产品系统设计1

产品系统设计 系统设计中的 产品创新研究

The Product Innovation Study In System

Design

陈汗青 CHEN HANQING

BERNARD.J.MCSWEENEY PROFESSOR

March 28th 2001------April 8th 2002

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产品系统设计 绪 论

——系统思想下的产品创新设计

后工业社会的发展与生产、生活方式的变化，使人造物从手工制品发展为机械化大批量产品。信息化、数字化、人性化、规范化、标准化、大批量，对设计提出了新的要求；都对设计领域带来种种变革；提出了在时代特征前提下进行系统设计的要求。系统设计是把对象作为一个有机的整体进行动态的有机性的研究和形象性表达。

作为人——产品——环境——社会这个系统，其客观存在、客观要素组成了一个整体，它包含了物本身的系统，物之外的客观存在系统，并以设计作为手段。

设计是基于自然系统的创造一个合理的人造系统，以要素的自然属性而定自然系统，以天然物自成的系统，构成我们生存的环境。从认识的渐进的过程以及不同层次的认识，不同目的性的认识也共同构成一个认识系统。

从要素是实物还是概念来划分：有以天然物及人造物组成的实体系统和由概念、原理、方法、法则、制度、程序等非物质实体所组成的概念系统；两者现在是综合发挥作用，概念提供方法策略，实体提供工作对象。人造系统则包含了硬件的，人造的自然系统，即生产、交通等，也包含规章、组织条例及科学技术体系。

从系统的状态与时间的关系来考虑，系统随时间的变化而变化则为动态，如人体、生态系统，设计构成的系统不光随时间变化，同时随兴趣点变化而变化，所以是一个动态系统；绝对的静态系统是没有的。

如果说早期工业社会的人造物是“功能第一”的大批量机械产品的典型模式，那么当今商业、信息社会产品丰富多彩的多元化面貌可认为是“市场第一”的商品模式。

商品经济的发达，市场成为人造物设计中越来越重要的因素。早期设计（生产）──使用的单纯关系，变成了设计（生产）──市场──使用。市场功能的强调，要求人造物设计包涵更丰富、多元的商业文化价值取向。在功能、形式、社会性的基础上，更要具有表现性，要对产品的功能、形式社会性等信息作出有效传达与充分表现。

由此可见，人造物的发展总是不断超越、包涵前期的内容而注入新的意义。这是产品这一开放的符号系统不断和社会信息、能量交流、交换的过程，是一个不断从无序到有序，再从有序到无序的过程。

从设计对象可以被规划、实施和应用这一观点出发，可分为三个阶段：一是将功能条件和普遍化概念系统与一套所选择的物质媒介的组成材料结合起来，以便能够实现所预期的设计对象；二是由物质系统、质料系统、技术功

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产品系统设计 能系统和构成系统中实际地制造出作为产品的设计对象的语义和形态；三即设计对象作为人造物或实在物在人的行为系统中发挥功能作用，并用作为“满足需求”的使用对象。

□系统设计产生背景

系统论与控制论、信息论同期诞生于21世纪50年代。随后，为了将其转化为生产力，相应产生了系统工程方法，并在许多领域发挥了重大作用。美国阿波罗登月计划的成功，可谓是系统论的杰作。

自70年代以来，世界各国先后进入由工业社会向信息社会、后信息社会过渡的转型期。在工业设计领域，这一重要特征表现为三方面，首先是人造物的个性化和多样化，不再是大批量标准化的生产，而是根据顾客的需求，进行充分体现人的个性的生产。设计周期越来越短，系统设计的整个流程都将逐步并入网络系统。同时，对设计需求的多样化，性质复杂化是不可避免的；其次表现为人造物系统设计中的高度参与性， 网络发展使每个人得以自由、全面地参与到社会生活的各个方面。用户甚至可以在某些领域进行自行设计的能力或参加到设计的全过程，随时与产品设计师交换意见并提出建议。再者，知识发展、机器现代化的结果不断增加了人的知识，提高了设计师的设计能力。机器──电脑替代了人的一部分体力与脑力劳动，给人提供了更多的闲暇空间，使人类有更多的机会来不断发展和完善自身。

系统设计是在分析和掌握信息时代特征前提下，融合工业设计学科与系统工程学科的一项探索新的理念与实践，较有意义的研究课题。

系统概念在工业设计中有下列三层含义。第一，系统概念被用于工业设计后，人们不再把设计对象看成是孤立的东西，而是把它放在系统中看待，使功能设计不再局限于单一的设计对象，还要考虑它与其它环境因素之间的关系，，例如从社会交通系统角度来考虑交通标志和交通工具，从厨房系统角度来设计它的各部分，以此类推来设计卧室系统、办公室系统、通讯设备、大众消费系统等等。这样它导致了产品系统概念。第二，从系统概念出发，单件家具和工具也被看成是一个系统，把它们设计组合部件，容易安装，容易拆卸。第三，考虑物体之间的位置关系。系统概念导致了许多设计创新，例如创造了第一个组合音响设备、组合柜、工具箱等等。系统设计方法也被用于单一商品设计，例如古格罗特设计了可装卸式沙发，它由六个部件组成:支架、垫板、扶手、背垫、靠头、和坐垫。

□系统设计的思路

面对产品结构和设计手段的巨大发展和迅速变化，工业设计已经不再是

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产品系统设计 传统意义上的设计了，现代设计要适应时代的发展，同时更要引导时代的发展。种种现状对设计者有了新的要求，要适应数字化时代的要求就要有新的系统设计思路。所谓系统设计是运用系统论的有关原理、方法与形象表达手段，全面、动态地研究人在生存发展中的相关问题；研究相关的整体与环境、整体与部分、部分与部分中的问题；是从需求分析出发，将用户需求转化成能满足信息需求的新系统的过程；进而构成完整、科学、有序、有效、且能综合解决相关问题的创新方案。而系统设计的思路主要体现在：

①系统整体设计,也就是说为达成某一潜在的商业目的而进行的跨行业的统一调配行为或跨学科的多元系统的创造与组构，是现代设计的先导趋势；系统是由具有有机关系的若干事物，为共同实现特定的功能和目标而集合的，通过系统行为的整体协调行为实现系统功能。系统作为一种观念，是人类用于认识和观察各种事物各种现象运动变化的一种思维方法。它更利于我们对事物之间、学科之间的有机关系进行再认识，所以工业设计这门综合学科，需要这种武器来研究、探索对人类生存方式中急需解决和即将产生的问题的综合处理方案。

②通过强烈制式化的人造物系列进行形态语言符合形态的统一； ③在产品开发中，系统设计强调产品必须与市场的销售状况保持协调与平衡。以产品附加值形成的局部最优达成产品总价值的全体最优，从而增加产品的竞争力。设计活动不再是一种产品活动，不再是封闭的自我包含的活动，而是在市场竞争中和设计互相联系的开发活动。它要求设计部门在产品开发的过程中就要与销售及生产部门密切配合，以便得到既有良好性能又能适合市场的、便于制造销售的优良产品；

④设计――生产――市场的时空观念不再成为产品设计中的障碍产品设计的全过程都将在开放变化的时代大环境中受高科技的影响而完成，并实现“真正的个人化”；

⑤将人造物作为系统来进行研究进而实现它的优化设计，必须对系统设计的理论有全面系统地了解。如果仅从整体与局部的关系而言，可以将系统定义为有相互作用、相互依存的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。工业时代带来的是机器化大生产的观念，以及在任何一个特定的时间和地点以统一的标准化方式重复生产的经济形态；而在数字化时代，计算机的普及与应用，时空与经济的相关性减弱了，人造物系统设计也就达到了设计“无纸化”、“无国界”的程度，这即是我们期望的，也是我们正在努力的方向。

□系统论对现代设计的指导意义

对于设计而言，系统论与系统工程同样具有重要的指导意义。现代设计

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产品系统设计 涉及的各种制约因素很多，以往那种凭借设计师的直觉和主观性进行设计的方法受到了很大挑战，在复杂的设计对象面前，如果没有系统分析和综合方法，就难以迅速、全面、科学地把握设计对象，也不利于提高设计的理性水平。当然，设计的本质是创造，而创造是不能离开人的心智因素的。但系统论的思想和方法能为设计创造提供必要的理性分析依据，并能在初步设计后进一步从技术与各方面的联系中使设计具体化，并完善设计。系统论及系统分析方法，是适用于研究各种领域的理论和方法，因此，对于现代工业设计而言，借鉴和引用系统论的一些有益的思想和方法，并与现代工业设计的具体特点结合起来以形成工业设计的理论和方法，是完全必要的。纯技术、唯理性的设计方法是不能适应现代设计的实际要求的，在设计中应把理性的系统方法和直觉的、感性的设计思维融合起来，才能相得益彰、互为促进。

现代设计中，应用系统论思想和方法的情况是十分普遍的，如第三章中的理论其出发点和思路就是采用了系统论的观点，其具体方法中也包含有系统论的思想和方法的成分。现代设计中的许多问题都可以用系统论思想和方法去认识、分析和把握，如资料信息的分类、收集和整理，设计进程计划的安排，设计目标的拟定，设计中“人-机-环境”系统的分析，等等。对工业设计人员来说，主要是掌握系统论的基本思想和方法，树立系统的设计观念，了解系统分析和综合的基本特点，在实际设计过程中能针对具体情况作出必要的分析和设计。

从设计的意义上讲，行为系统里指为创造更合理的生存与发展方式的行为，所作出的各种行为，它以人为核心，通过人的各种行为形成其行为系统作用于物和环境。

设计的手段包含了系统中人的因素，机器设备的因素和相关联的处理方式，人机系统中设计是概念手段，而具体的手段包括方式则构成一个分系统。

从设计的具体对象而进行各种资源的组织、调配、布置，形成从组织形式上而成的系统。

在设计过程中，相互关联、相互制约的方法及理论在指导设计的整个过程中表现出一定的目的性，相关性的集合，形成设计范畴内的方法系统，包含了设计前期调查阶段的、设计过程中的及设计完成评估的各个方法系统。

因此，系统设计是运用系统论的有关原理、方法与形象表达手段，全面、动态地研究人在生存发展中的相关问题；研究相关的整体与环境、整体与部分、部分与部分的关系；是从需求分析出发，将用户需求转化成能满足信息需求的新系统的过程；进而构成完整、科学、有序、有效、且能综合解决相关问题的创新方案。

系统论的设计思想，其核心是把设计对象以及有关的设计问题，如设计

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产品系统设计 程序和管理、设计信息资料的分类整理、设计目标的拟定、人-机－环境系统的功能分配与动作协调规划，等等，视为系统，然后用系统论和系统分析概念和方法加以处理和解决。所谓系统的方法，即从系统的观点出发，始终着重于从整体与部分之间；整体对象与外部相互联系、相互作用、相互制约的关系中综合地、精确地考查对象，以达到最佳处理问题的一种方法。其显著特点是整体性、综合性、最优化。系统论的设计思想主要表现在解决设计问题的指导思想和原则上，就是要从整体上、全局上、相互联系上来研究设计对象及有关问题，从而达到设计总体目标的最优和实现这个目标的过程和方式的最优。人造物设计要在技术与艺术、功能与形式、宏观与微观等等联系之中寻求一种适宜的平衡和优化，片面地研究某一侧面并加以过分的强调都必然导致设计的偏差。孤立地追求造型形式或技术功能的最优并不一定能保证产品整体的最优。人造物的设计、生产、管理，人造物的经济性、维护性，包装运输、安全性、可靠性等方面都应从系统的高度加以具体分析，确定其各自的地位，在有序和谐调的状态下发挥作用。系统论的次优化原理告诉我们：整体大于部分之和，一个人造物及其有关问题并不是相关要素的简单相加，只有协调好各元素的关系才能充分发挥其作用。

系统论所强调的观念并不排斥创造性的思考和直觉的判断，而是十分需要发挥直觉和感性的思维方式的优点以丰富和完善系统论的实用价值，使理性与直觉判断相结合，相促进，由此推动设计的进步。科学的系统的设计方法与直觉的、感性的构思方法在产品设计中可以而且应该是共存互促、融合汇流的。在一定的情况下，一个优秀的设计师的直觉往往比理性的分析更准确和快捷，更能产生充满创造性的设计。但这正是设计师个人依靠他的知识和经验，从整体上把握设计对象的综合呈现，当然，这需要一定的条件。直觉与感性思维既有理性的成分，又有非理性的成分，如果设计的要求及有关设计问题的构成简单，设计师凭感性、直觉和经验就能把握有关因素，设计出优秀的产品。但仅以个人的经验与感性判断来解决问题的方法在复杂情况下常会失之偏颇。因此，系统化设计思想与方法和感性、直觉的思维方法是相辅相成的。对于一些涉及面广，情况复杂的问题，可用系统化的方法或其它理性的方法加以分析、归纳，不能仅凭感觉,只是解决表层上的问题。

从根本上说，系统论主要是一种观念，一种看问题的立场和观点，它要告诉我们的并不着重于说明事物本身是什么，而是强调我们应该如何认识和创造事物。因此，系统论具有方法论的意义，是一种设计哲学观。对于这一点，应引起足够的注意，不能把系统论的设计思想和方法理解为设计的技术。

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产品系统设计 系 统 子 系 统 子子系统 功能要素 部 件 材 料 1 系统的层次结构

□1系统的世界

系统设计的概念：系统设计是运用系统论的有关原理、方法与形象表达手段，全面、动态地研究人在生存发展中的相关问题；研究相关的整体与环境、整体与部分、部分与部分中的问题；是从需求分析出发，将用户需求转化成能满足信息需求的新系统的过程；进而构成完整、科学、有序、有效、且能综合解决相关问题的创新方案。

