追古溯今：挖掘系统原理在产品设计中的愈加综合性

李卓 李雪

追古溯今：挖掘系统原理在产品设计中的愈加综合性

李卓 李雪

文章通过研究若干具有代表性的产品案例，分析系统性原理在产品设计中的综合性变化，试图说明系统性原理及系统思维在产品设计中运用的重要性和指导意义，以期为产品设计提供更加广阔开放的思路。

产品设计；系统原理；综合性

系统性思维源远流长，早在其成为一门科学的现代系统论之前，就以一种潜在未知的方式指导着人们的思考方式及简单朴素的设计活动。创新驱动发展下的中国，设计创新需符合更多维度的要求，如用户需求、技术规则、经济条件、文化诉求、管理模式及战略方向等，学科的综合性、多元性及系统复杂性表现得更加明显。[1]加之现代设计的发展在不断向更深层次延伸，愈来愈呈现出与更多学科交叉、融合的趋势，这种设计发展趋势更加体现了系统性思维在产品设计中的重要意义。

1.系统与设计

系统（System），常用来表示复杂的具有一定结构的整体，一切相互影响或联系的事物（物体、法则、事件等）的集合都可以视为系统。[2]除了系统、要素、结构、子系统、系统层次、系统功能、系统环境等基本概念外，整体性、层次性、开放性、目的性、稳定性、突变性、自组织性、相似性是系统论的八条基本原理。

产品设计则是在技术与艺术、功能与形式、宏观与微观等联系中寻求一种平衡和优化[3]，更需从系统思想的高度加以分析。产品设计中除了产品自身的系统性，产品的设计方法、产品的设计流程、乃至产品的开发过程均具有系统性特点（图1）。本文主要从系统的八条基本原理出发，以分析具体产品案例的形式，针对产品设计中的系统性，浅析系统性原理及系统思维在产品设计中的重要作用。

2.产品设计中系统性原理与系统思维的应用

图1 产品设计的系统性

图2 曾侯乙编钟 (1978年于湖北随县（今随州市）出土)

与早期原始的设计方式不同，现代产品设计的成熟之处在于形成了完整的系统，并且系统能够在动态中更新。[4]系统的八条原理中，整体性是系统的基础性原理；层次性是一种秩序关系；开放性是系统发展的前提和稳定的条件，目的性表现于开放系统发展变化之中；突变性是系统通过失稳达到稳定新态，进而发展变化的一种基本形式；自组织则是在其他原理基础上的系统自我优化过程；相似性是一种普遍性，是种种系统理论得以建立的基础。八条基本原理既相互独立各具独特性，又相互联系共同为整体系统服务。

2.1 元素-元素：整体性原理

整体性原理是系统思想的基本出发点，指的是，系统是由若干要素组成的有机整体，具有组成其各独立要素所不具备的性质和功能,且表现出整体的性质和功能不等于各要素性质和功能的简单加和。[5]

编钟（图2）虽较为古老，但却完美地诠释了系统整体性原理。因体量不同而音色各异的扁圆钟作为系统中的要素，相互协调作用，形成具有新性质与功能的有机整体——编钟系统。编钟系统也在一定程度上制约要素，使得扁圆钟的排列要按照一定次序，敲击时也要按照一定章法，各要素相互作用才能够发挥作用，将独立的音调汇聚成动人乐章。此案例充分体现了系统整体性原理的根本意义所在，即1+1＞2。系统性原理在编钟上只是最简单朴素的应用，人们全然不知系统论却巧妙运用于日常生活实践中，1+1＞2式的设计思想便在产品设计中扎下深根，组合而发挥作用的产品更是屡见不鲜。

2.2 元素-秩序：层次性原理

层次性原理指的是，由于组成系统诸要素的种种差异，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，层次概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。[6]

西汉双环耳铜甑（图3）是中国秦汉时期的蒸食用具，既可作为生活炊具，又可作为礼器，相当于现代的蒸锅。早期上甑下鬲称为甗，后发展为上甑下釜的釜甑，套合使用。此器具结构并不复杂，但却很好地运用了系统层次性、整体性原理，对现代蒸锅的发展变化影响至今。

如图3层级分析图所示，单独产品既独立为系统，又为更高层级系统的低层次子系统，且每个系统均有一定的结构与功能。以双环耳铜甑为例，釜、甑为铜甑子系统，其下一层级又有箅、环耳等要素，各层级协调作用实现盛水载物的蒸煮总功能。在铜甑系统中，体现的是高层次系统与低层次系统的关系，是整体与部分、系统和要素之间的相对性。在“高级系统-低级系统-要素”的变化中，每一层级均有一定秩序的结构及与之相对应的功能。要素-分功能、系统-总功能，这种对应关系的实现必然需要要素、结构、功能的秩序性。

