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系統工程在工業工程中的應用 系統工程在工業工程領域的應用篇一

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系統科學作為現代的科學方法論，極大地改變人類的思維方式。工業產品作為一個復雜的系統，需要以系統科學的理論來研究。系統科學從不同的角度對工業產品系統進行剖析，對工業產品設計具有一定的積極意義。

系統科學；工業產品：設計方法

人們對事物的認識是與當時的科技和哲學思想相關的。工業產品是隨著工業革命的發展而發展起來的，并且受到此階段科技和哲學認識的制約。從工業革命時代一直到20世紀末。機械唯物主義是占據一定地位的，人們對事物的認識具有孤立、靜止、片面的一面。而系統科學的出現給現代人的認識帶上了一個新臺階。從系統科學的角度研究工業產品，將給產品的設計帶來新的視野。

工業產品是個復雜的系統，它由許多元素組成，同時又處于一定的環境中，受到各種因素的制約。同時工業產品系統與環境之間不斷進行物質、能量、信息的交流，離開了環境，工業產品系統就成了孤立的、封閉的系統。因此，元素和環境對研究工業產品系統具有重要的意義。

（1）工業產品系統概述，

工業產品是否是系統，是否具有系統的特性?讓我們先來看看系統的定義。一般系統論的創始人貝塔郎菲定義為：“處于相互關系中并與環境相互聯系(從而形成組織整體)的元素的集合。”這說明，系統與環境的相互聯系和作用，具有整體性的行為和功能。

每個工業產品都是由一定的元素組成的，各元素之間的相互聯系和作用組成了一個新的整體，具有新的產品功能。如工業產品冰箱的各個組成部分由壓縮機、冷凝器、溫度控制器、箱體等，組成一個有機系統，就成了一個具有冷凍、保鮮功能的新產品。而如果把這些零件單獨的`扔在一起，就成不了特定的產品為人們所使用。這表明，工業產品是—個系統，它符合系統的一般定義，具有系統的普遍特性。因此，我們因從系統科學的角度對工業產品進行系統的考慮與研究，以便工業產品更好的為人類服務。

（2）工業產品的元素。

系統科學認為：“構成系統的最小組成部分或基本單元，即不可再細分或無須再細分的組成部分，稱為系統的元素。”并且，“系統內部諸元素不是毫無關系的偶然地堆積在一起的，而是有著緊密的相互聯系和相互作用，否則它就不是一個系統。”如冰箱中各元素(壓縮機、冷凝器、溫度控制器、箱體等)相互作用，通過物質、能量、信息的交流才使這個整體產生保鮮、冷凍新的功能，否則只是一堆普通的工業零件。

（3）工業產品的環境。

任何工業產品都存在于一定的環境中，并和環境保持著密切聯系。長期以來，人們對產品環境的理解只是從產品使用的自然環境著手，把產品使用的地點當成了產品的唯一環境，而忽略了其他因素。這是簡單的、線形的環境觀。為了更加全面理解工業產品的環境，先來看看系統科學中環境的含義。“所謂系統的環境。指的是與系統組成元素發生相互影響、相互作用而又不屬于這個系統的所有事物的總和。”這說明環境是系統之外所有與之相關聯的事物。可見，產品的環境并非僅僅指產品使用的地方。而是產品系統之外的所有與它有關聯的因素，包括自然、社會、經濟等等因素。當我們分析產品與其環境的關系時，應當將產品作為其環境所構成的大系統的元素，從而使環境的功能最優化。

因此，工業產品系統、元素以及環境，這三者之間關系十分緊密。工業產品系統決定著產品元素，同時元素的組成制約著產品系統。環境對工業產品系統也起著極為重要的作用，產品通過與環境之間的物質、能量和信息交換，可以使產品自身更加穩定。從而給產品用戶帶來方便，給人類帶來舒適的生存環境。

“凡系統都有自己的功能，這是功能的普遍性。”前文已說明工業產品是系統，那它就有功能。如手機的功能是通信，并且系統的功能不是單一的，而是有多種功能。手機不僅滿足通信功能，還有娛樂功能等。

另外，“系統的功能還與環境有關。同-一系統對不同功能對象可能提供不同的功能服務。對象選擇不當，系統無法發揮應有的功能，即所謂‘大材小用’。”冰箱具有保鮮冷凍的作用，但我們不能在夏天的時候把冰箱門打開來降低房間的溫度。這會對產品系統功能的發揮產生不利的影響，從而影響產品的使用壽命。總之，系統的功能由元素、環境共同決定。

工業產品是一個復雜的整體，它由許多部分組成。由于人們長期受線性思維的影響，把工業產品看成是線性系統。在這種思想下，人們往往只注重產品的各個部分，而忽略了對各個部分之間關系的重視。工業產品作為一個有機整體，它主要有整體性和自組織性等特性。

