مهندس أجهزة

لا يُعرف عن المهندسين، كمجموعة، قدرتهم على فهم احتياجات الإنسان والاستجابة لها بسهولة، أو على تطوير منتجات عملية وجميلة في آنٍ واحد. في المقابل، يُتوقع من المعماريين فهم احتياجات الإنسان وتطوير منتجات عملية وجميلة في الوقت نفسه. فالمعماري الجيد هو حلقة وصل بين المستخدم/الجهة الراعية والمهندسين، بل وحتى بين المهندسين من مختلف التخصصات. كما أنه المسؤول الأول عن رؤية المستخدم للمنتج النهائي، وعن عملية استخلاص المتطلبات من تلك الرؤية وتنفيذها.

إن تحديد ما يريده المستخدمون/الجهات الراعية فعلاً، بدلاً مما يدّعون رغبتهم فيه، ليس هندسةً بالمعنى الحرفي، بل هو فن. لا يتبع مهندس الأنظمة إجراءً محدداً، بل يتواصل مع المستخدمين/الجهات الراعية بطريقة تفاعلية للغاية، حيث يستخلصون معاً المتطلبات الحقيقية اللازمة للنظام المصمم. يجب على مهندس الأجهزة البقاء على اتصال دائم مع المستخدمين النهائيين (أو مهندس الأنظمة). لذا، يجب أن يكون المهندس على دراية ببيئة المستخدم ومشكلته. أما المهندس، فيكفيه أن يكون ملمّاً تماماً بنطاق الحلول الهندسية الممكنة.

ينبغي للمستخدم/الراعي اعتبار مهندس النظام ممثلاً له، وتقديم جميع المدخلات من خلاله. يُنصح عمومًا بتجنب التواصل المباشر مع مهندسي المشروع نظرًا لارتفاع احتمالية سوء الفهم المتبادل. يجب أن تكون مواصفات متطلبات المستخدم نتاجًا مشتركًا بين المستخدم ومهندس النظام (أو مهندسي الأنظمة ومهندسي النظام): حيث يُقدم المستخدم احتياجاته ورغباته، بينما يُقدم مهندس النظام خبرته فيما يُمكن تنفيذه ضمن قيود التكلفة والوقت. يُعدّ الوقت الأمثل لكتابة النسخة الأولى من اختبار القبول هو عندما تُترجم احتياجات المستخدم إلى مجموعة من المتطلبات عالية المستوى ، ويجب تحديث هذا الاختبار باستمرار ليواكب المتطلبات. بهذه الطريقة، سيكون المستخدم على دراية تامة بما سيحصل عليه. كما يُعدّ ذلك ضمانة ضد المتطلبات غير القابلة للاختبار، وسوء الفهم، وتوسع نطاق المتطلبات.

لا يقتصر تطوير المستوى الأول من متطلبات هندسة الأجهزة على التحليل النظري فحسب، بل يجب أن يشمل كلاً من مهندس تصميم الأجهزة ومهندسها. في حال وجود أي تنازلات - لتلبية قيود مثل التكلفة، أو الجدول الزمني، أو الطاقة، أو المساحة - يجب على مهندس التصميم ضمان عدم ابتعاد المنتج النهائي وشكله العام عن غرض المستخدم. أما المهندس، فينبغي أن يركز على تطوير تصميم يُحسّن القيود ويضمن في الوقت نفسه منتجًا عمليًا وموثوقًا. يهتم مهندس التصميم في المقام الأول براحة المستخدم وسهولة استخدام المنتج، بينما يهتم المهندس في المقام الأول بإمكانية إنتاج المنتج وفائدته .

إن توفير الخدمات اللازمة للمستخدم هو الوظيفة الحقيقية لأي نظام هندسي. ومع ذلك، مع ازدياد حجم الأنظمة وتعقيدها، وتحول تركيزها من مكونات الأجهزة البسيطة، يتبين أن التطبيق الضيق لمبادئ تطوير الأجهزة التقليدية غير كافٍ، بل تبرز الحاجة إلى تطبيق المبادئ العامة لهندسة الأجهزة على تصميم الأنظمة (الفرعية). كما تُعد هندسة الأجهزة نموذجًا مبسطًا للمنتج النهائي، وتتمثل وظيفتها الأساسية في تحديد مكونات الأجهزة وعلاقاتها المتبادلة، بحيث يُنظر إلى النظام ككل على أنه تمثيل متسق وكامل وصحيح لما كان المستخدم يتصوره، لا سيما فيما يتعلق بواجهة المستخدم. وتُستخدم أيضًا لضمان توافق المكونات وترابطها بالشكل المطلوب.

