloci mezzi di calcolo. Quando poi una o più di esse può assumere infiniti valori (per esempio x = qualunque numero reale fra 0 e 10), le alternative possibili divengono a loro volta infinite e non si potrebbero considerare tutte. Interviene allora la logica in tutte le sue espressioni (compresa la matematica) a facilitare la ricerca della soluzione; b) deve includere le variabili di disturbo se esse hanno un peso determinante sulle conseguenze e sulla realizzabilità delle alternative; c) deve comprendere i principali rapporti di causa-effetto e confinare l'influenza di tutti gli altri nel caso (attraverso le variabili di disturbo) o trascurarle: qui occorre l'intuito dell'ingegnere; d) deve permettere di calcolare le conseguenze delle alternative; e) deve permettere di ottenere indicazioni, sia pure approssimate, per una scelta efficiente fra le alternative possibili. In alcuni casi tali indicazioni si potranno ottenere in modo diretto ottimizzando la ‛funzione obiettivo' e ricavando l'insieme di valori (cioè l'alternativa, o più alternative equivalenti) che esprime la strategia migliore. In altri casi sarà opportuno o necessario procedere per tentativi.
La costruzione del modello consiste nella raccolta di tutte le informazioni sul sistema e nella loro organizzazione in formule o procedure logico-matematiche. Alle volte sarà necessario ricorrere a un apposito rilievo di dati (eventualmente con esperimenti pianificati) e anche alla formulazione e alla verifica sperimentale di nuove ipotesi e teorie; di grande aiuto saranno in questa fase i potenti mezzi di induzione forniti dalla statistica applicata, che permette di analizzare variabilità e correlazioni tra i fenomeni, con un certo rischio valutabile (grado di sicurezza delle affermazioni, cioè probabilità che trovino conferma nella realtà.)
‛Simulazione'. I processi di simulazione non presentano, in via di principio, differenze sostanziali da quelli realizzabili mediante modelli. La differenza sta nel fatto che i primi consentono di affrontare problemi alquanto più complessi dei secondi, per cui, in certo senso, i modelli realizzano forme più semplici di simulazione. Molto spesso è estremamente difficile esprimere mediante un modello analitico tutte le caratteristiche del sistema che si intende studiare. Le difficoltà possono insorgere per molte cause: a) qualcuno dei parametri necessari alla formulazione del modello analitico è incerto e noto solo come distribuzione di frequenza, o addirittura non noto; b) il sistema agisce nel discontinuo, e quindi il suo modello analitico risulta costituito da un insieme di funzioni a gradino, molto difficili da trattare algebricamente; c) il sistema è riproducibile solo introducendo, accanto alle relazioni matematiche, alcune regole di precedenza, di causa-effetto, di esclusione, e in genere vincoli logici che spesso non possono essere espressi mediante equazioni; d) non si dispone dei mezzi (programmi elettronici o personale qualificato) necessari per l'elaborazione del modello analitico; e) il sistema è dinamico: si cerca per esempio una regola di decisione che possa essere applicata ripetutamente nella gestione, sotto condizioni mutevoli. In questi casi conviene spesso servirsi della tecnica della simulazione. Effettuare una simulazione significa costruire un modello che riproduca convenientemente le caratteristiche essenziali di funzionamento del sistema in esame, e condurre su di esso degli esperimenti per studiare il comportamento del sistema reale nel tempo sotto condizioni prefissate. (Si noti però che spesso si eseguono simulazioni di sistemi che in realtà non esistono e che non esisteranno mai. È questo il caso per esempio dei business games, in cui, a scopo di addestramento alle tecniche direzionali, vengono ricostruite mediante simulazione complesse situazioni aziendali, sulle quali gli allievi sono chiamati a prendere decisioni. L'effetto di queste viene controllato proseguendo la simulazione).
Come risultato degli esperimenti si ottengono catene di eventi consecutivi, ognuna delle quali costituisce una storia possibile del sistema. L'analisi di queste storie può consentire di fare previsioni sulle conseguenze di una decisione. Il mezzo della simulazione quindi, se ben impiegato, permette di condurre prove pratiche sul sistema, senza modificarne la struttura o l'operazione, in un tempo generalmente ridotto e molto economicamente. Una simulazione per gli scopi indicati sopra può realizzarsi nelle forme già sommariamente indicate per i modelli, che non è il caso di ripetere.
Il modello logico-matematico ha il vantaggio sui precedenti di non richiedere particolari attrezzature per condurre le sperimentazioni. La necessità di integrare la formulazione del modello con proposizioni logiche si manifesta nel caso in cui il sistema da simulare comporta la sovrapposizione di più sequenze di operazioni fisiche (spesso intercalate da pause di inattività) che interferiscono tra loro in modo difficilmente prevedibile.Questo tipo di funzionamento, denominato discontinuo, è caratteristico nell'esercizio di molti impianti industriali e dei mezzi di trasporto ed è trattabile agevolmente mediante la simulazione. Il tipo di funzionamento continuo (per es. reti di acquedotti, raffinerie, ecc.) è di solito più agevole da trattare in modo analitico.
La simulazione può essere condotta su modelli completamente deterministici, cioè composti di equazioni e regole nelle quali non interviene il caso. In queste condizioni, due storie che partano dalle stesse premesse porteranno agli stessi risultati. Se, come spesso avviene, non è possibile costruire un modello deterministico del sistema in esame, essendo l'influenza dei fattori di disturbo così incisiva da non poter essere trascurata, è preferibile portare in conto l'elemento caso anche nella simulazione mediante il ‛metodo Monte Carlo'. L'introduzione dell'elemento casuale avviene usualmente come segue: trovate le distribuzioni di frequenza di ciascuno dei valori incerti che intervengono nella descrizione del modello, ogni qualvolta, nel corso della simulazione, sia necessario fare uso di uno di tali valori esso viene estratto a caso (campionato) dalla sua distribuzione. Se la simulazione viene condotta per un tempo sufficiente, i successivi valori estratti a caso per ciascuno dei parametri incerti dovranno, posti in istogramma, approssimare le distribuzioni di frequenza date per essi. Inoltre, se queste sono sufficientemente vicine a quelle del sistema reale, anche i risultati della simulazione avranno valori prossimi, in media e distribuzione, a quelli che avrebbe assunto il sistema reale nelle stesse condizioni. Il metodo Monte Carlo è molto utile quando il problema comporta elementi stocastici. Non è peraltro consigliabile se è richiesta una grande precisione nei risultati: in tal caso il numero di iterazioni necessarie per ottenere risultati significativi può divenire proibitivo.