□1.1系统设计的基本属性：

“系统”最早出现于古希腊语中，后变为拉丁文，即为部分构成整体的意思。

系统的世界广泛存在于自然界、人类社会和人类思维之中。人们在日常生活中经常称这种或那种对*象为系统，如细胞是一个由细胞核、细胞质、细胞膜以一定结构组成，表现生命现象的基本结构和功能的系统。一个战略导弹则是由弹体，弹头、发动机、制导、外弹道测量和发射等部件组成的技术系统。一个综合的钢铁联合企业，是由矿山开采、选矿、冶炼、轧钢、剪切、包装、运输等许多部门、环节组成的生产、经济管理系统。另外还有交通系统、电力系统、环境保护系统等等，如果撇开这些系统的、生物的、技术的、生产的、经济的具体物质运动形态，仅仅从整体和部分(要素)之间的相互关系来考察，不难发现它们有以下的共同点：即它们都是一个由若干基本要素(部分、环节)组成；这一整体具有不同于各组成部分的新的功能。我们称这种由相互作用和相互依赖的若干部分(要素)组成的表现出新功能的有机整体为系统。

许多系统都是为了达到某种目的而建立的。为了良好地达到这些目的，系统中的元素应有组织地协调动作，这就需要控制。大的系统由小的系统(子系统)有机结合而成，子系统可由更小的系统(子子系统)构成，形成一种层次结构。用这种观点分析系统就是系统的分解。不断地分解下去，就可得出一些不能继续分解下去的要素。

从图1中可以看出系统的层次结构，层次性是系统的本质属性。

□1.2 系统论的发展

二十世纪以来在工程技术领域中出现了系统概念。1920年代以后系统思想开始被欧培海莫 (FranzOppenhemer)用于社会学，被里科特 (HeinrichRickert)用于哲学。1948年维那 (NobertWiener)应用系统论建立

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图产品系统设计 了控制论并著《控制论》。这种系统思想与控制论紧密联系在一起，从此发展成为工业技术时代一种必不可少的社会分析和控制方法。系统论则是第二次世界大战前后诞生的一门崭新的横向科学，它是奥地利生物学家贝塔朗菲创立的一种运用逻辑和数学等学科的方法考察一般系统的理论，是关于“整体”的一般科学。它的主要目的是把对象作为一个有机整体——系统来加以专门研究，试图确立适用于系统的一般原则。寻求适用于一切综合系统(整体)与子系统(部分)的模式、原则和规律，最初称为一般系统论。后来，随着战后一批新兴学科的兴起，特别是那些从各个不同角度来研究系统运动规律的学科出现后，他试图把自己的理论发展为系统论，使其能包括控制论、信息论、集合论、博奕论等理论和方法。

贝塔朗菲在1972年发表的《一般系统论的历史和现状》一文中，把系统论概括为三个方面的内容：一是“系统”的科学或称数学系统论，即对各种不同的系统科学(如物理学、生物学、心理学、社会科学等)的系统进行科学的理论研究，用精确的数学语言描述各种系统，这是适用于一切种类的系统的根本学说。二是系统技术(包括系统工程)，就是运用系统论（包括上述许多研究系统的理论)的新概念、新方法，特别是整体论方法和系统方法去解决复杂系统的实际问题。把一些创新的概念引入技术科学领域中去，确立系统技术在现代系统研究中的地位。三是系统哲学，即研究由于“系统”这一新的科学规范而产生的世界观方面的变化。

系统设计是HfG在这个时代的一个重要发展，并对许多国家产生了影响。古格罗特 (1920一1965年)在HfG以系统设计而著称。他于1950年他建立设计所，把系统思想用于工业设计，产生了第一个家具组合系统M125型。1954年起在HfG任教，1955年开始德国著名的布劳恩公司设计产品，同年设计了收音机电视机音响组合系统，对世界各国产生很大影响。1956年他改进了组合家具M125型，并交给公司进行大批量生产。1959一1962年他与林丁格(HerbertLindnger)、爱舍等等合作从事汉堡地铁设计，同时为德国四家大公司设计了大量产品。1962年为布劳恩公司设计了银黑色作为该公司形象，这种颜色首先用于电动剃须刀。很快这种颜色形成国际一种流行色。他还为Agfa、Kodak、Pfaff(著名制衣机械公司)等等许多世界著名公司设计过产品。

70年代开始，系统论以一种时髦的方法论流派活跃于国际学术论坛，十分引人瞩目。许多国家都纷纷建立了专门研究机构，掀起了一股“系统”热潮。它对进一步清除形而上学思想在学术界的影响收到了明显效果。有人认为系统论与控制论是继相对论和量子力学之后，又一次“彻底地改变了世界的科学图景和当代科学家的思维方式”。

近十多年来，在我国以科学家钱学森为代表的许多学者从各个不同的学科，对系统论、信息论、控制论、耗散结构、协同学，突变论、超循环论等

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产品系统设计 现代系统理论进行了深入研究，提出了广义系统论概念，它对现代科学技术与设计的发展产生了积极作用。

□1.3 系统论的基本概念

系统论的基本出发点是把对象作为一个有机整体来加以考察，以寻求解决整体与部分之间的相互关系问题的模式、原则和方法。

贝塔朗菲认为生命的本质特征就在新陈代谢，区分生命和非生命过程的决定性特征是组织性、有机整体性。而旧的生物学的根本缺陷，就在于看不到这种组织性、整体性的特征，因而不可能认识有机体的各部分和过程的协调性，也不可能认识生物整体这个复杂系统。在他看来，旧的生物学存在三个根本错误的观点：一是简单相加的观点，即把有机体分解为各要素，并采用简单相加来说明有机体的属性；二是“机械”观点，即把生命现象简单地比作机器，认为“动物即机器”“人即机器”，企图用简单的机械运动的规律来说明生命运动；三是被动的反应观点，即把生命有机体看作只有受到刺激时才作出反应，否则就静止不动。为了根本改变生物学领域的世界观，他在一般系统论中提出了以下几个基本概念和基本原理。这些概念与原理对现今的诸多学科依然有指导作用。

□1.3.1系统的要素

所谓要素，就是系统内部相互作用的诸组成部分。要素是系统的基础，它是系统各种结构关系的承担者。正是由于要素之间的相互联系和相互作用，才使得系统所具有的质的特征得以产生并得到保证。

对系统的要素的把握应注意它的三个特点。 其一 要素具有超个体的性质；

要素除了它的自然本质，即在不考虑要素所隶属的系统的情况下，要素作为独立的客体所具有的属性，如各种不依赖于系统的物理、化学性质的固有形式等等。认识要素的自然本质、可以通过要素本身的研究直接获得。然而要素一旦组成为系统，则表现出新的性质，这种性质是超要素、超个体的，以至于没有具体形态的性质。有人称它是要素的系统质。

其二 要素在系统中的地位和作用具有不平衡性。

在复杂系统的诸要素中，要素在系统中的地位和作用并不都是相同的。按照贝塔朗菲的系统论可知，其中有的要素对系统影响起很大作用，处于系统的中心地位，有的则不然。当然这种地位是可以因条件的改变而转化的。

其三 要素处于相互联系、相互作用的动态过程中。

在系统中诸要素，不是彼此割裂的，而是相互联系、相互制约的，并由于这种相互联系和相互制约而处于相互作用的动态变化的过程中。

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产品系统设计 □1.3.2系统的环境

任何系统都不能孤立地、独自存在着，而是处于与其它系统的特定相互联系之中，处于一定的环境之中，所谓系统设计与研究，不仅要设计与研究系统本身，而且同时必须对其所处的环境进行设计与研究。

对环境的理解有两种，一是广义的理解，认为那些未被包含在系统之中的东西都属于环境；另一种是狭义的理解，即认为在广义环境中那些与所研究的系统具有密切联系的东西，才是系统的环境。

可以对环境作如下的定义：所谓环境，是由不属于所研究的系统的某些组成成分所构成的集合。这些组成成分满足以下两个条件：组成成分状态的变化导致系统状态的变化；反之，系统状态的变化也将导致环境中某些组成成分状态的变化。

对系统的环境的理解应把握三点：

其一 环境与系统之间相互联系，相互作用的基本形式是物质、能量、信息的流通和交换。

其二 环境的组成成分对系统的作用是多样的、不平衡的。

Y1 系 统 Y2 其三 环境是制约系统性质的重要因素。这一点很好

X1 介 质 X2 理解，因为同一系统处于不同环境条件下，系统的某些性质将会发生变化。

系统与环境的关系可由图2的形式来表示。用一部分空间表示一个系统，它的元素都集中在其内部了，也表示

图2系统和介质（即系统环境）：Y表示输入，X表示输出 了这个系统与周围介质的联系。箭头指出了作用传递的方向。X表示该系统对介质的作用(输入)，Y表示介质对系 统的作用(输出)。

□1.3.3系统的结构

所谓结构，就是系统的要素相互联系、相互作用的秩序和形式。任何系统的要素都是按照一定的次序排列组合，彼此相互联结，相互作用，构成一定的形式，由此形成了结构。因此，结构是任何系统都具有的，是研究系统所不可缺少的基本概念之一。可见，结构在系统研究中有着重要的地位。

结构具有以下特性： 其一 结构的稳定性；

系统结构的稳定性，就是指系统要素之间的相互联系和相互作用具有某种稳定格局和方式，从而使系统总是趋向于保持某种状态。稳定是系统存在的一个基本条件。系统之所以能够保持它们的特殊性质和状态，就在于系统各要素之间有着稳定的联系。稳定既可是静态的，也可以是动态的。

其二 系统结构的变异性；

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系统结构的变异性分为两种情况，一是系统从一种稳定性结构跃迁到另一种稳定性结构；二是系统在结构稳定性的前提下局部结构发生变化。

其三 结构多样性。

系统的结构是复杂多样，不可穷尽的，人们为了研究的方便，可以根据不同的划分标准，将复杂多样的结构归纳和划分为不同类型。

□1.3.4系统的功能

所谓功能，就是指系统与外部环境相互联系和相互作用中所表现出的性质、能力和功效等。系统的功能是一个与结构相对应的范畴，结构着眼于研究内部要素之间的相互联系，相互作用，功能则着眼于研究系统与环境之间的相互联系、相互作用，它是系统与外部环境作用的表现形式。

功能的基本属性为： 其一 功能构成的非加和性；

功能是由结构所决定的，它依存于组成要素如何相互联系、相互作用。不同的组织形式、不同结构，就会表现出不同功能。一旦由要素组成了系统，则系统的功能不等于各要素功能的简单相加，即功能的非加和性。由于诸要素的相互作用，造成了彼此之间的协同和竞争，有些要素的功能被放大，有些则被限制、缩小以至被筛选掉了，某些功能则能够实现，系统的功能发生了质的变化。

其二 系统功能的实现具有秩序性；

系统的功能只有在与外部环境的相互作用、相互联系中才能表现出来，而这种作用是依一定的过程来实现的。没有一定的过程，系统的功能就不能发挥和展现。系统与环境相互作用的过程有其严格的秩序，如果这一秩序不能正常的维持，则系统的功能就得不到正常的发挥以至无法实现。

其三 功能的协调性和隶属性。

与系统的横向和纵向结构相对应，系统的功能也存在横向关系和纵向关系，由此形成了系统功能的协调性与隶属关系。功能的横向关系表现为不同要素之间的协调与竞争。诸要素要达到系统的总目标，彼此之间就要承担不同的分工，协调动作、互相配合，这是系统诸要素在功能上的协同。诸要素彼此之间还表现出对于系统的相对独立性，这就引起相互之间的竞争。这种协同和竞争对系统功能的实现与发挥具有制约性，由此形成系统的横向联系。系统要高效地发挥功能，就必须在各要素之间建立横向协调关系。

系统功能的纵向关系是指每个要素在实现系统功能方面都具有自己的特殊地位及与其他要素发挥的不同作用，而诸要素又将实现这种功能的要求进一步分担给次一级的子系统，如此逐级分解，形成了功能的纵向联系。这种功能的纵向联系只有通过各级子系统的依次隶属和系统的整体化才能实现。在系统功能的实现过程中，各级子系统通过对上一层次系统的这种隶属关

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系，来确定自身的发展方向和活动方式，以保证系统总体功能的实现。

□1.3.5系统的组织性

组织理论主要研究的是组织过程，即原来分散的，相互独立的组件、单元、部件等，如何形成某种具有整体结构与属性的新系统的过程。组织过程有四个基本方面，即组织对象，组织能力，组织信息(指令)，组织环境。组织环境是指组织进行的条件，一般来说，只有具有可以进行物质、能量、信息交换的开放系统才能进行组织。

组织又可分他组织和自组织。凡组织指令信息来自系统外部的组织过程称为他组织。反之，凡是没有外部指令而系统内的子系统自行协同动作，从而形成有序化的过程，称为自组织。

□1.4 系统论的基本规律

系统论的基本规律是关于系统存在基本状态和演化发展趋势的必然的、稳定的普遍联系和关系，是比系统论原理具有更大普遍性的一种对于系统的一般性的把握。

我们把系统论的基本规律概括为5个，这就是:结构功能相关律、信息反馈律、竞争协同律、涨落有序律、优化演化律。以下重点介绍结构功能相关律和信息反馈律。

1、结构功能相关律

结构和功能是系统普遍存在的两种既相互区别又相互联系的基本属性，揭示结构与功能相互关联和相互转化就是结构功能相关律。

系统的结构是系统功能的基础，对于系统的功能具有决定性的意义，一定的系统结构就具有一定的系统功能；只有系统的结构合理，系统的功能才能具有良好的功能，系统的功能才能得到好的发挥。系统的结构优化和功能优化总是密切联系在一起的。田忌赛马实际上也就是通过结构优化获得了功能优化。

系统的结构与系统的功能之间的影响是双向的，即一方面系统的结构对于系统的功能具有决定性作用，另一方面系统的功能可以反作用于系统的结构。

系统的结构对于系统的功能具有决定性作用，同时系统的功能又可以反作用于系统的结构。而且，尽管一定的系统结构就具有一定的功能，但功能的实际表现则是与具体的环境条件相关的，环境条件的不同，系统可以表现出不同的功能，这就有了同样的结构可以表现出不同的功能，不同的结构也可以表现出同样的功能。使得系统的结构与系统的功能之间的关系并非是简单的一一对应的线性关系，而是错综复杂的非线性的关系。

