作者：赵博,戚彬
出版社：电子工业出版社
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系统设计试读：
前言
系统思想源远流长，但作为一门科学的现代系统论，直到20世纪30年代才由美籍奥地利著名理论生物学家L.V.贝塔朗菲（L.Von.Bertalanffy）创立，并被广泛应用于各个学科和技术领域。系统论的核心思想是系统的整体观念，它反映了现代科学发展的趋势，反映了现代社会化大生产的特点，反映了现代社会生活的复杂性。系统论的出现，使人类的思维方式发生了深刻的变化，它不仅为现代科学的发展提供了新的理论和方法，而且也为解决现代社会中的政治、经济、军事、科学、文化等方面的各种复杂问题提供了方法论的基础。因此系统观念正在渗透到每个领域，并促进着各门学科的发展。
对于现代设计而言，系统思想同样具有重要的指导意义。自20世纪中叶以来，工业设计的领域不断扩大，工业设计所要解决的问题也越来越复杂和深化，大到人类的可持续生存、能源危机，小到吃、穿、住、用、行。对设计本身而言，随着均衡的国际市场的消失，多元化的设计战略被提上议事日程；在设计呈现多元化的局面下，以设计科学为基础的理性主义占据着主导地位；随着技术越来越复杂，要求设计越来越专业化，产品设计师往往不是一个人，而是由多学科专家组成的设计团队；随着设计管理的产生及其不断发展，许多企业都建立了自己的长期设计政策。凡此种种设计内外因素的变化，使得设计师在思考和处理设计问题的时候受到了很大挑战。在复杂的设计对象面前，如果没有综观全局的系统思维和系统方法，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，而将系统思想引入到现代设计则使得设计所面临的诸多问题得到了很好的解决。
系统设计就是把对象作为一个有机的整体，进行有机的、动态性的研究和形象性表达。系统论的设计思想，其核心是把设计对象及有关的设计问题等视为系统，然后用系统论和系统分析及系统综合的方法加以处理和解决，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及实现这个目标的过程和方式的最优。系统论主要是一种观念，是一种设计哲学观，这一观念的意义在于：改变了产品设计概念局限于单纯的技能和方法的认识，而将产品设计纳入系统思维和系统操作的过程，将设计的概念从实物水平上升到复杂的系统水平。这与当前科学技术和社会的发展是相适应的。
本书着重阐述了系统及系统设计的基本概念、原理和方法，结合参考案例对系统设计程序进行了详细介绍；综合了社会学、生态学、经济学、管理学等方面的知识，将设计的系统观念和系统设计方法两方面的知识体系进行了拓展和总结，并结合设计案例对系统设计的流程与方法加以剖析，有助于读者树立起产品设计所具有的科学性、系统性、社会性、经济性、艺术性、人机性等多种复杂属性的思想观念，以培养分析和解决设计问题的能力，使之掌握系统设计的思想和方法，并能在设计实践中加以应用。
本书在编写过程中，承蒙设计界和各高校诸多同人给予支持与帮助，特别是青岛大学工业设计系师生及山东大学机械工程学院工业设计系研究生张雨滋和徐凤芹为本书提供的案例支持，此外，还得益于国内外的优秀设计案例，使得本书内容丰富多彩，在此一并表示诚挚的谢意！由于列举设计资料来源广泛，难以一一注明出处，也在此特致歉意。
限于篇幅及编者能力，书中难免有疏漏之处，恳请广大读者批评指正。编 者第1章 绪论
教学目的：
● 讲解系统的基本概念、基本分类和基本特征
● 讲解系统论的发展、基本原理和基本规律
● 讲解系统思想对现代设计的指导意义
● 讲解学习产品系统设计的任务
教学重点：
通过本章的学习，了解系统及系统论的基本概念、基本原理、基本规律，以及系统思想对人类发展特别是现代设计的指导意义，明确学习产品系统设计的任务，从而有针对性地进行学习和练习。1.1 系统概述
系统是由一些部件组成的，这些部件间存在密切的联系，通过这些联系达到某种目的，或者说是为了达到某种目的而相互联系、相互作用的部件的集合。1.1.1 系统的基本概念“System”（系统）一词来源于古希腊语，是指由部分构成整体的意思。到近代，一些哲学家和科学家常用“系统”一词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。在宏观世界和微观世界中，从基本粒子到宇宙，从细胞到人类社会，从动植物到社会组织，无一不是系统的存在方式。系统时时处处可见：一台机器、一个企业、一所学校、一定自然条件下的植物群落、一个组织、乃至一个国家等，都可视为一个系统。人们在日常生活、工作中所置身的也都是具体的系统，如交通系统、商业系统、工业系统、农业系统、教育系统、经济系统、文化系统、军事系统、社会系统等。可以这样说，人们不能脱离系统而存在。
尽管系统一词频繁出现在社会生活和学术领域中，但不同的人在不同的场合往往赋予它不同的含义。长期以来，系统概念的定义和其特征的描述尚无统一规范的定论。而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特定功能的有机整体（集合）。一个系统可以包括若干子系统，但它本身往往又从属于另一个更大的系统。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。