Diakoptics. La diakoptics, in italiano tradotta ‛diacottica', è dovuta al genio di G. Krone ed è uno strumento di analisi matematica per lo studio di sistemi materiali e astratti. Si basa sulla costruzione del modello matematico rappresentativo del problema, sul frazionamento del modello in componenti specifici, sulla soluzione separata per ognuno di questi casi e la ricostruzione nell'assieme originario. I metodi e gli strumenti impiegati dalla diakoptics sono la teoria dei modelli, la teoria dei grafi, la teoria delle reti interconnesse, che hanno rappresentato il punto di partenza in lavori che Krone ha svolto a partire dal 1931 o 1932: calcolo matriciale e, in particolare, calcolo tensoriale. Si tratta di un metodo estremamente efficace e, probabilmente, del primo esempio di sistema concettuale analizzato, cioè dell'analisi di un sistema concettuale in subsistemi. Speciale rilievo assume - in questa tecnica che ha importanza fondamentale e richiede l'opera di specialisti di notevole qualificazione l'impiego del calcolo tensoriale che, in questi ultimi anni, ha dato luogo anche a pubblicazioni rivolte agli studiosi dei problemi di ingegneria.
‛Strategia di decisione'. Tavole decisionali. Il processo di decisione, sotto l'aspetto gestionale, è studiato generalmente secondo vari indirizzi di ricerca, tra i quali particolare menzione merita la teoria dei giochi di von NeumannMorgenstern che ha per oggetto le decisioni a carattere competitivo e che, sebbene non abbia avuto finora grandi applicazioni industriali, allo stato attuale delle ricerche, ha un grande valore concettuale per la chiarezza di impostazione che la caratterizza.
L'oggetto della teoria dei giochi consiste nell'individuazione, da parte di ciascuno degli operatori tra loro in competizione, della strategia migliore da adottare, tenuto conto delle ‛mosse' dell'avversario. I ‛giocatori' possono essere due o più; il risultato di ogni mossa può essere o il passaggio di un bene tra di loro (giochi a somma zero) o uno scambio con l'esterno mediante versamento o prelievo (giochi a somma non nulla). Concetto fondamentale nella teoria dei giochi è quello della ‛strategia', che può essere definita come una enumerazione completa delle alternative che un giocatore può scegliere ogni qual volta ha la possibilità di prendere una decisione. Nel caso che il gioco debba essere eseguito una volta sola nell'assoluta mancanza di informazioni sull'argomento trattato e quindi sulla strategia, si può adottare il criterio detto del ‛minimax' - stabilito nel 1928 da von Neumann - che mediante la costruzione di una matrice conduce alla determinazione di un parametro denominato minimax o valore del gioco, che suggerisce a ognuno dei due giocatori la decisione più ragionevole, quando l'uno non conosce la decisione dell'altro e ciascuno dei due vuole rischiare il meno possibile. Il criterio per una strategia ottima è infatti quello per cui ciascun giocatore sceglierà la strategia che minimizza il tentativo dell'altro di massimizzare l'esito della perdita del primo giocatore.
I campi d'applicazione della teoria allo stato attuale sono peraltro limitati sia perché quando il caso è complesso l'applicazione diviene estremamente laboriosa, sia per le ipotesi che si debbono fare sul comportamento dei giocatori, sia infine per la difficoltà di individuare alcuni dati e specialmente il valore delle combinazioni di mosse. Questa teoria, d'altra parte, consente un chiarimento di fondo nelle situazioni a carattere competitivo, in particolare per certe situazioni commerciali o di rischio industriale per investimenti, ove trova la sua maggiore utilizzazione.
Le ‛tavole decisionali' rappresentano uno degli strumenti del sistema di decisione, espresso per lo più in forma matriciale o reticolare. Esse consentono di individuare l'azione più conveniente per una o più condizioni, contengono spesso la sintesi di risultati ottenuti mediante l'impiego dei modelli e per più aspetti possono essere esse stesse considerate quali modelli, o simulatori.
2. Gestione. - Della gestione, con riguardo alla sua definizione e ai suoi obiettivi, si è trattato in precedenza a proposito dei metodi e degli strumenti di rilevazione e controllo. In questo paragrafo ci si riferisce ai metodi e agli strumenti di cui si avvale la gestione con riguardo alle attività di previsione e decisione, e in particolare al ‛sistema informativo' per quanto concerne la previsione, e ai ‛rapporti per eccezione' con riferimento alla decisione. Data l'importanza di questi temi, ci si diffonderà meno succintamente su di essi, premettendo alcune considerazioni di carattere generale che mostrano la stretta connessione con i problemi organizzativi. Ancora una volta si noterà come l'indirizzo mentale dominante in tutta questa materia è quello descritto all'inizio di questo articolo e compreso sotto la denominazione di system approach.
‛Sistema informativo'. In relazione con il rapido progredire dell'industria, dopo la seconda guerra mondiale e in particolare in questi ultimi anni, ha preso consistenza e ha trovato sempre più estesa applicazione un complesso corpo di norme e procedure, con lo sviluppo di metodi che hanno contribuito alla realizzazione da parte di non poche imprese di risultati tali da superare ogni previsione, specie nei settori di attività caratterizzati da rapida espansione, intensa evoluzione tecnologica e crescente complessità.
