以系统论思维指导产品设计与开发

社会的进步使得人们的生活水平逐步提高,工业技术水平的进步加速了产品的设计与生产,人们对于所使用的产品也因此提出了更高的要求。世界经济全球化和信息社会的来临给我国工业设计带来巨大的挑战。由于我国工业设计起步较晚,对于方法论的研究深度还不够,尤其是产品创新设计领域的理论研究还较为缺乏。要使我国工业产品的创新得到较快发展,需要进行大量的研究与探索。 现今,工业产品已逐步由传统的机械产品向机电一体化产品、电子产品方向发展,市场竞争日趋激烈,消费观念不断变化,产品的功能和造型已不再是消费者决定购买的最主要因素。而产品的创新性、外观造型、宜人性等因素愈来愈受到重视,在竞争中占据着突出地位。这种趋势促使企业在着手进行新产品开发时把面向产品的创新性、外观造型、人机工程学的设计提到一个新的高度,从而也迫切要求对产品设计的研究能有进一步的突破,以提高产品的设计水平和市场竞争力。 根据目前所形成的产品设计观念,将系统论引入到产品的创新设计中,以系统思维和系统操作模式来指导产品的设计与开发。通过对系统论相关知识的整理,结合现代产品设计的理念,指出了产品设计的系统观与系统设计形式。通过分析、总结和归纳影响产品设计的各方面因素,将它们归结为思维与认识和设计过程技术方法两个方面,构成了产品设计过程的两个主要因素,可以看作是产品创新的“左膀右臂”,并将它们组建成产品创新设计的两个子系统。在两个子系统中,根据其内部要素的不同,在分析它们之间的结合关系的基础上总结设计原理、寻找创新设计方法,分别为它们建立方法库。在结合产品特点的基础上通过系统分析的形式对所有创新设计方法的选择与组合应用进行优化,以期得到产品创新设计方案的最优解。最终通过所有这些方法来构建产品创新设计系统,并为其建立系统模型,得到一个模式化的创新设计求解方式。

一、系统论基本原理

系统一词,来源于古希腊语,即部分构成整体。今天人们从各种角度上研究系统,对系统下的定义不下几十种。一般系统论则试图给一个能描述各种系统共同特征的一般的系统定义,通常把系统定义为:由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。在这个定义中包括了系统、要素、结构、功能四个概念,表明了要素与要素、要素与系统、系统与环境三方面的关系。系统论的基本原理包括整体性原理、层次性原理、开放性原理、目的性原理、稳定性原理、突变性原理、自组织原理、相似性原理,等等。

二、设计的基本涵义

设计,英文为design,最广泛最基本的意义是计划乃至设计,即心怀一定的目的,并以其实现为目标而建立的方案。这种概念界定,我们称之为广义的设计,因为它几乎涵盖了人类有史以来一切文明创造性行为过程,也成为现代设计概念的内涵和灵魂。而如果从狭义的角度来理解,design中所包含的“艺术中的计划”,意味着在一般的计划和设计中,对构成艺术作品的各种构成要素,在各部分之间或者部分与整体的结构关系上,组织成为一个作品的创意过程。设计到了现代,以包含艺术,科学和经济三重意义的崭新概念的构成形式,完成着从构思到行为到实现其价值的创造性过程。

*构思过程——创造事物或产品的意识,以及由这种意识发展、延伸的构思和想法。

*行为过程——使上述构思和想法成为现实,并得以最终形成客观实体(或产品)的可行性判断和形成过程。

*实现过程——以最合目的性、实用性和经济价值为目标贯穿与整个设计活动,并将完成的事物(或产品)实现其所应有的综合价值。

上述三者的完美结合便构成了具有现代设计意义的“设计”的基本涵义。从以上资料我们可以知道,无论是设计作品本身,还是设计活动的过程,我们都可以把它当成系统来理解,而设计领域中的产品设计,更是与生产方式紧密联系的设计,是达成最合目的的、实用的又具美感的系统化设计。“工业设计是一种创造性的活动,旨在确定工业产品的外形质量。虽然外形质量也包括外观特征,但主要指同时考虑生产者和使用者利益的结构和功能的关系,这种关系把一个系统转变为均衡的整体。”

三、系统原理在设计中的应用

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。而设计的组成要素主要有:

1.功能因素:“功能”一词在《辞海》中有这样的解释:“一为事功和能力,二为功效,作用”。从设计的角度来讲,它的功能因素主要有实用功能、认知功能和审美功能三个部分。

2.形式因素:设计的形式因素由形态、色彩、肌理等外在造型因素构成,它与功能因素有着相辅相成的必然的本质的联系。

3.技术因素:在设计的全过程中,技术因素也同样具有决定性意义。技术是人类为实现一定目的,运用自然规律改造客观世界的知识、能力及所创造的物质手段的综合体,它调整并控制着人与自然界之间的物质交换过程。如果把视觉传达设计、产品设计、和环境设计的对象概念化地作为“设计物”的话,那么,在这个物的动态系统中,技术因素因其所处的地位和表现形态不同,可以分为生产技术,产品技术和操作技术。