我们主要可以从以下四个方面理解系统的概念：（1）系统是由若干要素（部分）组成的。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，是系统各种结构关系的承担者。这些要素可能是一些个体、元件、零件，也可能其本身就是一个系统（或称为子系统）。如运算器、控制器、存储器、输入/输出设备组成了计算机的硬件系统，而硬件系统又是计算机系统的一个子系统。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特征得以产生并得到保证。要素具有超个体的性质，在系统中的地位和作用具有不平衡性，系统中诸要素处于相互联系、相互制约、相互作用的动态变化过程中。（2）系统有一定的结构。一个系统是其构成要素有序的集合，这些要素相互联系、相互制约。系统内部各要素之间相对稳定有序的联系方式、组织秩序及失控关系的内在表现形式，就是系统的结构。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。例如，钟表是由齿轮、发条、指针等零部件按一定的方式装配而成的，但一堆齿轮、发条、指针随意放在一起却不能构成钟表；人体是由各个器官组成的，而各个器官简单拼凑在一起不能称其为一个有行为能力的人。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，其具有稳定性、变异性和多样性等特性。（3）系统有一定的功能，或者说系统要有一定的目的性。系统的功能是指系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、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。例如，信息系统的功能是进行信息的收集、传递、储存、加工、维护和使用，辅助决策者进行决策，帮助企业实现目标。系统功能具有非加和性、秩序性、协调性和隶属性等特性。（4）系统处于一定的环境中。任何系统都不能孤立地独自存在，而是处于与其他系统的特定相互联系之中，处于一定的环境之中。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。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、信息的流通与交换，环境是制约系统性质的重要因素，其组成成分对系统的作用是多样的、不平衡的。系统与环境的关系如图1-1所示，用一部分空间表示一个系统，它的元素都集中在其内部，也表示这个系统与周围介质的关系。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）。因此，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。图1-1 系统和介质（系统环境）：Y表示输入，X表示输出
总之，系统的概念是明确的，并不是任何一种事物都能称为系统；同时，系统的概念也是相对的，它取决于人们看待事物的角度和认识事物的方法。从这个意义上来说，理解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去看待和认识世界。1.1.2 系统的基本分类
系统是普遍存在的，在宇宙间，从基本粒子到河外星系，从人类社会到人的思维，从无机界到有机界，从自然科学到社会科学，系统无所不在。按宏观层面分类，系统大致可以分为自然系统、人工系统、复合系统。（1）自然系统：系统内的个体按自然法则存在或演变，产生或形成一种群体的自然现象与特征。
自然系统包括生态平衡系统、生命机体系统、天体系统、物质微观结构系统及社会系统等。（2）人工系统：系统内的个体根据人为的、预先编排好的规则或计划好的方向运作，以实现或完成系统内各个体不能单独实现的功能、性能与结果。
人工系统包括生产系统、交通系统、电力系统、电子计算机系统、教育系统、医疗系统、企业管理系统等。（3）复合系统：是自然系统和人工系统的组合。
复合系统包括导航系统、广播系统、交通管理系统和人—机系统等。
此外，还可以根据其他不同的原则和情况来划分系统的类型。按学科领域则可分成自然系统、社会系统和思维系统；按范围划分则有宏观系统、微观系统；按与环境的关系划分则有开放系统、封闭系统、孤立系统；按状态划分则有平衡系统、非平衡系统、近平衡系统、远平衡系统等。此外还有大系统、小系统的相对区别。1.1.3 系统的基本特征