Tra le esigenze determinate da queste evoluzioni vi è quella di adeguare le strutture organizzative alle dimensioni rapidamente crescenti delle imprese, alle responsabilità sempre maggiori di coloro che le conducono e alla conseguente esigenza di un nuovo assetto che assicuri l'unità di indirizzo e di controllo della gestione e nello stesso tempo attui l'indispensabile decentramento di compiti, di capacità decisionali e di responsabilità, anche allo scopo - non trascurabile - di mantenere il carico di lavoro di ogni dirigente entro limiti accettabili e compatibili con la necessità di un buon livello di efficienza. Pertanto, contemporaneamente all'esigenza di decentrare responsabilità e decisioni, si è venuta determinando la necessità di aumentare l'efficienza dell'attività direttiva ai vari livelli, riservando a questi essenzialmente l'azione decisionale di impostazione dell'attività futura, basata sull'analisi critica dei risultati precedenti, disponibili nella sintesi e con la tempestività necessaria. Di conseguenza è la stessa Direzione che sente oggi di dover basare la propria attività non più soltanto su regole settoriali e sull'intuito di dirigenti isolati, bensì sullo sviluppo pianificato di linee e metodi di conduzione tali da assicurare la correlazione e il coordinamento delle singole azioni direttive.
Questa evoluzione trova la sua ragion d'essere nello sviluppo storico del settore industriale, che dalla fine dell'ultima guerra in poi, specialmente in Europa, per il dinamismo concorrenziale e il progresso tecnologico, ha portato le dimensioni delle imprese a un livello tale da impedirne una gestione a carattere personale; pertanto un'organica articolazione della funzione decisionale tra responsabili a tutti i livelli si presenta come una necessità alla quale non ci si può più sottrarre. D'altra parte, anche nelle imprese più avanzate sul piano organizzativo, ancora oggi può accadere che singoli responsabili di un'area funzionale incontrino difficoltà a concepire la loro linea d'azione in termini di utilità globale e tendano spesso a segmentare il problema operativo in una serie di sottoproblemi che vengono singolarmente ottimizzati senza troppo riguardo per i risultati finali a cui tendere.
Quando tali situazioni si manifestano all'interno dell'impresa, deriva per la Direzione la necessità di una più estesa informativa per poter svolgere efficacemente la propria azione istituzionale. Ciò porta in generale a un continuo e disordinato fluire di notizie e dati fra tutte le unità organizzative e fra tutti i livelli gerarchici, fluire che si intensifica man mano che si sviluppano le attività dell'impresa. Di conseguenza nella maggior parte dei casi sia la Direzione sia i livelli direttivi sono sommersi da un cumulo di pratiche cartacee nettamente in eccesso rispetto a quanto occorre per fornire ai responsabili gli strumenti idonei a prendere giuste decisioni al tempo più opportuno. In questi ultimi anni sempre più numerose sono state le Direzioni che hanno portato la loro attenzione sul modo più aggiornato ed efficace di concepire e condurre un'impresa moderna. Secondo questi recenti indirizzi, l'impresa deve essere riguardata come il prodotto di un processo unitario e dinamico che si sviluppa in una serie di attività l'una complementare dell'altra e in cui le decisioni sono integrate e correlate, le une costituendo la base per le altre.
Le attività direttive fondamentali per l'evoluzione dell'azienda verso un modello così concepito di visione unitaria possono essere sintetizzate in a) determinazione degli obiettivi aziendali (previsione); b) pianificazione dell'attività dell'azienda in vista del raggiungimento di tali obiettivi; c) programmazione nel tempo delle fasi di tale attività; d) coordinamento delle varie azioni relative all'attività aziendale; e) controllo dello svolgimento dell'attività aziendale in vista del raggiungimento degli obiettivi prefissati. Ma previsione, pianificazione e programmazione sono momenti diversi di una stessa attività direzionale proiettata nel futuro e a carattere sistematico e continuativo: esse generano obiettivi, norme, piani, procedure e programmi rispettivamente a lungo, medio e breve termine. Il controllo d'altra parte non comporta soltanto ispezione e verifica, intese come constatazione e rilievo di fatti aziendali, ma anche e soprattutto, là dove occorra, azione correttiva dettata dall'interpretazione dei risultati. Il controllo è quindi essenzialmente attivo e non passivo: è una forma di azione direzionale, che inserisce il concetto di regolazione, mediante la funzione di retroazione (o feedback), in quanto generato dalla previsione, pianificazione e programmazione.
Un valido sistema di autoregolazione si articola nella rilevazione e misura dei valori che caratterizzano le attività, la comparazione di tali valori con i valori standard, lo sviluppo di un'analisi degli scostamenti e la determinazione delle correzioni occorrenti per eliminare le cause di scostamento. Nell'esecuzione di tale schema la Direzione svolge il ruolo fondamentale di interprete della situazione organizzativa (decisione) e di emittente di ordini di ‛retroazione' (feedback). Per le considerazioni di cui sopra, si può pertanto affermare che
previsione + pianificazione + programmazione +
+ coordinamento = organizzazione
e che
organizzazione + controllo = gestione.
La gestione evolve in un ‛sistema integrato' quando ogni singolo processo decisorio si sviluppa nelle sue diverse fasi, e in connessione logica, impegnando tutte e sole le funzioni aziendali partecipi al processo stesso, ognuna per la parte di sua specifica competenza e responsabilità; inoltre ogni processo decisorio deve potersi connettere con tutti quegli altri fra i quali siano state individuate interrelazioni, in modo da consentire il processo di integrazione delle parti in vista dell'ottimazione dell'assieme, in relazione all'unicità degli obiettivi aziendali. Tessuto connettivo della gestione, così definita, è il sistema informativo inteso come sistema di raccolta, elaborazione e diffusione di informazioni selezionate e integrate, che permette a livelli direttivi responsabili di ottenere in modo aggiornato, e al momento necessario, le informazioni essenziali per le azioni di giudizio e di scelta di loro rispettiva pertinenza.
