Тема 2. Основні поняття теорії систем та системного аналізу
Методичні вказівки
Основним завданням студента є чітке усвідомлення поняття «система», його еволюції. У теоретико-пізнавальному аспекті можна виділити три можливі підходи розгляду систем: 1) система розглядається як взаємопов'язаний комплекс матеріальних об'єктів (такий підхід зручний, головно, при дослідженні природних об'єктів або процесів матеріального виробництва); 2) система включає, з одного боку, набір матеріальних об'єктів, а з іншого - інформацію про їхній стан (такий підхід застосовується при описуванні процесів управління матеріальним виробництвом); 3) система розглядається чисто в інформаційному аспекті як комплекс відношень, зв'язків, інформації (такий підхід прийнятий у теоретичних дослідженнях, для описування соціальних відносин та процесів управління).
Особливу увагу слід звернути на взаємодію між системою та зовнішнім середовищем, яке здійснюється за допомогою входів та виходів, рис. 2.1. Вхід системи - це дія на неї зовнішнього середовища. Вихід системи - результат функціонування системи для досягнення певної мети або її реакція на вплив зовнішнього середовища.
Рис. 2.1 - Графічне зображення системи (модель чорного ящика)
Мета відображає те, що може чи повинно виникнути, прообраз майбутнього, стан, який бажано досягнути. Мета конкретизується за допомогою цілей. Далі доцільно розглянути різні класи цілей.
При дослідженні систем використовують такі поняття, як елемент, підсистема, надсистема та функція системи, котрі обов'язково необхідно засвоїти. Складовими системи, а також елементами відповідних структур можуть бути не тільки речі, але також властивості і становища, зв'язки і відношення, фази, етапи, стадії, цикли та рівні функціонування і розвитку. Це і забезпечує універсальність системно аналізу.
Функція системи - це дії, які виконує система або може виконувати для досягнення мети і реалізації свого призначення.
Між елементами довільної системи та між різними системами існують зв'язки, за допомогою яких вони взаємодіють між собою. Ці зв'язки можуть виражатися в обміні речовиною, енергією чи інформацією між взаємодіючими системами або елементами. У подальшому слід зупинитись на вивченні класифікації зв'язків, особливо сутності та видів зворотного зв'язку, рис. 2.1.
Зв¢язки перетворюють систему з простого набору складових у єдине ціле і разом з ними визначають стан і структуру системи, безумовно при визначальному впливі функції.
Під структурою системи розуміють її стійку впорядкованість та зв'язки між елементами і підсистемами. Структура відбиває найсуттєвіші зв'язки між елементами та підсистемами, які мало змінюються при змінах у системі та забезпечують існування системи і найважливіших її властивостей. Структуру системи можна зобразити графічно, у вигляді опису, матриць або іншими способами. Далі слід звернути увагу на вивченні основних типів (моделей) структур.
Під ієрархією системи розуміють розташування її підсистем або елементів за певним порядком від вищого до нижчого.
Вивчаючи цю тему, необхідно розібратись у поняттях, що характеризують функціонування та розвиток систем: стан, поведінка, рівновага, стійкість.
Стан системи характеризується кількісними та якісними значеннями внутрішніх параметрів (змінних) системи в даний момент. Функціонування системи або зміну станів системи у часі називають поведінкою або рухом.
Рівновага - це здатність системи зберігати свій стан як можна довше (як за відсутності, так і за наявності зовнішніх збурюючих впливів).
Під стійкістю розуміють здатність системи повертатися в стан рівноваги після виведення її з цього стану впливом зовнішніх збурень. Стан рівноваги, у який система здатна повертатися, називають стійким станом рівноваги.
Література: 2, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 16, 17, 18, 19.
Практична робота № 1
План заняття
1. Порівняльний аналіз визначень система. Поняття «система» та його зв¢язок з поняттям «мета».
2. Зміст основних аспектів мети та їх практичнее значення.
3. Основні види структур, їх переваги та недоліки.
4. Види зв′язків у системах. Характеристика зворотного зв′язку та його видів.
5. Поняття, що характеризують функціонування та розвиток систем.
Завдання до виконання
Тест. Оберіть відповіді з наведених варіантів для сформульованих запитань.
