• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Визначення систем

Основні поняття теорії систем

ЛЕКЦІЯ 2

Запитання для самоперевірки

1. З чим пов'язаний теоретичний аспект системного аналізу?

2. Яких проблем стосується прикладний аспект системного аналізу?

3. У чому полягають предмет і метод системного аналізу як наукової дисципліни?

4. Чи можна вважати системний підхід складовою частиною системного аналізу?

5. Які з прикладних дисциплін дуже близькі до системного аналізу?

6. Охарактеризуйте співвідношення між системним аналізом, з одного боку, і синергетикою, системотехнікою та дослідженням операцій, з іншого.

Нас оточує безліч різноманітних об’єктів. Для того, щоб ми могли спілкуватися й розуміти один одного, необхідно дати їм назви, тобто, визначити за допомогою певних понять. Часто одне й те саме поняття використовують для різних за своєю природою об’єктів і тоді необхідно чітко з’ясувати, про що конкретно йдеться. До понять, які є досить широковживаними, можна віднести і слово “система”. Що ж ми розуміємо під цим терміном?

Хоча в різних публікаціях наводиться більше ніж сотня його визначень, будь-яке з них при ближчому розгляді виявляється неповним. У таких випадках, зрозуміло, необхідно брати до уваги конкретні галузі його використання. Відомо, що весь наш світ складається з безлічі систем різного характеру й масштабу. Об'єкти, що нас оточують, поєднані багатьма різноманітними зв’язками. Термін “система” використовують у тих випадках, коли хочуть охарактеризувати досліджуваний чи проектований об'єкт як щось цілісне, єдине, складне, яке неможливо відразу пояснити, показавши його, зобразивши графічно чи описавши математичним виразом.

Аналіз засвідчує, що визначення поняття “система” змінювалися з часом не тільки за формою, а й за змістом. Розглянемо основні етапи його еволюції впродовж розвитку теорії систем і системного аналізу.

У перших визначеннях у тій чи іншій формі вказувалося на те, що система – це елементи (компоненти, частини) a_i та зв'язки (відносини) r_j між ними:

(2.1)

чи

(2.1а)

де А = {а_i}, R = {r_j}.

Так, Л. фон Берталанфі визначав систему як комплекс взаємодіючих компонентів чи як сукупність елементів, що знаходяться у певних відносинах один з одним і з середовищем.

Пари термінів “елементи” – “компоненти” та “зв'язок” – “відносини” зазвичай використовують як синоніми. Однак, строго кажучи, поняття “компонент” є більш загальним, ніж “елемент”. Воно може означати як елемент, так і підсистему або інше утворення з елементів.

Щодо термінів “зв'язок” і “відносини”, то існують різні погляди: одні дослідники вважають зв'язок окремим випадком відносин, інші – відносини окремим випадком зв'язків, треті пропонують поняття зв'язку застосовувати до статики системи, до її структури, а терміном “відносини” характеризувати деякі дії в процесі функціонування (динаміки) системи. Тому, в різних визначеннях і використовувалися різні поняття, які допомагають їх авторам уточнювати характеристики конкретних систем: наявність у них складових (компонентів) різної складності, статику чи динаміку системи тощо.

Якщо відомо, що елементи є принципово неоднорідними, то це можна відразу врахувати у визначенні, виділивши множину А = {a_i} і множину В = {b_k}:

Якщо відносини r_j застосовуються тільки до елементів різних груп (множин) і не мають використовуватися всередині множин А і В, то в символічній формі це відображають у вигляді:

де – компоненти системи, утворені з елементів вихідних множин А і В (форма такого виду називається в лінгвістиці синтагмою);

а_i А, b_k B, r_jR..

За М. Месаровичем, наприклад, виділяють множину X вхідних об'єктів (що впливають на систему) і множину Y вихідних об'єктів (результатів), між якими встановлюють узагальнююче відношення перетинання:

чи (2.1б)

Для уточнення елементів і зв'язків у визначеннях згадують про властивості. Так, згідно з А. Холом, властивості (атрибути) Q_A доповнюють поняття елемента (предмета):

(2.2)

А.І. Уйомов використовує двоїсті визначення системи, в одному з яких властивості q_i характеризують елементи а_i, а в іншому – властивості q_j характеризують зв'язки r_j:

(2.2а)

(2.2б)

Згодом у визначеннях системи з'являється поняття цілі. Спочатку воно використовувалося в неявному вигляді. Наприклад, за Ф.Є. Темніковим, система – це організована множина (у якій ціль з'являється при розкритті поняття “організоване”); за філософським словником, система – це “… сукупність елементів, що знаходяться у відносинах і зв'язках між собою й утворюють певну цілісну єдність”.

