VU Qualitative
Systemwissenschaften
Systemgrenzen
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 2
2. Definition:
Grenze 3
3. Systembegriff, Struktur,
Elemente und Beziehungen 3
3.1. Systembegriff 3
3.2. Struktur 3
3.3. Elemente 3
3.4. Beziehungen der Systemelemente 3
4. Systemgrenzen 3
4.1. Offene und geschlossene
Systeme 3
5. Beispiele für Systemgrenzen 3
5.1. Der Menschliche Organismus 3
5.2. Ökosysteme 3
5.3. Betriebswirtschaft 3
6. Schlusswort 3
Literaturverzeichnis 3
Abbildungsverzeichnis 3
Um einen Zugang zum Thema Systemgrenzen zu legen, war der
erste Schritt nach Bildern zum Thema „Systemgrenze“ zu „goggeln“ um sich besser
vorstellen zu können wo wir überall im Alltag auf Systemgrenzen stoßen.
Hier eine kleine Auswahl der Ergebnisse unserer Recherche:
Abbildung 1
1
Systemgrenze Heizwärmebedarf
2
Systemgrenze Wärmebedarf für Warmwasser
3
Systemgrenze Heiz- und Warmwassersystem
4
Systemgrenze Gebäude
Ehww
Energiebedarf für Heizung und Warmwasser
Qg
Wärmegewinne
Der erste Fund war diese Energiebilanz
eines Hauses. Im zugehörigen Artikel geht es um eine Norm (bzw. Die
Demonstration einer Norm die neu eingeführt wird)im Bereich Energie im Hochbau.
Abbildung 2
Weiters fanden wir dieses Beispiel für eine
Systemgrenze im Bereich Informations- Technologie (IT), wo die Grenzen
eines Benutzersystems dargestellt werden. Es geht um die Frage was im
Benutzersystem relevant sein wird und wie die Beziehungen zu den Benutzern und
externen Daten sein werden.
Abbildung 3
Beim dritten Fund, handelt es sich um eine
vereinfachte Darstellungsform für ein System seiner Grenze, seinen Elementen
sowie einem Sub- bzw. Supersystem. Diese Abbildung stammt von einer Lehrseite
zum Thema Betriebswirtschaft, wo verschiede Ansätze in der BWL
beschrieben werden. Abbildung 3 wurde zur Verdeutlichung des
Systemtheoretisch-kybernetischen Ansatzes verwendet.
Durch diese Suchergebnisse, konnten wir
einen ersten Einblick in das Thema Systemgrenzen gewinnen. In der folgenden
Seminararbeit werden wir nun zuerst allgemein das Thema Grenze kurz
anschneiden, weiters dann einen kurzen Einblick zum Thema System geben, dann
etwas genauer auf die Systemgrenzen eingehen und zu guter Letzt ein paar
Beispiele zum Thema Systemgrenzen näher erörtern. Dabei werden wir auf folgende
Fragen eingehen:
§
Welche Bedeutung hat die Systemgrenze?
§
Gibt es Systeme ohne Grenze?
§
Inwiefern ist die Systemgrenze
identitätsstiftend?
§
Fügen sich Systeme in eine vorgegebene
Systemgrenze oder bilden sie selbst eine?
§
Welche Eigenschaften hat die Grenze – sperrt sie
jeglichen Austausch mit der Umgebung oder nur den von Materie bzw. Energie oder
kontrolliert sie nur was rein und was raus darf?
§
Welche Bedeutung hat sie dabei in der
Kommunikation mit der Umgebung?
Das Wort „Grenze“ stammt aus dem Polnischen, leitet sich vom
Wort granica ab und bezeichnet eine Trennung in Form eines Trennwerts, einer
Trennlinie oder einer Trennfläche. In den Wirtschaftswissenschaften, in den
Naturwissenschaften, in den Geisteswissenschaften, in der Politik, in allen
erdenklichen Bereichen unseres Lebens stößt man auf Grenzen. Wenn wir von
Grenzen sprechen denken wir meist nur an klar definierte sichtbare Grenzen
(z.B. Landesgrenzen) und vergessen dabei, dass es auch Grenzen, die man nicht
durch Linien definieren kann.