从系统的基本概念及分类中已大致能够了解到系统的特征。系统的基本特征可以概括为：（1）系统具有整体性。整体由部分组成，但这种组成方式不是各部分的随意相加，而是有机的结合，整体内各部分之间的联系是有机的联系。系统的本质是整体与部分的统一，构成系统的整体特性只有在运动过程中才得以体现。（2）系统具有目的性。系统必须完成一种特定的功能，各要素、各子系统都是为达到系统的一定目的而相互协同动作的，系统要走向稳定的有序结构，从而体现系统的整体功能，这就是它的目的性。（3）系统具有动态性。系统总是处于相对的稳定状态，而绝对地处于运动状态中，随时随地在各种正常或不正常输入与干扰信号下运动。（4）系统具有相对独立性。一方面，这种独立性表现为：第一，具有特定的质和量的规定性，从而能区别于环境和周围事物；第二，具有排他性；第三，具有稳定性，在一定时期内或一定条件下，系统的基本结构、功能不变，以保持内在特有的稳定状态。另一方面，这种独立性是相对的，任何一个系统都存在于环境和周围事物之中，并与之有密切的联系。世界上根本不存在绝对独立于环境和周围事物的东西，不存在完全独立的孤立的系统。一个系统都是另一个大系统的组成部分，即子系统。（5）系统具有环境适应性。任何系统都处在一定的物质环境之中，并与环境发生相互作用。系统与环境的相互联系和相互作用，主要表现在物质、能量和信息的交换方面。
与此同时，我们还要从以下几个方面对系统进行理解：系统由部件组成，部件处于运动之中；部件间存在联系；系统各主量和的贡献大于各主量贡献的和，即常说的1+1＞2；系统的状态是可以转换、可以控制的。
系统在实际应用中总是以特定系统出现的，如消化系统、生物系统、教育系统等，其前面的修饰词描述了研究对象的物质特点，即“物性”， 而“系统”一词则表征所述对象的整体性。对某一具体对象的研究，既离不开对其物性的描述，也离不开对其系统性的描述。系统科学研究将所有实体作为整体对象的特征，如整体与部分、结构与功能、稳定与演化等。
对于设计而言，关键问题不在于对系统做出严密的定义，而在于对系统内涵及特征的深入理解，以利于正确掌握和领会系统论设计思想和方法，更有效地指导设计实践。1.2 系统论概述
系统的存在是客观事实，但人类对于系统的认识却经历了漫长的岁月，直到20世纪30年代前后才逐渐形成一般系统论的概念，至此现代系统论才得以创立，并被应用于各个学科和技术领域。1.2.1 系统论的发展
系统论是指研究系统的一般模式、结构、性质和规律的理论，即一般系统论。它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学。
系统思想源远流长，但作为一门科学的系统论，人们公认是美籍奥地利人、理论生物学家L.V.贝塔朗菲（L.Von.Bertalanffy）创立的。他在1932年提出“开放系统理论”，提出了系统论的思想。1937年提出了一般系统论原理，奠定了这门学科的理论基础。但是他的论文《关于一般系统论》，到1945年才公开发表，他的理论到1948年在美国再次讲授“一般系统论”时，才得到学术界的重视。确立这门科学学术地位的是1968年贝塔朗菲发表的专著：《一般系统理论：基础、发展和应用》，该书被公认为是这门学科的代表作。贝塔朗菲临终前发表了《一般系统论的历史与现状》一文，探讨系统研究的未来发展。此外，它还与拉维奥莱特（A. Laviolette）合写了《人的系统观》一书。
系统论认为，整体性、关联性、等级结构性、动态平衡性、时序性等是所有系统的共同的基本特征。这些，既是系统所具有的基本思想观点，也是系统方法的基本原则。
系统论的核心思想是系统的整体观念。贝塔朗菲强调，任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的性质。他用亚里士多德的“整体大于部分之和”的名言来说明系统的整体性，反对那种认为要素性能好，整体性能一定好，以局部说明整体的机械论的观点。同时认为，系统中各要素不是孤立地存在，每个要素在系统中都处于一定的位置上，起着特定的作用。要素之间相互关联，构成了一个不可分割的整体。要素是整体中的要素，如果将要素从系统整体中割离出来，它将失去要素的作用。正像人手在人体中它是劳动的器官，一旦将手从人体中砍下来，那时它将不再是劳动的器官了一样。
系统论的基本思想，就是把所研究和处理的对象当做一个有机整体来加以考察，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性，并优化系统观点看问题，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。世界上任何事物都可以看成是一个系统，系统是普遍存在的，大至渺茫的宇宙，小至微观的原子，一粒种子、一群蜜蜂、一台机器、一个工厂、一个学会团体……都是系统，整个世界就是系统的集合。
系统论的任务不仅在于认识系统的特点和规律，更重要的还在于利用这些特点和规律去控制、管理、改造或创造一个系统，使它的存在与发展合乎人的目的需要。也就是说，研究系统的目的在于调整系统结构，协调各要素关系，使系统达到优化目标。
