2.3. Базові поняття системного підходу
З деяких часток умовності всі поняття[2]«системи» можна поділити на три групи.
Визначення, що належать до першої групи, розглядають систему як комплекс процесів, явищ і зв'язків між ними, які існують об'єктивно, незалежно від спостерігача.
Визначення другої групи розглядають систему як інструмент, спосіб дослідження процесів і явищ. Спостерігач, маючи перед собою ціль, конструює систему як якесь абстрактне відображення реальних об'єктів.
Третя група визначень представляє компроміс між двома першими. Система тут – штучно створюваний комплекс елементів (людей, процедур, технологій, наукових теорій і т.д.), призначений для рішення складного організаційного, технічного, економічного завдання. Отже, тут спостерігач не тільки виділяє систему із середовища, але й створює, синтезує її [2].
Розглянемо основні поняття теорії систем, до яких поряд із системою, у першу чергу, варто віднести такі категорії, як середовище, елемент, зв'язки й структура.
Поняття «система» широко використовується як у наукових дослідженнях, так і в повсякденному житті. Цей термін також є відбиттям деякої об'єктивної реальності. Існує велика кількість визначень системи, що охоплюють різні ознаки об'єктів, розглянутих як системи.
Під системою найчастіше розуміють цілісна безліч взаємозалежних елементів, що володіє властивостями, відмінними від властивостей елементів, що утворять ця безліч. Із цього визначення можна виділити наступні властивості системи. Система - це сукупність елементів. За певних умов елементи можуть розглядатися як системи.
Зв'язку (взаємозв'язку) між елементами закономірно визначають інтегративні властивості системи, відрізняють систему від простого конгломерату й виділяють її як цілісне утворення з навколишнього середовища.
Таким чином, система - це такий об'єкт, властивості якого не зводяться без залишку до властивостей складових його елементів. Такий об'єкт має цілісність, що виражається в неаддитивности, интегративности його властивостей. Неаддитивность властивостей цілого означає не тільки поява нових систем, але й у деяких випадках зникнення окремих властивостей елементів, що спостерігалися до їхнього з'єднання в систему. Наприклад, молекула має такі властивості, яких немає в складових її атомів.
Під поняттям «середовище» розуміється сфера, що обмежує структурне утворення системи. Середовище є все те, що впливає на систему, але непідконтрольна їй. Вплив середовища на систему називають вхідними впливами, або входами; вплив системи на середовище - вихідні впливи, реакція системи, або виходи. Складна взаємодія системи й середовища як її оточення визначається відповідно поняттями «система» і «надсистема».
Саме відношення цих систем між собою можна розглядати як взаємодію середовища й системи. Визначення границь системи в навколишнім середовищі робиться самим дослідником або спостерігачем. Тому включення певних об'єктів як елементи досліджуваної системи є творчим і цільовим моментом самого дослідника.
Поняття «система» стало термінологічною основою побудови теорії систем. Трактування цього поняття має різні варіанти. Приведемо приклади деяких з них [3].
1. Система – це об'єктивна єдність закономірно зв'язаних один з одним предметів, явищ, а також знань про природу й суспільство.
2. Система – це комплекс елементів, що перебувають у взаємозв'язку.
3. Система – це безліч елементів з відносинами між ними й між їхніми атрибутами.
4. Система є відбиття у свідомості суб'єкта (дослідника, спостерігача) властивостей об'єктів і їхніх відносин у рішенні завдання дослідження, пізнання.
5. Система – це сукупність взаємозалежних елементів, що становлять деяке цілісне утворення, що має нові властивості, відсутні в її елементів.
Утримування наведених понять для опису лише одного терміна показує, що кожний з авторів має своє відношення до даного терміна.
Для того щоб виробити найбільш об'єктивне відношення до терміна «система», необхідно виділити найбільш загальні властивості, які його характеризують. 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 їхньої організації в цілому (функціональні властивості);
3) наявність відносин між елементами, які визначають рівні ієрархії в будові цілого утворення (властивість співвідношення);
4) наявність мети існування системи, що визначає доцільність її існування в навколишнім середовищі (властивість самоврядування або керування);
5) наявність мови опису стану й функціонального поводження системи (властивість ізоморфізму, різноманіття коштів опису).
Всі зазначені властивості системи в тім або іншому ступені корреспондируются з методологічними принципами теорії систем (представленими вище) і можуть розглядатися як закономірності дослідження, проектування й створення будь-яких систем.