Для запитань 3,4,6,7,8 необхідно обрати лише по одній відповіді з наведених, для запитань 1,2,5 -по дві. Кожна з правильних відповідей оцінюється в 1 бал, і таким чином максимальна кількість балів за тест становить 11. Результати тесту оцінюються наступним чином: якщо кількість отриманих балів знаходиться в межах 0 - 5- «незадовільно», 6 - 7- «задовільно», 8 -«добре», 9 - 10 -«відмінно».
1. Система - це:
а) множина об'єктів разом з відношеннями між об'єктами та зовнішнім середовищем;
б) множина об'єктів разом з відношеннями між об'єктами та між їх атрибутами;
в) множина функцій, на якій визначене задане відношення з фіксованими властивостями;
г) комплекс взаємопов'язаних елементів, що утворюють цілісність;
д) утворює особливу єдність з функціями та є елементом «надсистеми»;
е) комплекс елементів, що взаємодіє з зовнішнім середовищем;
є) структура та множина функцій, які підпорядковані глобальній меті.
2. Декомпозиція - це:
а) поділ системи на частини з метою зробити зручнішими певні операції з цією системою;
б) спрощення системи, надміру складної для розгляду цілком;
в) об'єднання елементів в систему шляхом визначення системотворчих відношень;
г) ускладнення системи, надміру простої для виконання визначених функцій;
д) розподіл функцій системи за класами з метою її кращого пізнання;
е) все те, що виконує система або може виконувати відповідно до свого призначення;
є) це множина частин або форм (елементів), які знаходяться у взаємодії та специфічному порядку.
3.Функція системи - це:
а) спрощення системи, надміру складної для розгляду цілком;
б) сукупність станів елементу в просторі та часі;
в) об'єднання елементів в систему шляхом визначення системотворчих відношень;
г) все те, що виконує система або може виконувати відповідно до свого призначення;
д) стійка упорядкованість у просторі та в часі елементів і зв'язків системи.
4. Структура - це:
а) множина частин або форм (елементів), які знаходяться у взаємодії та специфічному порядку, необхідному для реалізації функцій;
б) це стійка упорядкованість у просторі і в часі елементів та зв'язків між системою та зовнішнім середовищем;
в) множина обмежень на потоки в просторі та часі;
г) сукупність всіх об'єктів, зміна яких впливає на систему, а також об'єктів, що змінюються під дією системи;
д) те, що може чи повинно виникнути, прообраз майбутнього, стан, який бажано досягнути;
е) сукупність станів елементу в просторі та часі;
є) те, що с первинним щодо функції.
5. За наявністю інформації про способи досягнення цілей виділяються наступні їх класи:
а) функціональні цілі, цілі-аналоги, ідеали;
б) мікроцілі, макроцілі, генеральна ціль;
в) тактичні цілі, макроцілі, ідеали;
г) тактичні цілі, цілі-аналоги, цілі розвитку;
д) функціональні цілі, цілі-аналоги, цілі розвитку.
6.Досягнення спільної мети в сильно децентралізованій системі забезпечується:
а) стійким механізмом регулювання, що реалізує позитивний обернений зв 'язок, який веде до досягнення спільної мети;
б) координацією потоків, що надходять у систему з зовнішнього середовища;
в) керуючими діями верхніх рівнів ієрархії;
г) стійким механізмом регулювання, що не дозволяє сильно відхилитися від поведінки, яка веде до досягнення спільної мети;
д) обмеженням впливів зовнішнього середовища на елементи та структуру системи.
7. Ієрархія - це:
а) структура з підпорядкованістю, тобто з нерівноправними зв'язками — дії в одному напрямку виявляють набагато більший вплив, аніж в оберненому;
б) деревовидна структура, в якій відношення підпорядкування служать для забезпечення інформованості верхніх рівнів ієрархії;
в) мережа, в якій завдяки наявності великої кількості зв'язків між елементами забезпечується стійкість системи;
г) система, в якій діють негативні зворотні зв'язки, що сприяють досягненню системою глобальної мети;
д) структура з жорстким підпорядкуванням та централізацією і наявністю асиметричних зв'язків, внаслідок чого завжди забезпечується досягнення генеральної мети.