1. Загальні принципи побудови систем
1.1 Поняття системи, її властивості та їх співвідношення. Прості та ієрархічні системи
В енциклопедичному словнику приводиться наступне визначення поняття "система" (в перекладі з грецької - ціле, складене з частин; поєднання): Іншими словами, система - це множина елементів, що знаходяться у відносинах і зв'язках один з одним і утворюють визначену цілісність, єдність.
Це визначення добре відображає наше інтуїтивне уявлення про систему, але для більш чіткого її визначення сформулюємо властивості (ознаки), які повинна мати система, оскільки не кожна сукупність, навіть пов'язаних елементів, утворює систему.
1. Цілочисельність і членимість. Система завжди містить цілочисельну сукупність елементів, що взаємодіють один з одним.
Треба відмітити, що елементи існують лише у системі. Поза системою - це лише об'єкти, що мають потенціальну можливість утворення системи.
Елементи можуть бути різнотипними, але у той же час поєднаними. При зміні набору елементів системи можна очікувати зміну властивостей системи.
2. Зв'язки. Між елементами існують вагомі зв'язки, що з закономірною необхідністю визначають якість та властивості конкретно даної системи. При зміні зв'язку (без зміни набору елементів), якість і властивості системи змінюються. Зв'язки можуть бути як матеріальні, так і інформаційні, як прямі, так і зворотні. Зв'язки між елементами системи повинні бути більш сильними, ніж зв'язки окремих елементів з зовнішнім середовищем, оскільки у протилежному випадку така система не може існувати.
3. Організація. Наявність здатності елементів системи взаємодіяти і встановлювати зв'язки між собою лише передбачає можливість створення системи. Для виникнення системи необхідно сформулювати упорядковані зв'язки, тобто визначену структуру, організацію системи.
4. Наявність інтегративних якостей. Під інтегративністю розуміють таку властивість системи, коли сукупність елементів, що мають зв'язки у відповідності з прийнятою структурою, повинна приводити до появи нових властивостей притаманних лише системі, і відсутніх у окремих елементів, що її складають.
Розглянемо вищезазначені системні ознаки на конкретному прикладі. В якості прикладу розглянемо транспортну систему перевезень пасажирів великого міста. Вказана система складається із окремих елементів: транспортні установи (АТП, трамвайні і тролейбусні депо), транспортні одиниці (автобуси, трамваї, тролейбуси, метро), станції посадки, висадки та пересадки, тощо. Але ця сукупність елементів ще не називається системою.
Для функціонування їх у системі необхідно мати зв'язки, тобто має бути спроектовано у просторі міста певне розташування зупинок і місць пересадок, маршрутів руху транспорту тощо (тобто має бути створена транспортна мережа міста), що дозволить реалізувати можливість переміщення пасажиропотоків у транспортній мережі.
І, нарешті, необхідно так організувати роботу транспортних одиниць у цій мережі (шляхом розробки розкладів руху), щоб не виникало заторових ситуацій і довгострокових затримок пасажиропотоків.
Якщо у результаті подібних операцій виникне нова інтегративна властивість - переміщення без затримок і з достатньою комфортністю пасажирів з будь-якого місця мережі у будь - яке інше (досягнення якої не є можливим за допомогою окремих елементів), то така сукупність елементів і зв'язків у даній структурі представляє собою систему.
Слід зауважити, що інтегративність часто вживається як синонім поняття цілісності системи. Властивість цілісності (емерджентності) виявляється в системі при виникненні в неї нових інтегративних якостей, невластивих її компонентам (елементам). Деякі дослідники виділяють цілісність як самостійну властивість, тому, що, прагнучи підкреслити інтерес не стільки до зовнішніх ознак прояву цілісності системи, скільки до більш глибинних причин, які обумовлюють виникнення цієї властивості, тобто до факторів, що забезпечують збереження саме цілісності системи.
Розглянемо взаємодію частини і цілого у системі. Для того, щоб глибше зрозуміти властивість цілісності, необхідно насамперед враховувати дві ЇЇ сторони:
1) властивості системи як цілого (Q) не є простою сумою властивостей складових її елементів (частин) qi тобто
2) властивості системи як цілого залежать від властивостей складових її елементів (частин), тобто Q = f (qi).
Крім цих двох основних сторін варто мати на увазі, що об'єднані в систему елементи, як правило, втрачають певну частину своїх властивостей, притаманних їм поза системою, тобто система як би "пригнічує" ряд властивостей елементів. Але, з іншого боку, елементи, потрапивши в систему, можуть набути нових властивостей.
Зрозуміло, що визначення чисельних значень α і β також представляєш собою непросту задачу.
По кількості елементів і по функціях, що виконуються, системи можуть бути простими і складними. Складні системи, як правило, представляють собою сукупність простих систем і, зазвичай, будуються по ієрархічному принципу (див. рис. 1.1).
Закономірності ієрархічної упорядкованості систем - це група закономірностей тісно зв'язана з властивістю цілісності і з розчленовуваннями цілого на частини. Однак ієрархічну упорядкованість системи характеризуєш також і взаємодія системи з оточуючим її середовищем, надсистемою, підлеглими системами.
Як приклад ієрархічної системи розглянемо 3-х рівневу умовну систему управління автотранспортними підприємствами (АТП) та автотранспортними об'єднаннями (АТО), зображену на рис .1.1.
1-й рівень ієрархії - це підсистеми самого низького рівня (внутрішньовиробничі системи). Наприклад, АТП розглядається як система взаємодії її основних підрозділів: транспортний відділ, відділ постачання, служба безпеки та ін.
ІІ-й рівень ієрархії - це підсистеми, що забезпечують взаємодію двох і більше підсистем 1-го рівня. Наприклад, автотранспортне об'єднання (АТО) включає у себе 3 АТП. Кожне АТП у такій системі вже розглядається як елемент, внутрішні зв'язки і структура яких вже не розглядаються.
ІІІ-й рівень ієрархії - це підсистема, що керує певними підсистемами II- го рівня. У прикладі, що розглядається, можливе створення координуючого органу (Міністерство, відомство, тощо) – який координує діяльність декількох АТО. Очевидно, що в підсистемах ІІІ-го рівня ієрархії підсистеми II рівня вже розглядаються, у свою чергу, елементами, без розгляду, як їх структури, так і зв'язків з підлеглими АТП.
Розглянута система дає тільки поверхневе уявлення про структури подібних систем. В реальності справа виявляється набагато складнішою. Тому розглянемо групу закономірностей формування ієрархічної упорядкованості систем більш детально.