Базовые понятия и определения ТЕОРИИ СИСТЕМ

Основные определения понятия «система*. Подсистема, элемент, компонент. Связи между элементами. Понятия, характеризующие функционирование и развитие системы. Структура системы. Возможности формального описания систем. Основы классификации систем. Электроэнергетический объект как система.

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОНЯТИЯ «СИСТЕМА»

Термины «теория систем* и «системный анализ», несмотря на значительный уже период их использования, все еще не нашли общепринятого, стандартного истолкования. Причина этого в динамичности процессов человеческой деятельности и принципиальной возможности использовать системный подход практически в любой решаемой задаче.

Общая теория систем (ОТС) — научная дисциплина, изучающая фундаментальные понятия и аспекты систем, отвлекаясь от их конкретной природы, основываясь на формальных взаимосвязях между различными составляющими их факторами и на характере их изменения под влиянием внешних условий. Для ОТС объектом исследования является не «физическая реальность», а «система», т. е. абстрактная формальная взаимосвязь между основными признаками и свойствами. Понятие система относится к одному из методологических понятий, поскольку объект исследуется как система.

Исследование объекта как системы предполагает использование ряда систем представлений (категорий), среди которых основными являются:

• 1) структурное — связанное с выделением элементов системы и связей между ними;
• 2) функциональное — с выделением совокупностей функций (целенаправленных действий) системы и ее компонентов, направленное на достижение определенной цели;
• 3) макроскопическое — понимание системы как нерасчленимого целого, взаимодействующего с внешней средой;
• 4) микроскопическое — основанное на анализе системы как совокупности взаимосвязанных элементов, предполагающее раскрытие ее структуры;
• 5) иерархическое — основанное на понятии подсистемы, получаемом при разложении (декомпозиции) системы, обладающей системными свойствами, которые следует отличать от се элемента-,
• 6) процессуальное — предполагающее понимание системы как динамического объекта, характеризующегося последовательностью смены его состояний.

Существует и целый ряд других понятий, тесно связанных с понятием система и ее характеристиками.

Прежде всего, это объект. Объектом познания является часть реального мира, которая выделяется и воспринимается как единое целое в течение длительного времени. Объект может быть материальным и абстрактным, естественным и искусственным. Реально объект обладает бесконечным набором свойств различной природы.

Понятие система возникает там и тогда, где и когда мы материально или умозрительно проводим замкнутую границу между неограниченным или некоторым ограниченным множеством элементов. Те элементы с их соответствующей взаимной обусловленностью, которые попадают внутрь, образуют систему; те, которые остались за пределами границы, образуют множество, называемое системным окружением или внешней средой. Из этих рассуждений вытекает, что немыслимо рассматривать систему без се внешней среды. Система формирует и проявляет свои свойства в процессе взаимодействия с окружением, являясь при этом ведущим компонентом этого воздействия. В зависимости от воздействия на окружение и характер взаимодействия с другими системами функции систем можно проранжировать следующим образом:

• — пассивное существование,
• — материал для других систем,
• — обслуживание систем более высокого порядка,
• — противостояние другим системам (выживание),
• — поглощение других систем (экспансия),
• — преобразование других систем и сред (активная роль).

Понятие система является очень широким и размытым. Современная наука нуждается в выработке четкого научного определения системы. Сделать это непросто, потому что понятие система относится к числу наиболее общих и универсальных. Дать определение, которое относилось бы ко всем без исключения видам систем и, вместе с тем, четко выделяло бы их из внесистемных объектов, на современном этапе развития общей теории систем практически невозможно. Неслучайно этот термин употребляется во множестве различных смысловых вариаций. По [271 система — это:

• — теория (философская система Платона^[1][2])',
• — классификация (периодическая система элементов Д.И. Менделеева);
• — завершенный метод практической деятельности (система реформатора театральной деятельности К. С. Станиславского^[1])',
• — некоторый способ мыслительной деятельности (система счисления);
• — совокупность объектов природы (Солнечная система);
• — некоторое явление общества (экономическая или правовая система);
• — совокупность установившихся норм жизни, правил поведения (законодательная система).

В настоящее время нет единства в определении понятия система. В первых определениях в той или иной форме говорилось о том, что система — это элементы и связи (отношения) между ними. Ведутся дискуссии, какой термин — отношение или связь лучше употреблять. Позднее в определениях системы появляется понятие цели. В последнее время в определение понятия системы наряду с элементами, связями и их свойствами и целями начинают включать наблюдателя.

Хотя современная наука предъявляет очень жесткие требования к формулировкам различных терминов и понятий, требуя их четкости и однозначности, выполнение их для определения понятия система пока не удается. Количество и содержание таких определений обусловлено большим разнообразием типов систем и разными задачами, возникающими при их исследовании, проектировании, монтаже и наладке, эксплуатации, ликвидации. Определения понятия система в течение многих лет изменялись не только по форме, но и по содержанию, которые происходили по мере развития теории систем и использования этого понятия на практике. Среди множества понятий, используемых в ОТС, есть базовые, несколько ограничивающие проблему системной терминологии. Приведем некоторые из наиболее распространенных смысловых вариаций этого понятия, которые даются в [2, 5, 6, 26, 27].