图3 西汉双环耳铜甑 （广西合浦县北插江盐堆M1出土）

2.3 关系-秩序-元素：开放性原理与目的性原理

开放性原理指的是，系统具有不断与外界环境进行物质、能量、信息交换的性质和功能，是系统得以向上发展的前提和得以稳定存在的条件。而目的性原理是组织系统在与环境的相互作用中，在一定范围坚持表现出某种趋向预先确定的状态的特征。系统的目的性在系统发展变化之中表现出来，因此与系统的开放性相联系，一个合目的运动的系统必定是开放的系统。[7]

在布劳恩公司设计的袖珍型电唱机收音机组合（图4）这个案例中，系统性思维体现在开放性原理前提下，以目的性原理为出发点，在整体性、层次性原理基础上，产品功能和结构的模块化组合设计。此产品的设计已经不仅仅局限于产品本身，而是将产品置身于使用环境与使用关系当中，以用户使用需求（追求便捷性）为目的，将电唱机和收音机设计成可分可合的标准部件，此时的标准件便可以看成系统中的设计要素，而要素的合目的性的秩序组合，便可满足用户对产品的使用诉求。在“关系-秩序-元素”的变化过程中，以目的性为导向的设计赋予产品新的形态与功能。

这种积木式的设计形式开启了组合模块化设计的先河，通过系统设计使标准化生产与多样化选择结合起来。上述案例中，虽只是两个模块的组合，但这种模块化设计思想对后来的设计活动却具有里程碑式的重要指导意义。

2.4 元素-关系-元素：突变性原理与稳定性原理

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、结构和功能。但是当系统通过失稳从一种状态进入另一种状态即为突变过程，它是系统质变的一种基本形式。[8]系统的突变通过系统失稳而发生，因此突变性与稳定性关系密切。

Odin Holland公司在欧洲范围内进出口果蔬，把有机素食运往有机蔬菜商场或为消费者提供直接订购服务。Odin会保证果蔬质量、提供地域性服务、进口以确保供应需求、甚至会基于顾客特定需求的预期进行规划种植。此案例中，系统性思维体现在Odin为消费者提供直接订购服务的流程上，区别于以往有形产品，此处的产品是无形的真实的服务系统。（图5所示为产品从有形到无形过度的肖斯塔克连续体）

在Odin有机蔬菜供应服务系统中，有产品为更好适应市场从有形到无形的质的突变；有基于满足用户个性化需求而进行预期规划种植的目的性原理；有预定、规划种植、检测、运输等一系列环节的层次性原理；产业运营过程中与外界(消费者)形成良性互动，同时根据需求预期进行有计划种植和收割确认，具有系统高度的开放性与稳定性原理。若将“规划种植”这个环节看作其中子系统的一个要素，整个服务系统中的任何要素，诸如订单量、种植条件、技术支持、运输要求等任何环节发生变化，那么规划必将随其改变，并引起其他要素的变化，最终使系统重新达到平衡稳定状态。因此在这个偌大而复杂的服务系统里，其体现的是“元素-关系-元素”之间的相互作用。

图4 布劳恩公司设计的袖珍型电唱机收音机组合（1959年）

图5 产品从有形到无形过度的肖斯塔克连续体

Odin通过复杂而深入的系统关系建立一个完整有机的服务系统，使得果蔬供应系统整体达到了单个产品很难达到的经济和环保效益双赢的效果。

2.5 关系-关系：自组织原理

自组织性原理是指，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，自身从无序到有序，从低级有序到高级有序的过程。现实的系统，都处于自我运动、自发形成组织结构、自发演化之中。[9]

淘宝VR购物产品Buy+结合手机淘宝APP与VR头盔将虚拟现实技术运用于手机购物。利用计算机图形系统和辅助传感器、TPMS三维建模、VR渲染还原、TMC三维动作捕捉等新技术，构建逼真的虚拟购物生态环境，实现消费者直接与虚拟世界中的人和物进行交互。（图6所示为Buy+的使用场景）

Buy+这个案例体现的是系统的自组织原理。进行虚拟购物时，虚拟商品、虚拟生态环境、消费者便成为整个虚拟购物系统中的子系统。消费者不断接收来自环境、商品的各种信息输入，结合自身需求、购物目的、体验感受，在内外因素相互作用下，最终实现信息输出（生理上、心理上的购物体验）。信息输出后，消费者身心的系列反应都将作为一种反馈传达给其他子系统（虚拟商品、虚拟生态环境），随之系统进入新的无序状态（购物环境与虚拟商品的转换），进而继续通过自组织来达到新的有序状态（虚拟生态环境的重建），如此循环往复来实现系统的不断向上发展。

