追古溯今：挖掘系統原理在產品設計中的愈加綜合性

李卓 李雪

追古溯今：挖掘系統原理在產品設計中的愈加綜合性

李卓 李雪

文章通過研究若干具有代表性的產品案例，分析系統性原理在產品設計中的綜合性變化，試圖說明系統性原理及系統思維在產品設計中運用的重要性和指導意義，以期為產品設計提供更加廣闊開放的思路。

產品設計；系統原理；綜合性

系統性思維源遠流長，早在其成為一門科學的現代系統論之前，就以一種潛在未知的方式指導著人們的思考方式及簡單樸素的設計活動。創新驅動發展下的中國，設計創新需符合更多維度的要求，如用戶需求、技術規則、經濟條件、文化訴求、管理模式及戰略方向等，學科的綜合性、多元性及系統復雜性表現得更加明顯。[1]加之現代設計的發展在不斷向更深層次延伸，愈來愈呈現出與更多學科交叉、融合的趨勢，這種設計發展趨勢更加體現了系統性思維在產品設計中的重要意義。

1.系統與設計

系統（System），常用來表示復雜的具有一定結構的整體，一切相互影響或聯系的事物（物體、法則、事件等）的集合都可以視為系統。[2]除了系統、要素、結構、子系統、系統層次、系統功能、系統環境等基本概念外，整體性、層次性、開放性、目的性、穩定性、突變性、自組織性、相似性是系統論的八條基本原理。

產品設計則是在技術與藝術、功能與形式、宏觀與微觀等聯系中尋求一種平衡和優化[3]，更需從系統思想的高度加以分析。產品設計中除了產品自身的系統性，產品的設計方法、產品的設計流程、乃至產品的開發過程均具有系統性特點（圖1）。本文主要從系統的八條基本原理出發，以分析具體產品案例的形式，針對產品設計中的系統性，淺析系統性原理及系統思維在產品設計中的重要作用。

2.產品設計中系統性原理與系統思維的應用

圖1 產品設計的系統性

圖2 曾侯乙編鐘 (1978年于湖北隨縣（今隨州市）出土)

與早期原始的設計方式不同，現代產品設計的成熟之處在于形成了完整的系統，并且系統能夠在動態中更新。[4]系統的八條原理中，整體性是系統的基礎性原理；層次性是一種秩序關系；開放性是系統發展的前提和穩定的條件，目的性表現于開放系統發展變化之中；突變性是系統通過失穩達到穩定新態，進而發展變化的一種基本形式；自組織則是在其他原理基礎上的系統自我優化過程；相似性是一種普遍性，是種種系統理論得以建立的基礎。八條基本原理既相互獨立各具獨特性，又相互聯系共同為整體系統服務。

2.1 元素-元素：整體性原理

整體性原理是系統思想的基本出發點，指的是，系統是由若干要素組成的有機整體，具有組成其各獨立要素所不具備的性質和功能,且表現出整體的性質和功能不等于各要素性質和功能的簡單加和。[5]

編鐘（圖2）雖較為古老，但卻完美地詮釋了系統整體性原理。因體量不同而音色各異的扁圓鐘作為系統中的要素，相互協調作用，形成具有新性質與功能的有機整體——編鐘系統。編鐘系統也在一定程度上制約要素，使得扁圓鐘的排列要按照一定次序，敲擊時也要按照一定章法，各要素相互作用才能夠發揮作用，將獨立的音調匯聚成動人樂章。此案例充分體現了系統整體性原理的根本意義所在，即1+1＞2。系統性原理在編鐘上只是最簡單樸素的應用，人們全然不知系統論卻巧妙運用于日常生活實踐中，1+1＞2式的設計思想便在產品設計中扎下深根，組合而發揮作用的產品更是屢見不鮮。

2.2 元素-秩序：層次性原理

層次性原理指的是，由于組成系統諸要素的種種差異，使系統組織在地位與作用、結構與功能上表現出等級秩序性，形成了具有質的差異的系統等級，層次概念就反映這種有質的差異的不同的系統等級或系統中的等級差異性。[6]

西漢雙環耳銅甑（圖3）是中國秦漢時期的蒸食用具，既可作為生活炊具，又可作為禮器，相當于現代的蒸鍋。早期上甑下鬲稱為甗，后發展為上甑下釜的釜甑，套合使用。此器具結構并不復雜，但卻很好地運用了系統層次性、整體性原理，對現代蒸鍋的發展變化影響至今。

如圖3層級分析圖所示，單獨產品既獨立為系統，又為更高層級系統的低層次子系統，且每個系統均有一定的結構與功能。以雙環耳銅甑為例，釜、甑為銅甑子系統，其下一層級又有箅、環耳等要素，各層級協調作用實現盛水載物的蒸煮總功能。在銅甑系統中，體現的是高層次系統與低層次系統的關系，是整體與部分、系統和要素之間的相對性。在“高級系統-低級系統-要素”的變化中，每一層級均有一定秩序的結構及與之相對應的功能。要素-分功能、系統-總功能，這種對應關系的實現必然需要要素、結構、功能的秩序性。

