现代产品设计复杂性的成因分析
[摘 要] 分析了产品设计活动及其主客观、内外部因素，进而探讨了产品设计复杂性的根本原因，即设计活动中各相关因素及其相互关系的复杂性，而其根源则是需求的复杂性。
[关键词] 产品设计 复杂性 需求 因素
一、引言
设计是人类的基本实践活动，随着时代的进步和技术的，“产品设计”的重要性与日俱增，并逐渐从制造中分离出来，进入20世纪60年代后，“产品设计”成为直接影响产品质量、周期、成本、环境和服务的重要因素，成为产品开发、创新和综合竞争力的关键环节，并逐渐形成了一门新兴的综合性学科——产品设计方法学，它研究产品设计的过程、及设计中思维和工作方法。
然而，设计理论与方法的完善、设计手段与工具的变革非但没有使现代产品设计变得简单和容易，相反，其复杂性是越来越高了：设计对象的越来越复杂，设计需要涉及学科越来越多，相关知识的密集度越来越大，设计建模越来越难，设计的结果更难趋于“最优解”或“最满意解”，等等。它们又反过来要求采用更先进的设计理论、方法、工具和手段。
要寻找现象背后的原因，需要正本清源；要挖掘现代产品设计复杂性的成因，就需要首先对产品设计活动进行分析。
二、产品设计活动的主观因素和客观因素
从根本上说，产品是用来满足人类各种需求的，但这种满足有着多方面的条件限制，如材料、制造工艺水平、社会价值取向等等。对于设计来说，需求就是产品应该实现的功能(功能集），也可以称为设计目标(目标集），而所有的限制就是设计时必须满足的条件(条件集），通常称为约束(约束集），产品设计的核心就是在尽量满足所有条件或至少满足主要条件的前提下，寻找到实现产品功能特别是主要功能的各种途径，并通过比较判断，从中得出一条相对好的途径。这里的“途径”可以称之为解。因此，产品设计活动就是寻找“目标集”与“约束集”之间的“解集”和“最优解”。
尽管产品设计已经发展了几千年，但其活动的上述基本实质没有变，因此我们可以将其称为产品设计的本质。由于目标一般来自人类的主观需求而约束一般来自物的客观限制，因此，为便于后面的分析，我们可以将来自人的要素全部归类于设计的主观因素，而将来自物的要素归类于设计的客观因素。
三、设计活动的内部因素和外部因素
西方有学者曾将设计问题表述为“通过内部环境的组织来适应外部环境的变化”。这里的“内部环境”和“外部环境”分别代表了可能性和限定性，前者是“一些可变通的元素及其组合”，如现有的原理、技术、工艺、结构、材料、资源、成本等，后者是“一组变化的参数”，如人的目的、环境要求等。
这样的描述也非常确切，因此，可以这样理解：设计活动存在于“内部环境”和“外部环境”的交界处，如果用内部因素和外部因素分别替换内部环境和外部环境，那么，产品设计活动就发生在内部因素与外部因素相互作用的“关系”中，它在二者之间寻找着相互适应，首先了解外部需求与限定，然后组织内部结构，再接受外部的评估、反馈，然后修改内部，如此循环往复，直至得到满意的结果。
四、现代产品设计的复杂性来源于设计活动中各相关因素及其相互关系的复杂性
基于上面的分析，可以讨论现代产品设计复杂性的成因。
1.现代产品设计中的主观因素或外部因素的不确定性和易变性增加，导致设计复杂。主观因素或外部因素的核心是人，人的动态、开放性以及非理性因素是造成设计目标不明确的根源。如果产品的设计者即为使用者，他能非常明确的知道“自己”需求和体验，这种设计的目标最明确；如果设计者能确定产品的具体使用者，那么他能通过对话、观测了解客户的具体要求，从而在设计时有的放矢；如果产品的设计者、生产者掌握市场的主动权，消费者只能服从于他的意愿，那么即使是复杂的产品，设计的目标也比较清楚，比如汽车大王福特就说过：“你可以选择任何颜色的T型车，当然，我们只有黑色”。