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从系统的过程来看，系统的结构具有相对稳定性，而系统的功能则是易于变化的。结构和功能实际上是对立统一的，系统的结构及其功能的矛盾的不断产生又不断解决，由此推动着系统的不断发展。系统的结构制约着系统的功能，功能在适应不断变化的环境的同时又反作用于系统的结构，促进系统结构的改变，改变了的结构可以具有更佳的功能，使得功能得到更好的发挥。而且随着环境的改变又要求打破已经建立起的均衡，要求系统的功能跟着发展改变，这又会引起系统结构发生相应的变化。系统的结构和功能在过程之中统一起来，系统就在其结构与功能的互相适应又不完全互相适应的矛盾作用和转化之中得到发展。

2、信息反馈律

信息反馈在系统中是一种普遍的现象，通过信息反馈机制的调控作用，使得系统的稳定性得以加强，或系统被推向远离稳定性。据此，我们把揭示信息、反馈调控影响系统稳定性的内在机制概括为信息反馈律。

信息和反馈，是系统理论中十分基本的概念。在日常生活中，信息是指具有新内容、新知识的消息(如书信、情报、指令)。物质、能量和信息，是现代社会文明的三大支柱，信息概念的重要性亦可由此略见一斑。信息不是物质也不是能量，但是信息离不开物质载体，信息的传送也高不开能量，物质和能量总是包含有信息的物质和能量。我们可以把信息看作是物质的一种普遍的基本属性，是关于系统的组织性和复杂性的规定性及其表征。

系统的反馈，本质上传递的是信息，是关于系统的复杂性和组织性的规定性。信息反馈即系统的输出和输入之间，以及系统之中的不同要素、不同关系之间的相互作用。

信息反馈的具体形式是多种多样的，从反馈调节的目的和反馈调节的效应上看，正反馈和负反馈是反馈的两种基本形式。正反馈的作用与负反馈的作用表现出恰恰相反的效应，负反馈是控制系统保持在既有目标的作用手段，而正反馈的则可以使得系统越来越偏离既有目标值、甚至导致原有系统解体。一般来说，负反馈是使得系统保持稳定的因素，使得系统表现出合目的性行为。

□1.5 系统论的基本原理

整体性、层次性、开放性、目的性、稳定性、突变性、自组织性、相似性是系统的8种基本特性，每种基本特性是系统的一个基本万面，进一步概括就形成系统论的8条基本原理。

（1）整体性原理

从事物存在的方面看，一系统具有的整体性，是这一系统区别于其他系统的一种规定性。反过来说，一系统之所以区别于另一系统，是因为系统都

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是作为具有整体性的东西而存在。种种系统之所以可以区别开，各自具有相对独立性，就必须各自具有一定的整体性，有了这样的整体性，才有相对的差别性。

系统的整体性，常常又被说成系统整体大于部分。所谓的整体大于部分，作为一个关于整体与部分关系的最一般哲学命题，其实质是说系统的整体具有系统中部分所不具有的性质，系统整体不同于系统的部分的简单加和即机械和，系统整体的性质不可能完全归结为系统要素的性质来解释。

系统的整体性原理，总是在系统和要素、整体和部分的对立统一之中来把握系统的整体性的。

系统是由要素组成的，整体是由部分组成的，要素一旦组合成系统，部分一旦组合成整体，就会反过来制约要素，制约部分。所谓的“整体大于部分”，也是这种情况的概括。

要素是系统的要素，不存在完全脱离系统的要素，完全脱离了某一特定系统的要素，也就成为了另一独立的系统。

（2）系统层次性原理

系统的层次性原理指的是，由于组成系统的诸要素的种种差异包括结合方式上的差异，从而使系统组织在地位与作用。结构与功能上表现出等级秩序性，形成了具有质的差异的系统等级，层次观念就反映这种有质的差异的不同的系统等级或系统中的等级差异性。

层次性是系统的一种基本特征。不同层次具有不同功能。系统具有层次性，系统的层次又是相对的，这就意味着，任何一个系统，它都起着双重功能。一方面，它需要该系统中的要素联系起来，形成一个协同整合的统一系统。另一方面，它又是更大系统的子系统，它在这个更大系统中起着要素的作用，它构成了这个更大系统的基础。不同层次有其不同质的规定性，不同质的系统之间又有联系性，系统的这种双重功能就是一种不同系统之间的联系形式，系统的层次之间形成的这种相互联系，使得系统处于不同层次的普遍联系之中，处在某种普遍的层次包含和交叠之中。

系统的层次性即是系统发展的连续性和阶段性的统一，系统发展的连续性和阶段性的统一就表现为系统的层次性。系统的层次性，表现出来的是作为系统整体的客观世界系统在发展中的连续性和间断性的统一，也是系统发展得以实现所必须采取的方式，是系统发展遵循某种优化途径的结果。

现实的系统层次性决定了层次性问题在系统理论中的重要性，也决定了关于系统层次的认识具有认识论方法论意义。把握和运用系统层次性原理了把它转化为认识方法，具有重要的实践意义。

（3）系统的开放性原理

系统的开放性原理指的是，系统具有不断地与外界环境进行物质、能量、信息交换的性质和功能，系统向环境开放是系统得以向上发展的前提，

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也是系统得以稳定存在的条件。

我们所面对的世界是一个开放的世界。不与环境接触的、不向环境开放的系统是不存在的。

在系统理论中，系统的开放是系统自组织演化的前提条件之一；非平衡也是系统自组织演化的前提条件之一。实际上，系统的开放与系统的远离平衡是一个问题的两个方面，系统远离平衡离不开系统的充分开放。完全不开放的系统，也就是封闭系统，必定走向无序的热混浊状态，即退化为平衡态，当然也就无远离平衡可言。

系统开放，系统与环境的作用是相互的，这就同时意味着，内因和外因的作用也是相互的。现实世界中的系统，总是存在不同程度开放性的系统，因而总是发生着系统与环境的相互联系和相互作用，总是存在着内因和外因的相互作用、相互转化，从而系统总是处于发展演化之中的；通过系统与环境的交换，内因可以利用外因提供的可能性，从而把自己转化为现实性。交换是双方面的，内因可以利用外因，外因反过来也可以利用内因，从而在这种双向的互利互惠中，系统与环境都得以优化。

由于系统的开放，系统的结构和功能的关系也就成为了现实的关系。一个封闭系统，对于外界而言，是没有功能可言的，毋宁说是没有功能的。功能是一系统对于另一系统的作用，系统封闭起来，没有相互作用也就谈不上功能。这恰恰是说，系统的功能只存在于系统与环境的相互作用之申，而系统只有开放，才有现实的相互作用，因此也只有开放才有现实的系统的功能。

（4）系统目的性原理

系统目的性原理指的是，组织系统在与环境的相互作用中，在一定的范围内其发展变化不受或少受条件变化或途径经历的影响，坚持表现出某种趋向预先确定的状态的特性。

目的性是组织系统发展变化时表现出来的一个鲜明的特点。系统的目的性是系统发展变化的阶段性与系统发展变化的规律性的统一。

系统的目的性表现出系统发展方向的确定性方面。由于自组织系统自保持、自调节、自稳定，因而系统的发展就表现出某种确定不移的方面。

系统的目的性原理，不仅仅是具有理论上的意义，而且具有实践上的指导意义的。按照系统的目的性原理，一个系统的状态不仅可以利用其现实的状态来表示，还可以用一定发展阶段的终态来表示，可以用现实状态与发展终态的差距来表示。于是，人们不仅可以从原因来研究结果，以一定原因来实现一定的结果，而且可以从结果来研究原因，按照一定的预先设想的蓝图即结果来要求一定的原因。因此，这就为在实践上要制备预先确定了目标的系统奠定了方法论的基础，并致力于去设计并制造出相应的反馈机制来实现这样的目标，即实现一定的目的。由此可见，目的性原理也就在一定的意义

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上体现了人的认识的能动性。这就是说，人的活动的目的性体现着人的认识的能动性，而人的认识的能动性则寓于人的活动的目的性之中。

（5）系统稳定性原理

系统的稳定性原理指的是，在外界作用下开放系统具有一定的自我稳定能力，能够在一定范围内自我调节，从而保持和恢复原来的有序状态、保持和恢复原有的结构和功能。

系统的存在就意味着系统有一定的稳定性；系统的发展变化也是在稳定基础上的发展变化。

系统之所以可以被称之为系统，因为系统具有相对静止性，它在一定的范围内是稳定存在的。一个系统要作为系统而存在，要作为系统被人们所认识，就必须在千定范围内是稳定的。

系统的稳定性，首先是一种开放中的稳定性。开放是系统发展变化的前提，也是\活\系统得以保持系统稳定的前提。这就意味着，系统的稳定性都是动态中的稳定性。在系统科学中，系统发展的所谓的稳定态，指的是稳定的定态。系统的静止不是在静止之中实现的，而是在运动之中实现的。任何开放系统的稳定性，也都是动态的稳定性，只有在动态之中才能保持稳定。

系统的稳定性原理，关心的是系统整体的稳定性，它不仅关心某一层次上的稳定性，还要关心多个层次耙合起来以后的稳定性。系统的整体的稳定性，不是指系统中个别要素、个别部分、个别层次的稳定性，而是正如整体一词所指示的，指的是系统整体的稳定性。

系统的稳定和发展具有可一性也是系统稳定性原理的一条基本内容。在稳定之中求发展，在发展之中求稳定是系统稳定性原理所追求的稳定性，也是系统稳定性原理给予我们的启示。

（6）系统突变性原理

系统突变性原理指的是，系统通过失稳从一种状态进入另一种状态是一种突变过程，它是系统质变的一种基本形式，突变方式多种多样，同时系统发展还存在着分叉，从而有了质变的多样性，带来系统发展的丰富多彩。

经过突变而发展变化是系统发展变化的一种基本形式。突变论中把系统的外部条件作为控制参量，看作是对系统的一个输入；而把系统的状态看作是系统的一个输出，输出作为输入的函数，突变就是在外部条件即控制参量连续变化时函数发生的一个跃迁，这就是系统状态即输出发生的一个跃迁。通过系统的控制变量的连续渐变，发生系统状态的不连续突变，这就把变化的环境上的原因与系统内部的原因联系起来，需要找出系统内部的不稳定性的根据。

系统的突变通过系统失稳而发生，因此突变是与系统的稳定性相关的。系统的突变性原理，实际上是在突变与渐变的对立统一之中来把握突变的。质变、辩证转化是飞跃，但飞跃并不是时间的长短，也不是速度的快慢，而

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是渐进过程的中断。

突变对于系统发展变化的最重要贡献是使得系统的发展变化出现分叉。分叉就着意味着获取新质的不确定性。突变分叉过程，也是系统的信息倍增和意义产生的过程。系统从一种稳定定态转变到另一种稳定定态，这样就使得系统认识了两个稳定定态，从而使得关于系统环境的知识通过突变得似澄清，即系统的信息得以倍增了。系统的发展就是从某一稳定分支进入另外稳定分支的过程，所以都是信息倍增的过程。同时，这样的过程也就是系统在与环境之间的交换之中，从非特定的信息流之中捕捉有用的信息的过程，是选择过程，选择了有价值的信息，正是在这样的过程中，获得了新的意义，新的意义产生出来。

（7）系统自组织原理

系统的自组织原理指的是，开放系统在系统内外两方面因素的复杂非线性相互作用下，内部要素的某些偏离系统稳定状态的涨落可能得以放大，从而在系统中产生更大范围的更强烈的长程相关，自发组织起来，便系统从无序到有序，从低级有序到高级有序。

系统的组织的形式方面体现为系统的结构形式和系统内要素之间的联系方式。系统的组织是一个与系统的结构非常近似的一个概念，其区别主要在于，当人们使用组织概念时，除了包括系统的结构以外，往往还包括系统作为一种客观实体的含义，而使用结构概念时，一般并不包含这后一层含义。

从一种组织状态自发地变成为另一组织状态，是系统的自组织。自组织表示系统的运动是自发地、不受特定外来干预地进行的，其自发运动是以系统内部的矛盾为根据、以系统的环境为条件的系统内部以及系统与环境的交叉作用的结果。

所谓的系统的他组织，也称为系统的被组织，与系统的自组织恰恰相反，表示的是系统的运动和形成组织结构是在外来特定的干预下进行的，主要是受外界指令的结果，在极端的情况下，就完全是按外界指令进行运动、进行组织的。

当然，系统的自组织和他组织也是相对的，系统的自组织原理实际上是在自组织与他组织的对立统一之中来把握系统的自组织的。

系统的自组织就是系统进化的过程。但是，一般说系统的进化时主要是指明系统发展的趋势，而说系统的自组织时则要进一步指出系统进化的机制。系统的自组织进化，本质上体现的是系统的合目的的发展。

（8）系统相似性原理

系统的相似性原理指的是，系统具有同构和同态的性质，体现在系统的结构和功能、存在方式和演化过程具有共同性，这是一种有差异的共性，是系统统一性的一种表现。

系统具有某种相似性，是种种系统理论得以建立的基础。如果没有系统

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的相似性，就没有具有普遍性的系统理论。系统的相似性，不仅仅是指系统存在方式的相似性，也指系统演化方式的相似性。

系统的相似也是相对的，系统的相似性实际上是在相似和差异的对立统一之中的相似性。进一步说，系统的自相似原理实际上是从存在与演化的对立统一之中来把握系统的相似性的。系统的相似性原理指出，系统的相似性，并非只是指系统实体意义上的相似性，也可以指的是关系系统意义上的相似性。这就是说相似性并非仅仅是实体意义上的范畴，而且也是关系意义上的范畴。因此，相似性可以不仅仅是几何结构意义上的可见的相似性，也可以是功能无形的意义上的非实体的相似性。

□1.6 系统设计的内涵与范畴 □1.6.1系统设计内涵

“系统”是一个外延甚广的概念。一切相互影响或联系的事物的集合都可以视为系统。对于系统设计而言，关键的问题不在于对系统作出严密的定义，而在于对系统内涵及特性的理解，以利于正确掌握和领会系统论设计思想和方法，指导设计实践。根据系统的概念“系统是由相互有机联系且相互作用的事物构成，具有特定功能的一种有序的集合体”，对于系统设计的内涵可从以下几个方面来理解:

(1)系统是由多个事物构成的，是一种有序的集合体。单一的事物元素，是不能作为系统来看待的，如一个零件，一个方法，一个步骤，等等。所以在进行系统设计时需将系统的范围进行界定。