Abbildung
4
3. Systembegriff, Struktur,
Elemente und Beziehungen
Abbildung 5
3.1.
Systembegriff
„Ein
System ist eine Menge von Objekten samt ihren Attributen und den Beziehungen,
die zwischen diesen Objekten bestehen.“
Der Begriff „System, der vom griechischen Wort „systema“ (=
das Zusammengestellte) abstammt, wird heutzutage sehr häufig verwendet.
Überall begegnet man Wörtern, in denen der Begriff System vorkommt:
Gesundheitssystem, Banksystem, Rechtssystem, Schulsystem, Betriebssystem,…
3.2.
Struktur
Die Gesamtheit der Elemente des Systems, ihre Funktion auf
der Makro- und Mikroebene und ihre Wechselbeziehungen beschreiben die Struktur
eines Systems. Die Struktur eines Systems ergibt sich unter anderem aus: den
Grenzen (Randbedingungen), der Beschaffenheit der Grenzen (durchlässig,
selektiv), der Art und Funktion der Elemente, den Beziehungen (welche und wie
wirken sie) innerhalb des Systems und der Beziehungen zur Umwelt.
Wichtig ist hier auch noch, dass die statische Struktur das
dynamische Verhalten des Systems determiniert, was leicht verständlich ist, da
die Struktur eines Systems grundsätzlich über einen längeren Zeitraum konstant
bleibt, im Gegensatz zum Verhalten, welches eher instabil ist und sich erst im
Laufe der Zeit entfaltet.[7]
Die Strukturmöglichkeiten von Systemen sind breit gefächert
von sehr einfach strukturiert (z.B.: ein Pendel) bis sehr komplex strukturiert
(z.B.: unser Gehirn). Mit der Anzahl der Elemente und Beziehungen untereinander
und nach außen nimmt meist auch die Komplexität der Systeme zu.[8]
3.3.
Elemente
Grundsätzlich kann ein Systemelement als nicht weiter
teilbares Stück eines Systems betrachten. Allerdings kann auch ein System
selbst Teil eines noch größeren Systems (Supersystems) sein, oder auch das
System selbst noch weitere Subsysteme beherbergen. (Beispiel Bienenvolk: Volk =
großes soziales System, außen Flora und Fauna als Supersystem)
3.4.
Beziehungen
der Systemelemente
Einer der wichtigsten Termini in den Systemwissenschaften
stellen die Beziehungen bzw. Interaktionen dar, die die Verbindungen zwischen
den Systemelementen darstellen und das Verhalten des Systems potentiell
beeinflussen. Hier unterscheidet man Systeme mit „Übergewicht der inneren
Bindung“, also Systeme die innerhalb ihrer Grenzen mehr Beziehungen haben als
aus dem Inneren des Systems nach außen und Systeme mit „Übergewicht der äußeren
Bindung“, also mehr Beziehungen von System zur Umwelt, als im Inneren des Systems
selbst.[10]
Die Systemgrenze ist eins der wichtigsten Merkmale zum Abbau
der Komplexität, denn sobald eine Grenze gezogen ist, ist das System
eingeschränkter und somit leichter erfassbar.
Die Frage danach, was zu einem System gehört und was nicht, ist nicht immer
einfach zu beantworten, die meisten Systeme so vielfältig sind, dass jeder
Mensch eine andere Meinung bezüglich der Grenze hat. Hinzu kommt auch noch,
dass Systeme vielfach offen sind bzw. über eine durchlässige Hülle verfügen. (Siehe
4.1)
Weiters kann man zwischen materiellen und immateriellen
Grenzen unterscheiden. Eine materielle Grenze stellt zum Beispiel die
Außerhülle eine Thermoskanne dar. Als immaterielle Grenze könnte man zum
Beispiel die Lebenserwartung eines Menschen sehen oder auch die Abgrenzung der
Mitglieder einer sozialen Gruppe gegenüber denjenigen, die nicht dazugehören.
