Базові поняття теорії систем
Як випливає з вище сказаного, принцип ієрархії є основою побудови об'єктивного світу, в якому всі існуючі системи підпорядковані один одному, тобто вступають в певні відносини. Тому прийнято в теорії систем виділяти два основних поняття: система і середовище.
Поняття «середовище» слід розуміти як сферу, що обмежує структурне утворення системи. Складна взаємодія системи і середовища як її оточення визначається як понять відповідно «система» і «надсистема». В.Н. Садовський і Є.Г. Юдін визначали це співвідношення як:
1. система утворює особливу єдність із середовищем;
2. будь-яка досліджувана система являє собою елемент системи більш високого порядку;
3. елементи будь-якої досліджуваної системи, в сою чергу, звичайно виступають як системи більш низького порядку.
В одному з словників-довідників з математики, кібернетики та економіці дається таке визначення поняттю:
«Середовище є сукупність всіх об'єктів, зміна властивостей яких впливає на систему, а також тих об'єктів, чиї властивості змінюються в результаті поведінки системи».
Визначення меж системи в навколишньому середовищі робиться самим дослідником або спостерігачем. Тому включення певних об'єктів в якості елементів досліджуваної системи є творчим і цільовим моментом самого дослідника. Наведемо приклад уявлення систем і середовища (рис.3).
Людина реалізує свої інтереси індивідуально, через групи, підприємства, національну і світову економіку, рис.3. Найважливішою внутрішньої змінної підприємства є людина (кадри), саме ця змінна підприємства є носієм ціннісних орієнтацій, цілей, технології управління, соціокультурних систем, стилю управління, умінь і навичок підприємства.
Мал. 3. Визначення ролі людини в поданні
середовища і системи
Поняття «система» стало термінологічної основою побудови теорії систем. Трактування поняття «система» має різні варіанти. Наведемо приклади деяких з них.
1. Система - це об'єктивна єдність, закономірно пов'язаних один з одним предметів, явищ, а також знань про природу і суспільство. (БСЕ.Т.39. С.158).
2. Система - це комплекс елементів, що знаходяться у взаємозв'язку (У. Барталанфі).
3. Система - це множестово елементів з відносинами між ними і між їх атрибутами (А. Холла, Р. Фейджин).
4. Система є свій відбиток у свідомості суб'єкта (дослідника, спостерігача) властивостей об'єктів і їх відносин у вирішенні задачі дослідження, пізнання (Ю.І. Черняк).
5. Система - це сукупність пов'язаних і взаємозалежних один з одним елементів, що становлять деяке цілісне утворення, що має нові властивості, відсутні у її елементів (О.Т. Лебедєв, С.А. Язвенко).
Для того щоб виробити найбільш об'єктивне ставлення до даного терміну, необхідно виділити найбільш загальні властивості, які характеризують поняття «система». До таких властивостей можна віднести:
1. Наявність елементів, які можуть бути описані атрибутами (властивостями самих елементів);
2. Наявність різного виду зв'язків між елементами, які визначають ступінь їх організації в цілому (функціональні властивості);
3. Наявність відносин між елементами, які визначаються рівні ієрархії в будівлю цілого освіти (властивість співвідношення);
4. Наявність мети існування системи, яка визначає доцільність її існування в навколишньому середовищі (властивість самоврядування або управління).
5. Наявність мови опису стану і функціонального поведінки системи (властивість ізоморфізму, різноманіття засобів опису).
Всі перераховані властивості системи в тій чи іншій мірі кореспондуються з методологічними принципами теорії систем (представленими вище) і можуть розглядатися як закономірності дослідження, проектування і створення будь-яких систем.
На підставі цих властивостей можна сформулювати ще одне визначення:
«Система - це цілісне структурне утворення, що виділяється дослідником з навколишнього середовища на основі єдності функціонування безлічі взаємопов'язаних об'єктів в якості елементів, що володіють певними властивостями, зв'язками і відносинами».
Поняття «елемент» системи застосовується в системних дослідженнях для визначення способу відділення частини від цілого. В даному сенсі елемент виступає як своєрідний межа можливого поділу системи на «елементарні» складові, які дозволяють найкращому способом розібратися і зрозуміти закономірності функціонування кожної частини системи в цілісному освіті. Виділення елементів системи дозволяє краще розібратися в будові самої системи і визначити її структурно-функціональні зв'язки і відносини. Визначення кількості таких елементів в процесі дослідження системи має суб'єктивно-творчий характер. Кожен дослідник, формулюючи цілі і завдання дослідження, визначає і глибину членування цілої системи на частини. Елементами системи можуть бути як підсистеми, так і її компоненти, в залежності від тих властивостей, якими володіє виділений елемент системи.
Поняття «підсистема» має на увазі виділення щодо незалежної частини системи, яка сама має властивості об'єкта-системи. До таких властивостей можна віднести наявність структурної цілісності, подцелей функціонування і комунікативності з іншими підсистемами (елементами). Сама підсистема повинна складатися з неоднорідних елементів, тобто що володіють різними властивостями.
Поняття «компонента», стосовно до елементів системи вживається в тому випадку, коли сукупність властивостей елементів однорідна.