Пізніше поняття цілі почали застосовувати у вигляді кінцевого результату, системо утворюючого критерію, функцій. Потім з’явилися явні згадки про цілі.

Символічно цю групу визначень подамо в такий спосіб:

(2.3)

де Z – сукупність (чи структура) цілей.

Наприклад, у визначенні В. Сагатовського, покладеному в основу однієї з методик структуризації цілей, система – це скінченна множина функціональних елементів і відносин між ними, виділена із середовища SR відповідно до певної цілі в межах певного часового інтервалу ΔТ, тобто:

(2.3а)

Слід звернути увагу на важливість відокремлення системи від середовища. Під середовищем розуміють сукупність усіх об'єктів, зміна властивостей яких впливає на систему, а також тих об'єктів, чиї властивості змінюються внаслідок її функціонування (еволюції, життєдіяльності). Таким чином, урахування середовища призводить до розгляду системи більш високого порядку: будь-яка система є елементом системи більш високого порядку. Це важливо брати до уваги при виборі системи, зважаючи на особливості застосовуваних прийомів та технологій розв’язання проблеми.

У 70-і роки до визначення системи (поряд з елементами, зв'язками, їх властивостями й цілями) почали включати спостерігача N, тобто особу, що подає об'єкт чи процес у системному вигляді при їх дослідженні чи ухваленні рішення:

(2.4)

На необхідність урахування взаємодії між дослідником і досліджуваною системою вказав У.Р. Ешбі. Перше визначення, до якого явно включено спостерігача, дав Ю.І. Черняк: “… Система є відображенням у свідомості суб'єкта (дослідника, спостерігача) властивостей об'єктів та їх відносин при вирішенні завдання дослідження, пізнання”. В інших варіантах згадують завдання проектування, експлуатації, управління, а в деяких – і мову спостерігача LN (обраний ним метод моделювання), за допомогою якої він відображає об'єкт та процес ухвалення рішення. Тоді:

(2.4а)

У визначеннях системи буває й більша кількість складових, але це пов'язано з диференціацією в конкретних умовах видів елементів і відносин між ними.

Загалом виділення систем є завжди умовним і навіть довільним (суб'єктивним) процесом, що залежить переважно від мети (характеру завдань) і від того, хто здійснює згадане виділення (спеціальності фахівця, рівня його предметної й загальної ерудиції тощо). У зв'язку з цим можна запропонувати ще одну модифікацію вказаного терміна: система – це обмежена множина взаємодіючих елементів зі зв'язками між ними, накладеними умовами задачі, для розв’язання якої її створюють.

В.М. Волкова запропонувала визначення, в якому система не розчленовується на елементи (тобто не руйнується повністю), а подається як сукупність укрупнених компонентів, принципово необхідних для існування й функціонування об’єкта дослідження:

(2.5)

де {Z} – сукупність чи структура цілей; {Str} – сукупність структур (виробнича, організаційна тощо), які реалізують цілі; {Tech} – сукупність технологій (методи, засоби, алгоритми тощо), що реалізують систему; {Cond} – умови існування системи, тобто чинники, які впливають на її утворення, функціонування й розвиток.

Таке визначення дає змогу не руйнувати досліджувану систему, а зберігати в ній основні структури, перетворюючи й розвиваючи її відповідно до поставлених цілей, а при створенні нової системи допомагає утворити цілісну концепцію її проектування, реалізувати цільовий підхід до її створення.

Із цього випливає коротка теза: система – це те, що дає можливість розв'язати задачу.

