Будова систем

Повсякденне використання розглянутих нижче понять (елемент, зв'язок тощо), а також їх трактування в різних конкретних науках не завжди збігається з їх значенням як спеціальних термінів системного опису й аналізу об'єктів. Тому коротко зупинимося на основних поняттях, що допомагають уточнювати уявлення про систему.

Під елементомприйнято розуміти найпростішу частину системи, яку умовно розглядають як неподільну. Однак, відповідь на запитання, що є такою частиною, може бути неоднозначною й залежить від мети та конкретних завдань дослідження.

Наприклад, залежно від того, яке завдання стоїть перед дослідником, елементами комп’ютера можна вважати процесор, плати, шини, монітор та інші великі блоки або їх складові – мікросхеми, транзистори, з’єднання тощо. Аналогічно в системі управління підприємством елементами можна вважати накази, розпорядження, положення й інші нормативно-методичні або нормативно-технічні документи, що регламентують процеси управління, або окремі показники, реквізити, операції організаційно-технологічних процедур підготовки й реалізації управлінських рішень.

При необхідності принцип розчленовування змінюють, виділяючи інші елементи системи, й одержують за допомогою цього нового розчленовування більш адекватне уявлення про аналізований об'єкт чи проблемну ситуацію.

Іноді термін “елемент” застосовують у ширшому сенсі, розуміючи під ним усі складові системи. Однак, при багаторівневому членуванні краще використовувати інші терміни, передбачені теорією систем. Складові, стосовно яких невідомо, чи є вони неподільними, називають – компонентами системи; складові, у яких виділяють більш елементарні частини, – підсистемами.

Розподіл на підсистеми пов'язаний із можливістю вичленовування сукупностей взаємозалежних елементів (чи компонентів), здатних виконувати відносно незалежні функції (підцілі), спрямовані на досягнення загальної мети системи. Назвою “підсистема” підкреслюється, що така частина повинна мати властивості системи (зокрема, таку, як цілісність). Цим вона відрізняється від групи елементів, яка не має власної підцілі і якій не притаманна властивість цілісності. Для таких груп використовується поняття компонентів.

Поділяючи систему на підсистеми, варто мати на увазі, що так само, як і при членуванні на елементи, виділення підсистем залежить від мети й може змінюватися в міру її уточнення та розвитку уявлень дослідника про аналізований об'єкт чи проблемні ситуації.

Поняття “зв'язок”входить до будь-якого визначення системи й характеризує чинники виникнення й збереження її цілісності та властивостей. Цей термін одночасно відбиває як будову (статику), так і функціонування (динаміку) системи.

Зв'язок визначають як обмеження ступеня вільності елементів. Дійсно, елементи, зв'язуючись один з одним, утрачають частину своїх властивостей, якими вони потенційно володіли у вільному стані.

Зв'язок можна охарактеризувати за напрямом, силою, характером (видом). За першою ознакою зв'язки поділяють на спрямовані й не спрямовані. За другою – на сильні та слабкі. Іноді для цього вводять шкалу сили зв'язків для конкретної задачі. За характером (видом) розрізняють зв'язки підпорядкування, породження (генетичні), рівноправні (байдужні), управління. Деякі з цих класів можна поділити більш детально: наприклад, зв'язки підпорядкування можуть бути типу “рід – вид”, “частина – ціле”; зв'язки породження – типу “причина – наслідок”. Зв'язки можна класифікувати також за місцем розташування (внутрішні й зовнішні), за спрямованістю процесів у системі в цілому чи в окремих її підсистемах (прямі і зворотні) та за деякими більш конкретними ознаками. Зв'язки в конкретних системах можуть бути одночасно охарактеризованими за кількома з названих ознак.

Важливу роль у моделюванні систем відіграє поняття зворотного зв'язку. Він може бути позитивним чи від’ємним. У першому випадку зворотний зв’язок зберігає тенденції до змін того чи іншого вихідного параметра, які відбуваються в системі. У другому – він протидіє тенденціям до його зміни, тобто спрямований на збереження необхідного значення цього параметра (наприклад, обсягу виробництва на підприємстві, напрямку руху літака тощо).

Зворотний зв'язок є основою саморегулювання, розвитку систем, адаптації їх до мінливих умов існування. Це поняття, добре відоме інженерам і чітко зрозуміле на прикладах технічних пристроїв, не завжди легко інтерпретується в конкретних організаційних системах управління. При його практичному використанні часто обмежуються тільки фіксацією неузгодженості між необхідним і фактичним значенням регульованого параметра, а потрібно враховувати й реалізовувати всі елементи ланцюга зворотного зв'язку, не забувати його “замкнути”.

Як правило, при розробці моделей функціонування складних саморегульованих систем та систем, що саморганізуються, у них одночасно присутні як від’ємні, так і позитивні зворотні зв'язки. На використанні цих понять базуються, зокрема, імітаційні динамічні моделі.

Теоретично, для того щоб система не розпалася на частини, необхідно забезпечувати перевищення сумарної сили (потужності) зв'язків між її елементами, тобто внутрішніх зв'язків W_Rв над сумарною потужністю зв'язків між елементами системи й елементами середовища, тобто зовнішніх зв'язків W_Rср:

(2.6)

Однак, на практиці в організаційних системах подібні виміри важко реалізувати. Можна ввести лише деякі непрямі оцінки, що характеризують виконання необхідних вимог (2.6).

Термін “ціль”і пов'язані з ним поняття доцільності, цілеспрямованості лежать в основі уявлень про розвиток системи. Їх вивченню у кібернетиці, системному аналізі, психології, філософії приділено велику увагу.