من الضروري التمييز بين بنية عالم المستخدم وبنية الأجهزة المصممة. تمثل الأولى المشكلات والحلول في عالم المستخدم وتعالجها ، وتتجلى بشكل أساسي في واجهات التفاعل بين الإنسان والحاسوب (CHI) للنظام المصمم. أما النظام المصمم فيمثل الحلول الهندسية ، أي كيف يقترح المهندس تطوير و/أو اختيار ودمج مكونات البنية التحتية التقنية لدعم واجهات التفاعل بين الإنسان والحاسوب. في غياب مهندس معماري، يميل البعض إلى الخلط بين البنيتين، إذ يفكر المهندس من منظور الأجهزة، بينما قد يفكر المستخدم في حل مشكلة نقل الأشخاص من نقطة أ إلى نقطة ب في وقت معقول وبجهد معقول، أو في إيصال المعلومات اللازمة للعملاء والموظفين. يُتوقع من مهندس الأجهزة أن يجمع بين معرفة بنية عالم المستخدم ومعرفة جميع بنيات هندسة الأجهزة (التي قد تكون مفيدة). الأولى نشاط مشترك مع المستخدم، والثانية نشاط مشترك مع المهندسين. المنتج عبارة عن مجموعة من المتطلبات عالية المستوى التي تعكس متطلبات المستخدم والتي يمكن للمهندسين استخدامها لتطوير متطلبات تصميم أنظمة الأجهزة.

نظراً لأن المتطلبات تتطور على مدار المشروع، وخاصة المشروع الطويل، فإن الحاجة ماسة إلى مهندس معماري حتى يتم قبول نظام الأجهزة من قبل المستخدم: فالمهندس المعماري هو أفضل ضمان لعدم حدوث أي تغييرات أو تفسيرات أثناء عملية التطوير تؤثر سلباً على وجهة نظر المستخدم.

معظم مهندسي الأجهزة متخصصون. فهم على دراية تامة بتطبيقات تصميم وتطوير الأجهزة، ويطبقون معارفهم على المواقف العملية، أي يحلون مشاكل واقعية، ويقيّمون جدوى الحلول المختلفة ضمن تخصصهم، ويضمنون التشغيل السليم لأي تصميم يقومون به. أما مهندسو تصميم الأجهزة فهم ذوو معرفة عامة. لا يُتوقع منهم أن يكونوا خبراء في أي تقنية أو منهجية محددة للأجهزة، ولكن يُتوقع منهم الإلمام بالعديد منها، والقدرة على تحديد مدى ملاءمتها لحالات معينة. كما أنهم يطبقون معارفهم على المواقف العملية، ويقيّمون جدوى الحلول المختلفة باستخدام تقنيات أجهزة متنوعة، على سبيل المثال، المكونات المطورة خصيصًا مقابل المكونات المتوفرة تجاريًا، ويضمنون أن النظام ككل يعمل وفقًا لتوقعات المستخدم.

يمكن اختيار العديد من مكونات الأجهزة الجاهزة أو المطورة مسبقًا بشكل مستقل وفقًا لقيود مثل التكلفة والاستجابة والإنتاجية، وما إلى ذلك. في بعض الحالات، يستطيع مهندس النظام تجميع النظام النهائي بنفسه. أو قد يحتاج إلى مساعدة مهندس أجهزة لاختيار المكونات وتصميم وبناء أي وظيفة خاصة. كما يمكن لمهندسي النظام (أو المهندسين) الاستعانة بخبراء متخصصين في مجالات السلامة والأمن والاتصالات والأجهزة الخاصة والرسومات والعوامل البشرية والاختبار والتقييم ومراقبة الجودة وإدارة المرتجعات وإدارة الواجهات، وما إلى ذلك. يجب أن يتمتع فريق هندسة الأجهزة الفعال بإمكانية الوصول الفوري إلى خبراء في التخصصات الحيوية.

يعمل المهندس المعماري الذي يخطط لمبنى على التصميم العام، حرصًا منه على أن يكون مريحًا ومفيدًا لسكانه. وبينما قد يكفي مهندس معماري واحد لبناء منزل عائلي، قد يلزم وجود العديد من المهندسين، بالإضافة إلى ذلك، لحل المشكلات التفصيلية التي تنشأ عند تصميم مبنى شاهق جديد. إذا كان المشروع كبيرًا ومعقدًا بما يكفي، فقد تُصمم أجزاء من التصميم المعماري كمكونات منفصلة. أي، إذا كنا نبني مجمعًا سكنيًا، فقد يكون لدينا مهندس معماري واحد للمجمع، ومهندس آخر لكل نوع من أنواع المباني، كجزء من فريق معماري.

