1、系统学理论下的创新产品设计论文 1系统学理论与设计创新 系统学的基本理论是以系统论、信息论、控制论、运筹学的共同理论为基础，综合吸收了耗散结构理论、协同学、突变论、超循环理论等系统理论的基本思想，并不断发展、完善。它既是方法学理论，也是一整套科学理论。系统学理论被广泛应用在自然科学和社会科学领域。其主要作用是使人们对客观世界形成系统的，整体的认识观念，认识系统的规律，对客观系统达到有效控制。其研究和工作方法是定性、定量相结合的系统方法。以系统的整体性、层次性、开放性、目的性、稳定性、突变性、自组织、相似性、不可逆性为原理6，以系统的结构功能相关律、信息反馈律、竞争协同律、涨落有序律、优化演化律
2、为基本规律，系统学原理及规律对客观世界具有普惠性，这种普惠性涵盖了工业设计创新方法的研究7。设计从系统结构与结构分层认识创新，从系统的目标思考创新，从系统开放性的物质、能量、信息输入寻找创新手段，从系统的升级与突变实现创新。设计创新的过程是改变产品的功能、技术、形态、品质、服务及用户的过程，影响着从市场产品创新产品生产市场的系统结构。在该过程中，判断力来源于系统外部信息的综合反馈，包括市场反馈、技术反馈、功能反馈、价格反馈、美感反馈、品质反馈、同类竞争反馈等，也来源于系统内部的构造子系统间的熵的反馈。通过反馈，控制系统内部及系统与外部竞争和协同，使系统的发展演化沿着既定的目标发展。实现系统处于
3、不断地演化之中的优化，从而实现耗散最小而效率最高、效益最大的过程。 2产品设计创新的系统求解 产品设计创新的过程是循环发展、螺旋上升的过程，在该过程中，需要创新的观念、理论及工具，也需思考创新与功能、技术及文化艺术之间的问题。通过系统集成、系统协同、系统联动，架构清晰的创新路径，实现最终设计创新。创新是分析社会需求，提出产品设计创新问题，确定创新目标，实现产品升级的功能、技术、艺术的集成创新，需要创新思维求解、创新的技术策略求解、创新的艺术策略求解等。 21产品设计的思维创新 产品设计创新首先是思维创新，实现思维创新就要建立系统思维体系。从系统思维的结构分析，思维分为逻辑思维、形象思维、辩证思
4、维、灵感思维8。结合线性和非线性的推理性、多向性、跨越性、综合性链接，形成了创新思维。 22产品设计的技术创新 功能是产品设计的核心和本质，具有明确的物理和技术特征，它是设计创新的关键。功能具有明确的系统结构。创新的过程是完善产品的功能，首先围绕着产品的主要功能，然后是系统分层的子功能。产品的功能依附在技术系统上，这样，功能创新的实质即技术创新。功能创新首先要进行功能分析，分析出现问题的技术系统，列出该技术系统的所有组件；分析系统组件之间的关系，建立结构模型，将组件之间的关系转化成功能，建立功能模型。功能的技术解决建立在资源分析、矛盾求解的基础上。产品设计的技术创新资源包括自然资源、时间资源、
5、空间资源、系统资源、物质资源、能量资源、信息资源等。这些资源及其派生资源、差动资源（差动物质资源、差动场资源）在设计应用时受数量、理化性能、质量、价格、范围、对于应用的准备等因素的影响，并与相应的技术创新产生矛盾，在矛盾的过程中创新出现多种趋向。创新矛盾的多趋向性显现了矛盾的复杂性，但矛盾的系统分层、矛盾的原理、矛盾的特性类型是有限的，在TRIZ理论体系中，解决矛盾的原理归纳为40个创新发明原理，例如：动态化原理、不对称原理，矛盾的特性类型归纳为39个通用工程参数，例如：物体的质量参数、压力参数、能量参数。设计创新的矛盾一般表现为技术矛盾，技术矛盾指一个作用同时导致有用及有害的2个结果，也指正
