Основні характеристики систем

До основних характеристик систем відносять: структуру системи, стан системи та перетворення системи.

Функціонування системи, а також взаємодія із зовнішнім середовищем визначається її структурою. Структура системи визначає сукупність її елементів і стійких зв’язків між ними.

Взагалі, можна виділити два основних типа структурних зв’язків: підпорядкованості та узгодженості.

Зв’язок підпорядкованості припускає, що один із компонентів є головним, тобто визначаючим в їх сумісному функціонуванні. Зв’язок узгодженості – це такий зв’язок, при якому ролі компонентів рівноцінні.

Ці типи структурних зв’язків визначають ієрархічну структуру системи. Компоненти з підпорядкованими зв’язками розміщуються на різних рівнях ієрархії, а компоненти узгоджених зв’язків знаходяться на одному рівні ієрархії.

Між компонентами системи і компонентами зовнішнього середовища існують комунікативні зв’язки.

Кожен компонент із складу системи виконує функції, які визначаються, з одного боку, властивостями компоненти, а з іншого – його структурними і комунікативними зв’язками. Між функціями компонентів також є зв’язки підпорядкованості і узгодження. Тому можна подати ієрархічну структуру функцій компонентів, на верхньому рівні якої знаходяться загальносистемні функції, на виконання яких спрямовані всі функції компонентів системи.

Отже, ієрархічній структурі компонентів системи відповідає ієрархічна структура їх функцій: виконання функцій вищого рівня забезпечується сукупністю функцій попереднього (нижчого) рівня, які, у свою чергу, забезпечуються функціями ще нижчого рівня і т.д. до елементарних функцій, які реалізуються окремими елементами системи.

Види структур систем.

В залежності від складу і просторово-часових властивостей системи бувають прості, складні і великі.

Прості – це системи, які не мають розгалуженої структури і складаються з невеликої кількості взаємозв’язаних і взаємодіючих елементів. Такі системи служать для виконання простіших функцій і як правило входять до складу інших систем. Особливістю простих систем є детермінованість номенклатури і числа елементів та зв’язків (як внутрішніх, так і зовнішніх).

Складні системи характеризуються великою кількістю елементів і внутрішніх зв’язків, їх неоднорідністю та різноякісністю, структурною багатостатністю, виконанням багатьох функцій або складної функції (наприклад: людина, держава, комп’ютер тощо). Компоненти складної системи можна розглядати як підсистеми, які також можуть складатись з простіших підсистем і т.д.

Тобто, ієрархічна побудова – характерна ознака складної системи. Окремо для складних систем можна виділити фактор неможливості передбачення їх поведінки без спеціального аналізу та оцінювання.

Взагалі складну систему поділяють на такі функціональні підсистеми:

· вирішальну, яка приймає глобальне рішення про взаємодію з зовнішнім середовищем та розподіляє локальні завдання всім іншим підсистемам для його реалізації;

· інформаційну, що забезпечує збір, обробку та передачу інформації, необхідної для прийняття глобального рішення та виконання локальних завдань;

· управління, призначену для реалізації глобального рішення;

· гомеостазну, яка підтримує динамічну рівновагу усередині системи і регулює потоки і ресурси енергії та матерії у підсистемах, необхідних для виконання їх локальних завдань, тобто забезпечує здібність системи тривало функціонувати без суттєвого зниження ефективності;

· адаптивну, яка накопляє досвід в процесі навчання для покращення структури і функцій системи.

Таким чином, у складній системі всі її підсистеми, як правило, також складні системи. Складність системи – поняття багатогранне, тому в різних проблемах виявляються різні аспекти складності. Виділяють структурну складність, динамічну складність, обчислювальну складність і т.д. Складність – поняття якісне, нечітке, яке не строго визначено і не має загально прийнятого способу кількісного оцінювання.

Велика система – це система, яку неможливо спостерігати одночасно з позиції одного спостерігача у часі або просторі, для якої суттєвим є просторовий фактор, кількість підсистем якої дуже велика, а склад різнорідний. Система може бути і великою, і складною. Складні системи поєднують більше широку групу систем, ніж великі системи, тобто останні є підкласом складних систем.

Важливим в процесі аналізу та синтезу великих і складних систем є поняття декомпозиції та агрегування. Декомпозиція означає спосіб дослідження систем, який приводить до спрощеного опису. Буквально, декомпозиція є роз’єднанням системи на окремі частини з їх послідовним самостійним розглядом. Стосовно великих та складних систем декомпозиція є найбільш ефективним інструментом для їх дослідження.

Агрегування систем є поняттям протилежним декомпозиції. В процесі аналізу і особливо синтезу виникає необхідність поєднання елементів системи з метою розгляду системи з більш загальних позицій.