1. Загальні властивості і класифікація систем

Система (від ст.-грец. – ціле, складене із частин; з’єднання) – множна елементів, що знаходяться у відносинах і зв'язках один з одним, яке утворює певну цілісність, єдність.

Теорія систем являє собою наукову дисципліну, котра вивчає різні явища, відволікаючись від їх конкретної природи, і ґрунтується лише на формальних взаємозв'язках між різними складовими їх чинниками і на характері їх змін під впливом зовнішніх умов. При цьому результати всіх спостережень пояснюються лише взаємодією їх компонентів, наприклад характером їх організації та функціонування, а не за допомогою безпосереднього звернення до природи залучених до явищ механізмів (будь вони фізичними, біологічними, соціологічними або чисто концептуальними).

До основних найбільш загальних властивостей систем можна віднести цілісність, синергетичність і ієрархічність.

Цілісність системи є абстрактна сутність та характеризує властивість об’єкту як сукупність його складових, організованих у відповідності з визначеними принципами. Цілісність системи – під цим розуміється, що в деякому істотному аспекті «сила» або «цінність» зв'язків елементів усередині системи вище, ніж сила або цінність зв'язків елементів системи з елементами зовнішніх систем або середовища.

Синергічність, емерджентність – поява у системі властивостей, не властивих елементам системи; принципова незвідність властивостей системи до суми властивостей складових її компонентів (неаддитивність). Можливості системи перевершують суму можливостей складових її частин; загальна продуктивність або функціональність системи краще, ніж у простої суми елементів.

Ієрархічність – кожен компонент системи може розглядатися як система; сама система також може розглядатися як елемент деякої над системи.

При категоріальній класифікації системи поділяються за загальними характеристиками, властивими будь-яким системам, незалежно від їх матеріального втілення. Найбільш часто розглядаються наступні категоріальні характеристики:

· Кількісно всі компоненти систем можуть характеризуватися як монокомпоненти (один елемент, одне відношення) і полікомпоненти (багато властивостей, багато елементів, багато відносин).

· Для статичної системи характерно те, що вона знаходиться у стані відносного спокою, її стан з плином часу залишається постійним. Динамічна система змінює свій стан у часі.

· Відкриті системи постійно обмінюються речовиною, енергією або інформацією з середовищем. Система закрита (замкнута), якщо до неї не надходять і з неї не виділяються речовина, енергія або інформація. У даному випадку ми об'єднали закриті та ізольовані системи під одним поняттям.

· Поведінка детермінованих систем цілком зрозуміла і передбачувана на основі інформації про їх стан. Поведінка ймовірностних систем визначається цією інформацією не повністю, дозволяючи лише говорити про ймовірність переходу системи в той чи інший стан.

· За походженням виділяють штучні, природні і змішані системи.

· За ступенем організованості виділяють клас добре організованих, клас погано організованих (дифузних) систем і клас систем які розвиваються (самоорганізованих).

· При розподілі систем на прості і складні спостерігається найбільші розбіжності точок зору, однак найчастіше складності системи придають такі характеристики як велика кількість елементів, різноманіття можливих форм їх зв'язку, множинність цілей, різноманіття природи елементів, мінливість складу і структури і т. д.

В результаті визначилися ряд перспективних напрямів, які вирішують основні завдання теорії систем.

- Кібернетика, що базується на принципі зворотного зв'язку і розкриває механізми цілеспрямованої і самоконтрольованої поведінки;

- Теорія інформації, що вводить поняття інформації як деякої кількості і що розвиває принципи передачі інформації;

- Теорія ігор, що аналізує в рамках особливого математичного апарату раціональну конкуренцію двох або більше протидіючих сил з метою досягнення максимального виграшу і мінімального програшу;

- Теорія рішень, що аналізує аналогічно теорії ігор раціональні рішення всередині людських організацій, на основі розгляду даної ситуації і її можливих результатів;

- Топологія, або реляційна математика, що включає не метричні області, такі, як теорія мереж і теорія графів;

- Факторний аналіз, тобто процедури відокремлення чинників в багато змінних явищах за допомогою використання математичного аналізу в різних областях знань;

- Загальна теорія систем у вузькому сенсі, що намагається вивести із загального визначення поняття "система", - комплексу взаємодіючих компонентів - ряд понять, характерних для організованих об'єктів: взаємодія, сума, централізація, конкуренція та інші.

Оскільки теорія систем в широкому сенсі є по своєму характеру фундаментальною міждисциплінарною наукою, вона має прикладну сферу, що включає ряд областей:

• системотехніку (Systems Engineering), тобто наукове планування, проектування, оцінку і конструювання систем людина - машина;

• дослідження операцій (Operations research), тобто наукове управління існуючими системами людей, машин матеріалів, фінансів і т.д.;

• інженерну психологію (Human Engineering), тобто аналіз пристосування систем, і, перш за все, машинних систем, для досягнення максимуму ефективності при мінімумі грошових і інших витрат.

Загалом виділяють такі етапи системного підходу при розв’язанні задач:

1. Виділення об'єкту дослідження із загальної сукупності процесів, окреслення контура і кордонів системи, її елементів, зв'язків з середовищем; встановлення мети дослідження, з'ясування структури і функцій системи; виділення головних властивостей елементів і системи в цілому, встановлення їх відповідностей;

2.Визначення основних критеріїв ефективного функціонування системи, а також основних обмежень і умов функціонування;

3. Визначення варіантів структур і елементів, облік основних чинників, що впливають на систему;

4. Складання моделі системи;

5. Оптимізація функціонування системи по досягненню мети;

6. Визначення оптимальної схеми управління системою;

7. Встановлення надійного зворотного зв'язку за результатами функціонування, визначення працездатності і надійності функціонування систем.