Существует множество определений понятия системы. В системологии дается следующие определение: «Система представляет собой определённое множество взаимосвязанных элементов, образующих устойчивое единство и целостность, обладающее интегральными свойствами и закономерностями». В учебном пособии «Основы общей теории систем» дано более полное и содержательное определение, которое описывает систему «как набор объектов, имеющих данные свойства, и набор связей между объектами и их свойствами».
Причины образования системы являются основными в системной теории. Само вовлечение компонентов в систему или выбор их из имеющегося множества происходит до и в процессе формирования цели на основе исходной потребности. Таким образом, потребность есть причинный системообразующий фактор, а цель – функциональный фактор.
Составляющими любого материального объекта являются элемент, связь, взаимодействие, целеполагание (рис. 1).
Элемент – это составная часть сложного целого. В нашем случае сложное целое – система, которая представляет собой комплекс взаимосвязанных элементов. Элемент – неделимая часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению к данной системе. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учёта в пределах модели данной системы его внутреннего строения. Сам элемент характеризуется только его внешними проявлениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элементами.
Множество А элементов системы можно описать в виде
A = {ai}, i = 1,..., n, (1.1)
где аi – i-й элемент системы; n – число элементов в системе.
Каждый аi элемент характеризуется m конкретными свойствами Zi1, …, Zim (вес, температура и т.д.), которые определяют его в данной системе однозначно.
Совокупность всех m свойств элемента аi будем называть состоянием элемента Zi: Zi = (Zi1, Zi2, Zi3, …, Zik, …,Zim). (1.2)
Состояние элемента, в зависимости от различных факторов (времени, пространства, внешней среды и т.д.) может изменяться. Последовательные изменения состояния элемента будем называть движением элемента.
Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами – это значит выявить наличие зависимостей их свойств.
Множество Q связей между элементами аi, и аj можно представить в виде
Q = {qij}, i, j = 1,..., n. (1.3)
Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер. Двусторонняя зависимость свойств одного элемента от свойств других элементов системы называется взаимосвязью.
Взаимодействие – совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.
Структура системы – совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества
D = {A, Q}. (1.4)
Структура является статической моделью системы и характеризует только строение системы, не учитывая множества свойств (состояний) её элементов. Система существует среди других материальных объектов, которые не вошли в неё. Они объединяются понятием «внешняя среда» – объекты внешней среды. По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система – объект анализа (синтеза), а другая – как внешняя среда.
Внешняя среда – это набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, действуют на систему. Внешняя среда представляет собой совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.