In einer gewissen Weise trägt die Grenze eines Systems zur
dessen Identität bei, aber auch die Elemente determinieren Struktur, Zweck und
Verhalten eines Systems.
Um Beziehungen zu Außenwelt zu ermöglichen ist die
Systemgrenze mehr oder weniger durchlässig, wie zum Beispiel die Membran der
menschlichen Zelle (Siehe 5.1). Ein System ganz ohne Grenze existiert
eigentlich nicht, da es somit Teil eines Supersystems wäre und sich nicht von
anderen Systemen abgrenzen ließe. Man könnte daher ein System ohne Grenze nicht
als System erkennen und dadurch auch nicht von anderen Systemen unterscheiden.
Wichtig ist es auch noch, zu klären, ob ein System seine Grenze
selber bildet oder ob es sich in vorgegebene Grenzen einfügt:
Neu entstandenes Subsystem
|
|
Elemente, die beginnen
sich zu isolieren
|
|
Wenn man davon ausgeht, dass ein System durch die Abgrenzung
eines Supersystems entsteht (siehe Abbildung oben), dann bildet sich die Grenze
im neuen Subsystem im Laufe der Zeit selbst. Somit fügen sich
die neu entstandenen Subsysteme in die vorgegebene Systemgrenze des
Supersystems ein. Also wird das Subsystem immer durch die Grenze des
Supersystems eingeschränkt sein. Folglich können Systeme sowohl eine eigene
Grenze bilden, als sich auch in vorgegebene Grenzen einfügen.
Wie anhand der Abbildung oben einfach
dargestellt, bildet das Subsystem seine Systemgrenze selbst, das Volumen des
neuen Systems ist aber durch die Grenze des Supersystems eingeschränkt; es
stellt also eine Mischform dar.
4.1.
Offene
und geschlossene Systeme
In der Physik gibt es einen (sich von dem
oben erklärtem unterscheidenden) Begriff des isolierten oder auch
abgeschlossenen Systems, in dem weder Materie noch Energie mit der Umwelt
ausgetauscht wird. Es existiert aber auch ein geschlossenes System bei zwar ein
Austausch von Energie, aber kein Austausch von Materie erfolgt. Geschlossene
Systeme sind somit vollkommen austauschunfähig und kennen somit keine Umwelt. Mit
geschlossenen Systemen sind meist nur spezielle Modelle gemeint, die aus
Simplifizierungsgründen ohne exogene Variable dargestellt werden und daher nur
scheinbar geschlossen sind. (Beispiel hierfür sind Wirtschaftsmodelle).
In der Biologie gibt es allerdings offene
Systeme, in denen sowohl Energie als auch Materie ausgetauscht werden. Somit
nimmt ein offenes System Input auf und gibt Output ab. Zu
diesen Systemen zählen alle Organismen und ihre Teile, die durch ein
Fließgleichgewicht charakterisiert sind. Organismen tauschen mit ihrer Umgebung Stoffe, Energie und
Informationen aus, sie haben also Beziehungen zur Systemumwelt, welche sich an
den Systemgrenzen abspielen.
Eine wichtige Eigenschaft offener Systeme
besteht also darin, das System bei einem ständigen Wechsel der Komponenten
durch Ein- und Ausfuhr konstant zu erhalten.
Der Unterschied zwischen offenen und
geschlossenen Systemen hängt folglich von dem Verhältnis des Systems zu seiner
Umwelt ab.
Durch den Austausch von Materie und Energie
kommuniziert das System mit seiner Umwelt.
5. Beispiele für
Systemgrenzen
5.1.
Der
Menschliche Organismus
Der menschliche Organismus ist ein Komplex integrierter Systeme.