‛Rapporti per eccezione'. La rapidità è caratteristica essenziale dell'azione direttiva volta a correggere le deviazioni, gli errori e le situazioni insoddisfacenti rilevate durante lo svolgimento di un'attività o di una prestazione, ovvero a fare in modo che, in futuro, esse non abbiano a ripetersi. Dal momento che un'azione viene decisa per porre rimedio a una situazione di emergenza, qualsiasi incertezza e qualsiasi ritardo sono dannosi. Un'azione intrapresa subito per impedire l'aggravarsi o il deteriorarsi di una situazione è sempre da preferirsi a un'azione migliore effettuata più tardi. ‟Non importa tanto quello che si fa quanto il fare qualcosa e farlo presto" (v. Church, 1914). Va da sé che la realizzazione di una finalità del genere richiede che siano soddisfatte le premesse organizzative occorrenti per rendere possibile a ogni livello il più rapido e tempestivo intervento nella ben definita area di competenza. Ciò premesso, le fasi attraverso le quali un'azione correttiva di questo tipo si attua si possono così riassumere: 1) valutazione della necessità di un'azione correttiva; 2) ricerca delle cause possibili dello scostamento o della situazione insoddisfacente; 3) decisione sul tipo di azione da intraprendere; 4) pronta attuazione della decisione; 5) controllo che l'azione si svolga in conformità con le direttive e porti ai risultati desiderati.
Per poter svolgere una tale azione occorre che il responsabile sia informato in tempo utile del verificarsi di circostanze eccezionali o comunque difformi da standard, programmi o limiti di oscillazione previsti e abbia a disposizione, per decidere, gli elementi necessari e selezionati. Strumento che facilita questo scopo è il ‛rapporto per eccezione' che, inserito quale componente nel sistema informativo, fornisce diversi livelli di informazione: al primo livello troviamo la segnalazione di eventi che si discostano dalla norma; al secondo livello la ‛diffusione adattata' (adaptive dissemination) di dati e notizie indicanti al responsabile che una determinata azione deve essere svolta e in qual modo; al terzo livello il ‛rapporto operativo' (performance report), che contiene informazioni sommarie molto condensate e viene pubblicato regolarmente su base periodica per la Direzione strategica e per quella operativa; al quarto livello il ‛rapporto su richiesta' (demand report), fornito dal sistema informativo in seguito a specifica domanda su determinati argomenti.
3. Risultati di gestione. - Riferiti al settore ‛previsione e decisione', i risultati di gestione assommano i risultati operativi e i risultati economici e finanziari già descritti in precedenza con riguardo al settore ‛rilevazione e controllo'. Metodi e strumenti particolari sono il budget, i bilanci preventivi e consuntivi, le analisi economiche.
Budget. Mentre i costi standard integrano la contabilità industriale fornendole i necessari modelli di misurazione, il controllo budgetario costituisce la fase successiva e complementare nello schema logico della contabilità direzionale.
Il sistema budgetario si basa sulla preliminare definizione di un piano generale d'azione per l'impresa, in accordo con le sue politiche e i suoi obiettivi a breve e lungo termine. Il suo scopo è di assicurare il coordinamento interno e il controllo finanziario e operativo. Il controllo budgetario si avvale dei costi standard e della contabilità industriale ai fini della pianificazione generale dell'impresa. Esso infatti consiste in un insieme di programmi o budgets, quali i budgets delle scorte, delle materie prime dirette, della manodopera diretta, degli acquisti, delle spese generali. Attraverso questi budgets si ottiene un quadro di tutta la futura attività dell'impresa, si ricavano indicazioni per l'assegnazione di compiti e di attività a ogni settore e si creano nello stesso tempo le basi per un controllo dei risultati finali.
I budgets non solo permettono, ma implicano l'applicazione di una effettiva delega di autorità e l'adozione del principio del controllo per eccezione. Il controllo budgetario può essere definito come il coordinamento delle attività per la predisposizione di un piano integrato per tutta l'impresa, come presupposto per il calcolo di standard o modelli di misurazione delle operazioni. Questa definizione implica tre aspetti principali e precisamente: programmarione, coordinamento e controllo.
Il controllo budgetario, in quanto relativo a un insieme di piani, deve basarsi sulle previsioni comprese in ciascuno di essi e relative ai vari sistemi operativi e finanziari dell'attività futura. Esiste tuttavia una fondamentale differenza fra previsione e budget: una previsione è un tentativo di definizione di futuri eventi, un budget è invece la manifestazione di una volontà tesa a orientare gli eventi futuri nella direzione giudicata migliore dal punto di vista degli obiettivi aziendali. Il controllo budgetario presuppone perciò la possibilità di influenzare gli eventi futuri anziché accettarli con atteggiamento passivo.
Dalla definizione data di sistema di controllo budgetario deriva che esso implica lo svolgimento delle seguenti funzioni direzionali: 1) programmazione integrata delle attività imprenditoriali; 2) controllo dei risultati operativi e finanziari attraverso una comparazione con gli standard; 3) misura della validità della politica e degli obiettivi; 4) misura dell'efficienza della struttura organizzativa e delle procedure adottate per il raggiungimento degli obiettivi.
Un sistema di controllo budgetario stimola a studiare il mercato, i prodotti e i metodi; incita a studiare e programmare l'uso più economico della mano d'opera e dei materiali; rende possibile una previsione accurata dei mezzi finanziari necessari per la futura attività; fornisce elementi essenziali per la definizione degli obiettivi e stabilisce misure di efficienza dell'azione da sviluppare; conduce all'uso di adeguati sistemi di contabilità generale e industriale; agevola una chiara delega di autorità e la corrispondente definizione di responsabilità; fornisce elementi per raggiungere un più economico uso di tutte le risorse dell'azienda (capitale circolante e attività fisse) e la riduzione delle dispersioni e degli sprechi; richiede l'uso di espressioni quantitative nella programmazione, con la conseguenza di una maggiore precisione e di un più semplice controllo; costituisce un mezzo di addestramento dei livelli decisionali sviluppando il senso di responsabilità e la coscienza dei costi.