（1）工業產品的整體性。

在工業產品設計中，往往有這種現象，設計師在遇到一個自己喜歡的結構或外觀時，總喜歡把這種樣式附加到其他產品中去，即便這種樣式與該產品的功能不符合。為什么一個工業產品的組成部分均來自于其他經典產品樣式，而整體效果卻并不理想呢?那是因為工業產品系統的整體性強調的是綜合性，目的是總的效果，而不是簡單的組分疊加。設計師陷入了對產品局部功能的追求。而忽略了對整體的考慮，從而破壞整體功能。只有處理好各部分的關系，才能使產品的整體功能得以發揮。僅僅認識部分不可能真正地認識整體，單單從整體來把握對象而不深入到部分也不可能全面地認識整體，必須將兩者統一起來。

（2）工業產品的自組織性。

在產品設計中，設計師經常抱怨，自己滿意的設計作品卻得不到市場的認可，只是主觀的認為是消費者對產品的欣賞能力有問題。造成這種現象的原因是設計師沒有認清產品自身的規律。把自己的意志當作產品本身的規律。工業產品作為系統，有它自己特定的規律。如果設計師能按照產品自身的規律去設計，那么上面的現象將會得到根本好轉。

按工業產品自己的規律進行設計，在系統科學中稱作自組織性。“自組織是開放系統在內外因素的非線性相互作用下，自發地組織起來，使系統從無序到有序，從低級有序到高級有序的活動。”并且“自組織表示系統的運動是自發地、不受特定外來干預地進行的。其自發運動是以系統內部的矛盾為根據、以系統的環境為條件的系統內部以及系統與環境相互作用的結果。”系統的自組織常常與系統的自發運動相聯系，是系統本身存在的客觀規律。工業產品系統的自組織作為一種客觀現象體現在產品處在自發運動、自發地組織起來、自發地形成結構的過程之中。

（1）工業產品的整體性設計。

工業產品的整體性特性要求產品的整體性設計，整體性設計原則就是各組成元素相互協調，相互合作，平衡各個方面，而不是只求一點。我們在設計時應該從產品的各個組成部分構成的一個整體來研究產品的功能以及它的運轉規律。那種只追求經濟不注重質量，或者只追求外觀而不注重實用的產品都不是一個好的產品。只有各種元素相互和諧的產品才是好的產品，并且我們追求的是產品的整體優化。系統科學認為“優化是在一定條件下對系統的組織、結構和功能的改進，從而實現消耗最小而效率最高、效益最大的過程。”優化的最終目的是生成后的產品消耗最少、功能最大，使它在競爭中取得有利地位，否則就會被淘汰。這就要求設計師在設計時把握每個細節，做到產品整體最優化。

（2）工業產品的自組織規律設計。

工業產品系統的自組織規律是客觀存在的，我們應該利用它。目前，產品的設計與開發大致分為6個階段：

①方案的提出：尋求產品構思，是產品創新過程的一個必經階段。

②可行性分析：包括市場需求分析，經濟分析以及技術分析。

③樣品開發：試制少量產品，看看在產品和工藝規格方面是否存在問題。

④設計審查：進行必要的修改，或者放棄。

⑤市場檢驗：通過市場檢驗確定顧客的接受程度。

⑥后續評估：確定是否需要對產品做一些改進。

以上是產品的設計開發流程，設計師應該按照產品的自組織規律來設計開發產品。協調好每一個步驟，而不是人為的干預其自組織規律，最后使其功能最大化。

（3）對工業產品功能設計的要求。

系統都具有功能，并且功能不是單一的。最主要的是以下幾個功能：

①目的功能：這是最簡單也是最重要的功能，如前文提到的汽車的功能是代步，冰箱的功能是保鮮冷凍。這是產品的主要矛盾，在設計時尤其考慮這一點。

②社會功能：這是針對產品的社會環境決定的。例如現在都講究環保，在設計時就需要考慮這點，以滿足人們的消費心理和國家政策。混合動力汽車和太陽能汽車就是最好的例子。另外。在社會功能中還具有文化功能。人類的設計活動所創造的產品已經不僅僅是一種物質性的存在，而且已經成為了一種重要的文化形式，產品可以傳播文化。

③審美功能：為避免視覺疲勞，產品在獲得使用功能外，還應具有美觀性。這樣產品外觀就非常重要：古典的、現代的、后現代的，以及產品的色彩都應在設計時考慮清楚，以滿足不同用戶需求。

④人機工程：人對于產品來說是一個特殊的群體，因為人不僅是產品的設計者，更是產品的使用者。這就需要在設計時考慮人的因素，使人的生理尺度與產品尺寸協調起來，從而設計出更宜人、更有效的產品。

因此在設計產品時應注意以上這些功能的協調性，不是簡單的功能疊加，而是對產品的整體考慮，以便獲得產品功能優勢最大化。

總之，系統科學極大地改變了人類的思維方式，并在自然科學、社會科學等各方面取得了一定的成果。系統科學作為一個有效的研究工具，從不同的角度對工業產品系統進行剖析，對工業產品具有積極意義，并具有十分廣闊的前景。

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