Вивчення взаємозв'язків понять цілі показує, що, у принципі, поведінку однієї й тієї самої системи можна описати й у термінах мети, і цільових функціоналів, що пов'язують цілі з засобами їх досягнення (таке подання називають аксіологічним), і без згадування поняття ціль, у термінах безпосереднього впливу одних елементів або параметрів, що їх описують, на інші, у термінах “простору станів” (чи, як іноді говорять, каузально). Тому та сама ситуація може бути залежно від схильностей і попереднього досвіду дослідника представлена різними способами. У більшості практичних ситуацій краще зрозуміти й описати майбутній стан системи дає змогу поєднання цих підходів.

Часто розрізняють суб’єктивні та об’єктивні цілі. Суб’єктивна ціль – це суб’єктивний погляд дослідника (керівника, власника) на бажаний майбутній стан системи. Об’єктивна ціль – це майбутній реальний стан системи, тобто стан, до якого буде переходити система при заданих зовнішніх умовах і керівних впливах. Суб’єктивні й об’єктивні цілі системи у загальному випадку можуть розрізнятися. Зокрема, вони не збігаються, якщо система є погано дослідженою або якщо суб’єкт, який визначає цілі, недостатньо обізнаний із закономірностями функціонування системи чи ігнорує їх.

Систему може бути представлено простим переліком елементів або “чорним ящиком” (моделлю “вхід-вихід”). Однак, частіше при дослідженні об'єкта недостатньо такого подання, тому що потрібно з'ясувати, що становить собою об'єкт, що в ньому забезпечує виконання поставленої цілі. У цих випадках систему відображають шляхом розчленовування на підсистеми, компоненти, елементи із взаємозв'язками, що можуть мати різний характер, і вводять поняття структури.

Структура(від лат. “structure” – будова, розташування, порядок) відбиває певні взаємозв'язки, взаєморозташування складових частин системи, її будову. При цьому в складних системах структура відображає не всі елементи та зв'язки між ними, а лише найбільш істотні компоненти й зв'язки, що мало змінюються при поточному функціонуванні системи й забезпечують існування системи та її основних властивостей. У разі, якщо намагаються застосувати поняття структури до простих, цілком детермінованих об'єктів, терміни “система” та “структура” практично збігаються. Іншими словами, структура характеризує організованість системи, стійку упорядкованість її елементів і зв'язків.

Структурні зв'язки є відносно незалежними від елементів і можуть виступати як інваріант при переході від однієї системи до іншої, переносячи закономірності, виявлені й відбиті у структурі однієї з них, на інші. Причому системи можуть мати різну природу. У зв'язку з останнім корисно виділити певні види (класи) структур і досліджувати їх окремо.

Як правило, поняття структури пов'язують із графічним відображенням. Однак це не обов'язково. Структуру може бути також подано в матричній формі, у формі теоретико-множинних описів, за допомогою мови топології, алгебри й інших засобів моделювання систем. Ту саму систему можна подавати різними структурами залежно від стадії пізнання об'єкта чи процесу, аспекту їх розгляду, мети створення. При цьому в процесі дослідження чи проектування структура системи може змінюватися. Структури, особливо ієрархічні, як буде показано нижче, можуть допомогти в розкритті невизначеності складних систем. Іншими словами, структурні подання систем можуть бути засобом їх дослідження.

Одним зі способів декомпозиції системи є її подання у вигляді сіткової структури чи мережі.

Наприклад, сіткова структура може відображати характер дії технічної системи (телефонна мережа, електрична мережа тощо), етапи діяльності людини (при виробництві продукції – сітковий графік, при проектуванні – сітьова модель, при плануванні – сітковий план тощо).

При застосуванні сітьових структур використовують спеціальні терміни: “вершина”, “ребро”, “шлях”, “критичний шлях” тощо. Елементи мережі можуть бути розташовані послідовно й паралельно.

Найбільш поширеними та зручними для аналізу є односпрямовані мережі. Але можуть бути й мережі зі зворотними зв'язками. Для аналізу складних мереж застосовують математичний апарат теорії графів, прикладну теорію сіткового планування й управління. Це зумовлює їх широке використання при зображенні процесів організації виробництва й управління підприємствами в цілому.

Також виділяють ієрархічні, деревовидні та інші види структур.

При відображенні складних систем основна проблема полягає в тому, щоб знайти компроміс між простотою опису, який дає можливість скласти цілісне уявлення про досліджуваний чи проектований об'єкт, і деталізацією опису, що дає змогу відобразити численні особливості конкретного об'єкта. Одним зі шляхів вирішення цієї проблеми є завдання системи сім’єю моделей, кожна з яких характеризує поведінку системи з погляду відповідного рівня абстрагування. Для кожного рівня існують характерні риси, закони та принципи, за допомогою яких описується поведінка системи на цьому рівні. Таке подання називають стратифікованим, а рівні абстрагування – стратами.

Таке подання допомагає зрозуміти, що ту саму систему на різних стадіях пізнання та проектування можна (і потрібно) описувати різними змістовними засобами, тобто ніби різними мовами: вербальний опис задуму; науково-дослідні моделі; проект, у якому можуть бути математичні розрахунки, принципові схеми; конструкторські креслення; технологічна документація; зібраний виріб чи створена система, принципи функціонування яких відбиті в інструкціях з експлуатації, положеннях та інших нормативно-технічних документах.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Визначення систем	\|	Функціонування системи

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.