圖3 西漢雙環耳銅甑 （廣西合浦縣北插江鹽堆M1出土）

2.3 關系-秩序-元素：開放性原理與目的性原理

開放性原理指的是，系統具有不斷與外界環境進行物質、能量、信息交換的性質和功能，是系統得以向上發展的前提和得以穩定存在的條件。而目的性原理是組織系統在與環境的相互作用中，在一定范圍堅持表現出某種趨向預先確定的狀態的特征。系統的目的性在系統發展變化之中表現出來，因此與系統的開放性相聯系，一個合目的運動的系統必定是開放的系統。[7]

在布勞恩公司設計的袖珍型電唱機收音機組合（圖4）這個案例中，系統性思維體現在開放性原理前提下，以目的性原理為出發點，在整體性、層次性原理基礎上，產品功能和結構的模塊化組合設計。此產品的設計已經不僅僅局限于產品本身，而是將產品置身于使用環境與使用關系當中，以用戶使用需求（追求便捷性）為目的，將電唱機和收音機設計成可分可合的標準部件，此時的標準件便可以看成系統中的設計要素，而要素的合目的性的秩序組合，便可滿足用戶對產品的使用訴求。在“關系-秩序-元素”的變化過程中，以目的性為導向的設計賦予產品新的形態與功能。

這種積木式的設計形式開啟了組合模塊化設計的先河，通過系統設計使標準化生產與多樣化選擇結合起來。上述案例中，雖只是兩個模塊的組合，但這種模塊化設計思想對后來的設計活動卻具有里程碑式的重要指導意義。

2.4 元素-關系-元素：突變性原理與穩定性原理

穩定性原理指的是，在外界作用下開放系統具有一定的自我穩定能力，能夠在一定范圍內自我調節，從而保持和恢復原來的有序狀態、結構和功能。但是當系統通過失穩從一種狀態進入另一種狀態即為突變過程，它是系統質變的一種基本形式。[8]系統的突變通過系統失穩而發生，因此突變性與穩定性關系密切。

Odin Holland公司在歐洲范圍內進出口果蔬，把有機素食運往有機蔬菜商場或為消費者提供直接訂購服務。Odin會保證果蔬質量、提供地域性服務、進口以確保供應需求、甚至會基于顧客特定需求的預期進行規劃種植。此案例中，系統性思維體現在Odin為消費者提供直接訂購服務的流程上，區別于以往有形產品，此處的產品是無形的真實的服務系統。（圖5所示為產品從有形到無形過度的肖斯塔克連續體）

在Odin有機蔬菜供應服務系統中，有產品為更好適應市場從有形到無形的質的突變；有基于滿足用戶個性化需求而進行預期規劃種植的目的性原理；有預定、規劃種植、檢測、運輸等一系列環節的層次性原理；產業運營過程中與外界(消費者)形成良性互動，同時根據需求預期進行有計劃種植和收割確認，具有系統高度的開放性與穩定性原理。若將“規劃種植”這個環節看作其中子系統的一個要素，整個服務系統中的任何要素，諸如訂單量、種植條件、技術支持、運輸要求等任何環節發生變化，那么規劃必將隨其改變，并引起其他要素的變化，最終使系統重新達到平衡穩定狀態。因此在這個偌大而復雜的服務系統里，其體現的是“元素-關系-元素”之間的相互作用。

圖4 布勞恩公司設計的袖珍型電唱機收音機組合（1959年）

圖5 產品從有形到無形過度的肖斯塔克連續體

Odin通過復雜而深入的系統關系建立一個完整有機的服務系統，使得果蔬供應系統整體達到了單個產品很難達到的經濟和環保效益雙贏的效果。

2.5 關系-關系：自組織原理

自組織性原理是指，開放系統在系統內外兩方面因素的復雜非線性相互作用下，自身從無序到有序，從低級有序到高級有序的過程。現實的系統，都處于自我運動、自發形成組織結構、自發演化之中。[9]

淘寶VR購物產品Buy+結合手機淘寶APP與VR頭盔將虛擬現實技術運用于手機購物。利用計算機圖形系統和輔助傳感器、TPMS三維建模、VR渲染還原、TMC三維動作捕捉等新技術，構建逼真的虛擬購物生態環境，實現消費者直接與虛擬世界中的人和物進行交互。（圖6所示為Buy+的使用場景）

Buy+這個案例體現的是系統的自組織原理。進行虛擬購物時，虛擬商品、虛擬生態環境、消費者便成為整個虛擬購物系統中的子系統。消費者不斷接收來自環境、商品的各種信息輸入，結合自身需求、購物目的、體驗感受，在內外因素相互作用下，最終實現信息輸出（生理上、心理上的購物體驗）。信息輸出后，消費者身心的系列反應都將作為一種反饋傳達給其他子系統（虛擬商品、虛擬生態環境），隨之系統進入新的無序狀態（購物環境與虛擬商品的轉換），進而繼續通過自組織來達到新的有序狀態（虛擬生態環境的重建），如此循環往復來實現系統的不斷向上發展。