На підставі цих властивостей можна сформулювати ще одне визначення. Система - це цілісне структурне утворення, виділюване дослідником з навколишнього середовища на основі єдності функціонування безлічі взаємозалежних об'єктів як елементи, що володіють певними властивостями, зв'язками й відносинами.
Як елемент системи розглядається об'єкт, відносно самостійний і не підлягаючому подальшому розчленовуванню на даному рівні розгляду, що виконує певні функції, що перебуває у взаємозв'язку з іншими об'єктами, що становлять систему. Поділ об'єктів на елементи й системи відносно. Кожна система може бути представлена як елемент системи великого масштабу (суперсистеми); у свою чергу елемент можна розглядати в якості щодо самостійної системи. Виділення елементів у дуже складних системах опосредуется розчленовуванням системи на підсистеми, які являють собою відносно самостійні частини системи, що підлягають подальшому розчленовуванню.
Поняття «елемент системи» застосовується в системних дослідженнях для визначення способу відділення частини від цілого. У даному змісті елемент виступає як своєрідна межа можливого поділу системи на елементарні складові, які дозволяють найкращим способом розібратися й зрозуміти закономірності функціонування кожної частини системи в цілісному утворенні. Виділення елементів системи дає можливість зрозуміти будову самої системи й визначити її структурно-функціональні зв'язки й відносини. Визначення кількості таких елементів у процесі дослідження системи має суб'єктивно-творчий характер. Кожний дослідник, формулюючи мети й завдання дослідження, визначає й глибину членування цілої системи на частині. Елементами системи можуть бути як підсистеми, так і її компоненти, залежно від тих властивостей, якими володіє виділений елемент системи.
Поняття «підсистема» має на увазі виділення щодо незалежної частини системи, що сама має властивості об'єкта-системи. До таких властивостей можна віднести наявність структурної цілісності, подцелей функціонування й коммуникативности з іншими підсистемами (елементами). Сама підсистема повинна складатися з неоднорідних елементів, що володіють різними властивостями.
Функціонування системи як єдиного цілого забезпечується зв'язками між елементами. Зв'язок - це перенесення матеріальних, енергетичних або інформаційних компонентів з одного об'єкта в іншій; це функціональна характеристика елемента, а відношення - це структурна характеристика.
Поняття «зв'язок» і «відношення» мають досить складне пояснення. У спеціальній літературі прийнято ототожнювати поняття «зв'язок» з динамічним станом елементів, що визначається цілями функціонування й методами керування в процесі встановлення зв'язку.
Поняття «відношення» характеризується статикою будови самого елемента, тобто його структурою. У теорії логіки прийняте «відношення» розглядати як співвідношення, супідрядність однієї властивості елемента іншому. Таке співвідношення теж ґрунтується на різних видах зв'язків, наприклад у мікроелементах. Поняття «відношення» можна розглядати як «зв'язки будови» елемента.
Зв'язки діляться на внутрішні, коли таке перенесення компонентів відбувається між елементами системи, і зовнішні, коли вихід однієї системи стає входом в іншу. Такий зв'язок прийнято називати прямим зв'язком. Наприклад, поставки ресурсів організації. Крім прямого зв'язку, існує ще й зворотний зв'язок. Прямий зв'язок забезпечує передачу впливу, інформації з виходу одного елемента на вхід іншого, а зворотна - з виходу деякого елемента на вхід того ж елемента.
Поняття «зв'язок» визначається як прояв властивостей комунікації самого елемента з його оточенням. Зв'язок здійснюється на основі закону обміну енергією інформацією й 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 в елемента (комунікації) забезпечує його життєдіяльність. Отже, поняття «зв'язок» визначає функціонально-процесуальну характеристику системи, а поняття «відношення» - функціонально-структурну характеристику.
По класифікації И. В. Блауберга, В. Н. Садовского й Э. Г. Юдина, зв'язки можуть бути наступними [60]:
генетичні породження, коли один об'єкт є основою для народження іншого;
перетворення, коли елементи однієї системи в процесі взаємодії з елементами іншої здобувають нові властивості в одній або обох системах;
взаємодії, які підрозділяються на зв'язку взаємодії об'єктів або окремих властивостей об'єктів;
функціонування, які забезпечують реальну життєдіяльність об'єкта;
розвитку, які виникають у процесі переходу з одного якісного стану об'єкта в інше;
керування, які можуть утворювати різновид або функціональні зв'язки, або зв'язків розвитку.
