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系统工程在工业工程中的应用 系统工程在工业工程领域的应用篇一

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系统科学作为现代的科学方法论，极大地改变人类的思维方式。工业产品作为一个复杂的系统，需要以系统科学的理论来研究。系统科学从不同的角度对工业产品系统进行剖析，对工业产品设计具有一定的积极意义。

系统科学；工业产品：设计方法

人们对事物的认识是与当时的科技和哲学思想相关的。工业产品是随着工业革命的发展而发展起来的，并且受到此阶段科技和哲学认识的制约。从工业革命时代一直到20世纪末。机械唯物主义是占据一定地位的，人们对事物的认识具有孤立、静止、片面的一面。而系统科学的出现给现代人的认识带上了一个新台阶。从系统科学的角度研究工业产品，将给产品的设计带来新的视野。

工业产品是个复杂的系统，它由许多元素组成，同时又处于一定的环境中，受到各种因素的制约。同时工业产品系统与环境之间不断进行物质、能量、信息的交流，离开了环境，工业产品系统就成了孤立的、封闭的系统。因此，元素和环境对研究工业产品系统具有重要的意义。

（1）工业产品系统概述，

工业产品是否是系统，是否具有系统的特性?让我们先来看看系统的定义。一般系统论的创始人贝塔郎菲定义为：“处于相互关系中并与环境相互联系(从而形成组织整体)的元素的集合。”这说明，系统与环境的相互联系和作用，具有整体性的行为和功能。

每个工业产品都是由一定的元素组成的，各元素之间的相互联系和作用组成了一个新的整体，具有新的产品功能。如工业产品冰箱的各个组成部分由压缩机、冷凝器、温度控制器、箱体等，组成一个有机系统，就成了一个具有冷冻、保鲜功能的新产品。而如果把这些零件单独的`扔在一起，就成不了特定的产品为人们所使用。这表明，工业产品是—个系统，它符合系统的一般定义，具有系统的普遍特性。因此，我们因从系统科学的角度对工业产品进行系统的考虑与研究，以便工业产品更好的为人类服务。

（2）工业产品的元素。

系统科学认为：“构成系统的最小组成部分或基本单元，即不可再细分或无须再细分的组成部分，称为系统的元素。”并且，“系统内部诸元素不是毫无关系的偶然地堆积在一起的，而是有着紧密的相互联系和相互作用，否则它就不是一个系统。”如冰箱中各元素(压缩机、冷凝器、温度控制器、箱体等)相互作用，通过物质、能量、信息的交流才使这个整体产生保鲜、冷冻新的功能，否则只是一堆普通的工业零件。

（3）工业产品的环境。

任何工业产品都存在于一定的环境中，并和环境保持着密切联系。长期以来，人们对产品环境的理解只是从产品使用的自然环境着手，把产品使用的地点当成了产品的唯一环境，而忽略了其他因素。这是简单的、线形的环境观。为了更加全面理解工业产品的环境，先来看看系统科学中环境的含义。“所谓系统的环境。指的是与系统组成元素发生相互影响、相互作用而又不属于这个系统的所有事物的总和。”这说明环境是系统之外所有与之相关联的事物。可见，产品的环境并非仅仅指产品使用的地方。而是产品系统之外的所有与它有关联的因素，包括自然、社会、经济等等因素。当我们分析产品与其环境的关系时，应当将产品作为其环境所构成的大系统的元素，从而使环境的功能最优化。

因此，工业产品系统、元素以及环境，这三者之间关系十分紧密。工业产品系统决定着产品元素，同时元素的组成制约着产品系统。环境对工业产品系统也起着极为重要的作用，产品通过与环境之间的物质、能量和信息交换，可以使产品自身更加稳定。从而给产品用户带来方便，给人类带来舒适的生存环境。

“凡系统都有自己的功能，这是功能的普遍性。”前文已说明工业产品是系统，那它就有功能。如手机的功能是通信，并且系统的功能不是单一的，而是有多种功能。手机不仅满足通信功能，还有娱乐功能等。

另外，“系统的功能还与环境有关。同-一系统对不同功能对象可能提供不同的功能服务。对象选择不当，系统无法发挥应有的功能，即所谓‘大材小用’。”冰箱具有保鲜冷冻的作用，但我们不能在夏天的时候把冰箱门打开来降低房间的温度。这会对产品系统功能的发挥产生不利的影响，从而影响产品的使用寿命。总之，系统的功能由元素、环境共同决定。

工业产品是一个复杂的整体，它由许多部分组成。由于人们长期受线性思维的影响，把工业产品看成是线性系统。在这种思想下，人们往往只注重产品的各个部分，而忽略了对各个部分之间关系的重视。工业产品作为一个有机整体，它主要有整体性和自组织性等特性。