(2)系统中的各个构成元素是相互作用、相互依存的。无关事物的总和不能算作系统。设计时不仅要对系统的各个要素进行分析和设计，而且要考虑要素间的关系，通过设计来实现协调。

(3)某事物是否是系统并不是绝对的，这要从看待该事物的角度而定。如从生产线的观点看，某生产线的一部机器不是系统，而只是该生产线系统中的一个元素。但从这台机器的角度看，该机器的各零部件则构成了该机器系统。

(4)从层次的观点看：一个系统可以包含若干个子系统，子系统也可以包含若干子系统，等等。所以关键的问题在于看待事物的角度。

总之，系统设计的内涵是明确的，并不是任一事物都能称为系统。同时，系统的概念也是相对的，它取决于人们看事物的方法。从这种意义上说系统的概念不是告诉我们世界本身是什么，而是要告诉我们应该怎样看世界。

□1.6.2系统设计的范畴

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这里指的系统设计是指运用系统论的有关原理与方法，对设计的全过程进行整体、全面的把握。从系统的角度分析设计中可能遇到的各种问题，有条理有步骤有系统地开展设计的全过程。

系统设计可以从两个方面来理解：一个方面，当设计对象涉及的范围相对较小时（例如一个产品），可考虑将设计对象放在一个较大的系统环境中来考察，对包括设计对象在内的系统各个方面的要素或系统的各个子系统进行设计与规划，最后设计出能与使用环境和其他相关要素和谐共处的新的设计。

另一个方面，当设计对象涉及的范围相对较广时（例如公共环境系统、城市交通系统），将设计的对象作为一个相对独立的系统进行设计与规划，重点分析系统内各子系统间的关系与作用，分析系统内的物流与能量流，设计和谐有序的新系统。完成系统设计后的设计对象应是一个具有新的完整的层次结构的系统。

□1.6.3系统设计的特征：

系统设计是联系系统分析与系统客观的桥梁；

系统设计是对新系统的细节加以描述的创造性活动。其显著特点是整体性、综合性、创新性、可视性、最优化；

系统设计是对新系统的细节加以描述的创造性活动。

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产品系统设计 □2 系统设计原理

□2.1 开放系统与封闭系统

根据系统的反馈性，可把系统分为开放系统和封闭系统。要理解开放系

输入 与环境无交换 输出 的 系 统 环 境 图3 封 闭 系 统 统和封闭系统，应了解系统的三要素，即输入、输出和转换。系统通过边界与周围环境相分离，而成为一种特定的集合，又通过输入和输出信息与周围环境相联系。在输入与输出之间有一个转换的过程，系统的作用也就在此。因此，一个系统不是孤立地存在的，它总要与周围的其它事物发生关系，使物质、能量或信息有序地在系统中流动、转换，系统接受环境的影响(输入)，同时又对环境施加影响(输出)。严格来说，完全封闭的系统是不存在的，封闭是相对的，开放是绝对的。系统设计

已知量 未知量 干 扰 受外界各变量及环境影响的系统 输 出 之初，需要对将要设计的系统进行分析，区分类型，找出该系统输出与输入的各种变量。

在物理学中，封闭系统（如图3）被定义为自成一体的系统。该系统不与外界环境交换物质、信息或能量。在一个密封的、绝热的容器中所发生的化学反应就是一种封闭系统。这样的封闭系统最终将停止或瓦解。

在组织机构内部和信息处理过程中，有些系统与环境相对

地隔绝，但不是物理学概念中的那种完全的自我封闭。这类系统虽被称为封闭的系统，但意思上却是相对封闭的。例如，制造业中的系统通常被设计成尽可能少地与系统外部环境进行不必要的交换。这类系统要尽量的封闭，从而可使制造过程不受供应商、客户等的干扰。计算机程序是相对封闭的系统，因为它只接受预先确定的输入，并进行处理，然后给出即定的输出。总而言之，相对封闭系统是一个明确地被规定了输入量和输出量的系统，它不被系统以外的因素所干扰。

开放系统（如图4）需要与环境交换信息、物质或能量，交换包括随机的、不确定的输入量。生物系统(例如人)和组织机构系统均可作为开放系统的例子。开放系统的形式和结构应尽可能使系统具有适应环境变化的能力。为适应条件的变化，这种系统能自我改变其组织结构，因此，它是一种自组织系统。生物系统(细胞、植物、人类等)是开放系统。它们通过体内平衡机能来维持均衡状态，体内平衡机能使系统在规定的范围内运行。

设计是一个复杂的过程，也是一个开放的系统过程。如果用系统黑箱表示，则如图5，设计被看成在一定的时间、空间、环境等和其它边界条件下把需求(输入)转化为产品(输出)的过程。

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环 境 图4 开 放 系 统

产品系统设计 □2.2系统设计原理

1） 整体性原理

所谓整体性是指各要素一旦组成了有机整体，这个整体就具有孤立的、各要素所不具有的性质和功能。整体的性质和功能不等于各要素性质和功能的简单相加。这个整体会出现新的系统质。

整体性原理是系统设计中观察、处理问题的一条重要原理。它把任一对象看作各个要素按一定方式构成的有机整体，其要素作为整体的部分，要素与整体、环境以及各要素之间的相互联系、相互作用，使系统整体呈现出各个组成要素所没有的新质，因而具有构成该整体的各要素处于孤立状态时所不具有的功能的这种规律性。或简单表述为：“整体不等于各要素的总和”，又称为非加和性。

我国流传的两句话：“三个臭皮匠，顶个诸葛亮”，“三个和尚没水喝”说明的正是这个道理。同样是三个人组成的整体，但三个皮匠同心同德，群策群力，就能达到常人所不及的智慧，而三个和尚离心离德，谁也不愿多出半分 力，结果是一个和尚挑水喝，二个和尚抬水喝，三个和尚则处于无水喝的困境。

右上图的儿童用数字化声音工厂,不同的可发声的部件,通过儿童的创造力与想象力,可随意组成一个能发出一段优美音乐的完整产品。所以,在设计产品的每个独立部件的同时,就要考虑最终产品的可行性与整体性。

右下图的香港地下铁路的设计与完善也是一项很重大的系统设计工程。设计过程中需要协调好各个细节的设计,充分体现了整体性原理。

2） 开放性原理

开放性是指任何系统只有把自己保持在不断地与外界进行物质、能量、信息交换的状态下，才能具有抗拒外界对它的侵犯，维持自身的动态稳定。开放性越高的系统其适应能力越强，发展水平亦就越高。系统设计运用这一观点去观察和处理问题即称之为开放性原理。

如动、植物，都是一个不断与外界进行物质、能量、信息交换的系统。植物从外界吸取食物、阳光、水分和空气，又不断排出废物和废气才能维持自己的生存和发展。

人类社会亦是一样，只有使自己保持与自然界不断进行物质、能量、信息的交换，否则政治、经济、科技、文化等交流是很难得以维持和发展的。

右图的小型投影仪是立足于与环境相适应和协调的产品。考虑到数字化时代,越来越多的电脑及其相关产品逐步地占据了人们的桌面空间,设计方便

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携带,收藏简单,又节约使用空间的投影仪很好地体现了系统设计的开放性原理。

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产品系统设计 3） 目的性原理

在工业设计领域,产品设计的开始阶段,都有设计定位的过程,这就是目

的性原理的运用。

所谓目的性就是指系统在内部各要素以及与外部环境的相互作用过程中，具有趋向于某种预先确定状态的特性。这里的目的是指事物运动状态可能达到的某一个状态。在目的未确定之前，事物发展存在各种可能状态，究竟达到何种状态，要视各种因素来确定。目的性是事物间相互联系和相互作用的运动结 果，它是以其他事物为参照，将两者的运动差异性缩小为零的一种运动状态。以往只把目的限于人的行为，同意识相联系。这里的目的性则不局限于人和活动，即使是具有反馈调节行为的机器亦适用，所以它是广义的。运用这一观

点，观察和处理事物，开展设计称为目的性原理。

如右图专为老年人及儿童而设计的产品就是目的性很强的成功设计。

4） 自组织原理

自组织原理是对自组织现象产生的条件、形成的机制和特点所进行的更为一般性的概括，它的主要内容可表达如下：

有数目众多的要素(系统的基本单元)所组成的开放系统中，由于要素之间的协同与竞争的矛盾运动，会出现某些稳定状态的涨落，其中有的涨落会在一定的外界条件和系统内部的非线性机制作用下得到放大，使要素在更大范围内协同运动，从而产生了系统从无序走向有序，从低级有序走向高级有序的自组织现象。它揭示了系统发展的有序化过程。这一过程只能产生在开放系统之中，而且是在随机涨落的情况下才能实现。

根据自组织原理,在系统设计的最后,一般来说,要找出系统的主要要素——重点产品进行详细全面的设计,如右图是教学环境系统设计中最后完成的重点产品——教室学生用课桌椅。

5） 层次性原理

层次性原理亦称等级结构原理。层次性是指组成系统的各要素在系统中所处地位和发挥作用是不同的。系统是许多要素或子系统构成的，每一个要素又有若干个子要素或子子系统构成。在一定的条件下的要素，对组成其子要素来说又可看作是系统，而在某种意义上的系统，对更高层次来说，它又是组成更大系统的要素。这种系统与要素的相对性，就决定了系统具有层次性。这样的层次结构，包含着一层层愈来愈高级的系统。运用这一特性去一步步的完成系统设计就是层次性原理。

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产品系统设计 6） 分解──协调原理

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分解──协调原理就是系统的可分解性和可协调性原则。即指在人们认识和构造系统的过程中，可将设计对象的活动过程或组成结构分解为若干个相互衔接和关联的部分，通过研究和协调这些部分的关系或调整结构，可以使系统的功能达到最优(或满意)。

一般来说，系统的功能是由系统的结构所决定，结构则与系统各部分间的关联与协调有关。在结构确定的情况下，系统各部分的协调关系与程度，只对系统功能的强弱产生影响，而不能使系统的功能发生质的变化。也就是说系统各部分间的协调程度只能起到量的影响，而不能引起质的变化。

协调是指在保持系统的定性的基础上，调整和优化系统各部分之间的关系。分解──协调的目的在于调整子系统与总系统的关系，使系统的整体功能得到优化。这样需要有一个反复协调过程，其协调过程就是要各子系统(局部)优化，设计过程中最困难的是局部最优化与整体最优化的协调问题，只有通过多次反馈调节才能得到协调。

7） 动态性原理

这是指系统方法的历时性原则。系统由于内部构成要素（或子系统）之间的相互联系、相互制约、相互作用以及系统与外部环境不断的进行物质、能量、信息的交换，系统只有在上述内外环境交互作用的过程中，才能维持稳定的状态并向前发展。设计师不能把设计对象看成是静态的“死系统”或“死物质”，而应看成是动态的“活系统”。

虽然在设计过程中，人们经常采用理想的“孤立系统”或“闭合系统”的抽象，但是对于艺术设计系统，无论在其内环境的各要素(或子系统)之间，还是在其内环境与外环境之间，都有物质、能量、信息的交换与流通。

所以设计对象物系统总是动态的，永远处于运动变化之中；同时设计师的设计过程亦随着时间而演化，亦有一个产生和消灭过程。因此，设计师应当把系统发展和设计过程的各个阶段统一加以研究，强调要素间相互作用及在时间、空间中的相互转化。

应用系统方法的动态性原理，要求我们既要把握设计变化的动力、原因和规律，也要研究设计发展的方向和趋势。以把握其过程与未来趋势。

8）最优化原理

最优化原理亦称整体优化原理，这是使用系统方法的目的和要求。这一原则要求设计师在研究解决问题时，统筹兼顾，大力协同，多中选优，采用时间、空间、程序、主体、客体等方面的峰值佳点，本着“多利相衡取其重，多害相衡取其轻”的精神进行综合优化和系统筛选，运用线性规划、动态规划、决策论、博奕论等有效方法，达到整体优化的目的。

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9） 交叉性原理

复杂系统有各种方向、不同层次的交叉，形成复杂的系统网络。 第一、纵向交叉。 第二、横向交叉。 第三、纵横交叉。

□2.3 古代系统思想与系统设计实例 □2.3.1系统思想溯源

系统思想有其发生和发展的历史。中国文明对人类、社会和自然之间的关系有着深刻的理解。??中国的系统思想犹如一块璀灿的瑰宝，对于那些想扩大西方科学范围和意义的哲学家和科学家来说，始终是个启迪的源泉。 ·道家的系统思想

道是中国哲学的最基本的范畴之一。 道家的创始人是老子(约前580一前500)，他以道为其学说的最高范畴。

老子认为，道为万物的本体及本原。《老子》第一章写道:“道，可道，非常道；名，可名，非常名。无名，天地之始；有名，万物之母。”第四章写道：“道冲，而用之或不盈。渊兮，似万物之宗。”虚而无形的道是万物赖以存在的根据，又是派生万物的本原，天地万物都由道演化而来，道不仅是对于天地万物的一种整体性的表述，而且是对于天地万物自发生成和发展的一种概括。道家强调天地万物都由道演化而来，“道生一，一生二，二生三，三生万物”一是指天地万物形成之前的混浊未分的状态，一生二是天地、阴阳产生出来，天地、阴阳交合而生三即冲气，然后万物就产生出来了。 自老子从天道自然深入到本体论，在道为“万物之宗”基础上开辟道家学说之先河以后，庄子(约前369一前286)继承和发扬了老子的道为本体及运动规律的思想，进一步以道为其学说之核心，展开了他的思想体系。庄子继承和发扬了老子的道为产生万物的实在本体的思想。《庄子》《大宗师》篇中写道:“夫道，有情有信，无为无形；可传而不可受，可得而不可见；自本自根，未有天地，自古以固存；神鬼神地，生天生地；在太极之上而不为高，在六极之下而不为深，先天地生而不为久，长于上古而不为老”。 在庄子看来，道不仅是产生天地万物的实体，而且又支配天地万物的运动变化，是天地万物生长、发展和变化所必须遵守的规律。《天地》篇说:“通于天者，道也”。道就是合乎于自然的法则。《渔父》篇中说:“道者，万物之所由也，蔗物失之者死，得之者生，为事逆之则败，顺之则成。”道存在于万物的发展变化之中，是万物发展变化所必须遵循的规律。