動態捕捉和實時生成是與人的行為、心理乃至意識反應相匹配的反饋，此時的關注點并非手上的儀器和商品本身，更是這種革命式的沉浸式虛擬購物體驗。此案例中的系統，研究對象已完全擯棄了傳統的元素而關注元素之間的互動、影響和反饋、再交互的一種關系。而這種關系的實現，是在系統整體性、開放性、目的性、穩定性等等原理基礎上的自組織原理的綜合運用。

3.系統性原理在現代產品設計中應用的綜合性

圖6 Buy+的使用場景

圖7 系統性原理在產品設計中應用分析圖

為充分展現系統性原理及思維在產品設計中的應用，上述五個案例在時間維度上是從古至今的順序，在技術維度上是由淺入深，所體現的系統性原理和系統思維由簡單、片面、淺顯到復雜、全面、立體。編鐘古老而久遠，所體現的只是簡單樸素的系統整體性；西漢雙環耳銅甑體現的是高層系統與低層系統、整體與元素之間的層次性原理；布勞恩公司的袖珍型電唱機收音機組合，是系統性原理在工業產品設計中應用的典范，在系統整體性、層次性原理基礎上，更注重功能選擇、按需組合的目的性原理；Odin完善的有機蔬菜供應服務系統更是突破了產品從有形到無形的界限；淘寶Buy+則革命性地創造了新的生活方式，而體驗購物本身就是一個多原理融合的自組織性購物系統。

從整體性原理到自組織原理，關注對象從單元體本身到各元素、各級子系統之間的關系，在不斷變化并深入。列舉的產品更是從有形到無形，甚至從產品實物本身轉為人-機-環之間的互動體驗模式，產品設計的日益成熟與系統原理的綜合運用關系密切。從設計行為本身來講，現代的產品設計則是由未知狀態轉變為合理利用系統原理來達到設計的優化，從設計方法到設計流程都有一套高效的動態系統理論指導。在這一發展過程中，系統原理在產品設計中的應用更具組織性、綜合性、融合性，各原理的內涵與深度也在不斷拓展。各原理在獨具特性的同時，相互之間又通過一種制約而協作的多元作用，形成不同于任何單獨原理本身的新形式促進產品系統整體發展（圖7）。系統原理在產品設計中的綜合運用，使得現代產品設計較之以往發生很大變化，其既表現為產品自身由具象實物變為抽象互動方式的狀態變化、設計方式由潛在性運用無組織系統原理變為綜合高效的系統原理指導設計從而達到優化，又表現為系統原理與產品設計的空前融合程度。諸系統原理以適用產品設計的方式相互作用，而產品設計同樣促進著系統原理的發展。一般而言，一件產品中應用的系統性原理之間的關系越是通過相互制約、相互協調、相互平衡來達到某種合目的性的動態平衡關系，那么這件產品往往可能就越接近預期。

4.小結

系統論是一種具方法論意義的設計哲學觀，本質上是一種看問題的立場和觀念，它所要表述的并不著重于說明事物本身是什么，而是強調應該如何認識和創造事物。因此，應避免將系統論的設計思想和方法理解為設計的技術和手段，一味將產品設計桎梏于系統論之中。設計所面臨的矛盾關系越來越復雜以及由此而延伸的其中各要素之間的聯系也越來越緊密，在此大環境下，科學的、系統的設計思維方式與直覺的、感性的構思方法在產品設計中更應共存互促、融合匯流，在各種愈加復雜和深化的矛盾沖突中尋求創新平衡點。設計更應具備系統的整體優化觀念，透過系統原理去認識產品設計的本質，從系統整體角度出發，著眼于產品設計各要素之間的聯系和相互作用，并從整體去認識局部再綜合到整體。未來的產品設計形式上一定是多樣的，系統性原理的發展也仍在多層次的不斷深入，但可以預測的是，好的設計往往是綜合衡量了各種設計要素，在諸多合理之下其內在是一個動態、平衡、持續發展的系統。

注釋：

[1]李奮強.產品系統設計[M].北京:中國水利水電出版社,2013

[2]趙博，戚彬.系統設計[M].北京:電子工業出版社,2014.2

[3]計靜，鄭祎峰，朱煒.產品系統設計[M].合肥:合肥工業大學出版社,2016.20

[4]張宇紅.產品系統設計[M].北京:人民郵電出版社,2014.5

[5]魏宏森，曾國屏.系統論[M].北京:世界圖書出版社,2009.205

[6]同 [5]，217

[7]同 [5]，228-238

[8]同 [5]，249-260

[9]同 [5]，271

李卓 武漢理工大學藝術與設計學院副教授

李雪 武漢理工大學藝術與設計學院碩士研究生