Da quanto detto emerge che premessa indispensabile per un efficace controllo budgetario è una struttura organizzativa operante in base a una chiara definizione di compiti, facoltà decisionali e responsabilità; i primi e le seconde distribuiti razionalmente secondo livelli e competenze, evitando in particolare quelle concentrazioni verso l'alto che, se non altro, creano un ostacolo insormontabile alla realizzazione dei benefici inerenti al controllo budgetario. In via particolare, l'istituzione di quest'ultimo richiede uno studio preliminare delle procedure amministrative e contabili connesse alla sua elaborazione e un'adeguata programmazione delle fasi attraverso cui si perviene ai budgets finali, che vengono predisposti secondo schemi diversi in relazione alla loro finalità. Si citano ad esempio: 1) i budgets operativi, che riguardano principalmente la produzione e le spese di gestione e permettono quindi di ricavare un budget economico annuale, semestrale, trimestrale o mensile a seconda delle esigenze. Esempi di budgets operativi sono i budgets delle vendite, delle scorte di magazzino, della produzione, del costo dei materiali diretti, del costo di mano d'opera diretta, delle spese generali di produzione, degli acquisti, delle spese di distribuzione, delle spese amministrative e generali; 2) i budgets finanziari, che riguardano a loro volta la situazione di cassa e i piani di investimento in immobilizzazioni. Le entrate e le uscite finanziarie, attraverso le quali si giunge alla preparazione del budget di cassa, possono essere previste senza particolari difficoltà, una volta definiti i budgets operativi. D'altro lato, poiché i budgets finanziari richiedono la conoscenza di tutti i futuri cambiamenti nelle attività e nelle passività, la preparazione di un budget patrimoniale diviene una fase finale logica della programmazione finanziaria.
Altri schemi sono dettati da punti di vista relativi al periodo di pianificazione e al grado di flessibilità dei budgets. Dal primo punto di vista si possono avere budgets a lungo termine (5 + 10 anni), budgets a breve termine (1 + 2 anni) o budgets correnti (1 + 2 mesi). Dal secondo punto di vista si possono avere budgets fissi e budgets flessibili o variabili. I budgets fissi sono stabiliti in relazione a un volume di produzione assegnato e generalmente coincidente con quello richiesto da determinate esigenze. Se il volume effettivamente prodotto risultasse diverso da quello previsto, per il controllo dei risultati di gestione, occorrerebbe calcolare di nuovo tutti i costi dei budgets per il livello produttivo effettivo. I budgets flessibili sono basati invece su una valutazione dei costi estesa a diversi volumi di produzione, e ciò appunto per permettere un rapido e corretto controllo delle spese effettive tenendo conto del livello di produzione raggiunto. I budgets flessibili sono particolarmente impiegati per il controllo delle spese generali di produzione.
‛Bilanci preventivi e consuntivi'. L'attività di un'impresa comporta un coordinato succedersi di operazioni rivolte al raggiungimento degli obiettivi prefissati. La successione coordinata delle operazioni presuppone un attento esame dei prevedibili o probabili eventi futuri, affinché l'organizzazione dell'impresa possa mettere a profitto le favorevoli condizioni che le circostanze offrono, o porre in atto i necessari rimedi onde evitare, o almeno attenuare, le conseguenze degli eventi sfavorevoli. Prima ancora che l'azione operativa trovi pratica esplicazione è necessario dunque un esame preliminare, che conduca a elaborate rilevazioni preventive. La rispondenza dei preventivi dipende dall'attendibilità dei dati rilevati, e quindi non soltanto dalla capacità e dall'esperienza del rilevatore, ma altresì dalla struttura dell'impresa e dell'ambiente in cui essa opera. Quando le previsioni sono volte a scelte di convenienza economica, un valido aiuto può essere offerto dalla preparazione di bilanci che pongano a confronto ordinatamente entrate e uscite di mezzi finanziari, con scadenze connesse con il conseguimento di ricavi e il sostenimento di costi.
La validità dei bilanci di previsione viene controllata mediante il raffronto con i corrispondenti bilanci consuntivi redatti in base ai risultati della gestione. I bilanci preventivi e consuntivi pongono la Direzione in grado di giudicare rapidamente situazioni preventive e di fatto sia interne che esterne. Esempi di situazioni interne sono i bilanci relativi alla situazione economica e finanziaria dell'impresa, alla situazione commerciale e alle attività operative. Esempi di situazioni esterne sono i bilanci relativi alle situazioni economiche, alle situazioni tecnologiche e alle situazioni concorrenziali.
‛Analisi economiche'. La valutazione dei risultati raggiunti e le conseguenti decisioni operative concludono il ciclo del controllo economico della gestione di un'impresa. Le prime due fasi, quella della programmazione e dei preventivi e quella delta rilevazione dei risultati e dei consuntivi, costituiscono il presupposto razionale sul quale si fonda e si sviluppa l'azione decisionale in base ai risultati di gestione.
