Поняття системи. Види систем.

Одне з перших визначень системи (1950 рік) належить американському біоло­гу Л. фон Берталанфі, згідно з яким система складається з деякої кількості взає­мопов'язаних елементів. Оскільки між елементами системи існують певні взає­мозв'язки, то мають бути структурні відношення. Таким чином, система — це щось більше, ніж сукупність елементів.

♦ Система — впорядкована множина структурно взаємопов'язаних і функціонально взаємозалежних елементів.

♦ Складна система — впорядкована множина структурно взаємопов'язаних і функціонально взаємозалежних систем.

♦ Велика система — впорядкована множина структурно взаємопов'язаних і функціонально взаємозалежних складних систем.

♦ Надвелика система — впорядкована множина структурно взаємопов'язаних і функціонально взаємозалежних великих систем.

♦ Глобальна система — впорядкована множина структурно взаємопов'язаних і функціонально взаємозалежних надвеликих систем.

♦ Глобальна суперсистема впорядкована множина структурно взаємопов'язаних і функціонально взаємозалежних глобальних систем.

Систему як матеріальний об'єкт певного призначення також можна охарактеризувати низкою багаторазових вкладень.

♦ Технічна система — матеріальний цілісний об'єкт, призначений для виконання певної функції в заданих умовах, технічно реалізований на основі впорядкованої за номенклатурою, скінченної множини функціонально взаємозалежних, структурно взаємопов'язаних функціональних елементів, які технологічно взаємодіють.

♦ Складна технічна система — матеріальний цілісний об'єкт, призначений для виконання скінченної множини функцій у заданих умовах, технічно реалізований на основі впорядкованої за номенклатурою, скінченної множини функціонально взаємозалежних, структурно взаємопов'язаних функціональних технічних систем, які технологічно взаємодіють.

♦ Велика технічна система — матеріальний просторово обмежений об'єкт, призначений для виконання певної множини функцій у заданих умовах, технічно реалізований на основі впорядкованої за номенклатурою, скінченної множини просторово віддалених або зосереджених, функціонально взаємозалежних, структурно та організаційно взаємозалежних складних технічних систем, які технологічно й ресурсно взаємодіють.

♦ Надвелика технічна система — матеріальний, просторово обмежений об'єкт, призначений для виконання певної множини функцій у заданих умовах, технічно реалізований на основі впорядкованого за цілями і (або) номенклатурою, обмежений множиною просторово віддалених і (або) зосереджених у межах регіону, функціонально і (або) ресурсно взаємозалежних великих і (або) складних технічних систем, які технологічно та організаційно взаємодіють.

♦ Глобальна технічна система — матеріальний об'єкт, призначений для виконання необхідних функцій у певній галузі діяльності за мінливих умов, технічно реалізований на основі нескінченної множини віддалених у межах глобального простору, погоджених за цілями, можливостями та іншими показниками діяльності, функціонально і (або) ресурсно взаємозалежних надвеликих, великих і (або) складних технічних систем, які технологічно та організаційно взаємодіють.

♦ Глобальна технічна суперсистема — матеріальний об'єкт, призначений для виконання необхідних функцій діяльності людини за мінливих умов, технічно реалізований на основі нескінченної множини функціонально і (або) ресурсно взаємозалежних глобальних технічних систем, які технологічно та організаційно взаємодіють.

♦ Глобальна суперсистема — матеріальний об'єкт, призначений для виконання необхідних функцій у діяльності людини за мінливих умов, технічно реалізований на основі нескінченної множини функціонально й ресурсно взаємозалежних глобальних технічних, організаційних, інформаційних та інших суперсистем, які технологічно та організаційно взаємодіють.

♦ Складна ієрархічна система — це цілісний об'єкт, утворений із функціонально різнотипних систем, структурно взаємопов'язаних ієрархічною підпорядкованістю і функціонально об'єднаних для досягнення заданих цілей за певних умов.

Завдяки цим властивостям складна ієрархічна система має кілька принципових особливостей, які визначають як загальні проблеми дослідження, так і конкретні цілі проведення аналізу її структури і функцій, або структурно-функціонального аналізу (СФА).

Розрізняють три поняття рівня.

♦ Ешелон — термін, що визначає рівень організаційної ієрархії. Ієрархічна структура об'єкта, який відповідає поняттю «ешелон», передбачає, що реальний об'єкт можна зобразити у вигляді багаторівневої організаційної ієрархічної системи, яка складається з підсистем різних рівнів, між якими існує необхідна субординація при прийнятті рішень. Такі системи прийнято називати багаторівневими і багатоцільовими.

♦ Страта — термін, який характеризує рівень опису або абстрагування. Ієрархічна структура об'єкта, що відповідає поняттю «страта», припускає, що властивості реального складного об'єкта описано у вигляді деякої сукупності, у якій окремі описи наведено з різних позицій та упорядковано з урахуванням рівня їхньої значимості. Такі ієрархічні системи прийнято називати стратифікованими.

♦ Шар — термін, що визначає рівень складності прийняття рішення. Ієрархічна структура об'єкта, що відповідає поняттю «шар», передбачає поділ складної проблеми на часткові задачі, що дозволяє подати процес її вирішення у вигляді багатошарової ієрархії. Таку ієрархічну структуру прийнято називати багатошаровою, багаторівневою або ієрархічною системою прийняття рішень.

Важливими системними поняттями є також поняття цілі системи і характеристики системи щодо цілі.