动态捕捉和实时生成是与人的行为、心理乃至意识反应相匹配的反馈，此时的关注点并非手上的仪器和商品本身，更是这种革命式的沉浸式虚拟购物体验。此案例中的系统，研究对象已完全摈弃了传统的元素而关注元素之间的互动、影响和反馈、再交互的一种关系。而这种关系的实现，是在系统整体性、开放性、目的性、稳定性等等原理基础上的自组织原理的综合运用。

3.系统性原理在现代产品设计中应用的综合性

图6 Buy+的使用场景

图7 系统性原理在产品设计中应用分析图

为充分展现系统性原理及思维在产品设计中的应用，上述五个案例在时间维度上是从古至今的顺序，在技术维度上是由浅入深，所体现的系统性原理和系统思维由简单、片面、浅显到复杂、全面、立体。编钟古老而久远，所体现的只是简单朴素的系统整体性；西汉双环耳铜甑体现的是高层系统与低层系统、整体与元素之间的层次性原理；布劳恩公司的袖珍型电唱机收音机组合，是系统性原理在工业产品设计中应用的典范，在系统整体性、层次性原理基础上，更注重功能选择、按需组合的目的性原理；Odin完善的有机蔬菜供应服务系统更是突破了产品从有形到无形的界限；淘宝Buy+则革命性地创造了新的生活方式，而体验购物本身就是一个多原理融合的自组织性购物系统。

从整体性原理到自组织原理，关注对象从单元体本身到各元素、各级子系统之间的关系，在不断变化并深入。列举的产品更是从有形到无形，甚至从产品实物本身转为人-机-环之间的互动体验模式，产品设计的日益成熟与系统原理的综合运用关系密切。从设计行为本身来讲，现代的产品设计则是由未知状态转变为合理利用系统原理来达到设计的优化，从设计方法到设计流程都有一套高效的动态系统理论指导。在这一发展过程中，系统原理在产品设计中的应用更具组织性、综合性、融合性，各原理的内涵与深度也在不断拓展。各原理在独具特性的同时，相互之间又通过一种制约而协作的多元作用，形成不同于任何单独原理本身的新形式促进产品系统整体发展（图7）。系统原理在产品设计中的综合运用，使得现代产品设计较之以往发生很大变化，其既表现为产品自身由具象实物变为抽象互动方式的状态变化、设计方式由潜在性运用无组织系统原理变为综合高效的系统原理指导设计从而达到优化，又表现为系统原理与产品设计的空前融合程度。诸系统原理以适用产品设计的方式相互作用，而产品设计同样促进着系统原理的发展。一般而言，一件产品中应用的系统性原理之间的关系越是通过相互制约、相互协调、相互平衡来达到某种合目的性的动态平衡关系，那么这件产品往往可能就越接近预期。

4.小结

系统论是一种具方法论意义的设计哲学观，本质上是一种看问题的立场和观念，它所要表述的并不着重于说明事物本身是什么，而是强调应该如何认识和创造事物。因此，应避免将系统论的设计思想和方法理解为设计的技术和手段，一味将产品设计桎梏于系统论之中。设计所面临的矛盾关系越来越复杂以及由此而延伸的其中各要素之间的联系也越来越紧密，在此大环境下，科学的、系统的设计思维方式与直觉的、感性的构思方法在产品设计中更应共存互促、融合汇流，在各种愈加复杂和深化的矛盾冲突中寻求创新平衡点。设计更应具备系统的整体优化观念，透过系统原理去认识产品设计的本质，从系统整体角度出发，着眼于产品设计各要素之间的联系和相互作用，并从整体去认识局部再综合到整体。未来的产品设计形式上一定是多样的，系统性原理的发展也仍在多层次的不断深入，但可以预测的是，好的设计往往是综合衡量了各种设计要素，在诸多合理之下其内在是一个动态、平衡、持续发展的系统。

注释：

[1]李奋强.产品系统设计[M].北京:中国水利水电出版社,2013

[2]赵博，戚彬.系统设计[M].北京:电子工业出版社,2014.2

[3]计静，郑祎峰，朱炜.产品系统设计[M].合肥:合肥工业大学出版社,2016.20

[4]张宇红.产品系统设计[M].北京:人民邮电出版社,2014.5

[5]魏宏森，曾国屏.系统论[M].北京:世界图书出版社,2009.205

[6]同 [5]，217

[7]同 [5]，228-238

[8]同 [5]，249-260

[9]同 [5]，271

李卓 武汉理工大学艺术与设计学院副教授

李雪 武汉理工大学艺术与设计学院硕士研究生