Le analisi dei risultati sono richieste dalla fondamentale esigenza di conoscere se occorre agire e in quale direzione è conveniente agire. Rilevare e misurare i risultati ottenuti, confrontandoli con quelli programmati, è necessario, ma il più delle volte non basta. Le analisi dei risultati hanno appunto la funzione di fornire quelle informazioni sui fatti di gestione che non risultano dalle rilevazioni contabili. In base a una disamina degli elementi relativi al passato, tali analisi forniscono una spiegazione dei risultati ottenuti e ne traggono indirizzi per il futuro, in particolare nell'intento di ricercare e circoscrivere le cause dei fatti anormali e di mettere in luce le interrelazioni che legano un fenomeno all'altro. Non esiste campo di attività o settore dell'impresa che per principio non possa essere analizzato, interpretato e valutato sotto il profilo tecnico-economico. Le analisi tendono a creare nei responsabili a ogni livello quella conoscenza organica dei fenomeni di gestione e delle connessioni fra loro esistenti, in base alla quale esplicare l'azione decisionale. Le analisi e le valutazioni operate durante la graduale realizzazione dei programmi forniscono le informazioni necessarie non solo per stabilire se la strada tracciata viene o meno seguita, ma anche per decidere eventuali mutamenti di indirizzo, qualora situazioni nuove o non contemplate in fase di programmazione lo richiedessero.
Le analisi devono essere impostate e sviluppate tenendo conto: a) delle persone alle quali sono dirette e alle quali devono servire (contenuto e sviluppi saranno diversi, pei esempio, se l'analisi è destinata al direttore generale o a un capo reparto); b) della selezione del materiale da inserire nel corpo delle analisi; c) della validità oggettiva delle valutazioni circa i fatti analizzati; d) dell'esigenza di chiarezza nell'esposizione; e) della razionale disposizione degli argomenti trattati.
Le analisi, in relazione ai settori di attività ai quali si riferiscono, possono essere classificate in vari modi. Alcuni esempi sono: 1) le analisi dei risultati del settore commerciale, che tendono a puntualizzare i rapporti costi-ricavi allo scopo di influenzare la politica delle vendite nella direzione più favorevole agli interessi dell'impresa; 2) le analisi dei risultati del settore produzione e dei servizi connessi alla produzione, necessarie per orientare l'azione di contenimento dei costi industriali; 3) le analisi dei risultati del settore approvvigionamenti, che tendono a individuare le cause di perturbamento dei prezzi relativi ai materiali e ai servizi di acquisto, ai trasporti, ecc. e a evidenziare le conseguenze economiche determinate da cambiamenti nelle fonti di approvvigionamento, nella composizione dei materiali, nella periodicità degli acquisti, ecc.; 4) le analisi dei risultati dei servizi amministrativi in genere.
d) Metodi e strumenti in rapporto alle fasi di sviluppo di un sistema.
Nelle tavole precedenti sono state via via messe a confronto le fasi di sviluppo logico del progetto di un sistema con le tecniche con le quali vengono trattati i problemi originati da ciascuna fase e le tecniche sopra descritte con i rispettivi metodi e strumenti utilizzati nella loro relativa applicazione. Il grafico 9 completa questa panoramica, ponendo a confronto i metodi e gli strumenti con le fasi.
10. Applicazione all'analisi e alla sintesi dei programmi.
Terminata la rassegna delle tecniche, dei metodi e degli strumenti e della loro utilizzazione sia nello sviluppo delle fasi di un sistema generalizzato, che nel più ampio contesto dell'ingegneria dei sistemi, sempre nell'intento di mantenere, per quanto possibile, un'aderenza con la realtà, appare utile rivolgere l'attenzione a qualche problema generale e specifico per avvicinare con esempi l'applicazione concreta dei metodi e strumenti dell'ingegneria dei sistemi. Ciò anche allo scopo di eliminare la sensazione errata, che talvolta affiora in chi si accinge allo studio di questa branca tipicamente interdisciplinare della scienza e dell'ingegneria, che esista tuttora un gap tra teoria e applicazione.
Anche qui si è posta una scelta: infatti, avuto riguardo ai limiti di questo lavoro, l'avvicinamento alle applicazioni sarà tanto maggiore quanto minore sarà l'area investita dalle applicazioni stesse. D'altro canto la varietà di metodi e strumenti impiegati sarà tanto maggiore quanto più ampio sarà il campo di applicazione. Dopo attento esame è sembrato che fra le applicazioni più significative e valide per lo scopo fossero indubbiamente da annoverarsi quelle riguardanti in via generale l'analisi e la sintesi dei sistemi e dei programmi, gli uni e gli altri articolati secondo la stessa struttura dettata dai criteri dell'ingegneria dei sistemi.
In particolare, le applicazioni che seguono: a) pongono in evidenza il system approach nella concezione e nel progetto di un sistema al quale può ricondursi una categoria relativamente ampia di realizzazioni. È stato di fatto prescelto il progetto e la costruzione di un prototipo generico; b) mostrano con esempi concreti l'articolazione di un sistema in sottosistemi; c) forniscono una rappresentazione sintetica del programma di realizzazione del sistema con riguardo ai sottosistemi e al complesso. Quale illustrazione di questi due punti è stata prescelta la realizzazione di un prototipo di reattore nucleare alquanto impegnativo; d) mostrano come il tracciato di un programma, oltre a fornire un altro esempio di articolazione del sistema in subsistemi di vari ordini, consenta una presentazione per più livelli di sintesi, e ciò in accordo con la struttura organizzativa dell'impresa. (È questo infatti un esempio tipico di interdipendenza fra strutture concettuali di un'impresa). Per illustrare questo aspetto, viene presentato il tracciato di un programma che riguarda la realizzazione di un impianto idroelettrico di cui viene mostrata l'analisi con riguardo a uno dei dieci subsistemi principali (precisamente quello che riguarda la centrale) e due livelli di sintesi; e) illustrano un'applicazione ai programmi di insegnamento universitario concernenti il settore dell'energetica. Va da sé che, avuto riguardo allo scopo di questo lavoro, le applicazioni vengono descritte solo in modo molto sommario, in quanto costituiscono soltanto una sorta di supporto concreto per la trattazione che concerne il campo e il modo di impiego di uno strumento essenziale della tecnica della programmazione al servizio dell'ingegneria dei sistemi.
a) Applicazione a un progetto di ricerca fondato sulla realizzazione di un prototipo.