但是，20世纪60年代以后，社会变迁、科学技术迅猛发展、生产技术管理的迅速提高、能源与环境问题的出现等，使整个设计的理念产生了根本改变，为“全民”设计、人性化设计、个性化设计、本土化设计、国际化设计、生态设计纷纷出现，大众市场消失，市场被精细划分，消费者主导一切，企业从过去关注“如何生产”转向“生产什么”，从关注“生产效率”到“过程效率”。在这样状况下，发现市场、发现目标消费者，成为企业经营的重要内容。设计者、制造者与使用者的距离越来越大，用户提出对系统的需求，开发者应用相关学科的知识和技术来实现。由于用户往往只能说出大概的需求，又不能以专业语言表述，再加上差异化、个性化趋势增加，这就使用户需求带有极大的不确定性。另外随着时间的推移，即使同一类人也可能改变或修正自己的看法，这又使得用户的需求带有易变性。用户需求的不确定性和易变性使得产生一份合格的用户需求说明书变的十分困难，而需求说明书是系统开发者的出发点和行动指南。由此，设计师遇到了前所未有的困难：不知道确切的目标用户，不知道用户的确切需求。当然，市场调研被更加重视了，但这往往只能得到一些理性而枯燥的数据，却无法全面理解用户的价值、情感、意义等感性的信息。也就是说，用户需求模糊了，设计复杂了。
3.主客观因素之间、内外因素之间联系更加紧密，设计复杂性全方位提高。现代产品设计中，有时很难判断一个因素应该是属于主观还是属于客观，也难以分清它是内部因素还是外部因素,而且,各个因素之间一般紧密联系；产品的功能、形态、色彩、材料不仅与结构、生产、成本相关，也与人的使用、心理、生理相连;设计时既要考虑功能、美观，也要考虑人性化、环境保护等;设计活动需要在分解设计目的与寻找相应技术途径、实现方法之间逐步推进。如设计一个手柄，为了结构强度(客观、内部因素),选择金属材料；为了手感舒适(主观、外部因素）,用软橡胶做外套;为了防滑并有美感，合理设计出一些麻点和凹凸;等等。
五、需求复杂性是现代产品设计复杂性的根源
从上面的分析可以进一步推断出：需求复杂性是现代产品设计复杂性的根源。
现代产品设计时要考虑各种要求，如：增加系统功能、增强系统能力、综合利用资源、提高劳动效益、适应环境变化、满足多种选择、尽量实现自动化、快速反应和智能控制，等等。为了满足这些要求，设计的复杂性显著增加了，具体表现为：
1.使需要确定的系统设计指标呈现多样性。用户对系统的需求不仅表现为一些功能性指标和性能性指标，而且还表现为可靠性、维修性、安全性、开放性、易操作性、环境要求、寿命、成本等非功能和非性能性指标。这些指标之间，有些可能是互相矛盾的。
2.增加系统的组成成分和相互接口，形成复杂产品系统。为实现用户对系统的全部设计指标的要求，现代系统在结构上必然包含大量的组成成分和各部分的相互接口，这些接口包括硬件设备间的接口，硬件设备与软件间的接口，软件之间的接口和人-机接口。
3.增大了系统集成和测试的难度。对于复杂产品系统，各子系统需要设计，子系统之间需要集成，各子系统、各阶段的集成效果、系统的总体功能，都需要实时、准确地测试，由于系统的复杂性，这些工作都是相当有难度的，如子系统之间可能存在耦合和干扰，子系统最优不能保证组合后的大系统最优，有些指标可能难以在样机制造前测试，有的评价系统可能很难建立，等等。这些都造成了设计复杂和产品开发困难。
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[1]韩明红:复杂工程系统多学科设计优化方法及技术研究[D].北京:北京航空航天大学，2004
[2]杨砾译 赫伯特.A.西蒙著(美）:关于人为事物的[M].北京:解放军出版社，1985
