Teorie_systemu_uvod_Klement

Milan Klement

Univerzita Palackého jako komplexní vzdělávací instituce CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_015/0002337

Univerzita Palackého v Olomouci Pedagogická fakulta Teorie systémů – úvod to teorie systémů

Milan Klement

Olomouc 2022

Oponenti: doc. RNDr. Petr Šaloun, Ph.D. Mgr. Květoslav Bártek, Ph.D. Ing. Jiří Štencl

Neoprávněné užití tohoto díla je porušením autorských práv a může zakládat občanskoprávní, správněprávní, popř. trestněprávní odpovědnost.

1. vydání

© Milan Klement, 2022

© Univerzita Palackého v Olomouci, 2022

ISBN 978 80 244 6110 6 (online: PDF)

Obsah

1 Úvod do teorie systémů.............................................................................................................4

1.1 Historie teorie systémů 4

1.2 Předmět zkoumání teorie systémů.....................................................................................5

1.3 Základní pojmy teorie systémů..........................................................................................6

1.4 Definice pojmu systém 6

1.5 Určení účelu a vymezení systému na objektu .....................................................................7

1.6 Struktura a dekompozice systému .....................................................................................8

1.7 Determinovanost, náhodnost a neurčitost systémů 10

1.8 Organizace a řízení systémů............................................................................................ 10

1.9 Systémy statické a dynamické......................................................................................... 13

1.10 Kvalita, spolehlivost a stabilita systému 13

1.11 Systémy tvrdé a měkké .................................................................................................. 14

2 Dekompozice systémů ............................................................................................................. 16

2.1 Účel dekompozice systémů 17

2.2 Zásady provádění dekompozice systémů.......................................................................... 18

2.3 Hlediska dekompozice systémů ....................................................................................... 18

3 Systémová analýza a návrh systémů 22

3.1 Analýza a syntéza systémů ............................................................................................. 22

3.2 Systémová analýza......................................................................................................... 23

3.3 Systémový návrh 24

3.4 Strukturovaná systémová analýza ................................................................................... 26 3.5 Strukturovaný systémový návrh 31

4 Systémy a jejich modely 34

4.1 Model ............................................................................................................................ 35

4.2 Dělení modelů................................................................................................................ 36

4.3 Volba struktury modelu 37

4.4 Volba parametrů modelu ................................................................................................ 38

4.5 Možnosti grafického vyjádření modelů ............................................................................. 38 4.5.1 Grafy................................................................................................................. 38 4.5.2 Statický model systému strukturní diagram ....................................................... 40

5 Systémy a jejich řízení 43

5.1 Zpětná vazba ................................................................................................................. 44

5.2 Kladná zpětná vazba ...................................................................................................... 44

5.3 Záporná zpětná vazba 45

5.4 Řízení systémů 46

5.5 Kybernetický model řízení ............................................................................................... 47 5.6 Základy řízení logického typu .......................................................................................... 49 5.6.1 Formální logika .................................................................................................. 50 5.6.2 Logické funkce ................................................................................................... 50 5.6.3 Booleova algebra 54

1 Úvod do teorie systémů

Cíle

Po prostudování této kapitoly byste měli být schopni:

popsat historii a vývoj teorie systémů

vymezit předmět zkoumání teorie systémů

operovat se základními pojmy teorie systémů

vymezit pojem systém

určovat účel a vymezení systému na objektu

popsat struktura a dekompozici systému

vysvětlit pojmy determinovanost, náhodnost a neurčitost systému

popsat možnosti organizace a řízení systémů

popsat základní charakteristiky systémů statických a dynamických

vysvětlit pojmy kvalita, spolehlivost a stabilita systému

charakterizovat systémy tvrdé a měkké

Průvodce studiem

Hned na začátku tohoto textu Vás zaskočíme několika řádky teorie. Nedejte se prosím tímto odradit, protože po prostudování této kapitoly budete schopni vysvětlit několik základních a velmi důležitých pojmů, které jsou podstatné pro další studium.