Diese integrierten Systeme besitzen alle eine unterschiedliche Ordnung aus
denen sich die Systemgrenzen des Organismus ergeben.
Die Systemgrenzen entsprechen den
Berührungsebenen der Systeme untereinander. Sie zeigen systemunabhängig
unterschiedliche Differenzierungen und damit auch einen unterschiedlichen Grad
der Systemabgrenzung.[13]
Die Zelle ist das einfachste
offene System, bei dem die biologischen Membranen aus Lipiden und Proteinen die
Systemgrenzen bilden. Diese Membranen garantieren einen ständigen
Stoffaustausch. Zunächst kann man Membranen einmal als geschlossene Gebilde
verstehen, da sie das was innerhalb der Zelle liegt, von dem was außerhalb der
Zelle liegt trennen. Daraus ist ersichtlich, dass jede Zelle Plasma von
Nichtplasma trennt.
Auf der Ebene eines Organs gibt es
allerdings einen „doppelten Aspekt in der Betrachtung von Systemgrenzen“[14]
den ich am Beispiel der Leber erläutern möchte.
Die Leber besitzt eine feste
Bindegewebskapsel als Systemgrenze und wird somit von anderen Nachbarorganen
abgegrenzt. Es gibt allerdings auch noch eine große Anzahl offener
Systemgrenzen, welche die Leber mit übergeordneten Systemen wie dem
Blutgefäßsystem und dem vegetativen Nervensystem aufweist.
Jedes Organ hat also eine bestimmte Aufgabe
zu erfüllen und steht in Beziehung zu anderen Organen und übergeordneten
Systemen.
Das Gefäßsystem und das Nervensystem bilden
daher eine wesentliche Grundlage für die Systemhierarchie des menschlichen
Organismus, da diese beiden Systeme überall im menschlichen Organismus eine
wichtige Rolle spielen. Weiters wird durch das Gefäßsystem und das Nervensystem
das Maß der Durchlässigkeit von Systemgrenzen gegeben, welches für die
Integration der Systeme und ihrer Leistungen notwendig ist.
Zusammenfassend kann man also sagen, dass es
in unserem Körper Billionen von Systemgrenzen gibt, wenn man jede Membran einer
Zelle als Systemgrenze betrachtet.
5.2.
Ökosysteme
Ökosysteme sind offene Systeme genauso wie
Organismen. Wie bereits erwähnt erhalten sich alle biologischen Systeme durch
Fließgleichgewichte. Die Grenzen von Ökosystemen sind nicht immer ganz
deutlich, darum muss man sich zuerst mit der Struktur und den Funktionen eines
Ökosystems befassen, um dann Unterschiede zu anderen Ökosystemen feststellen zu
können.
Die Grenzen der großen Bioregionen wie Meer,
Binnengewässer, Tropischer Regenwald, Steppe, Taiga, Tundra usw., sind einerseits
biologische Grenzen, die durch unterschiedliche Vegetationseinheiten mit
charakteristischen Sonderklimaten zustande kommen, andererseits aber auch
ökologische Grenzen, die durch unterschiedliche Lebensformen und die Art des
Stoffhaushalts gekennzeichnet sind.
Die Grenzen zwischen den Ökosystemen können
auch verschieden breit oder schmal sein, so ist die Grenze im Gezeitenbereich
der Meeresküste zwischen Meer und Land relativ schmal, wohingegen die
Waldtundra zwischen Tundra und Taiga ein breites Grenzgebiet umfasst. Die
Grenzzonen und Übergangsgebieten zwischen den großen Ökosystemen des Landes
zeichnen sich durch eine besondere Artenvielfalt aus, weil eine größere
Variabilität an Umweltbedingungen gegeben ist.