تتطلب أنظمة الأجهزة الكبيرة مهندسًا معماريًا وخبرة هندسية واسعة. إذا كان النظام المصمم كبيرًا ومعقدًا بما يكفي، فقد يُفوّض كبير مهندسي أنظمة الأجهزة بعض المهام إلى مهندسين معماريين آخرين، مع أنهم جميعًا قد يكونون أعضاءً في فريق معماري مشترك. ولكن لا ينبغي أبدًا اعتبار المهندس المعماري مشرفًا هندسيًا.

ينبغي على مهندس التصميم تقسيم متطلبات الأجهزة إلى مكونات رئيسية أو أنظمة فرعية تقع ضمن نطاق اختصاص مهندس أجهزة واحد، أو مدير هندسي، أو مهندس تصميم فرعي. ومن الأفضل أن يكون كل مكون/نظام فرعي من هذه المكونات/الأنظمة الفرعية كيانًا قائمًا بذاته بما يكفي لاختباره كمكون كامل، منفصل عن النظام ككل، باستخدام بيئة اختبار بسيطة لتوفير مدخلات محاكاة وتسجيل المخرجات. أي أنه ليس من الضروري معرفة كيفية عمل نظام مراقبة الحركة الجوية لتصميم وبناء نظام فرعي لإدارة البيانات خاص به، بل يكفي معرفة القيود التي سيعمل النظام الفرعي في ظلها.

يحرص المهندس المعماري الجيد على أن يُبنى النظام، مهما بلغ تعقيده، على مفاهيم بسيطة وواضحة لكل نظام فرعي أو طبقة، بحيث يسهل فهمها على الجميع، وخاصة المستخدم، دون الحاجة إلى تدريب متخصص. ويستخدم المهندس المعماري الحد الأدنى من القواعد لضمان تعريف كل قسم تعريفًا دقيقًا وخلوه من الحلول الالتفافية والاختصارات والتفاصيل المُربكة والاستثناءات. ومع تطور احتياجات المستخدم (بعد نشر النظام واستخدامه)، يصبح من الأسهل بكثير تطوير مفهوم بسيط بدلًا من مفهوم مُثقل بالاستثناءات والحالات الخاصة والتفاصيل الدقيقة.

يُعدّ تقسيم بنية الأجهزة إلى طبقات أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على بساطتها في كل طبقة ، بحيث تبقى مفهومة لعقل واحد. ومع ازدياد الطبقات، تتحول الأنظمة الكاملة في الطبقات الدنيا إلى مكونات بسيطة في الطبقات العليا، وقد تختفي تمامًا في الطبقات العليا جدًا.

يظل اختبار القبول المسؤولية الرئيسية للمهندس المعماري (أو المهندسين المعماريين). فهو الوسيلة الأساسية التي يثبت بها المهندس المعماري للمستخدم أن الأجهزة مطابقة للتصميم الأصلي، وأن جميع المهندسين المعماريين والمهندسين التابعين له قد حققوا أهدافهم. تميل المشاريع الكبيرة إلى أن تكون ديناميكية، مع تغييرات مطلوبة من المستخدم (مثلًا، مع تغير مشاكله)، أو متوقعة منه (مثلًا، لأسباب تتعلق بالتكلفة أو الجدول الزمني). ولكن يجب تحديث اختبارات القبول باستمرار. فهي الوسيلة الرئيسية لإبقاء المستخدم على اطلاع بأداء المنتج النهائي. كما أنها تمثل الهدف الرئيسي الذي يجب على جميع الموظفين التابعين له تصميمه وبنائه واختباره لتحقيقه.

يستخدم مهندس المباني الرسومات التخطيطية والنماذج والرسومات. وينبغي لمهندس أنظمة الأجهزة استخدام الرسومات التخطيطية والنماذج والنماذج الأولية لمناقشة الحلول والنتائج المختلفة مع المستخدم أو مهندس النظام والمهندسين والمهندسين المعماريين التابعين له. وتُعدّ مسودة دليل المستخدم الأولية ذات قيمة بالغة، لا سيما عند استخدامها مع نموذج أولي. ويجب تجنب استخدام مجموعة من المتطلبات (الهندسية) كوسيلة للتواصل مع المستخدمين. فمجموعة المتطلبات أو المواصفات المكتوبة جيدًا لا يفهمها إلا المختصون في الهندسة، تمامًا كما هو الحال مع العقد القانوني بالنسبة للمحامين.