系统论的出现，使人类的思维方式发生了深刻变化。以往研究问题，一般是把事物分解成若干部分，抽象出最简单的因素来，然后再以部分的性质去说明复杂事物。这是笛卡儿奠定理论基础的分析方法。这种方法的着眼点在局部或要素，遵循的是单项因果决定论，虽然这是几百年来在特定范围内行之有效、人们最熟悉的思维方法。但是它不能如实地说明事物的整体性，不能反映事物之间的联系和相互作用，它只适应认识较为简单的事物，而不胜任于对复杂问题的研究。在现代科学的整体化和高度综合化发展的趋势下，在人类面临许多规模巨大、关系复杂、参数众多的复杂问题面前，就显得无能为力了。
正当传统分析方法束手无策的时候，系统分析方法却能站在时代前列，高屋建瓴，综观全局，别开生面地为现代复杂问题提供了有效的思维方式。所以系统论，连同控制论、信息论等其他横断科学一起所提供的新思路和新方法，为人类的思维开拓新路，它们作为现代科学的新潮流，促进着各门科学的发展。
系统论反映了现代科学发展的趋势，反映了现代社会化大生产的特点，反映了现代社会生活的复杂性，所以它的理论和方法能够得到广泛应用。系统论不仅为现代科学的发展提供了理论和方法，而且也为解决现代社会中的政治、经济、军事、科学、文化等方面的各种复杂问题提供了方法论的基础，系统观念正渗透到每个领域。
当前系统论发展的趋势和方向是朝着统一各种各样的系统理论，建立统一的系统科学体系的目标前进着。有的学者认为：“随着系统运动而产生的各种各样的系统（理）论，而这些系统（理）论的统一已成为重大的科学问题和哲学问题。”1.2.2 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、自组织性和相似性，是种种系统的八种基本特性，每种基本特性也就是系统的一个基本方面，将它们进一步概括，就形成了系统论的八条基本原理。
1.系统整体性原理
系统整体性原理指的是，系统是由若干要素组成的具有一定新功能的有机整体，各个作为系统子单元的要素一旦组成系统整体，就具有独立要素所不具有的性质和功能，形成了新的系统的质的规定性，从而表现出整体的性质和功能不等于各个要素的性质和功能的简单加和。
整体性是系统最为鲜明、最为基本的特征之一，系统之所以成为系统，首先必须要有整体性。从事物存在的方面看，一个系统具有的整体性，是这一系统区别于其他系统的一种规定性。反过来说，一个系统之所以区别于另一系统，只是因为系统都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，才有具有质的多样性的世界。
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。
系统的整体性原理，又总是与分析和综合联系在一起的。分析是把整体分解为部分来加以认识，认识部分是分析的主要任务。综合则与此相反，它是把部分综合成为整体才加以认识，认识整体是综合的主要任务。
从部分和整体的关系、分析和综合的关系来看，系统整体之所以具有整体性，是因为它是系统中的要素、部分有机联系的综合，也是系统中多种关系的统一和协调。一方面，系统是由要素组成的，不存在没有要素的系统，没有要素的系统只是一种“空”系统，从而也就不是现实存在的系统。另一方面，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。
层次性是系统的一种基本特征。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，他都具有双重功能。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。
从发展的眼光看，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、方法论的意义。正确把握和运用系统层次性原理，把它转化为认识方法，具有重要的实践意义。
3.系统开放性原理
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，也是系统的环境适应性的基础，更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，形形色色的各种系统，无论它是物理的、化学的，还是生物的，乃至是社会的，都处在开放之中。不与环境接触的、不向环境开放的系统是不存在的。
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，总是存在内因与外因的相互作用、相互转化，从而系统总是处于发展演化之中；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，正是在这种双向的联系和交换中，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。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中，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
系统的目的性原理指的是，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。从系统的发展变化来看，系统的目的性一方面表现为系统发展的阶段性，另一方面又表现为系统发展的规律性。真正的系统的目的性实际上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。