Es gibt allerdings auch in Ökosystemen
gewisse Sondersysteme, die sich zwar innerhalb des großen Ökosystems befinden,
sich aber ganz deutlich von der Umgebung abgrenzen. Diese Sondersysteme weisen
einen besonderen Inselcharakter auf, wie zum Beispiel Oasen in der Wüste oder
Binnendünen in einer Waldlandschaft.
Daraus kann man schließen, dass die Grenzen
von Ökosystemen von den äußeren Bedingungen des Systems abhängen, im Gegensatz
dazu sind nämlich die Grenzen von Organismen durch die innere Anlage
vorgegeben.
Der Begriff Ökosystem muss nicht zwangsweise
mit Pflanzen und Tieren verbunden werden, sondern ist auch für den Menschen
relevant. Auch wir leben in Ökosystemen. Nach dem Ökosystemischen Ansatz von Bronfenbrenner
(Psychologe), hat das uns umgebende Ökosystem einen sehr starken Einfluss auf
unsere individuelle Entwicklung. Der Begriff Ökosystem bedeutet in diesem
Zusammenhang die gesamte materielle und immaterielle (soziale) Umwelt eines
Menschen. Urie Bronfenbrenner gliedert unser Ökosystem in verschiedene
Systemebenen:
Abbildung 7
- Mikrosysteme à Rot in der Grafik
Die Beziehungen eines
Menschen zu anderen Menschen bzw. Gruppen. Grundsätzlich sind dies Beziehungen
zur Familie, dem Arbeitsplatz, den Freunden, er Schule, etc.
- Mesosystem à Blau in der Grafik
Das Mesosystem stellt die
Gesamtheit der Mikrosysteme dar, also die Gesamtheit der Beziehungen.
- Exosystem à Grau in der Grafik
Das Exosystem ist ein
Beziehungsgeflecht, dem die Person nicht direkt angehört. Daher kann die Person
es auch nicht gestalten bzw. kaum verändern. Trotzdem hat es einen starken
Einfluss, da ihm Bezugspersonen der Person angehören. Ein Beispiel hierfür ist,
wie auch in der Grafik ersichtlich der Arbeitsplatz der Mutter.
- Chronosysteme à Gelb in der Grafik
Chronosysteme stellen den
zeitlichen Raum bzw. markante Zeitpunkte dar, in dem die Entwicklung
stattfindet. Bronfenbrenner unterscheidet hier zwischen normativen (z.B.:
Schuleintritt) und non-normativen (z.B.: schwere Krankheit von Verwandten,
Lotteriegewinn).
- Makrosysteme à Grün in der Grafik
Das Makrosystem ist die
Gesamtheit der aller Beziehungen in einer Gesellschaft. Genauso stellt dieses
System die Gesamtheit der in der Gesellschaft gebräuchlichen Normen, Werte,
Konventionen, Traditionen sowie Gesetzte und Ideologie dar.
Man könnte Bronfenbrenners
Ansatz auch so, noch einfacher, darstellen:
Abbildung 8
5.3.
Betriebswirtschaft
Auch in der Betriebswirtschaftslehre spielt die
systemorientierte Konzeption eine wichtige Rolle, vor allem für die ökologische
Seite, da diese Konzeption zu einer umweltorientierten Sichtweise führt. Bei
der Systembetrachtung eines Betriebs muss man alle Elemente, sowohl von außen
als auch von innen, miteinbeziehen, die für den Betrieb von Bedeutung sind.
Man muss sämtliche Stoff und Energieströme betrachten, die
innerhalb des Systems auftreten, aber auch jene die von außen kommen oder nach
außen gehen. Weiters gibt es Stoff und Energiebilanzen, welche die Inputs und
Outputs des Betriebs genau auflisten und somit auch Auskunft über nicht
erwünschte Rückstände oder Energieverluste geben.