Представлена класифікація показує, що визначення зв'язків часто розмиті й можуть перетинатися.
У рамках системних досліджень поняття «зв'язок» має найбільше значення, тому що в процесі взаємодії елементів у системі встановлюються алгоритми їхнього спільного функціонування. Наприклад, рекурсивний зв'язок встановлює причинно-наслідковий зв'язок між різними параметрами в економічній системі. Синергическая зв'язок у теорії систем визначає результат спільних дій взаємозалежних елементів як загальний ефект, що перевищує суму ефектів, одержуваних від кожного незалежного елемента. Циклічний зв'язок розглядається як складний зворотний зв'язок між елементами в системі, що визначає її повний життєвий цикл, наприклад, у процесі виробництва якого-небудь виробу. Зворотний зв'язок є основою саморегуляції, розвитку систем, пристосування їх до умов, що змінюються, існування. Наприклад, у керуванні соціально-економічними системами використовується функція коректування, що заснована на принципі зворотного зв'язка, тобто можливості ухвалення рішення залежно від сформованих умов.
За своїм характером зв'язку можуть бути позитивними, негативними й гармонізованими.
Під позитивним зв'язком розуміється результат взаємодії елементів, у процесі якого не порушується внутрішня структура самих елементів. Цей результат дає імпульс до подальшого розвитку елементів і всієї системи.
Під негативним зв'язком розуміється результат взаємодії елементів, у процесі якого відбувається руйнування як самого елемента, так і всієї системи.
Під гармонізованим зв'язком розуміється стійкий динамічний стан розвитку елементів у результаті їхньої взаємодії.
Отже, у системах різної природи завжди існують різні види зв'язків, за рахунок яких забезпечується збереження цілісного утворення.
Кількість зв'язків між елементами в системі прийнято представляти як можливе сполучення по формулі
S = g (g - 1),
де g – кількість елементів.
Виходячи з теорії алгоритмів, можна констатувати, що зв'язку між елементами в системі можуть мати лінійний (односпрямований), нелінійний (многонаправленный) і циклічний характер або їхнє сполучення.
Склад елементів і спосіб їхнього об'єднання визначають структуру системи. Формально її часто представляють у вигляді граф, де вершини відповідають елементам системи, а дуги - їхнім зв'язкам. Особливе місце серед структур різних типів займають ієрархічні структури.
Поняття «відношення» як внутрішній зв'язок між елементами системи логічно пов'язане з поняттям «структура», що означає будову, розташування, порядок. Структура відображає взаємозв'язки й взаємини між елементами системи, що встановлюють порядок її будови. Структуру системи прийнято описувати видом зв'язків і відносин (ієрархія зв'язків) між її елементами. Структура описує внутрішню будову (стан) системи. Структури бувають як статичними, так і динамічними. Та сама система може бути описана різними видами структур залежно від аспектів і стадій дослідження або проектування в просторі й у часі.
Структури систем можуть описувати стан системи, її поводження, умови її рівноваги, стабільності й розвитку.
Стан системи - це опис її в певний момент часу як «статичної фотографії». У такому стані всі елементи мають статичні вхідні й вихідні параметри.
Під рівновагою системи розуміється опис стану системи, що позбавлена зовнішніх впливів і перебуває в стані рівноваги.
Під стійким станом системи розуміється таке поводження, що забезпечує їй повернення в рівноважний стан після впливу зовнішніх факторів. Як правило, стан стабільності забезпечується за рахунок сполучення властивостей самих елементів системи.
Розвиток системи - це такий стан системи, що забезпечує розвиток властивостей зв'язку відносин у рамках організаційної структури в тривалому тимчасовому періоді, з урахуванням впливу факторів зовнішнього середовища. (Далі буде розказано про такий клас систем на прикладі адаптивних систем, що самонавчаються й саморозвиваються систем.)
Теорія систем вивчає закономірності організації, структурування, функціонування, поводження й існування будь-якого об'єкта як система. Методологічною основою побудови теорії систем стали такі універсальні наукові принципи, як: цілісність, дискретність, гармонія, ієрархія й адекватність.
У теорії систем широко використовуються методи моделювання на базі лінійного й нелінійного програмування, в основі якого лежать методи теорій, представлених у табл. 2.2.
Таблиця 2.2
Перелік теорій
