产品系统设计(理论概要)

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
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
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
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
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
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。

□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
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
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。