Vereinfach dargestellt verläuft eine Produktion in der
Betriebswirtschaft nach folgendem Schema:
Als Hilfe, um es sich besser Vorstellen zu können bietet sich
diese Grafik an:
Abbildung
9
Abbildung
10
Anhand Abbildung 10 kann man die
Systemgrenzen eines Betriebs erkennen, die beginnend auf der untersten Ebene
verschiede Arbeitsplätze voneinander abgrenzen. Auf den folgenden Ebenen
grenzen sich die verschieden Werkstätten im innerbetrieblichen Bereich, die
Werksbereiche auf dem innerwerklichen Bereich und schließlich die
unterschiedlichen Standorte im außerwerklichen Bereich voneinander ab. Obwohl
die einzelnen Subsysteme eindeutige Grenzen zu anderen Subsystemen haben, sind
sie alle mit einander verbunden und tauschen gegenseitig Leistungen aus. In
jedem dieser Subsysteme finden Elementarprozesse
statt, welche die gezielte Veränderung eines Stoffes oder eines Produkts zur
Aufgabe hat. Um diese Aufgabe zu erfüllen ist der Einsatz von Operatoren
(Personal, Produktions-, Materialfluss-, Informationsflussmittel,
Infrastruktur) erforderlich, der sowohl Kosten als auch Umweltauswirkungen
verursacht. Hierfür spielen die bereits erwähnten Stoff und Energiebilanzen
eine wichtige Rolle, da sie die Kosten der einzelnen Prozesse genau erfasst.
Beispiel »energetische Verwertung von Hausmüll«
Bei diesem Beispiel aus dem außerwerklichen Bereich der
energetischen Verwertung erstreckt sich unsere Systemgrenze von den privaten
Haushalten (Quellen), über die Müllverbrennungsanlagen (Knoten) bis hin zu den
Deponien (Senken). Unser Input (Eingangsobjekte) besteht aus unserem Hausmüll,
Hilfsstoffen und Energie, der beseitigte bzw. recycelte Abfall aus der
Müllverbrennungsanlage stellt den Output (Ausgangsobjekte) dar. Zusätzlich
entstehen noch Kuppelprodukte („Ungüter“ oder auch „Bads“; es entstehen bei
jeder Produktion zusätzlich zu den erwünschten Gütern auch unerwünschte
Kuppelprodukte), in diesem Fall Emissionen und Sekundärenergien.
Abbildung 11
Abschließend kann man sagen, dass die Systemgrenze eines der
bedeutsamsten Bestandteile eines Systems ist, da sie unter anderem den
Austausch mit der Umwelt durchführt und kontrolliert. Unsere Beispiele aus dem
Alltag sollen die wichtige Rolle von Systemgrenzen deutlich machen und zeigen,
dass es viele Systeme gibt, deren Grenzen nicht auf den ersten Blick ersichtlich
sind. Außerdem möchten wir noch verdeutlichen, dass ein System ohne Grenze
nicht existieren kann.
Wir haben als unseren persönlichen Schwerpunkt Beispiele aus
dem Alltag gewählt, weil wir der Meinung sind, dass unser Thema so am besten
erklärt werden kann. Man hat den Sinn von Systemen und somit auch deren Grenzen
erst verstanden, wenn man sich darüber im Klaren ist, das man von ihnen umgeben
ist, was unsere Alltagsbeispiele zeigen sollen.
Bücher
Lapp, Christian; Ossimitz, Günther: Das Metanoia Prinzip,
Hildesheim, Berlin 2006
Scharf, Joachim Hermann: Systeme und Systemgrenzen, Vorträge anlässlich der
Jahresversammlung vom 9. bis 12. Oktober 1978 zu Halle (Saale) , Band 47,
Nummer 226
Luhmann, Niklas: Funktionalismus und Systemtheorie
Abbildung 1
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Abbildung 2
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Abbildung
3
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Abbildung 4
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Abbildung 5
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Abbildung
6
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Abbildung
7
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Abbildung
8
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Abbildung 9
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Abbildung 10
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Abbildung 11
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Seminararbeit zum Thema
Systemgrenzen
VU Qualitative
Systemwissenschaften 1