系统的目的性原理，不仅仅具有理论上的意义，而且具有重要的实践意义，具有实践上的指导意义。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，还可以利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。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，就必须在一定范围内是稳定的。
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。同时也就意味着，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。
系统的稳定性与系统的整体性、目的性实际上是互相联系的。它关心的是系统整体的稳定性，不仅关心某一层次上的稳定性，还要关心多个层次结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同一性，这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
系统的突变性原理指的是，系统通过失稳从一种状态进入另一种状态的一种突变过程，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，看成是对系统的一个输入，而把系统的状态看成是系统的一个输出，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。
系统的突变是因为系统失稳而发生的，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。
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。分叉就意味着获取新的不确定性。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以澄清，即系统的信息得以倍增了。系统的发展就是从某一个稳定分支进入另外一个稳定分支的过程，所以都是信息倍增的过程。同时，这样的过程也是系统在与环境交换时，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。
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变化，自发组织起来，使系统从无序到有序，从低级有序到高级有序。
系统的组织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。系统的组织就是一个与系统的结构非常近似的一个概念，其主要区别在于，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，一般并不包含后一层含义。
从一种组织状态自发地变成另一种组织状态，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及系统与环境的交叉作用的结果。所谓系统的他组织，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。
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。
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。
系统的相似性也是相对的，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。由于系统的时间和空间、存在和演化本质上是相互依存和相互转化的，因而系统的存在和演化的相似性，存在形式的相似性和演化形式的相似性，实际上也是相互联系和相互转化的。
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，也可以指关系意义上的相似性。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。
系统的相似性原理在科学研究中具有重要的实践意义，在社会实践中也同样具有十分重要的现实意义。改革开放以来，引入国外的先进的科学技术和开发管理经验，乃至引进西方国家市场经济的先进经验来为我国的经济社会发展服务之所以是可能的，也是可行的，也就在于尽管两种不同社会体系有其本质上的区别，但是却也具有作为社会经济系统的相似性和共性方面。1.2.3 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五个：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。