Зіставляючи еволюцію визначення поняття “система” (елементи і зв'язки, потім – ціль, потім – спостерігач) й еволюцію використання категорій теорії пізнання в дослідницькій діяльності, можна знайти подібність: останнім часом при організації процесу пізнання поряд з об'єктами вивчення, їх властивостями й відносинами (зв'язками) між елементами, усе більшу увагу починають приділяти суб'єкту, “спостерігачу”, який проводить експеримент, що виявляє особливості досліджуваного об'єкта. З урахуванням цього і спираючись на більш глибокий аналіз поняття системи, поданий нижче, можна, очевидно, розуміти це поняття як категорію теорії відображення, пізнання.

З огляду на останнє, цікаво звернути увагу на питання про матеріальність чи нематеріальність системи. З одного боку, прагнучи підкреслити матеріальність систем, деякі дослідники у своїх визначеннях заміняють термін “елемент” термінами “об'єкт”, “предмет”. Хоча останні можна трактувати і як абстрактні об'єкти чи предмети дослідження, все-таки їх застосування має на меті вказати на матеріальність системи.

З іншого боку, у визначеннях Ю.І. Черняка й особливо С. Оптнера (система є способом чи засобом вирішення проблеми) систему можна трактувати тільки як відображення, тобто як щось, що існує лише у свідомості дослідника, конструктора. Будь-який фахівець, котрий розуміє закономірності теорії відображення, має, здавалося б, заперечити: очевидно, що задум (ідеальне зображення системи) потім буде існувати в матеріальному втіленні, а для задач ухвалення рішення важливо акцентувати увагу на тому, що поняття системи може бути засобом дослідження, вирішення проблеми. У Великій радянській енциклопедії систему визначено як “об'єктивну єдність закономірно зв'язаних один з одним предметів, явищ, а також знань про природу й суспільство”, тобто підкреслюється, що поняття елемента, а отже, і системи можна застосовувати як до існуючих матеріально реалізованих об’єктів, так і до відображення знань про них чи про їх майбутні реалізації.

Таким чином, у понятті системи, як і в будь-якій іншій категорії теорії пізнання, об'єктивне й суб'єктивне становлять діалектичну єдність, і варто говорити не про матеріальність чи нематеріальність системи, а про підхід до об'єктів дослідження як до систем, про різне подання їх на різних стадіях пізнання чи створення. Той самий об'єкт на різних етапах може розглядатися у різних аспектах. Відповідно існують і різні аспекти поняття системи: філософський (теоретико-пізнавальний), науково-дослідний, проектний, інженерний тощо. Іншими словами, у термін “система” на різних стадіях розгляду об'єкта вкладають різний зміст.

На перших етапах системного аналізу важливо вміти відокремити (відмежувати, як пропонують говорити дослідники систем, щоб точніше визначити цей крок) систему від зовнішнього середовища, з яким вона взаємодіє.

Окремим випадком виділення системи із середовища є визначення її через “входи” і “виходи”, за допомогою яких вона взаємодіє із середовищем. У кібернетиці й теорії систем таке представлення системи називають “чорним ящиком”. На цій моделі базувалися первинні визначення У.Р. Ешбі, Д. Елліса і Ф. Людвіга, Дж. Кліра й М. Валяха.

В. Садовський і Є. Юдин зазначають, що система утворює особливу єдність із середовищем; становить собою, як правило, елемент системи більш високого порядку, а її елементи, у свою чергу, звичайно виступають як системи більш низького порядку.

Це твердження розвиває запропонований в одній із методик системного аналізу цілей поділ оточення (складного середовища) на вищі та нижчі системи, або підвідомчі і системи зовнішнього середовища.

При цьому вважають, що середовище – це сукупність усіх об'єктів, зміна властивостей яких впливає на систему, а також тих об'єктів, чиї властивості змінюються в результаті функціонування системи.

Виділяючи систему із середовища, спостерігач відокремлює (обмежує) елементи, що включаються до неї, від інших, тобто, від середовища, згідно з цілями дослідження (проектування) чи попереднім уявленням про проблемну ситуацію. При цьому можливі три випадки місцезнаходження спостерігача, який може:

− розглядати себе як частину середовища, а систему – як цілком ізольовану від нього та будувати замкнені моделі (у цьому випадку середовище не відіграватиме ролі при вивченні моделі, але може впливати на її формування);

− включити себе до системи й моделювати її, беручи до уваги свій вплив на систему та зворотний вплив системи на свої уявлення про неї (ситуація більш характерна для соціально-економічних та організаційних систем);

− виділити себе із системи та із середовища й розглядати систему як відкриту, яка постійно взаємодіє із середовищем, враховуючи цей факт при моделюванні.

