Тема 2. Поняття системи, властивості та її формальне уявлення

/ 2.1. Основні поняття загальної теорії систем / 2.2. Характеристики і властивості систем. Класифікація систем / 2.3. Формальне уявлення системи. Види моделей. Структурна модель системи

Понятійний апарат система, підсистема, надсистема, елемент, зв’язки, структура, властивості, вхід, вихід, ціль, закриті, відкриті, статичні, динамічні, природні, штучні, великі системи, модель системи, чорний ящик, модель складу, модель структури, структурна модель системи.

1. Основні поняття загальної теорії систем

Фундаментальним понят­тям системного аналізу є поняття «система».

Термін система з'явився в Древній Греції приблизно в V столітті до нової ери і мав початкове значення: поєднання, ор­ганізм, організація, союз, лад. Він також виражав певні акти діяльності людини та їх результати в розумінні того, як один предмет поставлений разом з іншим або приведений у поря­док. Початково «система» пов'язувалася з формами соціаль­ного буття і лише пізніше принцип порядку стали переносити на Всесвіт.

Метафоризація слова «система», вірогідно, була розпоча­та древньогрецьким філософом Демокрітом (біля 460-360 до н. є.). Він вважав, що складні тіла утворені з атомів подібно до того, як слова утворюються зі складів, а склади - з літер. Таким чи­ном, вперше елементи були уподібнювані до літер і саме з цьо­го моменту почало формуватися науково-філософське ро­зуміння системи, яке набуло узагальнено-універсального зна­чення.

У трактуванні поняття «система» мож­на виділити такі основні аспекти, що пов'язані зі змістом цього поняття:

• найпоширенішим, але й найвужчим є «інженерне» розуміння системи як взаємозв'язаного набору елементів та способів їх з'єднання, які слугують певній меті;

• у «конструкторському» розумінні «система» подається як проектування та створення певного комплексу методів і засобів, які дослідник або розробник застосовує для досягнення певної мети, для виконання свого завдання;

• в науково-дослідницькому трактуванні «система» уявляється як загальна методологія дослідження процесів і явищ, що відносяться до певної галузі людських знань;

• у теоретико-пізнавальному аспекті «система» розуміється як спосіб мислення.

У науковій літературі є багато визначень поняття «система», що відносяться як до загальних, так і до конкретних систем різ­них видів. Найбільш поширене є таке визначення поняття «система»:

• наявність об'єкта, який являє собою множину підоб'єктів (або наявність множини об'єктів, які можуть розглядатися як один складний об'єкт);

• наявність суб'єкта дослідження, який називається спостерігачем;

• наявність завдання, яке визначає відношення спостерігача до об'єкта, що є критерієм, за яким здійснюється відбір об'єктів та їх властивостей;

• наявність зв'язку між об'єктом і спостерігачем та завданням, що виражається у наявності певної мови описування.

Перші три умови утворюють єдність, що забезпечується наявністю мови, в якій, проявляється їх взаємозв'язок.

У теоретико-пізнавальному аспекті можна виділити три мож­ливі аспекти розгляду систем:

1. система розглядається як взаємопов'язаний комплекс матеріальних об'єктів (такий підхід зручний, особливо при дослідженні природних об'єктів або процесів матеріального виробництва);

2. система включає, з одного боку, набір матеріальних об'єктів, а з іншого - інформацію про їхній стан (такий підхід застосовується при описуванні процесів управління матеріальним ви­робництвом);

3) система розглядається чисто в інформаційному аспекті як комплекс відношень, зв'язків, інформації (такий підхід прийня­тий у теоретичних дослідженнях, при описуванні соціальних від­носин та процесів управління).

Кожний із цих підходів потребує відповідного специфічного наукового інструментарію для розв'язання трьох різних видів завдань.

Будь-яка діяльність - це дії, спрямовані на відбір з навколишнього середовища об'єднаних належним чином об'єктів, властивості яких можна використовувати для досягнення поставленої мети, тобто створення системи цих об'єктів. Виходячи із цього, система - це засіб досягнення мети. Таким чином, цільове призначення системи - це її вихідна, головна властивість.

Оскільки об'єкти, що включені в створену систему, перебувають у певних відносинах, тому система - це сукупність взаємозалежних елементів, яка відособлена від середовища й взаємодіє з нею як ціле.

Розглянемо інші основні поняття, які використовуються при дослідженні систем.

Підсистемою називають сукупність елементів, які об'єднані єдиним процесом функціонування та при взаємодії реалізують певну операцію, що необхідна для досягнення поставленої перед системою в цілому мети.

Надсистемою називають ширшу сис­тему, в яку входить досліджувана система як складова частина.

Елементом системи називають її частину, яка виконує специфічну функцію і є неподільною з погляду завдання, що розв'язується. Внутрішня структура елементів не є предметом системного аналізу. Важливі лише властивості елемента, які ви­значаються його взаємодією з іншими елементами системи та справляють вплив на поведінку системи.

Слід зауважити, що поділ системи на елементи та саме понят­тя елемента є певною мірою відносними й умовними.

Між елементами довільної системи та між різними системами існують зв'язки, за допомогою яких вони взаємодіють між со­бою. Ці зв'язки можуть виражатися в обміні речовиною, енергією чи інформацією між взаємодіючими системами або елементами. Система може мати зовнішні та внутрішні зв'язки. Сила внутрішніх зв’язків перевищує силу зовнішніх зв’язків. Саме за допомогою зв'язків здійснюється перенесення властивостей кожного елемента системи до інших елементів. Зв'язки мо­жуть бути також як прямими, так і зворотними.

Системи мають зовсім нові якості, які відсутні у її елементів. Ці якості виникають саме завдяки наявності зв'язків між елементами.

Зворотні зв'язки є складною системою причинної залежності та полягають у тому, що результат попередньої дії впливає на на­ступний перебіг процесу в системі: причина підпадає під вплив зворотного впливу наслідку. Якщо зворотний зв'язок підсилює результат впливу наслідку, то його називають позитивним, а як­що послаблює - негативним. Негативні зворотні зв'язки сприя­ють збереженню стійкості системи. Тільки завдяки наявності зворотних зв'язків у системах можуть відбуватися процеси ціле­спрямованої діяльності та регулювання.

Важливими для описування систем є поняття структури та ієрар­хії. Під структурою системи розуміють її стійку впорядкова­ність та зв'язки між елементами і підсистемами. Структура від­биває найсуттєвіші зв'язки між елементами та підсистемами, які мало змінюються при змінах у системі та забезпечують іс­нування системи і найважливіших її властивостей. Для визна­чення структури системи необхідно провести її послідовну декомпозицію, тобто виділити в ній підсистеми всіх рівнів, доступних аналізу, та їх елементи, які відповідно до завдань дослідження не поділяються на складові частини. Завдяки ієрархічності структу­ра складних систем може бути подана через структуру їх частин - від підсистем до елементів.

Під ієрархією системи розуміють розташування її підсистем або елементів за певним порядком від вищого до нижчого.

Взаємодія системи з зовнішнім середовищем свідчить, що се­редовище надає системі ресурси, а одержує від неї та споживає продукти кінцевої діяльності (ПКД) системи. ПКД не можуть бу­ти створені в середовищі (принаймні в достатній кількості). Система необхідна середовищу для задоволення деяких своїх потреб в її кінцевих продуктах. Тому можна зробити висно­вок, що до створення нових систем спонукає наявність незадоволених потреб, або, інакше кажучи, система створюється для ви­рішення деякої проблемної ситуації.