Об'єктом наукового дослідження є предмет або явище матеріального світу, які існують незалежно від людської свідомості або їх відображення в людській свідомості. Об'єкт дослідження може бути як матеріальним (атом, теплота, швидкість тощо), так і теоретичним (абсолютно чорне тіло, ідеальний газ, крапка тощо). Матеріальні об'єкти дослідження поділяються на натуральні (природні), що існують у природі, та штучні (технічні), створені цілеспрямовано (рис. 3). Штучні об'єкти поділяються на технічні об'єкти та процеси. Особливістю технічних об'єктів є їх цілеспрямоване створення за певним образом.

Створення єдиної методики сучасної інженерної діяльності як взаємозв'язаних процесів дослідження та проектування технічних об'єктів ґрунтується на використанні системного підходу, що дає змогу розглядати об'єкт дослідження і об'єкт проектування як технічну систему, призначену для виконання заданих функцій і взаємодії із зовнішнім середовищем.

Система — це єдине ціле, що складається із певним чином зв'язаних між собою елементів. Тобто, якщо між елементами скінченої множини існують певні відношення, то ці елементи утворюють систему. При об'єднанні елементів у систему вона отримує додаткові властивості, які відсутні в окремих елементах. Наприклад, механічна коливна система складається із тіла певної маси і пружного елемента, які мають властивість коливатися з певною власною частотою. Кожен із цих елементів, взятий окремо, неспроможний генерувати коливання.

Рис. 3. Види об'єктів наукового дослідження.

Розглянемо введені для визначення системи поняття.

Множина — це сукупність реальних або уявних об'єктів — елементів множини.

Елемент — це частина системи, яка на певній стадії дослідження не поділяється. При наукових дослідженнях у механіці це може бути тверде тіло, в хімії — атом чи молекула, в ядерній фізиці — елементарні частинки, в біології — клітина тощо. При дослідженнях у логіці елементами логічної системи є поняття, судження тощо. Розрізняють два види технічних систем: технічна система-об'єкт, елементами якої є матеріальні тіла, та система-процес, елементами якої є дії. Спільним для обох видів систем є наявність двох типів множин для їх опису: множина елементів та множина зв'язків між елементами.

При системному описі об'єкта використовуються поняття структури та функції. Структуризація системи полягає у вирізненні в ній цих двох множин.

Структура системи 5 характеризує її внутрішню організацію. Вона описується множиною елементів системи та множиною відношень між ними , тобто .

Функція системи, або поведінка системи, визначається як послідовність у часі її станів. Стан системи — це сукупність значень властивостей системи в певний момент часу. Штучна, або технічна, система має певне призначення, що визначається метою її створення. Мета створення технічної системи повинна забезпечити її задану поведінку, або функцію. Тому технічна функція штучної системи визначається її цілеспрямованою поведінкою. Процес тривалої реалізації технічною системою власної функції називається функціонуванням.

Взаємозв'язок між функцією та структурою системи є одним із найважливіших елементів загальної теорії систем. Він декларується такими постулатами.

1. Функція системи однозначно задається її структурою, бо одна структура може реалізувати тільки одну функцію.

2. Функція не визначає структуру системи однозначно, бо одна й та ж функція може бути реалізована різними структурами.

Стан системи може бути визначений вектором, компонентами якого є окремі властивості системи. Властивості системи характеризуються її параметрами, під якими розуміють будь-яку характеристику системи, що становить інтерес для дослідника і піддається спостереженню або вимірюванню. Поняття стану системи пов'язане, своєю чергою, з її взаємодією із зовнішнім середовищем.

Зовнішнє середовище включає все, що не належить до системи. Кожен об'єкт дослідження оточує зовнішнє середовище, з яким він взаємодіє, зазнаючи впливу теоретично необмеженої кількості різних дій. Навіть виділення об'єкта із зовнішнього середовища для дослідження вже змінює його. При виділенні об'єкта для дослідження врахувати всі ці впливи неможливо (рис. 4). Тому чим більша їх кількість врахована, тим точнішим буде результат дослідження.

Рис. 4. Об'єкт дослідження як система.

В реальних дослідженнях обмежуються врахуванням впливу зовнішніх систем, у яких хоча б один елемент взаємодіє через вхід-вихід із системою, що вивчається. При цьому дослідник не обов'язково бере до уваги всі знайдені ним впливи, досить врахувати лише суттєві.

До основних правил вивчення системних об'єктів, які визначаються загальною теорією систем, можна віднести такі:

1. Правило цілісності: властивості системи перевищують суму властивостей її елементів, тобто сумуванням властивостей елементів не отримується властивість системи.

2. Правило структурності: технічна система однозначно описуєть­ся її структурою, тобто переліком елементів та зв'язків між ними.

3. Правило взаємозв'язку системи і середовища: технічна система виявляє свої властивості у взаємодії із зовнішнім середовищем.

4. Правило ієрархічності: кожний елемент системи можна розглядати як систему, а систему — як елемент більшої системи (завод-цех-потокова лінія-верстат-механізм-вузол-деталь-конструктивний елемент-поверхня).

5. Правило множинності описів: для повного опису складних технічних систем необхідно побудувати багато різних моделей, кожна з яких описує лише один бік технічної системи.

Системне представлення об'єкта дослідження та проектування дає змогу здійснити його класифікацію за такими ознаками:

за виникненням — природний або штучний (технічний) об'єкти;

за видом елементів — штучний об'єкт, коли елементами є матеріальні тіла, або процес, коли елементами є функції чи дії: явища (для природних об'єктів) або операції (для технічних об'єктів);

за складністю структури — прості (декілька елементів), середньої складності, складні та дуже складні об'єкти;

за характером зміни станів — статичний, коли стан із часом не змінюється, та динамічний, коли стан об'єкта із часом змінюється;

за характером функціонування — неперервні, функціонування яких не переривається, та дискретні, функціонування яких складається із багаторазового повторення його функції;

за ступенем впливу збурень — детерміновані та стохастичні.