Свойства больших систем

Все искусственные системы, т.е. созданные человеком, развивающиеся под его управляющим воздействием и состоящие из совокупности овеществлённого и живого труда, обладают некоторыми физико-техническими и экономическими свойствами. Первые подчиняются физическим и химическим законам, не зависящим от социального строя, местоположения системы и времени их применения. Наоборот, экономические свойства этих систем являются прямым результатом деятельности организованных коллективов людей. Из этого вытекает их социальная природа и зависимость от социального строя, местоположения и времени. В тех случаях, когда изучаются преимущественно экономические свойства искусственных систем, принято называть эти системы производственно-экономическими. Большие производственно-экономические системы (к ним относятся и электроэнергетические системы) обладают рядом свойств, которые, собственно, и позволяют называть их большими. Термин «большая система», относится лишь к такой динамической системе, которая может быть изучена только на основе системного подхода и с применением системного анализа. В настоящее время нет общепринятого развернутого определения понятия «большая система», однако можно назвать следующие её главные свойства (которые, вообще говоря, не являются исчерпывающе полными):

1) организованность и управляемость на основе адаптации и эргатичности;

2) двойственность природы;

3) иерархичность и взаимосвязанность с внешней средой;

4) многокритериальность;

5) большое разнообразие состояний и свойств;

6) многовариантность функционирования и развития;

7) устойчивый динамизм развития.

Рассмотрим эти свойства.

1. Организованность и управляемость на основе адаптации и эргатичности. Под организованной понимается система, обладающая следующими тремя свойствами:

а) некоторой упорядоченностью ее элементов, т.е. элементы системы расположены не хаотично, а в определенном порядке, благодаря чему система в состоянии выполнять целенаправленные действия;

б) наличием функционально разных, но взаимосвязанных частей, позволяющих различать структуру и назначения элементов системы, определять характер взаимодействия их между собой и окружающей средой;

в) непрерывно реализуемой способностью получать извне информацию и использовать ее для поддержания упорядоченности на определенном уровне. Без информации о внешнем мире любая система рано или поздно утратит свою организованность.

Если система получает и использует информацию в таком размере и такими способами, что повышает свою организованность, то такая система называется самоорганизующейся. Процесс самоорганизации тесно связан с адаптацией, приспособлением системы к внешней среде. В частности, к самоорганизующимся системам относятся живые организмы и их совокупности, а также искусственные человеко-машинные системы, в которых управление осуществляется при руководящей роли человека. Процесс повышения организованности такой системы есть результат целенаправленной деятельности человека. Задача оптимизации развития искусственных систем как раз и преследует цель найти такие способы, с помощью которых человек наилучшим способом повышает совершенство, организованность этих систем. Большие технико-экономические системы – всегда управляемые системы, т.е. их движение, является целенаправленным на основе некоторого алгоритма управления.

В целом можно сказать, что управление такой системой выполняется с некоторым приближением и является адаптивным, т.е. приспосабливается к изменяющимся во времени свойствам системы и взаимодействующим на систему внешним условиям.

Особо важным для большой системы является обязательное присутствие человека в системе управления, который играет главную роль и без участия которого система существовать и выполнять свои функции не может. Такие управляемые при решающем участии человека системы называют эргатическими.

2. Двойственность природы. Эти системы, с одной стороны, являются причинно обусловленными: их движение (т.е. выполнение определенных функций в каждый момент времени и дальнейшее развитие) обусловлено некоторыми объективными причинами. С другой стороны, большие системы не являются строго детерминированными и обладают вероятностными и частично неопределенными свойствами вследствие случайных воздействий окружающей среды. В результате в любой момент времени нельзя точно описать состояние системы.

3. Иерархичность и взаимосвязанность с внешней средой. Все народное хозяйство является большой системой, которую можно представить состоящей из подчиненных систем. Каждую из этих систем, которые также являются большими, можно разделить на подчиненные системы и т.д. В результате, народное хозяйство выглядит как некоторая, иерархически построенная совокупность больших систем.

4. Многокритериальность. Существование и развитие большой системы

подчинено выполнению такой общей цели (см. цитированный выше общий критерий оптимальности), математическая формализация которой невозможна с помощью какого-то единственного критерия. Оценку соответствия между поведением системы и общей целью можно дать с помощью некоторой совокупности частных критериев, довольно часто не сводимых один к другому. Возможные пути решения оптимизационных задач в условиях многокритериальности будут рассмотрены в гл.4.

5. Большое разнообразие состояний и свойств. Чтобы создать алгоритм точного оптимального управления, нужно, прежде всего, иметь точные сведения о параметрах и поведении системы. Однако полноценное наблюдение большой системы невозможно из-за большого числа параметров и, главное, очень большого разнообразия ее состояний и свойств. В результате удается определить состояние и свойства системы лишь приблизительно. Но это значит, что алгоритм управления такой системой должен обладать свойством адаптации к появляющимся все новым и новым сведениям о системе и без этого вообще не может быть речи об управлении, хотя бы приближенном к оптимальному (субоптимальном).

6. Многовариантность развития и функционирования. При изучении возможной будущей структуры и возможных отдельных объектов системы обнаруживается, что ожидаемый темп роста глобальных показателей системы можно обеспечить далеко не единственным способом, т.е. можно указать несколько допустимых вариантов развития системы, отличающихся между собой по структурным показателям, составу и параметрам объектов, затратам материальных и трудовых ресурсов. Более того, среди них часто имеется несколько лучших, примерно одинаково удовлетворяющих данному критерию оптимальности, но, существенно разных не только в деталях, но и по основной структуре. Именно в этом смысле понимается многовариантность развития. Аналогичная ситуация имеет место и для текущего функционирования системы. Здесь также возможна многовариантность при приблизительно одинаковом удовлетворении критерия данного качества.

7. Устойчивый динамизм развития. Большие производственно-экономические системы всегда динамически развиваются во времени. При этом темп их развития является устойчивым, медленно изменяющимся от года к году. Внезапные и быстрые скачки в развитии системы не являются свойством большой системы. Они могут появиться лишь в особых условиях под действием факторов, формируемых на более высоком иерархическом уровне. Устойчивость развития существенно облегчает решение, проблемы прогноза этого развития. Однако сам факт динамического развития порождает проблему взаимозависимости прошлого и будущего состояний системы. С одной стороны, состояние системы в будущем зависит не только от требований к ней на данном отрезке времени, но и от состояния ее в прошлом. С другой стороны, это будущее состояние зависит также от требований, которые должны быть предъявлены системе в более отдаленном будущем. Таким образом, динамизм развития диктует целесообразность рассмотрения прошлых и будущих состояний совместно. Разделение процесса развития системы во времени на отдельные независимые между собой отрезки всегда основывается на более или менее значительных допущениях.