Il grafico 10 fornisce un esempio di system approach riferito questa volta a un progetto di ricerca fondato sulla realizzazione di un prototipo. Come nel grafico 3, il procedimento è espresso da un diagramma sequenziale della cui articolazione ci si può rendere conto leggendo sul diagramma stesso il seguito delle operazioni. Il punto di partenza è rappresentato dalla proposta di ricerca, che anzitutto implica una definizione degli obiettivi in armonia con i quali viene tracciato un primo progetto concettuale del prototipo, comprendente eventualmente soluzioni alternative, assistito dallo sviluppo di un programma di ricerca applicata di base. A questo punto si pone un primo esame di fattibilità (feasibility) in senso generale e non specifico, come sarà fatto più avanti, che conduce alla prima fase decisionale e cioè a un quesito che ammette due risposte: si ovvero no. La seconda alternativa conduce alla rinuncia. L'esame di fattibilità potrebbe dar luogo a una revisione del progetto concettuale del prototipo o anche all'esame di una variazione di obiettivi prima di condurre a una rinuncia. Ciò avrebbe comportato la chiusura di due circuiti (o loops), che sono stati omessi per semplicità, ipotizzando l'esame in parola esteso alle soluzioni possibili e al quadro entro cui rientrano gli obiettivi proposti. Concluso con esito positivo l'esame di fattibilità segue un'analisi più approfondita.
Una volta individuate le alternative una a una, come già nel grafico 3, esse formeranno oggetto di un esame che propone una successione di quesiti. Continuando, l'alternativa rispetta il progetto? E qui, al solito, le risposte sono due: sì o no.
Se non rispetta il progetto, si pone il problema della modifica di questo e quindi si ritorna alla fase del progetto concettuale. Se l'alternativa soddisfa il progetto, un'ulteriore verifica riguarda il rispetto degli obiettivi: se esso conclude positivamente, si prosegue; nel caso in cui non rispetti gli obiettivi, si pone la domanda se gli stessi sono modificabili. In caso affermativo si passa alla variazione degli obiettivi del progetto concettuale del prototipo. Quindi, si ritorna al punto di partenza. Nel caso in cui gli obiettivi non siano modificabili si giunge all'abbandono dell'alternativa; segue la domanda se esista un'altra alternativa sostitutiva. In caso negativo si impone la rinuncia, mentre in caso affermativo si passa all'esame della nuova alternativa che riporta a un punto intermedio del programma. Non occorrono altre indicazioni per proseguire nella ‛lettura' del grafico; basta qui aver indicato il modo di procedere, e cioè come questi diagrammi siano di guida nella realizzazione degli obiettivi assegnati.
b) Rappresentazione dei programmi a più livelli di sintesi.
I programmi che rientrano nel quadro della tecnica qui richiamata possono riguardare le applicazioni più diverse: quello che segue si differenzia dagli altri per il fatto che riguarda un sistema per la manutenzione. Vengono omessi, per contro, esempi relativi alla realizzazione di grandi impianti industriali, che comportano molte centinaia o alcune migliaia di attività; e ciò per la pratica impossibilità di riprodurre in scala fortemente ridotta, pur mantenendo una sufficiente leggibilità, disegni di dimensioni considerevoli. Giova avvertire peraltro che il sistema di calcolo e di disegno automatico, già descritto a proposito del GASP, consente di elaborare programmi di molte migliaia di attività, quali sono quelli che coinvolgono investimenti rilevanti.
Si omettono pure applicazioni totalmente diverse, tra le quali ci si limita a ricordare l'analisi di un complesso di manovre manuali, semiautomatiche o del tutto automatiche, tra di loro interdipendenti in senso funzionale e temporale e intese alla realizzazione di un determinato fine, quale può essere la conduzione di un laminatoio, di un forno o di una unità generatrice di energia elettrica. Il grafico 11 mostra l'applicazione del metodo GASP alla manutenzione di un gruppo turbina-alternatore, che fa parte di un sistema più ampio, relativo alla manutenzione di un intero impianto termoelettrico. Il sistema parziale illustrato nel grafico lì è a sua volta suddiviso in tre sottosistemi (turbina-alternatore-eccitatrice) ed è stato interamente disegnato mediante il plotter. Le attività, come si vede, sono qui contraddistinte da un semplice codice numerico.
Nel successivo grafico 12 è mostrato, in una scala più ampia, un particolare dello stesso programma di manutenzione: questa volta ciascuna attività è contraddistinta da una scritta, anch'essa tracciata mediante il plotter, che descrive in chiaro l'attività stessa; ciò facilita, come già si è detto, la concentrazione mentale dell'uomo su tutti gli aspetti del sistema, sia a livello di analisi che di sintesi.
I grafici mostrati e gli altri che, come si è detto, sono stati omessi, forniscono esempi significativi di elaborazione dell'informazione nel suo progredire dal livello immediatamente esecutivo ai livelli cui competono responsabilità e funzioni di indirizzo e di controllo via via maggiori. Essi rientrano, dunque, nel sistema informativo dell'impresa. Sotto questo profilo, assume particolare rilievo il problema dell'aggiornamento dei programmi. Anche la fase di aggiornamento trova un ausilio prezioso nel sistema calcolatore-plotter già sommariamente descritto.
c) Applicazione ai programmi di insegnamento universitario concernenti il settore dell'energetica.
Per concludere, si desidera fornire un cenno su una possibilità di applicazione della scienza dei sistemi in un campo, quello dell'insegnamento, nel quale non risulta sia stata finora applicata, sebbene si ritenga che essa possa portarvi un contributo estremamente valido. Il problema della programmazione e dell'evoluzione dei corsi di laurea relativi al sistema energetico può essere analizzato sulla base del system approach.