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道是事物的本原，又是事物的法则，而且是处于自发的不断运动之中的。道家的系统思想，尤其是关于系统自发自组织的思想，受到当代系统思想家的高度重视。

·《孙子兵法》的系统思想

《孙子兵法》是中国现存最早的一部完整的兵法，为春秋时期孙武所作，成书时间据《史记》记载约公元前500年左右。这在1972年山东临沂银雀山西汉古墓出土文物《孙子兵法》竹简查证，与现存的《孙子兵法》原文只是略有出入，从而基本上验证了司马迁(约前145/前135一n的记载。中国历代研究《孙子兵法》的将领，见之历史记载的很多，战国时代的孙月宾，西汉的张良、韩信，三国的诸葛亮、曹操，唐代李世民、李靖，宋代的岳飞、李刚，元代的耶律楚材，明代的刘伯温，清代的曾国藩等等。毛泽东对《孙子兵法》作过高度的评价，刘伯承不仅精通它，还亲自动手将其译为外文。

《孙子兵法》在唐代就已传入日本，并得到广泛研究。德皇威廉二世在第一次世界大战失败后读到《孙子兵法》时叹息:“可惜多年前没有看到这本书”。20世纪80年代掀起了“孙子”热，并将其思想运用到军事以外的管理等领域之中。《孙子兵法》一书在当代世界之所以受到如此高度的广泛重视，很重要的一点就是其中丰富的系统运筹思想。这里只能涉及其中之一二。 《孙子兵法》开章明义的第一条就是:“兵者，国之大事”。这里一开始就强调战争是国家大事，而决非军事家的事。所以，紧接着就有“故经之以五事校之而索其情:一日道，二日天，三日地，四日将，五日法。”这里指出了要从道、天、地、将和法五个方面系统地分析研究战争，而不可能就战争而论战争，因为战争系统只是社会大系统中的一个子系统，它只能是在整个社会诸因素的制约之中发挥作用。

其次，《孙子兵法》用动态系统运筹的观点对战争进行了淋漓尽致的分析，达到了很高的水平。在《孙子兵法》看来，系统运筹对于战争的成败至关重要，甚至可以预见战争的成败。在战争中进行系统运筹，从而实现在运动调整之中来优化作战方案。运筹优化，实际上是在动态之中实现的。《孙子兵法》中，动态运筹优化的论述很多。开篇《计篇》中就多次有动态运筹的论述，例如其中写道:“计利以听，乃为之势，以佐其外。势者，因利而制权也。”这里强调了，造势也是一个动态过程，是要根据实际情况的变化而采取相应的措施才能实现的。《计篇》中又写道:“夫末战而苗算胜者，得算多也，未战而苗算不胜者，得算少也。多算胜，少算不胜，而况于无算乎!吾以此观之，胜负见矣。”

《谋攻篇》说:“凡用兵之法，全国为上，破国次之；全军为上，破军次之；全旅为上，破旅次之；全卒为上，破卒次之；全伍为上，破伍次之。是

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故百战百胜，非善之善者也；不战而屈人之兵，善之着者也。故上兵伐谋，其次法交，其次伐兵，其下攻城。攻城之法为不得已。”这里实际上已经体现了系统运筹战争的层次分析，战争是有层次性的，对于战争的系统运筹也就是有层次性的，整体战略运筹椎握与具体战术研究实施的衔接是有层次性的。

动态运筹之所以重要，其原因在于战争本身是一种动态系的过程所以才需要根据战争的条件变化来制订和调整作战方案，才赞敌制胜。“攻其无备，出其不意。此兵家之胜，不可先传也。 ”(《计篇》)这也只能根据实际情况进行动态调整才能实现。《九变篇》里对于从实际情况出发调整作战方案更有进一步的的论述。

第三，《孙子兵法》强调了信息和控制对于战争的重要性。

知已知彼，百战不殆，这是《孙子兵法》中的至理名言。毛泽东曾高度肯定过这思想。该原文在《谋攻篇》是这样提出来的：“知已知彼者，百战下殆；不知彼而知己，一胜一负；不知彼，不知散，每战必殆。”在《地形篇》又强调:“知己知彼，胜乃不殆;知天知地，胜乃不穷。”要做到知已知彼，要对于对方有透彻的了解，就要重视信息和控制的重要作用。

所谓控制，就是正确地实施信息通讯，达到组织合理，使得军队步调一致，“凡治众如治寡，分数是也；斗认知斗寡，形名是也”。要做到治理人数众多的军队象治理少数人一样，这是组织编制问题；要做到指挥人数众多的军队作战象指挥人数少的军队作战一样，这是通讯、指挥问题。

对于战争的控制是一个问题的两个方面，一方面是使得自己组织有序，另一方面是调动对方，使得敌人混乱无序。《孙子兵法》《行军篇》写道:“故令之以文，齐之以武，是谓必取。”

□2.3.2系统设计实例

(1）都江堰工程

古代岷江，水源旺盛，在兴建都江堰水利工程以前，岷江洪水无法控制，流域各县深受其害。战国初期秦国蜀郡太守李冰父子在前人治水的基础上，率领民众基本完成都江堰水利工程，使成都平原成为“天下谓之天府也”。

都江堰工程系由三大主体工程和120个附属渠堰工程所组成。这三大主体工程包括 “鱼嘴”分水工程、“飞沙堰”分洪排水工程、“宝瓶口”引水工程。

都江堰由这相对简单的三大主体工程有机地结合起来，巧妙配合，并同附属渠堰联成一片，从而形成了一个相互联结的有机整体，相辅相成，获得了任何一项单独的工程都不可能取得的效应。都江堰系统工程的的建成，使

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产品系统设计

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成都平原十四个县五百万多亩(古亩，农田受益，使之获得天府之国的美誉。分水鱼嘴工程随季节自动控制流量，飞沙堰自动调节内江水位，自动排除泥沙卵石，宝瓶口顺利地将江水导入成都平原的自动灌溉系统，形成了自动分流;溢洪排沙、自动灌溉三项效能的综合。没有这几项工程的有机结合，就没有了都江堰的综合效能。

李冰所制订的“深掏滩，低作堰”的岁修原则，“遇弯截角，逢正抽心”治水方针，以及整个工程“因势利导，因时制宜”的指导思想，也留给我们许多启示。

(2）群炉汇铸与合金系统

群炉汇铸，是我国古代著名的系统工艺技术范例。今日尚存的明代永乐年间铸成的万钧大钟，重达40多吨，这个闻名于世的大钟是古代工匠采用群炉汇铸的系统工艺铸造而成的。在当时，熔炉高仅一丈二尺，量也只有一吨。工匠们首先在铸件周围建起一系列熔炉，使其总容量与铸件重量相等，炉群位高，铸型位低，各炉槽均作辐射状通向铸型。安排停当以后各炉同时升火冶炼，炼成的金属溶液一齐汇流铸型，万钧大钟倾刻铸成。另外，与群炉汇铸相似，我国古代还发明了连续浇铸工艺；就是由多个熔炉先后鼓风冶炼，然后依次连续浇铸而成。这里一是要有一个整体观点，二是每一项技术工艺都需要注意内部环节之间的有机联系以进行合理部署，三是工艺之中包含了整体优化原则。这些我国古代冶金史上的著名工艺，它们都体现了整体最优原则，卓越地体现了系统思想，是系统理论在古代工艺技术上的成功应用。

值得指出的还有，万钧大钟不仅其浇铸工艺是系统理论的成功实践，而且钟本身便是一个结构最佳的合金系统。现代声学研究表明，这口大钟有46.5吨重;化学分析表明其合金比例是铜80.54%，锡为16.4%，铅为1.12%，其他金属少量，被认为是最佳比例结构，所以它的音质悦耳、幽雅感人，音响更是纯厚绵长、圆润宏亮、而且节奏明快、穿透力强，钟声可达百里之遥。这种最佳的合金结构，还使得它具有了耐敲的功效，历经500余年而保其魅力。

不仅如此，我国明代大钟合金结构的最佳比例，还使它具备了耐敲的功能，所以即使敲击了五百余年而仍永葆魅力；而国外有些大钟之所以一敲就裂，如1733年俄国铸造的重达193吨的“皇钟”，只敲第一下就震裂了，便是由于合金结构的比例错误所造成的。

由此可见，搞清任何一项系统的最佳结构和成分比例，对于系统的研究与设计有着重要的指导作用和现实意义，例如我们可以根据所需要的系统功能的要求，选择合适的构件或要素，来组建最佳的系统结构等等。

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产品系统设计 (3）古希腊罗马时期的系统思想

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古西腊、罗马时期在农业生产和农业技术、冶金技术、建筑技术和物理学、天文学、地学、生物学、医学等领域表现出丰富的系统思想。例如，在建筑技术方面，最著名的是建于公元前五世纪的雅典卫城。这座卫城建于雅典城的山岩上，最主要的建筑物是建于公元前447--前431年间的雅典娜神庙。这座神庙结构严谨、形制精美，雕刻与建筑本身互相映衬，蕴涵着整体和谐的美学构思，体现了系统整体协调优化的设计思想。

总之，古人在实践过程中运用系统思想的例子举不胜数。在古人成功的实践中，蕴含着十分丰富的系统思想。这些古代系统设计的实践启示我们： 一、 对于任何一项系统设计工程，都要有一个全局即整体的观点； 二、 每开展一项系统设计工程，都需注意内部环节之间的有机联系，以便进行合理部署，就是说树立有序联系的观点；

三、 一切工程技术乃至一切系统设计都包含了整体最优化原则，这是评

定系统功能或功效的主要尺度，也是一项系统设计成败的关键。

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产品系统设计 8

□3 系统设计方法

从根本上说，系统论主要是一种观念，一种看问题的角度和方法，它要告诉我们的并不着重于说明事物本身是什么，而是强调我们应该如何认识和构造事物。因此，系统设计具有方法论的意义，是一种设计哲学观。对于这一点，应引起足够的注意，不能把系统论的设计思想和方法理解为设计的技术。

□3.1分析与综合

在进行系统设计之前，首先应了解系统设计方法的两个重要方面：系统分析与系统综合。系统分析是系统综合的前提。通过分析，为设计提供解决问题的依据，加深对设计问题的认识，启发设计构思。没有分析就没有设计，但分析只是手段，对分析的结果加以归纳、整理、完善和改进，在新的起点上达到系统的综合，这才是目的。系统分析和综合是系统论的基本方法，它不要求像以前那样，事先把对象分成几部分，然后再进行综合，而是将对象作为整体对待，其基本的原则是局部与整体相结合，从整体和全局上把握系统分析和系统。综合的方向，以实现整体系统的和谐高效为总目标。

系统是一系列有序要素的集合，各要素之间具有一定的层次关系和逻辑联系。揭示系统要素之间的关系是系统分析的主要任务。系统分析除了整体化原则之外，也还要遵循辩证性原则，把内部、外部的各种问题结合起来，局部效益与整体效益结合起来。使设计进程高效、合理、科学。

系统论的设计思想，其核心是把工业设计对象以及有关的设计问题，如设计程序和管理、设计信息资料的分类整理、设计目标的拟定、人—机－环境系统的功能分配与动作协调规划，等等均视为系统，然后用系统论和系统分析的概念和方法加以处理和解决。

系统方法的显著特点是整体性、综合性、最优化；强调整体效率，整体绝不是部分的代数和，而是更优化结果。

系统论的设计思想主要表现在解决设计问题的指导思想和原则上，就是要从整体上、全局上、相互联系上来研究设计对象及有关问题，从而达到设计总体目标的最优和实现这个目标的过程和方式的最优。

产品设计要在技术与艺术、功能与形式、宏观与微观等等联系之中寻求一种适宜的平衡和优化，片面地研究某一侧面并加以过分的强调都必然导致设计的偏差。孤立地追求造型形式或技术功能的最优并不一定能保证产品整体的最优。产品的设计、生产、管理，产品的经济性、维护性、包装运输、安全性、可靠性等方面都应从系统的高度加以具体分析，确定其各自的地

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位，在有序和谐调的状态下发挥作用。系统论的优化原理告诉我们：整体大于部分之和，一个产品及其有关问题并不是相关要素的简单相加，只有协调好各 元设计问题 系统设计 分 析 综 合 素的关评 价 系图6系统分析和系统综合的基本过程 才

能充分发挥其作用。

系统的分析和综合，是系统设计的基本方法。分析和综合只是相对来说的。一般来讲，“分析”先于“综合”，对现有系统可在分析后加以改善，达到新的综合；对于尚未存在的系统可收集其它类似系统的资料通过分析后进行创造性设计，达到综合。对于系统分析和系统综合而言，要求把分析和综合的方法与系统联系起来，从系统的观点出发，用分析和综合的方法解决设计中的有关问题，为产品设计提供依据。图6中表示了系统分析和系统综合的基本过程。我们把设计对象及有关问题看作为系统，对这些系统的构成元素的联结关系进行认识和解析，在此基础上进行设计构思，经过反复的分析、综合和评价，直到得到满意的结果。

系统分析就是为使设计问题的构成要素和有关因素能够清晰地显现，而对系统的结构和层次关系进行分解，从而明确系统的特点，取得必要的设计信息和线索。系统综合是 生 产 根据系统分析的结果，在经评价、整理、完善后，功 能 安 全 决定事物的构成和特点，使 用 作为设计的基础。此时应可 靠 性 尽可能地做出多种综合方产 案，并按一定的标准和方 成 本 法加以评价、择优，选出品 经济性 价 格 最佳的综合方案。总之，N?? 投 资 系统分析和综合就是一个扩散和整合交织的过程。

形 态 如图7，一个产品的审美性 色 彩 设计，涉及到功能、经济风 格 性、审美价值等很多方面，采用系统分析和综合

图7 产品系统分析 2

产品系统设计 0

的方法进行产品设计，可以把诸因素的层次关系及互相联系等了解清楚，发现问题然后解决问题，按预定的系统目标综合整理出对设计问题的解答。

□3.2系统方法的主要作用

1． 系统方法是认识、改造、创造复杂系统的有效手段。可以帮助人们制定最佳方案，实行优化组合与管理，取得尽可能大的效益，用最少的投入，取得最多的功利。

2． 系统科学方法为人们提供了新的思想模式。它突破了传统得只侧重分析的机械方法的栏栅，指导人们从总体上进行思维，建立起系统的自然观、科学观、方法论和系统的人类社会图景。