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。我国战国时期非常著名的历史故事“田忌赛马”实际上就是通过结构优化获得了功能优化的典型案例。
系统的结构和系统的功能之间的影响实际上是双向的，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又可以反作用于系统的结构。而且，尽管一定的系统结构具有一定的功能，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不同的功能，不同的结构也可以表现出同样的功能。
从结构和功能的表现形式上看，结构深藏于内，功能表现于外。同时，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而改变，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，系统就在其结构和功能的互相适应又不完全相互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，系统的稳定性得以加强，或者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，信息概念的重要性也可由此略见一斑。信息不是物质也不是能量，但是信息离不开物质载体，信息的传递也离不开能量，物质和能量总是包含有信息的物质和能量。我们可以把信息看成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。于是，我们对于信息反馈就有了一个一般的理解，即把反馈理解为系统的输入和输出之间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。所谓的负反馈就是使得系统的运动和发展保持向既有目标方向进行的反馈。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，而正反馈则可以使系统越来越偏离既有目标值，甚至导致原有系统解体。
正反馈和负反馈都是客观存在的，它们都对系统具有重要的控制、调节作用。一般来说，负反馈能够保持系统的稳定性，使系统表现出合目的的行为，而正反馈能够推动系统失稳，推动系统的演化发展。
3.竞争协同律
系统内部的要素之间及系统与环境之间，既存在整体同一性又存在个体差异性，整体同一性表现为协同因素，个体差异性表现出竞争因素，通过竞争和协同的相互对立、相互转化，推动系统的演化发展，这就是竞争协同律。
系统科学理论十分重视竞争概念。在一般系统论看来，系统之所以具有整体性，是以系统中的要素之间存在竞争为先决条件的。竞争是相互联系的个体之间的一种基本关系。个体之间没有差异性、没有竞争，就谈不上个体。如果个体之间没有关系，即没有相互联系、相互作用，就谈不上竞争。
协同反映的是事物之间、系统或要素之间保持合作性、集体性的状态和趋势，这与竞争反映的是事物、系统或要素保持的个体性的状态和趋势正好相反。
各个系统理论尤其是系统自组织理论，既注意了竞争也注意了协同。协同和竞争是相互依赖的，没有协同，就没有竞争，同样的，没有竞争，就没有协同。
竞争是保持个体性的状态和趋势的因素，也就是使得系统丧失整体性、整体失稳的因素。而作为竞争的对立面的协同——保持集体性的状态和趋势的因素，则是使系统保持和具有整体性、整体稳定的因素。竞争和协同的相互依赖、相互转化就是系统的发展演化过程。竞争和协同的相互依赖、相互转化成为系统发展演化的推动力。
4.涨落有序律
系统的发展演化通过涨落达到有序，通过个别差异得到集体响应放大，通过偶然性表现出来必然性，从而实现从无序到有序、从低级向高级的发展，这就是涨落有序律。
通过涨落达到有序，是系统科学的一个重要结论。涨落也被称为起伏，有时也被称为噪声、干扰，从系统的存在状态来看，涨落是对系统的稳定的平均的状态的偏离；从系统的演化过程来看，涨落是系统同一发展演化过程之中的差异。因此，从平衡与非平衡角度看，涨落就是系统的一种不平衡性。
涨落对于系统的作用具有双重性，涨落可以破坏系统的稳定性，也可以使得系统经过失稳获得新的稳定性。但是，在一定的条件下，涨落也是系统发展演化的建设性因素。
有序是指系统内部要素之间及系统与系统之间的有规则的联系或联系的规则性。有序是相对的，是相对于无序而言的。现实的事物、系统都是有序和无序的对立统一，绝对的有序和绝对的无序都是不现实的。有序和无序是可以在一定条件下相互转化的。
系统的有序和无序的表现性也是多方面的，各门学科都要直接或间接地研究事物的有序和无序问题，人们往往根据对象的不同和实践的需要采用不同的量来刻画系统的序。在社会系统中，序是一个基本的概念，法律制度的建立和健全，就是为了保证社会系统的基本秩序，以利于社会系统的正常运行；其他诸如工业区域分布、商业网点分布、资金周转率、儿童入学率、学生升学率、犯罪率等，都是以某种形式对于社会系统中某一方面的序的度量。
5.优化演化律
系统处于不断的演化之中，优化在演化之中得到实现，从而展现了系统的发展进化，这就是优化演化律。