Ціль — це кількісна або якісна міра первинних чи вторинних властивостей системи, яку дослідник за певних обставин вважає найкращою. Отже, складну систему можна розглядати з позиції різних цілей. У цьому розумінні система задовольняє багато цілей. Ця особливість, яку ще називають характеристикою системи щодо цілі, може бути виміряна близькістю справжніх та бажаних проявів тих властивостей системи, які передбачені ціллю. Зазвичай її визначають у термінах відповідної функції, яку називають характеристичною функцією.

Припустимо, що для деякої множини систем визначено тип цілі і відповідна характеристична функція. З кожною системою такої множини пов'язано значення характеристичної функції, яке показує ступінь відповідності системи заданій цілі. Це дає змогу визначити поняття ціленаправленої системи, для якої характеристика щодо заданої цілі більша від деякого заданого порогового значення.

Ціленаправлені системи — це системи, орієнтовані розробником на виконання суворо визначених цілей. Вони мають чітко обумовлене цільове призначення для заданих умов, а також характеризуються набором обмежень за номенклатурою цілей і заданим діапазоном допустимих змін умов функціонування. Принципово іншим є клас цілеспрямованих систем.

Цілеспрямовані системи — це системи, які мають властивості сприймати вимоги середовища, зовнішнього по відношенню до неї, та формувати цілі для досягнення цих вимог за умови суттєво мінливих ситуацій, а також визначати альтернативи всіх дій зовнішнього середовища і здійснювати доцільний вибір альтернативи власних дій для досягнення цілей за наявних умов.

Найважливішою властивістю цілеспрямованих систем є здатність динамічно змінювати цілі і способи їхнього досягнення у разі зміни ситуації. Цілеспрямовані системи принципово відрізняються від ціленаправлених високою гнучкістю, динамічністю і здатністю реагувати на зміну зовнішнього середовища шляхом адаптації потреб, цілей і дій у ситуаціях, що складаються. Системи даного класу можуть змінювати функції, властивості і навіть структуру як функціональних елементів, так і системи загалом.

Структурована система — об'єкт дослідження, відображений, у вигляді певної ієрархічної структури функціональних елементів з урахуванням взаємозв'язків, взаємозалежностей і взаємодій між ними.

Структурована вихідна система — це набір вихідних систем даних, даних систем або породжувальних систем, що мають спільну параметричну множину. Системи, які утворюють структуровану систему, зазвичай називають її елементами. Деякі змінні в них можуть бути спільними. їх звичайно називають єднальними змінними. Вони є взаємодією між елементами структурованої системи.

Першим етапом проектування є визначення так званої породжувальної системи. Це — задум завдання, яке повинна виконати система. У загальному випадку цим завданням є перетворення станів відповідних вхідних змінних у стан вихідних змінних. Отже, отримана породжувальна система завжди є ціленаправленою.

Під час збирання вихідної інформації про об'єкт аналізу необхідно враховувати, що на практиці більшість об'єктів є відкритими системами.

Під відкритими розуміємо такі системи, для яких властивий обмін різними ресурсами, зокрема енергією та інформацією, із зовнішнім середовищем. Тому завжди важливо визначити межі відкритої системи або, простіше кажучи, встановити, де закінчується досліджуваний об'єкт і починається навколишнє середовище. При цьому визначальним фактором завжди є мета аналізу.

Для заданої структурованої системи існує інша, пов'язана з нею система, визначена всіма змінними елементів, що входять у неї. Цю систему розглядають як деяку повну систему, тобто систему, подану у вигляді певного об'єднання усіх вхідних змінних. Із цього погляду елементи будь-якої структурованої системи можна інтерпретувати як підсистеми відповідної повної системи, а повну систему — як суперсистему стосовно цих елементів. Отже, структуровані системи стають по суті відображеннями повних систем у вигляді різних підсистем.

Найважливішою рисою проектування систем є те, що параметричні інваріантні обмеження на деякі конкретні змінні визначає користувач. Зовсім інша ситуація складається у разі дослідження систем, для яких подібні обмеження невідомі, і завдання полягає в тому, щоб адекватно охарактеризувати їх з урахуванням конкретної мети дослідження.

Обмеження у проектуванні систем визначають або явно мовою конкретної породжувальної, звичайно цілеспрямованої системи, або явно мовою системи даних. У першому випадку задача проектування зводиться до визначення наборів структурованих систем, які задовольняють задані вимоги. У другому випадку необхідно визначити деякі породжувальні системи, які адекватно описують обмеження, що містяться в даних.

Існують два основних методи дослідження систем. Перший ґрунтується на тому, що породжувальні системи (або системи вищих рівнів), які базуються на певних вимогах, виводять із заданої системи даних. Цей метод зазвичай називають методом від криття.

Згідно з іншим методом гіпотетичну породжувальну систему (або систему вищого рівня) постулюють, а потім її правильність перевіряють порівнянням породжених нею (за відповідних початкових умов) даних з емпіричними даними. Якщо система не витримує перевірки, що здійснюється із застосуванням деякого конкретного критерію правильності, то її відкидають і постулюють нову систему. Цей підхід зазвичай називають методом постулювання.

Дослідження та проектування складних систем здійснюють із використанням методології системного аналізу як цілісного інструментарію системного аналітика. Очевидно, що методологія як системний інструментарій має відзначатися функціональною повнотою, логічною завершеністю й системно-погодженим взаємозв'язком прийомів, принципів і методів. А для цього вона повинна відповідати певним принципам, мати певні властивості, використовувати можливості системного підходу. Системний підхід, який заснований на принципі цілісності, при дослідженні властивостей об'єкта як єдиного цілого вимагає безперервної інтеграції уявлень про систему на кожному етапі дослідження, тобто системного аналізу, системного проектування, системної оптимізації.