□3.3系统的总体设计 □3.3.1需求调查与需求分析

在产品系统设计过程中，市场分析就是通过市场调查，对当前市场需求、消费者状态、竞争对象及环境进行分析研究，为系统的目标决策提供依据。

1）需求调查

设计开展并进行所依据资料的获取有两种途径：一种是由消费者提出，另一种是设计人员通过市场调查探索来确定，其中第二种更具有一般性和广泛性，是系统设计研究的重要内容之一。它要求设计人员必须具备强烈的市场意识，敏捷的观察能力，丰富的联想思维等。具体实施时，市场调查可采用询问法与观察法两种方式结合进行。

市场需求调查是进行市场分析所用的第一手资料的直接来源，也可以说是系统设计目标确定的依据，是系统设计流程中不可忽视的前期阶段。

概括起来，设计资料包括设计环境、科学技术发展、消费者、市场、企业生产制造等多方面的内容。

在获取有关的资料以后，就要按课题需要，选择适当的系统分类方法，将信息分类出来。系统设计中，最适用的是表格和图像等视觉化处理的方法。这将有利于表达整理一些语言难以说明的因素，同时又能使参与设计的有关人员有效地理解和记忆有关信息。

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产品系统设计 2）需求分析

需求是人类对客观世界的某种不满足，体现为人类生产或生活活动中的物质和精神需要。需求是产品设计的基础，离开需求，设

需 求 条 件 设 计 过 程 满 足 需 求 图8设计过程 产 品 计就变得毫无意义。在市场经济条件下，需求表现为消费者具有支付能力的客观需要，它是产品赖以生存的基础。

一般来说，人们的需求是设计的起点，人的需求经过使用所设计的产品而得到满足，见图8所示。但如何使设计的产品满足要求却不是简单的事。

1，需求层次 自我 需要 自我实现（通过观察与了解，达到个人精神需要的满尊重与地位（争取他人更加尊社交 需要 身体需要 重的地位，包括声望与荣誉） 归属（得到社会接纳与承认） 安全需要（保护自己以免受危害，力求高于满足基本生理需要的需要） 生理需要（基本的生存需要，包括食物、饮料和住所等） 社交 需要 身体需要 自我 需要 美国心理学家马斯洛把人类的需求内容分为几个层次，构成了一个金字塔结构，如图9所示：

在这五个层次中，人类的需求是从低层次开始的，依次向上。只有当低层次的需求得到满足时，高一层次的需求才会起作用。因此，在产品设计中，要认真分析消费者特征，确定产品的需求层次，使产品与需求层次得到最佳的吻合，从而满足消费者的客观需要。

2，需求特点

需求内容具有三个特点：

(1)可变性 市场需求不是固定不变的，它随着

图9 人类的需求层次 社会的发展、经济水平的提高、观念的更新、环境的变化而发生改变和拓展。

(2)差异性 由于经济发展的不平衡、社会环境的不同以及使用条件的差别，市场需求表现为多样性和差异性。

(3)周期性 市场需求经历了一个周期之后，又重复返回。但这种重复不是简单的回归，其内容已发生质和量的变化。

以人体降温为例。随着科学技术的发展，人类经济水平的提高，市场需求内容经历了扇子——电扇——空调三个阶段；但由于各种主、客观条件的限制，扇子、电扇、空调三种降温方式在目前市场上均有一定的消费者，而空调又包括窗式、分体、柜式、中央等。电扇的自然风、空调的自然环境模拟都体现了消费者对大自然的回归。

⑴ 消费者分析

消费者的思想决定消费者的行为，一切行为总是由具体的需要或欲望引起的。在产品设计中对消费者进行分析，将有助于确立产品的目标消费者，使设计目标明确，产品适销对路，达到商品化的目的。

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产品系统设计 消费者分析主要包括几个方面：

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1.消费者特征分析：涉及市场、经济、心理、社会及文化等多个方面。 2.消费者分类：从地理位置、需求目的、属性及社会经济地位等几个方面进行划分。

3.消费者价值分析：消费者价值是消费者根据自身需要和偏好情况，按照主观标准对产品的评价价值，是消费者对产品选择的主要依据，产品设计必须使设计价值与消费者价值协调一致，才能在激烈的市场竞争中求得生存和发展。

⑵ 竞争对象分析

为了有效地分析竞争对象，首先要明确本产品的竞争者是谁?然后分析它们的市场策略、优势和弱点，最后根据产品同竞争对象的力量对比，进行策略选择。归纳起来，有如下几个步骤：

1.确定竞争对象：一般地，竞争对象的确定，从相关产品和市场产品两方面来分析。

2.分析竞争对象的市场策略。

3.研究竞争对象的优势与不足：竞争对象优势与不足的研究，一方面从技术指标来分析，另一方面应从市场指标分析。

4.策略选择：产品设计策略选择包括两种，一种是进攻，一种是回避(但实际中往往是两种策略同时使用)。

⑶ 环境分析

环境分析包括自然环境、经济环境、技术环境、社会环境和文化环境分析。

1.自然环境：包括资源状况、地理特征、环保要求等。 2.经济环境：消费者购买力是经济环境最直接的反映。

3.技术环境：技术环境是指当前的科学技术发展水平，包括设计技术、制造技术以及各种新技术发明等。

4.社会环境：是指国家有关的产业政策、环保条例、法律法规、各种标准等。

5.文化环境：文化环境是指消费者所在区域的传统文化特征，如风俗习惯、伦理道德、价值观念等。

因此，在产品系统设计中，针对需求内容的特点，设计人员应注意以下几点：

a．以发展的、动态的观点进行设计，使系统的功能不断深入和拓展。设计时，不仅考虑市场当前需要，而且要预测未来需要，从而延长产品的生命周期。

b．以系统的观点进行设计，使产品的规格、品种不断完善，以满足各类消费者的需要。

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需求分析包括需求层次分析、需求特征分析、需求分类及需求强度计算等许多方面。在设计中，通过需求分析，可以确定不同类型消费者的需求状况，是系统设计定位的重要依据。

□3.3.2系统目标设计

通常，在进行系统设计之前，必须为设计确定出一个较为明确化的设计目标，以便所有参与设计的人员都能有一个设计基准。系统的思想和方法有助于协助设计者做出正确的判断选择。

对于不确定的情况下也可以采用系统的概念来分析设计课题，以便在设计之初便能清楚地设定设计原则与目标。进行的方法一般都是把人、产品、环境的关系视为一个完整的系统，在程序上依活动的性质将它分解为三个子系统，如使用前、使用中、使用后三方面，然后再分析影响这三个子系统的有关因素，综合这些因素，评选重要影响因素，作为设计的目标。

这种在不确定性的情况下，设计者从给予的条件确定设计目标的过程，往往是一项十分重要但却又是不易做得好的工作。尤其工业化的环境日益复杂，如材料来源、技术限制条件、生产设备状况等等的不同，如果不应用系统论的思想方法，恐难以顾及全盘问题，以致产生设计上的偏差。目标的拟定可以用表格或图表的形式来一目了然地进行表现，例如根据拐杖的特殊的设计目标与功能需求，可将其设计目标用层次关系表示如下：

目标一：使用的安全性 直接的功能联想 操作语意明确 直接的操作联想 可自由调整尺寸 人机尺寸合适 使用的安全性 合适使用者身材 防止身体的晃动 稳定性 防滑的脚垫 结构安全 结构形态安全性 安全的产品表面

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目标二：操作轻便简单 简便的操作方式 舒适的把持界面 操作性 舒适的腋托界面 移动灵活 方便收藏 操作轻便简单 重量轻 舒适度 主观感觉舒适 行走稳定 有足够的支撑力 助行特性 能矫正步态 目标三：良好的品质与维护 精良的品质 良好的品质 较长的使用寿命 良好的品质与维护 使用损耗低 清洁与保养 易清洁 易保养

目标四：协调的视觉美感 优美的外观造型 具协调的视觉美感 形态美感 协调的色彩 与环境的协调统一 功能的并列关系是指在复杂的功能系统中，为了实现同一目的，需要有两个以上的手段功能，也就是说对同一个上位功能，存在着两个以上的下位功能。这样的两个以上的功能之间，就是并列关系。这些并列的功能各自形成一个子系统，构成一个功能区域，称之为“功能领域”。

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产品系统设计 技 术 功 能 性 能 可 靠 性 安 全 性 □3.3.3

量优化

结构设计——系统设计中的定

系统设计的目的是使完成设计后的系统功能能够与预期所要达到的标准一致。当这种目的在设计初期看不到时，就必须区分所希望达到的性能和已实现的功能，进而确定体现功能的合理结构。

把系统设计过程分成一系列的步骤,从问题分析出发，确立系统的总体功能，把所希望的功能分为子系统的功能，然后是考察这些子系统功能的可能的实现方法和手段，把子系统功能综合成基本结构，最后设计成定量优化结构。从图中不难看出，优化系统的准则贯穿于整个设计过程，并作为每一步决策的指导和控制标准。

在进行定量优化前，需要明确以下几个概念：

主要功能：是指能对系统功能起决定性作用的功能。例如产品，我们可以把产品看作是复合系统，讨论其多层次的功能，就可从总系统的功能（主要功能，或可能的几个平行的主要功能）到子系统的

物质 功 能 产品 功 能 操 作 性 实 用 功 能 宜 人 性 效 能 人 工 自 然 环 境 功 能 生 存 方 式 造 型 美 审 美 功 能 技 术 美 精神 功 能 地 位 象 征 象 征 功 能 意 义 象 征 个 人 象 征 陶 冶 情 操 教 育 功 能 影 响 思 想 图11 产品功能划分与整合 功能和零部件的功能（子功能）。

辅助功能及方法：手段是了解一种解决问题的方法，也就是用以实现给定功能的一种方法，如一个子系统，产品的一个零部件。把主功能往下分为辅助功能，进一步分为子功能，如此下去，以探寻实现功能的手段。

基本结构：把每个辅助功能进行连接的形式，就是系统的基本结构。 定量优化主要是指对系统结构的重新组合与排列，以求最优的系统结构的过程。在进行定量优化的时候，各个部分结构重要的参数都已优化或简化，部分之间的相对位置有一些规定。而要完成的是联系各个部分的结构形式的优化与设计。结构的变化与重组，可以较快地将影响系统的多余功能和子系统忽略，节省在系统论证中所花费的时间。同时，在进行系统设计方案的比较与分析时，一目了然，也可以为系统提供更多具有创新意义的设计。

实际设计中的应用可参考课程教学多媒体光盘中的实例。以下是对产品的定量优化结构的范例：

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□3.4黑箱方法

黑箱方法是创造性思维方法。“创造”的意义在于突破已有事物的束缚，以独创性、新颖性的崭新观念或形式体现人类主动地改造客观世界，开拓新的价值体系和生活方式的有目的的活动。“思维”是人脑对客观事物间接和概括的反映，是人类智力活动的主要表现形式。创造性思维是反映自然界的本质属性和内在、外在的有机联系，具有新颖的广义模式和可以物化的思想心理活动。它具有主动性、目的性、预见性、求异性、发散性、独创性、突变性、灵活性等特征。琼斯认为人类创造出的物品均是经过人脑中的黑盒子而产生的，帮助人大脑的思考，使人更容易产生好想法的技术就称为“黑箱方法”。换个说法，就是指对某一输入功率来讲，能得到与其相异形的大额输出功率的方法，这中间过程的筹划、机构与效能等是在暗箱中进行处理的。

边 界 输入1 输出1 输入2 设 计 过 程 输出2 输入n （黑 箱） 输出n 边界之外为环境 图12设计过程黑箱

□3.6系统设计方法程序 □3.6.1设计进程问题

当设计对象涉及的范围较大时，设计师对具体设计过程的系统化工作应格外重视。产品的设计开发往往由一个设计群体完成，其中须包括相关部门和人员的不断协同，提供资料、构想或作出判断。因此，在开始一个系统设计项目之前，就要有一个周密的计划。

一般来说，人们的需求是设计的起点，人的需求经过使用所设计的产品而得到满足,但如何使设计的产品满足要求却不是简单的事。

设计是一个复杂的过程，如果用系统黑箱表示，则设计可以被看成在一定的时间、空间、环境等和其它边界条件下把需求(输入)转化为产品(输出)的过程。对于设计过程这一系统，可以从不同角度加以分析。如从设计思维的角度加以解析货物和从信息流动的过程来看，当然还可以从设计的认识论、设计的管理、设计的市场研究、技术研究、生产研究等多种角度对设计

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产品系统设计 7

过程进行层面分解．从而对设计过程系统有一个清晰的认识。一般可从市场、技术、生产三个方面来认识设计过程，把设计作整体性理解。

□3.6.2设计资料分类

资料整理及分类，在产品设计中是十分重要的一环。要想得到理想的设计构想，必需有足够的设计资料。正如电脑的工作需要有输入一样，如果资料不全，或没有经过必要的分类整理，将会对设计造成障碍。

□3.6.3系统设计流程

就广义的设计而言，设计资料和原始数据的收集与整理是设计的起点，对各项参数的分析处理是设计的过程，科学综合地确定评估各参数是设计的归宿。可见，系统设计流程与产品设计流程从基本步骤与方式来看，没有很大的差别。应该说系统设计是在宏观上把握产品设计的流程，更全面、更系统地开展设计。

系统设计流程大致可分为五个阶段：设计准备阶段、设计初步阶段、设计深入阶段、设计完善阶段和设计评估及完成阶段。

设计准备阶段的主要工作是：接受设计任务，领会设计意图，明确设计目的，确定设计方位。任何一个系统设计的起因，总是源于人们的生活需求，需求动机是最基本的内动力。作为产品设计，首先应该明确人们到底需要什么，其次才是设计什么样的东西以及怎样去生产出来。其中最重要、最困难的是第一个问题：确定人及社会的需求。只要需求是合理的，不管技术上有何难关，都能克服，最终制造出来产品，创造合理、舒适的生活环境。