Dáme Vám dobrou radu. Je neefektivní důležité pasáže textu opakovaně pasivně pročítat s domněním, že Vaše vědomosti poté budou trvalé. Je vhodné pokoušet se vysvětlit studovanou oblast vlastními slovy a provádět si zestručňující výpisky. Jistě ale naleznete takovou metodu učení, která Vám bude nejvíce vyhovovat. Takže s chutí do toho!!!

Vstupní znalosti a podmínky:  V této i následující kapitole nemusíte mít žádné vstupní teoretické znalosti. Předpokládáme totiž, že jste v oblasti obecné teorie systémů naprostými laiky či úplnými začátečníky. Proto je výklad koncipován tak, abyste získali všechny potřebné znalosti a dovednosti přímo při studiu tohoto materiálu.

Potřebný čas pro studium kapitoly: 90 minut

1.1 Historie teorie systémů

Ačkoliv teorie systému jako taková vznikla až v průběhu 20. století Její předchůdce najdeme už v dobách mnohem dřívějších. Počátky systémového myšlení lze vidět už u Aristotela, který ve svém díle Metafyzika prohlašuje, že celek je víc, než souhrn svých částí.

V rámci 20. století se dále představa systému a jeho fungování vyvíjela a to v několika navazujících myšlenkových úrovních, které na sebe bezprostředně časově i obsahově navazovaly a položili tak základ soudobé podoby teorie systémů (1).

Teorie systémů ve 20. století

Intuitivní představa systém jako množina elementů, které jsou vázány nějakým vztahem mezi sebou. Takto definoval systém Ludwig von Bertalanfy na počátku třicátých let. Prof. Bertalanfy se zabýval teorií otevřených systémů stimulovaných potřebami biologie.

Tato základní myšlenka dala vznik nové vědecké disciplíně obecné teorii systémů. Za zakladatele obecné teorie systémů je považován prof. Bertalanfy, který ukázal, že interakce mezi částmi jsou pro vlastnosti celku velmi důležité a že celek může vykazovat vlastnosti, které bezprostředně nevyplývají z vlastností jeho částí.

Začátek 40. let znamenal výrazný rozvoj a polarizaci obecné teorie systémů. Dva směry první reprezentoval požadavky biologie, ekonomie a dalších málo formalizovaných disciplín a byl spíše verbálním popisem, druhý směr vycházel zejména z teorie obvodů a teorie řízení, jako deduktivní přístup vycházejících z určitých axiomů (1).

V současnosti je teorie systémů velmi rozšířená a vzhledem ke své univerzálnosti je aplikována v mnoha odvětvích. Vznikají tak teorie systémů specializující se na určité oblasti, jako například dynamická teorie systémů, behaviorální teorie systémů, matematická teorie systémů a další.

Kdo první definoval pojem systém na základě intuitivní představy?

1.2 Předmět zkoumání teorie systémů

Našemu vědeckému zkoumání nelze prakticky podrobit veškerou objektivní realitu. Z důvodů, které jsou nám intuitivní jasné, ale které mají mnohdy hluboké fyzikální opodstatnění, je našemu zkoumání v každém okamžiku přístupná vždy pouze jistá část objektivní reality. Tuto část nazýváme objekt, všechno ostatní okolím (1).

Objekt můžeme vyšetřovat z různých hledisek. Na zvoleném objektu pozorujeme nebo měříme určité vlastnosti. Výběr vlastností závisí na tom, co považujeme za významné vzhledem k danému účelu. Vztah mezi vybranými vlastnostmi na daném objektu definuje systém nad objektem.

Co je to Objekt

Obr. 1: Vztah systému a objektu

Každý systém tedy existuje v nějakém okolí. Je tímto okolím obklopen. Při zkoumání je výhodné omezit se pouze na podstatné okolí, které má se systémem přímý kontakt. Přitom je třeba si uvědomit, že v okolí nás nezajímají vztahy mezi jeho prvky. Pokud by tomu tak nebylo a vztahy mezi prvky tvořící okolí by nás zajímaly, stává se takové okolí dalším systémem (2).