Поняття «зв'язок» і «відносини» мають досить складне пояснення. У спеціальній літературі прийнято поняття «зв'язок» ототожнювати з динамічним станом елементів, яке визначається цілями функціонування і методами управління в процесі встановлення зв'язку.
Поняття «ставлення» характеризує зі статикою будови самого елемента, тобто його структурою. В теорії логіки прийнято «ставлення» розглядати як співвідношення, супідрядність одного властивості елемента іншому. Таке співвідношення теж грунтується на різних видах зв'язків, наприклад, в мікроелементах. Поняття «ставлення» можна розглядати як «зв'язки будови» елемента.
Поняття «зв'язок» визначається як прояв властивостей комунікації самого елемента з його оточенням. Зв'язок здійснюється на основі закону обміну енергією, інформацією і речовиною в процесі динамічного розвитку самого елемента. Поняття «зв'язок» описує ступінь обмеження вільного розвитку самого елемента. Всі елементи будь-якої системи завжди вступають у взаємодію один з одним, втрачаючи при цьому деякі зі своїх властивостей. Наявність властивостей зв'язків у елемента (комунікації) забезпечує його життєдіяльність. Отже, поняття «зв'язок» визначає функціонально-процесуальну характеристику системи, а поняття «ставлення» - функціонально-структурну характеристику.
За класифікацією І.В. Блауберг, В.М. Садовського і Є.Г. Юдіна зв'язку можуть бути представлені у вигляді:
- Генетичних (породження), коли один об'єкт є основою для народження іншого об'єкта;
- Перетворення, коли елементи однієї системи в процесі взаємодії з елементами іншої системи набувають нових властивостей в одній системи або обох системах;
- Взаємодії, які поділяються на зв'язку взаємодії об'єктів або зв'язку взаємодії окремих властивостей об'єктів;
- Функціонування, які забезпечують реальну життєдіяльність об'єкта;
- Розвитку, які виникають в процесі переходу з одного якісного стану об'єкта в інше;
- Управління, які можуть утворювати різновид або функціональних зв'язків, яких зв'язків розвитку.
Представлена класифікація показує, що рамки визначення зв'язків часто розмиті і можуть перетинатися. Більш докладно про кожен вид зв'язків системи можна познайомитися в навчальному посібник В.Н. Спіцнадель [13, С.133-140].
В рамках системних досліджень поняття «зв'язок» має найбільше значення, тому що в процесі взаємодії елементів в системі встановлюються алгоритми їх спільного функціонування.
За своїм характером зв'язку можуть бути позитивними, негативними і гармонізованими.
Під положітельнойсвязью розуміється результат взаємодії елементів в процесі, якого не порушується внутрішня структура самих елементів і цей результат дає імпульс до подальшого розвитку елементів і всієї системи.
Під негативною зв'язком розуміється результат взаємодії елементів в процесі, якого відбувається руйнування, як самого елемента, так і всієї системи.
Під гармонізованої зв'язком розуміється стійке динамічний стан розвитку елементів в результаті їх взаємодії.
Отже, в системах різної природи завжди існують різні види зв'язків, за рахунок яких забезпечується збереження цілісного утворення.
Прийнято кількість зв'язків між елементами в системі представляти як можливе поєднання за формулою:
S = g (g-1), де g - кількість елементів.
Виходячи з їхньою теорією алгоритмом, можна констатувати, що зв'язку між елементами в системі, можуть мати лінійний (односпрямований), нелінійний (у багатьох напрямах) і циклічний характер або їх поєднання.
Як було визначено вище поняття «ставлення» як внутрішнього зв'язку між елементами системи логічно пов'язане з поняттям «структура».
Поняття «структура» означає будова, розташування, порядок. Структура відбиває взаємозв'язку і взаємини між елементами системи, які встановлюють порядок її будови. Структуру систему прийнято описувати видом зв'язків і відносин (ієрархія зв'язків) між її елементами. Структура описує внутрішню будову (стан) системи. Структури можуть бути як статичні, так і динамічні. Одна і та ж система може бути описана різними видами структур, в залежності від аспектів і стадій дослідження або проектування в просторі і часі.
Структури систем можуть описувати стан системи, її поведінку, умови її рівноваги, стійкості і розвитку.
Під станом системи прийнято розуміти її опис в певний момент часу, як «статичну фотографію». В такому стані всі елементи мають статичні вхідні і вихідні параметри.
Наприклад, S = F (g, e, u), де F - функція, а g, e, u - параметри елементів.
Під поведінку системи прийнято розуміти опис зміна її параметрів у часі. Наприклад, S (t) = F, де t - час.
Під рівновагою системи розуміється опис стану системи, яка позбавлена зовнішніх впливів і знаходиться в стані рівноваги.
Під стійким станом системи розуміється така поведінка, яке забезпечує їй повернення в рівноважний стан після впливу зовнішніх факторів. Як правило, стан стійкості забезпечується за рахунок поєднання властивостей самих елементів системи.
Під розвитком системи розуміється такий стан системи яке забезпечує розвиток властивостей зв'язку відносин в рамках організаційний структури в тривалому часовому періоді, з урахуванням впливу факторів зовнішнього середовища. Далі буде розказано про такий клас систем на прикладі адаптивних систем, самообучающихся і саморозвиваються.