Система:

• 1) термин, используемый в случаях, когда исследуемый или проектируемый объект характеризуется как нечто целое (единое), сложное, о котором невозможно сразу дать представление, показав его, изобразив графически или описав математическим выражением (формулой, уравнением и т. п.);
• 2) сущность, которая в результате взаимодействия сё частей может поддерживать своё существование и функционировать как единое целое;
• 3) любое, достаточно сложное образование, состоящее из множества взаимосвязанных элементов, которые как единое целое взаимодействуют с внешней средой;
• 4) совокупность элементов, объединенных конструкционно и (или) функционально для выполнения некоторых требуемых функций;
• 5) составной объект любого уровня сложности, который может включать персонал, процедуры, материалы, инструменты, оборудование, средства обслуживания, программное обеспечение;
• 6) один из способов представления объектов наряду с другими, несистемными представлениями;
• 7) объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, знаний о природе и обществе;
• 8) совокупность взаимосвязанных элементов, которые объединены единством цели и функциональной целостностью;
• 9) совокупность большого числа элементов с заданными между ними законами взаимодействия;
• 10) организованное множество элементов, находящихся в отношениях и связях между собой, образующих некоторое целостное единство;
• 11) совокупность элементов, соединенных отношениями, порождающими интегративное качество, отличающее данную совокупность элементов от среды и приобщающее к этому качеству каждый из ее компонентов. Интегративные качества присущи системе в целом, но не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности;
• 12) объект, представляющий собой множество элементов, находящихся в рациональных (целесообразных, устойчивых, упорядоченных, предсказуемых) отношениях и связях между собой и образующих целостность (единство), границы которого задаются пределами управления;
• 13) множество взаимосвязанных элементов (или подсистем), отношения которых между собой порождают системное качество интегративности и которые в совокупности обладают свойствами, нс сводящимися к свойствам отдельных элементов (или подсистем);
• 14) совокупность элементов со связями и целью функционирования, отличной от целей функционирования отдельных элементов;
• 15) целостное образование, состоящее из взаимосвязанных и взаимодействующих компонентов, обладающее свойствами, не сводящимися к свойствам этих компонентов и не выводящимися из них;
• 16) отображение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя, конструктора) свойств объектов и их отношений в решении задач исследования, познания;
• 17) конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделенное из среды в соответствии с определенной целью в рамках определенного временного интервала;
• 18) отображение на языке наблюдателя в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя, конструктора) свойств объектов и их отношений в решении задач исследования, познания;
• 19) совокупность укрупненных компонент, принципиально необходимых для существования и функционирования исследуемой или создаваемой системы;
• 20) любое, достаточно сложное образование, состоящее из множества взаимосвязанных элементов, которые как единое целое взаимодействуют с внешней средой;
• 21) отграниченное, взаимосвязанное множество, отражающее объективное существование конкретных отдельных взаимосвязанных совокупностей и не содержащее специфических ограничений, присущих этим частным совокупностям;
• 22) объединение объектов природы, общества, мышления, в котором каждый зависит от остальных, выполняет определенную функцию и может быть понят только как часть этого объединения.

Рассматривая различные определения системы, их эволюцию и не выделяя ни одно из них в качестве основного, следует отметить, что не только сложно кратко определить такие (обычно интуитивно постигаемые) понятия, как система, но на разных этапах представления объекта в виде системы, в различных конкретных ситуациях, можно и нужно пользоваться разными определениями. По мере уточнения представлений о системе или при переходе на другой уровень ее исследования определение системы не только может, но и должно уточняться.

Термин система используется там, где речь идет о чем-то целом или собранном из элементов (компонент), упорядоченном, организованном. Но при этом не говорится о критерии, по которому эти компоненты собраны, упорядочены, организованы. Большое количество определений не отнимает права на существование каждого из них. Вопрос только в том, насколько адекватные и экономичные модели они позволяют строить.

Рассмотрим дширтерй-

• 1. Представим две никак не связанных между собой реальных системы а и Ь. Тогда ни один объект X/, связанный с а, х с а, не может быть связан ни с каким объектом, связанным с b: xtb. Получается два множества объектов {А} и {В}. Исследователь может находиться только в одном из этих множеств и никак не может перейти в другое, так как это означало бы наличие между {А) и {/?} канала связи, что невозможно по условию. Поэтому иного множества элементов, кроме того, где находится исследователь, для него нс существует. Следовательно, некоторые из приведенных определений не позволяют выделить систему из окружающего мира и не определяют ее пределов.
• 2. Рассмотрим систему электрического освещения цеха, состоящую из 100 электрических ламп. Каждая из них может находиться в двух состояниях: исправном и неисправном. Всего существует 2¹⁰⁰ состояний этой системы. Однако число «полезных», необходимых для расчетов состояний ее существенно меньше, так как существуют ограничения, связанные с минимально допустимой освещенностью. Но невозможно оценить полезный результат существования Солнечной системы.

Приведенные рассуждения позволяют сформулировать общий принцип образования систем: совокупность материальных или идеальных объектов, имеющих общие признаки, объединяется в систему, которая, сама по себе являясь объектом, обладает свойствами, отличными от свойств объектов, ее составляющих. Другими словами система — это полный, целостный набор элементов (компонентов), взаимосвязанных и взаимодействующих между собой так, чтобы могла реализоваться функция системы. В зависимости от постановки задачи детальность деления системы на подсистемы (компоненты) может быть разной, в результате чего складывается иерархия (многоступенчатость, упорядоченность) систем.

Итак, сущность такого широкого и емкого понятия, как система невозможно раскрыть и соответственно сформулировать в виде сколь угодно сложного, но однозначного определения. На практике это понятие признается открытым, непрерывно развивающимся понятийным объектом, не определяемым исчерпывающим образом в рамках каких бы то ни было логических или формальных построений.

• [1] Платон (428 или 427 г. до н.э.~348 или 347 г. до н.э.) — древнегреческий философ.
• [2] Константин Сергеевич Станиславский (1863−1938) — актёр, режиссёр, педагог, теоретик театра, народный артист СССР.
• [3] Платон (428 или 427 г. до н.э.~348 или 347 г. до н.э.) — древнегреческий философ.