在设计准备阶段必须进行广泛的调查研究，调研的内容主要包括两个方面，一是对该产品有影响的各种人文、社会因素的调研，即一般调研；二是关于产品本身的调研，即产品调研。

设计深入阶段的目的是为了得到一个具有新意，与现有系统存在一定距离，技术上更先进、结构上更合理的完备的系统，并进而设计出造型上新颖、有特色的系统产品。优秀的设计成果总是体现出一种创造意识。产品的竞争力与生命力就是在不断地开发与创新中获得。设计深入阶段的工作就是围绕着“创新”这一目的进行的。

系统设计过程如同建一个塔，设计准备阶段的大量工作及设计初步阶段的过渡，相当于塔的选址与基建筹备。设计深入阶段也就是开始建塔的过程。

要建好这个塔，首先必须要有一个大而牢固的基础，同样，要让设计能全面、深入地进行，不仅要广泛的收集资料，做设计前的调研工作，而且在进入设计时，思路要充分展开，从不同的角度、不同的层次、不同的方位提

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产品系统设计 8

出各种构思方案。设计过程实质上是一个从理想到现实的过程，即从开始的需求理想到最终的系统实现。在设计初始的理想阶段，是创新的最好时期，设计者应无拘无束，放开思路，任其发挥，将构思设想敏捷地表现出来，提出各种不同的方案。在所提出的草图方案中，有些当时看来可能是不切实际的，甚至有些荒唐，但只要把它们记录下来，经过以后时间的酝酿，往往会变成可行和有创新的方案。

设计的完善阶段着重使系统整体协调统一。一个好的系统，必须具备两个条件，第一是要整体协调统一；第二是要有特色、有创新。设计深入阶段所做的工作重点是放在创新上，得到的是设计对象的一个雏形，从总体来看，系统的其他部分还缺乏深入的研究，还必须进行局部完善和各部分之间的协调。整体协调统一是系统设计的基本要求，以分析系统产品为例，大致可包括以下五个方面。

1、产品与人的统一

产品与人整体统一，反映人的特征，适合于人使用，这也反映了产品的适用性。

2、产品与环境统一

这里的环境包括自然环境与社会环境两个方面，产品与使用环境相协调，适应社会文明、时代意识，这从某个侧面反映了产品的时代性。

3、技术与艺术的统一

科学与美学、技术与艺术两者的融汇贯通，感性和理性的统一，物质功能与精神功能的协调在产品设计中综合地表现出来，反映了设计的科学性。

4、产品整体造型统一

从艺术、审美的角度，依照美学法则处理产品内部与外部、各局部之间、局部与整体、形体与色彩、产品与包装等的整体统一。这反映了产品设计的艺术性。

5、经济性综合统一

各部分的低消耗、高质量，以及整体的低成本、多功能、高质量，这反映了产品的经济性。

在设计完善阶段，随着设计的进一步展开，与生产实际更加接近，因此，要加强与工程技术人员的交流与合作，使设计更加具体、更加实际。

设计完成阶段，是一个将设计完成与实现的阶段。在这个阶段，设计人员要将前面各阶段进行的定性分析转变为定量分析，将造型效果转变为具体的尺寸图纸。在试制过程中，可能会有些材料、工艺等一时不能实现，要求设计师现场指导、修改、调整设计，适应实际需要，直到系统的完全实现。

在实际设计中，进行系统分析和综合时要根据以下原则： (1)必须把内部、外部各种影响因素结合起来进行综合分析。

(2)必须把局部效益与整体效益结合起来考虑，而最终是追求最佳的整

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产品系统设计 体效益。 外界信息 系统对象的选择 理论与经验 系 统 分 析 系统目标拟定 设计方案研究 可行性分析 系 统 优 化 系统综合与评价 设计传达 系统设计完善 信息交互 (3)依据目标的性质和特性采取相应的定量或定性的分析方法。

(4)必须遵循系统与子系统或构成要素间协调性。 (5)必须遵循辩证法的观点，从客观实际出发，对客观情况作出周密调查，考虑到各种因素，准确反映客观现实。

根据以上阐述的几点设计阶段，在分析与设计具体系统时，可制订不同的设计流程，图13中所示的程序是进行系统(产品)的设计分析的一个概括范例，其具体的步骤有9项。

(1)总体分析：这一步主要是确定系统的总目标及客观条件的限制。

(2)任务与要求的分析：确定为实现总目标需要完成哪些任务以及满足哪些要求。

(3)功能分析：根据任务与要求，对整个系统及各子系统的功能和相互关系进行分析。

(4)指标分配：在功能分析的基础上确定对各子系统的要求及指标分配。

(5)方案研究：为了完成预定的任务和各子系统的指标要

图13 设计程序 求，需要制定出各种可能实现的方案。

(6)分析模拟：由于一个大系统往往受许多因素的影响，因此当某个因素发生变化时，系统指标也随之发生变化，这种因果关系的变化通常要经过模拟和实验来确定。

(7)系统优化：在方案研究和分析模拟的基础上，从可行方案中选出最优方案。

(8)系统综合：选定的最佳方案至此还只是原则上的东西，欲使其付诸实现，还要进行理论上的论证和实际设计，也就是方案具体化，以使各子系统在规定的范围和程度上达到明确的结果。

(9)系统评价：对设计成果是否达到的预期目标进行评估与分析。 综上所述，系统论的设计思想和方法的目的是使整个设计过程易于控制，把多种相关因素纳入考虑的范围，以便保证系统的实现。

□4 系统设计与创新

九十年代直至二十一世纪是整个世界由物质不足转向精神不足的时代，技术、质量、功能等条件无明显差别，知识创新对经济增长的贡献率远远超过其他生产要素的总和，以创新设计为标志并关联数字化技术的新知识、新

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产品系统设计

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信息无限扩大，科技不断变革发展，工业设计的涵延不断拓宽，其本质与领域也在发生着明显的变化。

创新设计已成为竞争中决定胜负的因素，世界正在由过去的谁控制技术、质量，谁就控制市场的阶段，逐步向谁控制创新设计，谁就控制市场的方向过渡。作为产品设计与开发的主体——企业将意识到，知识创新的核心就是科技创新、设计创新，企业要发展、要壮大，需要设计与知识的不断变革，不断地把知识创新的成果通过设计创新这座“金桥”，迅速转化为商品，进而实现生活方式的创新。

虽然早在1964年3月，ICSID就提出“工业设计是一种创造性的行为，其目的在于决定产品的正式品质。所谓正式品质，除外型及表面特点外，最重要的，乃在于决定产品的结构与功能之关系，并获得一种使生产者与消费者都能满意的整体。”但这仍不可能象今天这样认识到创新设计与知识经济的重要作用。

知识经济浪潮的到来，提升了工业设计的地位，也向设计领域提出了新的挑战和新的机遇，工业设计从社会经济发展的边缘被推向了中心位置，被赋予了更加神圣的使命。这将是国际上具有前瞻性的研究领域。今天的设计师们只有具备良好的思想、文化和综合素质，拥有以创新为中心的丰厚的基础知识和设计工作能力，才能适应激烈的市场竞争。离开了创新设计这个目标与使命，设计就不会有旺盛的生命力，甚至不会有它存在的意义与价值。

□5 系统的评价与决策

系统的评价在系统工程中是一个非常重要的问题，同时也是一项非常困难的工作。在系统开发过程中，通过系统工程的思想、程序和方法的应用，不仅能提出许多开发系统的替代方案，而且还要通过系统评价技术从众多的替代方案中找出所需的最优方案。然而要决定一个方案是否“最优”却未必容易。因为对于复杂的大系统或内容不详的问题来说，“最优”这个词含义并不十分明确，而且评价是否为“最优”的尺度(标准)也是随着时间而变化和发展的。如以城市交通系统为例来进行评价，原来只是从交通工具的动力等技术方面以及交通路线的建设费用和日常经营费用等经济方面来进行评价，但近年来除了上述方面的评价外，还要求从交通工具的方便性、舒适性、安全性、美观性等使用方面进行评价，以及从环境保护、能源政策等国家利益方面进行评价等等。由此可见，系统评价的难度和重要性是在动态中不断深入并发展的。

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产品系统设计 目标维 安全目标 绿色目标 零部件 产件 品 基本目标 从系统的观点来看，产品就是一个系统。任何复杂的产品均可划分为零件、部件和产品三个层次。产品的层次关系可用树形结构来描述。零件是构成部件或产品最基本的单元，构成产品的

时间（阶段维） 零件数量少、结构简化，则材料用量少、工艺过程简单，能耗也少，装拆与维护也就越方便。因此零件结构通用化、标准化，减少材料种类及材料的绿色化是零件层的主要内容。部件层由零件层构成，是产品的功能单元，其主要任务是实现模块化的功能要求。产品层是层次维的最高形式，是零件与部件的组合体。产品将直接面对市场与用户，是绿色程度的最终体现。其主要任务

层次维 设计开发 生产制造 产品使用 回收处理 图14绿色产品评价体系的三维矩阵 是确定产品的总体性能、功能，各模块的连接结构形式，力求产品性价比高、结构简单，使用安全可靠，易于拆卸，可回收重用，环境性能优良。

(2)时间(阶段)维

时间维表示绿色产品从设计开发、生产制造、使用、维护到回收处理所经历的时间段，也即从摇篮到再现的产品生命周期全过程。这些阶段不是顺序进行，而是尽可能将生产制造、使用、回收处理阶段的有关“绿色”问题放在产品设计开发的虚拟过程中并行地解决。绿色产品设计开发的任务是对绿色产品的描述及实现，它包括概念设计、粗略设计和详细设计，分别对应于层次维的产品层、部件层和零件层。生产制造阶段就是实施设计结果的过程。其主要任务就是用清洁的原料、清洁的能源、清洁的生产工艺生产出符合设计要求的绿色产品。使用阶段是产品层次的延续，其主要任务是使用安全可靠、能耗低，不产生环境污染或污染很小，并且维护便利。回收处理阶段是产品生命周期的最后一个阶段，也是衡量产品“绿色”程度的重要阶段。

(3)目标维

在不同层次、不同阶段，绿色产品都要满足目标维的要求，即基本目标、绿色目标和安全目标。基本目标包括功能、质量、寿命和经济性。从绿色产品的角度考虑，产品应具有多功能、高质量、长寿命(含高回收利用率)、成本低。绿色目标即为绿色产品的三个特征表现：能耗低、资源利用率高，不影响或少影响生态环境。产品最终是为人类服务的，因此必须为使用者和操作者创造安全舒适的环境，避免对其造成损害。绿色产品评价体系的三维结构是依据系统论原理，以三维结构进行统筹规划、设计、管理或控制绿色产品的系统，使“绿色”贯穿于产品生命周期全过程，最终达到和谐的人——机——环境一体化。

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产品系统设计 绿色产品的评价过程遵循自上向下规划设计，从下向上评价的原则，即将评价对象逐步分解细化(产品、部件、零件)，然后按评价目标逐层进行评价(零件、部件、产品)，将最终的多目标评价结果进行归一化处理，形成可供比较的评价指标。

2）绿色产品评价类型 使用材料的种类 使用材料的数量 资源是否合理利用 材料的利用率 材料的回收利用率 绿色产品评价指标体系 使用能源的种类 能源的利用率 能源是否合理利用 再生能源的利用率 空气、水、土壤污染 对环境的影响 噪音污染 绿色产品评价类型通常有两类。一类是以材料为评价中心，即选择某一种或一组材料并分析其在生产过程中的作用、能源消耗或对环境的影响，例如为保护大气层中的臭氧层不被破坏，目前广泛进行的对氟里昂使用量限制和替代就是以材料为中心进行评价的典型例子。这种分析通常是在产品的制造过程中进行的。另一类评价类型是以产品为评价中心，即选择某一产品并分析如何对其所用材料和组成的元件及生产工艺加以调整或重新确定，以便于协调产品功能与环境影响之间的相互关系。

产生废弃物的种类与数量 3）绿色产品评价指标体系与方法 指标体系的确定是绿色产品评价

其它各项经济指标 图15绿色产品评价指

的首要问题。绿色的指标体系包括资源利用指标、能源利用指标、环境指标及经济性指标四大体系。每一指标都是由复杂的多元组成，如图15所

示，因此，这些指标成了绿色产品庞大而的指标体系。将这些指标细化及量化后，即可利用层次分析对产品的“绿色”程度进行评价。

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□6 系统设计方法在产品设计中的具体应用

□6.1产品生命周期的整体把握

所谓设计，就是在某些条件的限制下所进行的创新行为。完全自由、不受条件限制的纯粹艺术造型和设计毕竟不同。“创造”过程中的某些条件，其实也是一种“自由的束缚”。但是，这种“束缚”对设计而言，正是一个上紧发条、使新点子与新创意源源不断的装置。

在系统设计之前，对产品生命周期有一个详尽的了解与整体把握有助于开展设计的全过程，从宏观上把握设计的正确性。

一般而言，新产品的生命周期，通常须经过四个阶段：首先是需求某物的欲求阶段，人们产生需要某物的感觉。为了满足这项需要，于是进入方案制定的第二阶段。完成产品的设计蓝图后，便开始实行制作，于是进入实际生产的第三阶段。产品开发制作成功后，人们便可以尽情使用，达到原先的期望，这就是满足欲求的第四阶段。

第一阶段——欲求阶段——产生需要某物的欲望与要求。

这个阶段是设计行为的动机。就设计者的立场而言，“需要什么？想要什么？”一定要弄清楚，针对“人们需要什么？想要什么？”而加以决策和设计。意见调查及各种情报的搜集、分析，有助于设计者掌握一般人的需求，也是推出新产品前的必要工作之一。“想要什么？”纯粹是人的需求阶段，而掌握“人们需要什么？”则是设计进程的一部分，也是第二阶段的思考方向。

第二阶段——策划阶段——为了满足需求，于是着手产品的设计、计划。

这个阶段是设计行为的主要部分。掌握并满足人的欲望、要求，并使之具体化。从产品的外形、功能到材料的选择、技术的应用等，都必须作全面的考虑。将概念（Idea）逐一呈现，构成一个整体而统一的设计意念，并且拟定具体的设计计划。“工业设计既然是一种设计行为，在各种技术企划中，应该和制作行为不同，不能随便混淆。”