演化与存在是一对相对应的范畴。演化标志着事物和系统的运动、发展和变化，而存在反映事物和系统的静止、恒常和不变。
优化是系统演化的进步方面，是在一定条件下对于系统的组织、结构和功能的改进，从而实现耗散最小而效率最高、效益最大的过程。系统的优化是在系统演化过程中实现的，没有离开演化的优化。离开演化就没有优化可言，没有演化，系统的组织、结构和功能就不会有任何新的变化，因此就谈不上优化。当然，演化不等于优化，具体来说，任何一个系统的演化都具有两个趋势，一是向上发展的趋势，一是下降的趋势，而且向上发展之中也有下降的方面。因此，系统的优化应在过程之中来把握。
系统优化并非是某种质点式的优化，其核心是系统作为一个整体的优化，系统具有整体性决定了系统的优化只能是系统整体的优化，即作为系统整体取得最好的组织结构和组织功能。
系统优化最为可贵的地方，不仅在于局部优化的情况下追求整体优化，更在于即使在局部存在有缺陷的情况下，也能通过协调而实现整体优化。使得局部的、部分的劣势转化为整体的全局的优势。“三个臭皮匠，顶个诸葛亮”，其中也包含着这个道理。整体优化也包括形成新的层次，即形成更高级的反馈机制，来实现系统的优化。系统优化的实现是通过系统组织、结构和功能的改进来体现的。
总之，人们的系统科学实践，把实现系统的优化作为自己的一般目的和现实追求，从优化设计到优化计划、优化管理、优化控制，最终是为了实现优化发展。1.3 系统思想对现代设计的指导意义
系统思想是一般系统论的认识基础，是对系统的本质属性（包括整体性、关联性、层次性、统一性等）的根本认识。系统思想的核心问题是如何根据系统的本质属性使系统最优化。
系统思想在人类思想发展史占有重要位置，并在人们的生产和生活实践中发挥了重要作用，无论是中国古代的“阴阳五行”学说、《黄帝内经》及《孙子兵法》所体现出的系统思想、都江堰水利工程、汉代漆器的系列化，古希腊亚里士多德“整体大于部分之和”的观点、古罗马的翻模制陶，还是现代的系统工程、机构改革等无不浸透着系统思想的痕迹。系统思想要求人们把对象和过程视为一个相互联系、相互作用的整体，即形成整体的观念；每一部分都要注意内部之间的有机联系，以便进行合理部署，即要树立有序联系的观点；所有对象乃至一切系统设计都包含了整体最优化原则，尽可能将整体做形式化和最优化的处理，这是评定系统功能的主要尺度，也是一项系统工程成败的关键，如图1-2所示。图1-2 汉代双层九子漆奁
对于现代设计而言，系统思想同样具有重要的指导意义。自20世纪中叶以来，现代设计所要解决的问题越来越复杂和深化，大到人类的可持续生存、能源危机，小到吃、穿、住、用、行，无论是相关的信息量、问题的数量和出现的速度都较以前有了不同程度的增加。对设计本身而言，随着均衡的国际市场的消失，多样化的设计战略被提上议事日程；在设计呈现多元化的局面下，以设计科学为基础的理性主义占据着主导地位；随着技术越来越复杂，要求设计越来越专业化，产品的设计师往往不是一个人，而是由多学科专家组成的设计团队；随着设计管理的产生及其不断发展，许多企业都建立了自己的长期设计政策。凡此种种设计内外因素的变化，使得设计师在思考和处理设计问题的时候，以往那种凭借直觉和主观性进行设计的方法受到了很大挑战，仅凭传统的经验和片面的做法也很难实现。在复杂的设计对象面前，如果没有纵观全局的系统思维和系统分析及综合方法，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，而将系统思想引入现代设计则使得设计所面临的诸多问题得到了很好的解决。
因此，从乌尔姆设计学院开始，到现在的国内外各大设计教育院校、设计公司、著名研发企业都将系统思想整合到设计教育和设计生产实践的体系当中。对于现代设计而言，借鉴和引用系统论的一些有益的思想和方法，并与现代设计的具体特点结合起来以形成新的现代设计的理论与方法，是完全必要和可行的。
在现代设计中，应用系统论思想和方法的情况是十分普遍的，系统思想在现代设计中已经渗透并体现在多个层面，比如从对设计问题的系统认识、设计观念的系统思考，到构建系统的设计方法、形成现代产品的系统化特征，以及对设计学科发展的系统思考等都有其重要影响和作用。
现代设计中的许多问题都可以运用系统论思想和方法去认识、分析和把握，如信息资料的收集、分类和整理，设计进程计划的安排，设计目标的拟定，设计中“人—机—环境—社会”系统的分析等。对设计人员来说，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，了解系统分析和系统综合的特点，在实际设计过程中能针对具体情况做出必要的分析和合理的设计。
系统论的设计思想，其核心是把设计对象及有关的设计问题，如设计程序和管理、设计信息资料的分类整理、设计目标的拟订、人—机—环境—社会系统的功能分配与动作协调规划等，视为系统，然后用系统论和系统分析及系统综合的方法加以处理和解决。而所谓“系统方法”则是“按照事物本身的系统性，将研究对象作为系统加以考察的科学方法”，即从系统的观点出发，始终着重于从整体与部分之间，以及整体对象与外部环境之间的相互联系、相互作用、相互制约的关系中综合地、精确地考察对象，以达到最佳处理问题的一种方法。其显著的特点是整体性、综合性和最优化。