4.经济因素:经济是与一定的社会生产力相对应的生产关系的总体。体现于设计领域,是完成从生产到消费全过程的经济内容和经济效果。设计的经济因素在设计中的构思、行为、实现过程中具有不同的形式和作用。

因此,我们在设计产品的时候,要将产品当作一个整体的系统来看待,要考虑到各个因素的有机联系。同时,在产品设计的过程中还应当遵循以下几个重要的

系统论原理:

(一)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。在产品的设计中运用整体性原理

要求我们在设计过程中不单单把握产品本身,而要把产品放在社会、市场等大的环境中,将之与环境看成一个有机的整体进行把握。而且对于产品本身来说,要把握产品各个组成要素之间的有机联系,使其能发挥出自身最大的能效。

(二)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。一个海胆胚胎即使把它分为几块,只要外界条件合适,使其处于能不断进行物质、能量、交换的状态,它就能自己恢复原状,维持其动态稳定状态。

所以,在进行产品设计的时候,首先要把握该产品使用的环境,包括社会环境,使用环境,文化环境等等,同时要有及时的反馈信息及不断的完善与更新换代,才能保持产品的稳定状态。对于设计师来说,更重要的是保持开放型的思维,要尽量多的掌握相关产品的信息,这样才能使产品更适合社会和市场的需要。

(三)目的性原理

在现代设计领域,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。用这一观点观察和处理事物开展设计,称为目的性原理。产品设计的目的性,体现在设计构思时对使用目标人群的把握上,只有准确的定位及分析,才有可能使产品在市场上获得成功。例如摩托罗拉公司的手机设计,对于成功的中年人士和年轻的都市青年,有着不同的产品定位和销售策略,所以在手机的市场上大获成功。

(四)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。比如,现有市场上多功能手机的出现(带摄象头、录音、mp3等),根据用户在不同情况下可以随自己的爱好选择不同的功能,就是自组织原理的运用。

(五)关联性原理

它强调从事物普遍联系中把握设计行为,正确处理产品内部以及它与环境间的内在联系,以确保系统整体性。把握系统的开放性质。产品与外部环境有双向的物质、能量、信息的交换,有相应的输入和输出及量的增减。产品设计就建立在这种开放性基础上。1.产品与人和社会的多种不同关系,影响到产品形态的构成。形态是由材料、结构、外观组成的整体。产品与经营管理者、使用者、维修者的各种关系,涉及到产品使用、操纵、修理、安全、宜人等性能要求。它们都会成为设计时确定产品造型的因素。2.因为任一产品与其它产品共处同一空间区域,所以,在设计中就要考虑到产品之间在性能、形体、色彩、声音等方面的关系,以及它们给人造成的情绪状态。3.产品与自然的关系,一方面使设计注意气候、地理等条件;另一方面开拓了仿生学设计。生物的各种功能形态为产品形态提供丰富的启示和联想。4.产品设计又与时代、民族、地区特点相关。法律、伦理、管理、风俗、习惯、礼仪、价值观、生活准则、审美思潮等因素,对产品造型都有影响。

(六)优化原理

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,达到整体优化目的。优化原则是系统方法的主观出发点或所要达到的总体目标。产品设计的核心是满足人的需求,而人的需求随时间、空间而相应发展变化,是一个无休止的进程。评价设计的标准自然是相对的,无最佳可言,只有较佳。这就要求设计师从总体出发,研究系统内的人力、物质、设备、资金、技术、信息和任务目标等要素的较佳效果,高质量的设计,反映的是一个国家整体的经济、技术、文化、道德和管理综合水平,是综合国力的体现。

(七)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。如纵向交叉、横向交叉、纵横交叉、混合交叉等。其基本特征是交叉过程的多阶段性,导致了分级决策的方法,建立在整体最优化的基础上的分级决策方法,在寻求某一阶段的决策时,不仅要考虑局部的效益,而且应考虑总体的最优。形式与内容的相互转化是设计推陈出新的内驱力,产品形式,即材质、结构、外观的总和。从功能决定形式的观点看,动态性原则首先表现为创造性地寻求适合内容的形式,促使抽象功能转化为与之相应的特定形式,即产品的实体或形、色的有序组合。反之,新的概念设计又能推动产品内容的更新与发展,必然较之现在有较大的飞跃。

四、小结

系统科学的哲学和方法论问题日益引起人们的重视。在系统科学的这些发展形势下,国内外许多学者致力于综合各种系统理论的研究,探索建立统一的系统科学体系的途径。我国著名科学家钱学森教授。多年致力于系统工程的研究,十分重视建立统一的系统科学体系。自1979年以来,多次发表文章表达它是与自然科学、社会科学等相并列的一大门类科学。相信在不久的将来,系统论将以崭新的整面貌矗立于科学之林。作为一名艺术设计学的研究生,我们应当运用系统论的先进思想和理论,对艺术设计学的研究进行充实和发展。

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