В останньому випадку практично неможливо аналізувати всі об'єкти, що були віднесені до середовища. Їх множину необхідно звузити, зважаючи на мету дослідження, точку зору спостерігача (особи, яка приймає рішення), шляхом аналізу взаємодії системи із середовищем, включивши цей механізм аналізу до методики моделювання.

Уточнення або конкретизація визначення системи в процесі дослідження призводить до необхідності з’ясування особливостей середовища та її взаємодії з ним. У зв'язку з цим важливо прогнозувати не тільки стан системи, а й стан середовища, що є особливо важливим для систем управління в економіці. В останньому випадку варто зважати на неоднорідність середовища: наявність власне економічного середовища, а також природного, соціального, політичного, правового та інших.

У процесі аналізу межа між системою й середовищем може уточнюватися. При цьому дослідник може виділяти в середовищі певні складові, котрі він спочатку включив до системи. І, навпаки, вивчаючи кореляції між компонентами системи й середовища, він може вважати за доцільне віднести до системи складові середовища, сильно зв'язані з її компонентами.

Розглядаючи різні визначення системи та їх еволюцію й не виділяючи жодне з них як основне, ми прагнули допомогти усвідомити той факт, що на різних етапах подання об'єкта як системи, у різних конкретних ситуаціях зміст цього поняття може бути різним. Тому воно може змінюватися в міру уточнення уявлень про систему чи при переході на інший етап її дослідження.

Більш повне визначення, що включає й елементи, і зв'язок, і ціль, і спостерігача, а іноді і його “мову” відображення системи, допомагає поставити завдання й намітити основні етапи аналізу системи. Наприклад, в організаційних системах, якщо не виділити осіб, які приймають рішення (ОПР), то можна й не досягти цілі, заради якої вони створюються. Але є системи, зокрема, природні, для яких неможливо вважати, що хтось приймає рішення з їх розвитку. Іноді не потрібно явно використовувати поняття цілі. Зокрема, варіант теорії систем Ю. Урманцева, створений для дослідження невисокорозвинених біологічних об'єктів типу рослин, не включає поняття цілі як невластиве для цього класу об'єктів, а поняття доцільності, розвитку відбиває у формі особливого виду відносин – законів композиції.

Таким чином, при проведенні системного аналізу потрібно насамперед вивчити проблемну ситуацію за допомогою якомога повнішого визначення системи, а потім, виділивши найбільш істотні компоненти, що впливають на ухвалення рішення, сформулювати “робоче” визначення, яким мають користуватися особи, що беруть участь у здійсненні системного аналізу. При цьому варто мати на увазі, що воно може уточнюватися, розширюватися або звужуватися залежно від ходу аналізу.

Робоче визначення системи допомагає досліднику (розробнику) почати її опис. Далі для того щоб правильно вибрати необхідні елементи, зв'язки, їх властивості й інші складові, які входять до прийнятого робочого визначення системи, потрібно, щоб особи, що формують таку первинну модель системи, використовували ці поняття з однаковим значенням.

Читайте також:

1. Active-HDL як сучасна система автоматизованого проектування ВІС.
2. I визначення впливу окремих факторів
3. I. Органи і системи, що забезпечують функцію виділення
4. I. Особливості аферентних і еферентних шляхів вегетативного і соматичного відділів нервової системи
5. II. Анатомічний склад лімфатичної системи
6. II. Бреттон-Вудська система (створена в 1944 р.)
7. II. Визначення мети запровадження конкретної ВЕЗ з ураху­ванням її виду.
8. II. Мотивація навчальної діяльності. Визначення теми і мети уроку
9. III етап. Системний підхід
10. IV. Розподіл нервової системи
11. IV. Система зв’язків всередині центральної нервової системи
12. IV. УЗАГАЛЬНЕННЯ І СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ВИВЧЕНОГО

Переглядів: 1006