（1）工业产品的整体性。

在工业产品设计中，往往有这种现象，设计师在遇到一个自己喜欢的结构或外观时，总喜欢把这种样式附加到其他产品中去，即便这种样式与该产品的功能不符合。为什么一个工业产品的组成部分均来自于其他经典产品样式，而整体效果却并不理想呢?那是因为工业产品系统的整体性强调的是综合性，目的是总的效果，而不是简单的组分叠加。设计师陷入了对产品局部功能的追求。而忽略了对整体的考虑，从而破坏整体功能。只有处理好各部分的关系，才能使产品的整体功能得以发挥。仅仅认识部分不可能真正地认识整体，单单从整体来把握对象而不深入到部分也不可能全面地认识整体，必须将两者统一起来。

（2）工业产品的自组织性。

在产品设计中，设计师经常抱怨，自己满意的设计作品却得不到市场的认可，只是主观的认为是消费者对产品的欣赏能力有问题。造成这种现象的原因是设计师没有认清产品自身的规律。把自己的意志当作产品本身的规律。工业产品作为系统，有它自己特定的规律。如果设计师能按照产品自身的规律去设计，那么上面的现象将会得到根本好转。

按工业产品自己的规律进行设计，在系统科学中称作自组织性。“自组织是开放系统在内外因素的非线性相互作用下，自发地组织起来，使系统从无序到有序，从低级有序到高级有序的活动。”并且“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以及系统与环境相互作用的结果。”系统的自组织常常与系统的自发运动相联系，是系统本身存在的客观规律。工业产品系统的自组织作为一种客观现象体现在产品处在自发运动、自发地组织起来、自发地形成结构的过程之中。

（1）工业产品的整体性设计。

工业产品的整体性特性要求产品的整体性设计，整体性设计原则就是各组成元素相互协调，相互合作，平衡各个方面，而不是只求一点。我们在设计时应该从产品的各个组成部分构成的一个整体来研究产品的功能以及它的运转规律。那种只追求经济不注重质量，或者只追求外观而不注重实用的产品都不是一个好的产品。只有各种元素相互和谐的产品才是好的产品，并且我们追求的是产品的整体优化。系统科学认为“优化是在一定条件下对系统的组织、结构和功能的改进，从而实现消耗最小而效率最高、效益最大的过程。”优化的最终目的是生成后的产品消耗最少、功能最大，使它在竞争中取得有利地位，否则就会被淘汰。这就要求设计师在设计时把握每个细节，做到产品整体最优化。

（2）工业产品的自组织规律设计。

工业产品系统的自组织规律是客观存在的，我们应该利用它。目前，产品的设计与开发大致分为6个阶段：

①方案的提出：寻求产品构思，是产品创新过程的一个必经阶段。

②可行性分析：包括市场需求分析，经济分析以及技术分析。

③样品开发：试制少量产品，看看在产品和工艺规格方面是否存在问题。

④设计审查：进行必要的修改，或者放弃。

⑤市场检验：通过市场检验确定顾客的接受程度。

⑥后续评估：确定是否需要对产品做一些改进。

以上是产品的设计开发流程，设计师应该按照产品的自组织规律来设计开发产品。协调好每一个步骤，而不是人为的干预其自组织规律，最后使其功能最大化。

（3）对工业产品功能设计的要求。

系统都具有功能，并且功能不是单一的。最主要的是以下几个功能：

①目的功能：这是最简单也是最重要的功能，如前文提到的汽车的功能是代步，冰箱的功能是保鲜冷冻。这是产品的主要矛盾，在设计时尤其考虑这一点。

②社会功能：这是针对产品的社会环境决定的。例如现在都讲究环保，在设计时就需要考虑这点，以满足人们的消费心理和国家政策。混合动力汽车和太阳能汽车就是最好的例子。另外。在社会功能中还具有文化功能。人类的设计活动所创造的产品已经不仅仅是一种物质性的存在，而且已经成为了一种重要的文化形式，产品可以传播文化。

③审美功能：为避免视觉疲劳，产品在获得使用功能外，还应具有美观性。这样产品外观就非常重要：古典的、现代的、后现代的，以及产品的色彩都应在设计时考虑清楚，以满足不同用户需求。

④人机工程：人对于产品来说是一个特殊的群体，因为人不仅是产品的设计者，更是产品的使用者。这就需要在设计时考虑人的因素，使人的生理尺度与产品尺寸协调起来，从而设计出更宜人、更有效的产品。

因此在设计产品时应注意以上这些功能的协调性，不是简单的功能叠加，而是对产品的整体考虑，以便获得产品功能优势最大化。

总之，系统科学极大地改变了人类的思维方式，并在自然科学、社会科学等各方面取得了一定的成果。系统科学作为一个有效的研究工具，从不同的角度对工业产品系统进行剖析，对工业产品具有积极意义，并具有十分广阔的前景。

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