6、面作用引入和负面作用消除导致的一个或几个子系统的破坏，它一般表现在一个系统中子系统之间的矛盾。解决技术矛盾的具体措施：（1）确定主要的功能创新，通过分层列出其关键子系统及各种辅助功能，对待设计的功能的操作进行描述，确定系统应改善的特性、应该消除的特性，将涉及的参数按标准的39个工程参数重新描述。（2）对技术矛盾进行描述，如果某一工程参数要得到改善，将导致哪些参数恶化。（3）对技术矛盾进行另一种描述，假如降低参数恶化的程度，要改善的参数将被虚弱，或另一恶化参数的恶化程度将被加强。（4）在矛盾矩阵中由矛盾双方确定相应的矩阵元素。（5）将这些措施确定为可用的发明原理，将原理按照40个创新发明原理重新
7、描述，将所确定的原理应用于解决设计创新的问题，找到评价并完善的概念设计及后续的设计9。 23产品设计的系统创新 用户在购买产品时一般关注产品的外观、品质、功能、价格10，这构成了产品的高级物场系统，在这个过程中，来源于人的场是“体验”，来源于产品的场也是“体验”，这个体验过程是由整体到局部的过程；由宏观到微观的过程；由外观到功能的过程；由直观感受到价值判断的过程，它是从外观品质价格功能的过程。体验包括空间体验、形态体验、材质体验、人机体验、技术体验11、情感体验12、功能体验、价值体验13。这些体验是感性判断到理性判断的过程。产品的系统创新要求体现在价值、外观、功能、技术方面，产品的系统创新分
8、为产品的升级创新和科学技术发明原始创新两种方式，这两种形式的过程是相反的。产品的升级创新过程是：人体验目标追求、产品体验、人产品体验，体验分外观体验、情感体验、技术体验、功能体验、价值体验等5个子系统，36个体验要素，36个体验要素以创新目标和价值的升级的要求进行矛盾博弈，最终实现理想的产品升级创新。苹果iPadAir（图4）的创新是人围绕产品的一种体验。体验的目标是实现外观简洁、功能全面、操作方便，便于携带，从而使产品实现价值提升，这种目标在产品上体现出外观与功能的矛盾，这种矛盾解决是外观、功能、技术的系统博弈，外观精微、功能强大需要新材料、新技术和新工艺，需要技术集成、技术控制的创新，这种
9、创新是外观与功能的技术进步过程。iPad产品的尺寸越缩减，性能就越难提升，越难保持电池电量的使用时间，这样就出现了矛盾，但为使产品更轻盈、更小巧，另一方面还要使功能更强大，只能通过外观、功能的设计来促进技术的进步，经过系统博弈，最终出现了产品创新。在外观上，整体体积比上一代iPad减小了24（近1/4），机身厚度仅有75mm。在材料上采用铝金属unibody一体成形，使机身在轻巧之余不失坚固，并且赋予了简约之美。独特的斜边由单晶金刚石削切而成，容差控制在微米级别，从而弱化了机身边缘的突兀感，使机身整体柔和自然。在功能与技术上，虽然产品的空间缩减，但性能倍增，核心部件采用全新的A7芯片与M7运动
10、协处理器。为随身方便携带而进行设计，采用两条天线支持MIMO（多输入输出）技术。在软硬件的协作上体现出了完美的统一，iOS7的交互界面设计简洁直观，方便人们简单的使用14。产品原始创新的过程如下：科技原始创新原始创新形态描述（微观的、虚拟的、数字化的15）科技产品外形、功能、市场体验观念（人），如图5所示。在该过程中，技术的进步对产品形成颠覆性的影响，直接改变人的观念，这个观念又可作用于产品的升级创新过程，形成对工业产品设计的整体联动效应，实现产品的不断创新发展。 3结论 产品设计创新是复杂的系统创新，它需要有创新的观念、理论、工具及方法体系，也需要功能创新、技术创新、艺术创新的具体对策。创新有明确的整体性、层次性、开放性、目的性、不可逆性特征，也有矛盾博弈、系统协同、系统集成、系统联动、系统优化的创新过程。产品设计创新是功能、结构、技术、形态的内涵创新，也是从市场需求、产品设计、品质控制、销售策略、经济收益的整体创新。通过系统的创新方法研究，可使产品的设计理念更超前、功能更完备，技术更先进，外观更美观，产品更有价值，更具市场竞争力。 作者：李正军王浩鑫艾婷婷工作单位：沈阳航空航天大学设计艺术学院第 6 页 共 6 页