系统论的设计思想还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。系统论主要是一种观念，是一种设计哲学观。从根本上说，它的意义并不在于着重说明事物本身是什么，而是强调我们应该如何科学地认识和创造事物。
因此，我们绝不能把系统论的设计思想和系统方法简单地理解为设计的技术，系统论思想应该成为现代设计的先导和灵魂。同时，在应用系统论思想与设计方法时一定要与创造性的发散思考与直觉判断、感性的构思方法与表现形式相结合，以丰富和完善系统论的实用价值，将科学的理性与直觉的感性相结合，由此推动设计的进步。1.4 学习产品系统设计的任务
现代产品设计的系统观是以科学的系统思想为基础，强调产品与相关因素的系统性和有机整体性。无论产品要素之间，还是产品和技术、需求、环境等其他要素之间，都是以一定结构形式、规律或次序相联系并构成能实现功能目的的有机整体。现代产品设计的系统观还注重对产品及相关系统概念和层次的关系研究及对系统整体特征与要求的把握，包括产品或非产品系统、高级或从属系统、单纯或复杂系统等不同系统类型，也包括相关系统之间表现出的并存、制约、交叉、融合等多样性的关系。系统设计的思想与观念将传统模式的产品设计从战术层面提升到战略层面。
用系统设计推进人类的进步是现代设计师肩负的使命。人类社会进步的步伐不以人的意志为转移向前飞速发展，在发展中表现出的各种现象似乎是产品单方面的问题，如人对产品的选择已从纯功能品质转向综合效能品质，从单一物能满足转向物质精神的感受性满足，从固定消费选择转向多极消费选择。表面看是物质消费和物质形态构成需求的转化，其实这是社会系统变革下影响产品系统设计的转变，从单件产品需求上反映着产品系统设计核心内容的大变革。单独以产品的直观形式去推动，只能获得某一产品限定形态的转变，却不能带动社会系统要求下的产品链的变革。因此，需要从社会系统结构的状态上挖掘支撑人类发展的各个因素，把它们汇聚到产品系统的实质要求中，并细化到每一个具体产品构成形态，形成相互连贯的系统产品构成意识，以支撑社会系统的物质思想核心，从物质形态上折射出人类生存和发展的价值取向。
学习产品系统设计，要从产品系统构成链上全面出击，把产品技术构成、功能构成、结构构成、界面构成、材质构成、人机构成、形态构成集聚成一体化的设计观和评价观，以此统筹和要求各项产品在时代背景下的再发展。这些构成是建立在社会时代背景下的现状构成，不是局限于一件或一类产品。把这些因素和特点建立在社会时代背景下去思考和开发任何一件产品，能基于产品链纵横向的发展前景开辟出崭新的设计思路，这就是产品系统设计的根本目的。要做到这些，就必须综合考虑从上述的要素和特点上建立系统知识结构，并融会贯通地应用到具体产品的系统设计中。
学习产品系统设计，是透过产品的限定把社会因素和作用融汇到产品形态中，并以产品的独特形式调节和促进社会构成的发展。社会各项因素因时、因人、因环境时刻都在变化，哪一方面的变化都会直接或间接地影响到产品构成实体。新型动力能源的日趋成熟、某种地域文化风潮的兴起、不同经济基础下劳动力成本的变化、产业经济战略的调整、材料科学推出的最新材料、精密加工技术的升级转换等，都会不同程度地决定产品构成的内涵。产品构成系统及时地吸纳各种因素，把社会的、技术的、工程的、人性的、经济的、哲学的、文化的、民俗的、生态的因素转化为产品系统表达因素，通过产品载体的特殊形式不断调节社会与人的构成关系，这就是学习产品系统设计的根本任务。集社会构成因素为产品实体，以产品形式促进人类社会良好发展，它通过产品系统开发的特殊形式直面现实和开创未来。课后习题
1.什么是系统？系统的基本特征有哪些？
2.什么是系统论？系统论的基本思想是什么？
3.系统论的基本原理和基本规律有哪些？请举例说明，在进行系统设计时如何运用这些原理和规律。
4.结合实例论述系统思想对现代设计特别是产品设计的影响。第2章 系统设计概述
教学目的：
● 讲解产品系统的相关概念
● 讲解系统设计的基本概念
● 讲解系统设计的基本原理
● 讲解系统设计的基本构成要素
教学重点：
通过本章的学习，了解产品系统和系统设计的基本概念、基本原理，熟悉掌握系统设计的基本构成要素，树立产品系统观念，从而有针对性地进行学习和练习。2.1 产品系统概述
作为具有一定功能的物质载体，产品本身具备多种要素和合理结构，要素和结构之间的相互关系构成具有相对独立功能的闭环系统——产品内部系统；同时产品又是一个与外部环境相关联的开环系统——产品外部系统。产品的内部系统和外部系统统一于产品的生命周期，从产品的生命周期出发，以人类社会可持续发展为目标的产品设计思维方式——产品系统设计思维方式在现代产品设计中具有重要的现实意义。
产品生命周期是指从产品的形成到产品的消亡，再到产品的再生的整个过程。产品的生命周期是一个开放的动态过程系统，一般包括
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