第三阶段——设计与实施阶段——按照计划有条理有计划地设计，付诸于实际制作。

这个阶段延续第二阶段的计划，使之付诸实行。现代产品可分为两种生产制造方式：一是手工制造，一是机器生产。手工制作的手工艺或民艺品，其设计阶段和制作阶段并没有明确的分界线，通常是同时进行。而机械化的

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工业生产，则将计划和制作阶段区分得十分清楚。尤其是现代工业技术发达，讲究分工制度，产品的设计者和直接加工制造者，更不会是同一人。

第四阶段——欲求满足阶段——使用该项产品，达到原先的期望 第四阶段是推出制作完成的产品，满足人们的需求。这个阶段大功告成之后，不同的设计、制作又会展开。值得注意的是，在现代工业的生产、设计已经和过去截然不同。以手工生产为主的时代里，从设计开发到生产制作的一连串过程，大多是同时进行，而且由设计者亲自完成。现代工业分工愈来愈精细，而且新的生产方式几乎占据了大多数的产业市场。如此一来，“设计与制作者为同一人或同一单位”的生产方式逐渐被淘汰，设计者必须迎合社会大众的喜好与要求，而失去了自我设计制作的乐趣。换言之，从第一阶段到第四阶段间，设计趣味也随着生产、设计的分工方式而转变了。

新产品推出后，固然满足了原先所预设的需求，但未必能满足各种不同情况下的需求。为了满足各种需求，新产品不断加入人类的生活中，形成了新环境；新的环境产生新的需求，于是设计行为周而复始，不断推陈出新。

□6.2系统的要素——各子系统的协调统一是实施系统设计的重要因素

□6.2.1产品形式符号系统的认知与设计

产品造型除表达其目的性及功能性外，还要透过一些符号来传达产品的文化内涵，体现特定社会的时代感和价值取向。正如法国著名符号学家皮埃尔·杰罗所说“在很多情况下，人们并不买具体的物品，而是在寻求潮流、青春和成功的象征”。

2、产品信息设计及认知

产品的外部形态实际上就是一系列视觉符号的传达，产品形态设计的实质也就是对各种造型符号进行编码，综合产品的形态、色彩、肌理等视觉要素，表达产品的实际功能，说明产品的特征。产品造型符号具有一般符号的基本性质，通过对使用者的刺激，激发其与自身以往的生活经验或行为体会相关联的某种联想，诱导其行为，使产品易懂。

产品通过一系列符号化的语言来刺激人的感觉器官，通过大脑的信息加工来取得对产品的印象。认知心理学认为，人们对事物的认知必须满足三个基本条件：一是在认知之前具备一定的经验；二是事物必须能提供足够的信息；三是有能力衔接经验和事物信息的联想活动，这三者缺一不可。人们对于产品认知的过程也是这样的，可以用图16来解释。

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产 品 想 象 造型信息 信信息产品产品息的应该具有形 色 材 功 环 传经是什什么 达验么 样 功 能 态 彩 质 能 境 的搜接索 受 感 知 认 知 图16 产品的认知模型 总之，产品语意学旨在借助产品的形态语意，使使用者理解这件产品是什么，它如何工作及如何使用等。简言之，将这一理论加以应用，使一件复杂的产品成为一件“自明之物”，其使用界面的视觉形式及其外在形态以语意的方式加以形象化。产品的认知则是指使用者对符号语意的解码过程，是对外部或内部信息分析解释阶段。

□6.3.2人机系统的分析与应用

现代生活中的人类，和机械接触的机会非常频繁。特别是生产时，大多依赖人类与机械的共存、合作，才能达成目的。人类与机械接触时，一定会在某点上交换信息，这便是人类与机械的衔接处。例如在石化工厂，我们只见到厂内林立的设备和到处铺设的管子，却看不到一个人影，就像全面自动化一般，所有的机械都自动地进行工作；事实上，控制室中还是有人监视操作盘并发出指令。人类与庞大的设备装置，便是以此连接起来的。即使是这一类工业，或者是高度自动化的钢铁工业，对于其整个系统的建立与维护，人类的判断力仍是不可缺少的要素之一。

人类会冒着极大的危险登上阿波罗太空船，不只是基于人类对未知世界的好奇心。如果机械能完全控制情况，那么无人太空船就可以执行任务了，人类又何必冒生命危险加入宇宙航行？正因为许多信息必须借助人类的判断力才能获得，而太空船在运行时，许多状况只有人类才能判断，所以必须由人来操作。

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产品系统设计 人机工学以“人与机器的关系”为研究对象，这实质上已表明将人与机器作为一个整体来研究。把环境对人与机的影响联系起来研究，则形成“人——机——环境”系统。

系统论的基本思想，是系统中的各个部分(子系统)的作用通过总体来解释评价。虽然总体的高效能一般依赖于各子系统的优良效能，但更依赖于各子系统的协调关系。离开互相协调的前提，片面追求任一子系统的“完善”是不可取的。这正是人机学的设计观：机器或产品的设计应使人能适应并使用它、掌握它的特性，以求人机系统的优化。

复杂的人机系统中的人是一群人，机也是很多不同类型、有不同功能的机群，还可能包含各种辅助与支持子系统。对这些复杂的人机系统，近年来已发展出总体系统设计(Total System Design，简称TSD)等设计理论以及相应的设计方法、设计程序。

简单人机系统中人与机的关系可表示如图17。图中表示了机器设

大脑 眼耳 人 人机界面 显示器 手脚 备运行的典型过程：人通过手脚操作控制器，机器在按指令运行的同时，将其运行状态通过显示器反映出来，人以眼耳等器官接收信息并传递给大脑，大脑经过分析判断，再通过手脚进行操作，循环下去形成工作流程。这一简单人机系统中，显示器与眼耳之间是从机到人的

机 机器 控制器 信息通道，手脚与控制器之间是从人到机的信息通道。实现双向信息交流的接口形成一个抽象的“人机界面”。系统工作的总效率，不仅取决于机器的工作效率与人的操作效率，而且取决于人机界面上实现信息交流的效率。人机工程学的任务主要体现在改善人机界面的设计。

还可就这样一个具体的例子来作说明，有个人正驾驶着汽车，并

且即将通过某个交通岗。这时，他的注意力会集中在交通信号上，红灯一亮就必须踩刹车，并将车子停在停止线前，以免与其他车子碰撞。如图所示，红灯的红光首先进入驾驶人的眼帘，这就是输入。投射在眼睛视网膜上的光线，会转变成某种电流而刺激人的神经，再经由神经传达至大脑中枢，大脑此时会配合过去经验所累积成的知识，作出某种判断。在上述状况

中（碰到红灯），大脑会作出“必须停车”的判断，于是，接下来的判断便是“必须踩刹车”。大脑一下达踩刹车的命令信息后，便由神经传达至运动器官，此时，脚就会做必要的肌肉收缩或松弛，执行踩刹车的命令，于是刹车器发生了作用，使车子停下来，驾驶人确认车子停止的位置之后，便等待交通信号的转变。在这些动作当中，人与物的直接接触，在于信号与眼睛、脚和刹车器，前者是输入，后者是输出，在输入与输出之间，人与机械关系的调整，如何确实维持两者间的平稳关系，对于正常的驾驶人来说，是非常重要的。

图17 人机系统示意图 6

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因此，人类必须设计、安装容易识别的交通信号灯，而刹车器的形状、位置或角度是否便于踩踏，以及和驾驶座的关系等等，也都必须做适度的调整。但是，光是解决物方面的问题仍然不够，还必须考虑当时的状况，因为驾驶人的判断也会受到外在环境的影响。十字路口附近的视线是否良好，周围建筑物的大小、形状、色彩、日光的投射角度或强弱，温度、湿度或噪音等，所有的外在环境，都会影响人的反应或行动。此外，如果驾驶人处于极度疲劳的状态，或酒后驾驶，或身体有任何不正常的情况时，都会使大脑的判断或神经的反射无法正常地运作。工作或家庭所累积的压力、突然而至的惊吓等，也会影响判断的能力。这就是生理上及心理上的内在环境。

人——机系统的目的，在于调整人与机械之间的关系。在上例中，并不是解决了输入（即刺激）与接受器官（交通信号与眼睛），反应器官与机械（脚与刹车器）之间的关系就够了。形成内在环境与外在环境的各种要素、原因，也是很重要的一环。

综合以上各点，视野宽广的信号与仪表，让人易于感知和辨别；操作容易的方向盘、舒适的座位，让人减低疲劳。要设计出符合这些条件的汽车，就必须密切结合设计与人机工学的观念，足见人机工学与系统设计息息相关。

□6.3.3产品价值系统的分析

产品的价值系统包括产品的使用价值和精神价值。就产品的价值而言，人类所设计制造的东西，大致可分为两大部分：

①生活必需品，例如各种利于生产的工具、机械器具和设备等。 ②透过精神性、象征意义之具象化，表现出美感的产品。

在第一类产品的设计制造上，特别注重产品本身的功能价值，强调的是物质层面的价值；第二类产品，则重视其精神价值。事实上，我们很难将某类产品完全划归于功能价值或精神价值中，只是程度不同而已。例如：铁铲、螺旋桨推进器的实用性较高，而结婚礼服、十字架、牌坊的象征意味较浓。大部分的人工产品，都介于功能性与精神性之间。以上的观念，可用一简单的程式表现：

T．V．=U．V．十 E．V． T．V．：整体价值（Total Value） U．V．：使用价值(Use Value)

E．V．：精神价值,即指人所感受到的价值(Esteem Value)

所谓使用价值，指产品所具有的功能价值；精神价值则是产品在功能以外所具有的价值。为什么要将产品的价值分成这两种呢？事实上，人类的欲求原本就可分成两大倾向：第一种是本能欲求，和生存有直接的关系，可以

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说是人类的基本欲求，具有共通性和普遍性，而且有一定的欲求限度，可作出原则性的定量化、数值化统计。人类的第二种欲求则以感觉为基础，而且个体间的差异极大，缺乏实质的普遍性，无法以定量化、数值化的方法来表现其欲求限度。

本能的欲求——普遍的、定量的、有限度的。 感觉的欲求——个人的、定性的、无限度的。

如果现在有茶和咖啡两种饮料，要大家评断哪一种好喝或哪一种不好喝，相信每个人的看法都不尽相同，可能会出现0到100分的不同评分，纯粹由个人的喜好来决定。象这类两极化的评价，并没有所谓谁对谁错，只是纯粹个人的观点、喜好不同罢了。进行产品设计时，也应考虑该产品的综合价值，避免引发极端的评价。

虽然每个人对事物的感觉和评断都不同，但隶属于某个共同团体的人常会产生共同的价值观。因此，社会价值观代表了普遍通行于社会中的价值判断。“精神价值”一般可分为两大方面：一方面是个人的、感觉的价值，另一方面是社会的、习惯的价值。用公式来表达就是：

精神价值=感觉的价值十习惯的价值

产品的整体价值=使用价值十（感觉的价值十习惯的价值）

此外，在不同的文化体系下，相同的设计会引起不同的反应，这也是设计家所必须考虑的问题。

一般而言，人类设计出来的产品多半兼具双重价值，甚至实用性、社会性、美感等多种价值同时并存，只是各种价值的程度不同而已。每一件人为产品必有其设计理念，或是偏向实用性，或是作为赏心悦目的纯粹艺术品，就靠使用者对这件产品的期望而定。最符合现实世界的产品设计，应当兼具功能性与美感等多种价值与一身，这也是设计界发展的主导趋势。

□6.4系统的反馈——产品的再次设计

设计是一个不断循环的过程，但不只是设计过程本身，设计与消费行为也是一个不断循环的过程。设计师将消费者需求的模糊意念实体化成为产品后，经消费者实际使用的结果与反馈，依靠市场调查、分析等各种研究方式，传递到设计师手中，再由设计师重新诠释并进行新一轮的设计实践。如此反复，在设计师与消费者之间形成了一种设计活动的往复循环。

对设计师而言，来自消费者的信息是相当重要的，因为这关系到设计师能否真正掌握消费者的实际需求。现有的产品评估或调查研究，通常是产品的再设计过程。

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□7 数字化时代的产品系统设计

以计算机为标志的信息技术的出现及广泛应用，使人类在历史上第一次出现脑力与智力的解放，数字化的出现使这个时代达到了“真正的个人化”，不仅仅是个人的选择丰富化，而且还包含了人与自然、与环境、与人所创造的产品之间恰如其分的“配合”。其间，产品在这个时代中扮演的角色是使整个“配合”能够更加的和谐与进步。目前，在数字化的时代，设计师广泛地开展着各类的设计活动，信息也是空前的膨胀，但众多的开发、设计及设计师的工作往往处于一种分散和无序的状态。因此，运用科学的方法来认识这个时代背景下的产品及相关设计活动的特征，总结整个产品系统设计方法的一些规则和思路，从而优化这个时代的产品就成为一件很迫切的“设计任务”。

□7.1数字化的特征和产品设计的数字代特征

□7.1.1数字化时代的特征

“计算机不再只与计算有关，它决定我们的生存”，尼葛洛庞帝在他的《数字化生存》中曾提出，“计算机技术最显著的特征是数字化”。当今数字化这个特征已经迅速地深入到社会生活的各个领域。

1、信息与知识的数字化使数字化的速度与广度得到前所未有的发展。 2、在数字化时代，作为整体的系统和组成的要素依然相辅相成，其依赖性与变化性更加凸显。

3、在数字化时代，系统的能量递变得到前所未有的增强。

数字化时代信息流使系统从开放的耗散结构中得到前所未有的新的能量流，其自身的有序结构也更有生命力。

□7.1.2产品设计的数字化特征

从工业时代到后工业时代或曰信息时代的转变之后，按《数字化生存》一书作者尼葛罗庞帝的说法——我们已经进入了后信息时代（Post Information Age）。数字信息将通过取代资本和劳力成为最为关键性的资源，产品本身有形的物质特性（造型、材料、加工等）将不再是重点，而其本身无形的非物质性如象征、意义、符号性成为归结所在，由此成为数字化时代产品的特征。

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