Il punto di partenza è rappresentato dal sistema energetico e dalla sua analisi, e dalla sua scomposizione in subsistemi che danno luogo alle specializzazioni in cui può articolarsi un corso del genere. Le specializzazioni previste, come risulta dal grafico riassuntivo 13, sono sette; per ciascuna di esse sono indicati i corsi relativi, la loro durata, la loro collocazione nel tempo, i vincoli di propedeuticità cui sono soggetti, le loro possibilità di spostamento nel tempo, in analogia con i programmi illustrati nei grafici precedenti; è anche possibile una valutazione, che non rientra nel grafico, dell'aggravio degli allievi durante lo svolgimento del programma relativo. Il grafico, che viene presentato a conclusione di questo articolo, rappresenta la sintesi di un impostazione che pone in evidenza gli elementi di maggior rilievo nell'evoluzione che gli insegnamenti concernenti il settore dell'energetica dovrebbero subire per tenere il passo con le esigenze del progresso tecnologico.
11. Considerazioni conclusive.
A conclusione di questo contributo appare opportuna qualche riflessione sugli obiettivi perseguiti dalla scienza dei sistemi, così come sono stati individuati dalle definizioni date all'inizio; queste riflessioni riguardano essenzialmente due tematiche abbastanza ben definite, anche se non separabili mediante precisi confini.
La prima tematica concerne i problemi che possono essere indicati come ‛deterministici', i quali, per quanto complessi possano essere, sono caratterizzati da parametri definiti con un'approssimazione sufficiente per contenere le incertezze dei risultati entro limiti accettabili e apprezzabili, anche se ben diversi da caso a caso. È quanto avviene per le opere di ingegneria, anche di grandissimo rilievo, le cui realizzazioni sono rappresentate da grandezze in particolare da grandezze fisiche e da risultati economici - dipendenti da dati di partenza ben conosciuti o noti con margini di incertezza contenuti entro limiti abbastanza definiti. In questo caso, dalla trattazione, pur sintetica, che precede risulta che l'applicazione dei metodi, delle tecniche e degli strumenti della scienza, e in particolare dell'ingegneria, dei sistemi rappresenta la via e il mezzo per realizzare obiettivi ottimali che altrimenti non potrebbero essere raggiunti. Ci si riferisce qui, per esempio, alla riduzione del costo globale di grandi opere di ingegneria, ovvero al risultato economico globale della produzione di uno stabilimento o di un complesso di impianti, o anche alla riduzione al minimo dei tempi di realizzazione e così via.
La seconda tematica riguarda problemi caratterizzati da parametri la cui valutazione è soggetta a incertezze e i cui limiti non possono essere precisati o possono esserlo in termini probabilistici. Ci si riferisce qui ai sistemi rappresentabili mediante ‛scenari' diversi, in dipendenza da variazioni sostanziali dei mercati o in conseguenza di innovazioni tecnologiche imprevedibili o ancora di eventi politici. In questa categoria rientrano i sistemi che sono soggetti a mutamenti anche sostanziali delle cosiddette condizioni al contorno. Un esempio tipico è rappresentato dalla valutazione delle strategie concernenti la copertura dei fabbisogni futuri di energia, che hanno formato oggetto di vari lavori con largo impiego delle tecniche e degli strumenti della scienza dei sistemi.
Merita una citazione, per esempio, l'approccio seguito nel rapporto WAES (Workshop on Alternative Energy Strategies), preparato per iniziativa del Massachusetts Institute of Technology. Tale approccio - come dicono gli autori - ‟non ha lo scopo di profetizzare il futuro o di preconizzare quello che il futuro dovrebbe essere, ma di presentare degli ‛scenari' atti a definire delle immagini plausibili del futuro dell'energia, immagini alle quali si riferiscono valutazioni diverse della richiesta e della disponibilità di energia". Per ogni scenario sono poi specificati i valori delle variabili essenziali e valutati i risultati ai quali conduce l'analisi. In questo caso, che è emblematico, appare evidente l'approccio che riconduce l'incertezza alla scelta fra più scenari, e quindi riconduce in limiti molto più contenuti gli errori nell'analisi di ogni singolo scenario. Meglio di ogni altra considerazione di carattere generale questo esempio mostra che la via segnata dalla scienza e dall'ingegneria dei sistemi è perseguibile con indubbio vantaggio anche per i sistemi più o meno indeterminati. Vale per essi quanto espresso da Strub, presidente della Energy systems analysis international conference, a proposito dei modelli matematici, che peraltro rappresentano il mezzo più importante per la simulazione dei sistemi in parola: ‟Una conclusione generale [...] è che l'impiego dell'utensile rappresentato dai modelli, assistito da una sana critica, può costituire un aiuto, più efficace di qualsiasi sforzo intuitivo, per restringere la moltitutudine delle scelte possibili a quelle che sono più attraenti per la nostra società" (v. Energy systems..., 1980).
Si è di proposito scelta, quale esempio, una delle tematiche più complesse e affette dalle maggiori incognite, allo scopo di mostrare che la scienza dei sistemi rappresenta un ausilio di rilevante efficacia anche nella trattazione di problemi molto impegnativi che implicano decisioni importanti in condizioni di incertezza. Sia ora consentito un paragone di tipo termodinamico, richiamando la distinzione che faceva il matematico L. Fantappiè fra sistemi entropici, caratterizzati da un'evoluzione verso il disordine, e sistemi sintropici, caratterizzati da un'evoluzione verso l'ordine; ricordando peraltro che Ramo ravvisa nella scienza e nell'ingegneria dei sistemi ‟una cura per il caos" verso il quale si avvia la vita moderna per la difficoltà di mantenere il controllo di strutture materiali e immateriali di complessità rapidamente crescente, si potrebbe concludere, pur con ardita estrapolazione, che la scienza oggetto di questo articolo può raffigurarsi come un agente ‛sintropico'.
Da tutto quanto precede emerge che un'esposizione dell'argomento limitata alla sola enunciazione di principî, e che non poggi sulla impostazione di concrete applicazioni, non potrebbe fornire un quadro significativo della portata di questa scienza interdisciplinare.
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