1.2　系统的组织与功能

1.2.1　系统的组织

系统的组织由系统中的组成要素通过系统结构有机形成，其组织体系主要包括系统要素、结构及特性、子系统等。

1.2.1.1　系统要素

（1）系统由要素组成　系统是由要素组成的，要素是系统的最基本的成分，因此要素是系统存在的基础。

例如：由电池、电动轮箍、自行车车架、链条、飞轮、手闸、车座、车把等零部件组装就构造出了电动自行车。

在系统中，有些要素处于中心地位，支配和决定整个系统的行为，这就是中心要素；还有一些要素处于非中心、被支配的地位，称之为非中心要素。

（2）系统的性质由要素决定　系统的性质是由要素决定的，有什么样的要素，就有什么样的系统。

当一个包装产品的外观组成大量采用相对柔性的“曲线”和“曲面”要素时，包装的造型就表现出流畅、华丽、高贵、柔美的流线造型风格特征，如图1-2所示。当一个包装产品的外观组成大量采用相对硬朗的“直线”和“平面”要素时，包装的造型便表现出阳刚、硬朗、有力的造型风格特征，如图1-3所示。

1.2.1.2　系统结构及其特性

（1）系统结构　系统结构是指系统内部各组成要素之间的相互联系、相互作用的方式或秩序，即各要素在时间或空间上排列和组合的具体形式。结构是对系统内在关系的综合反映，是系统保持整体性及具有一定功能的内在依据。系统的性质取决于要素的结构，结构的好坏是由要素之间的协调作用直接体现出来的。优质的要素如果协调得不好，形成的结构可能不是最优的；但是，质量差一些的要素，如果协调得好，则可能形成优异的结构，从而决定出质量较优的系统。

例如树有4个组成部分，即树根、树干、树枝、树叶，自下而上按有机生长规律排列。再如现在的移动通信系统，包含了各个要素，其中包括手机、中继站、卫星传送等。将这些要素连接起来，形成网络，便构成了一个完整的通信系统，这个无形的网络，就是这个系统的结构。因此，了解系统的结构有着关键性的意义。

认识产品（包装）系统结构的办法之一是分解与组装产品（包装），如图1-4所示的结构解剖。

所以，处理好要素与要素、要素与系统之间的结构关系，对于系统的功能和性质至关重要。这就体现出系统设计的重要意义。

（2）系统结构特性　系统结构具有3个基本特性：有序性、协调性、稳定性。

①有序性。有序性是客观事物存在和运动中表现出来的稳定性、规则性、重复性和相互的因果关联性；不规则性、不稳定性、随机性和结构间的相互独立性是无序性的特点表现。人类理性的功能主要在于抓取对象世界中的有序性以形成关于世界的规律性的认识，而无序性的特点导致了客观事物及其规律的复杂和难以对付。科学世界观认为系统结构的无序性（偶然事件）属于表面现象，而有序性（必然规律）被认为是构成世界的本质。从而使有序性和无序性相互对立起来。

例如矩阵结构所表现出来的有序性。矩阵结构是在整个系统内部关系不明确的情况下，只单纯表示单位与单位之间的关系（见图1-5）。

在技术活动中，这种组织结构是一种业务活动和功能相结合的形式。也就是说，在同一个组织内部，纵向报告关系的多个职能部门还建立了一些具有横向报告关系的产品部门（或项目团队），形成一个纵向和横向管理系统相结合的矩阵式组织结构。

又如，树形结构所表现出来的有序性。树形结构指的是系统元素之间存在着“一对多”的树形关系的系统结构。树形结构（见图1-6）是将各单位按级别分层，构成体系，表示为概括性的形态，最下层的单位即要素，分别独立，每上一层级的单位必须包含若干下一级单位，构成该层级的体系，即子系统。树形结构在许多方面都有应用，可表示从属关系、并列关系。

此外，还有网络结构所表现出来的有序性。网络结构是单位之间仅存在概念性的相互关系，表示集团或群体的存在（见图1-7）。

②协调性。协调性是一种运动、动作连续变化的平衡艺术。系统结构在时空上的有序性，使系统诸要素之间的相互联系和相互作用，形成了一个有机的、协调的整体。它使系统中各要素之间形成了相互依存的动态平衡关系。系统的性质取决于要素的结构，结构的好坏是由要素之间的协调作用直接体现出来的。

例如自行车（见图1-8）刹车系统的动作：手刹—闸把—闸线—闸皮—抱紧轮圈—停车，反映了自行车刹车系统结构的有序性，形成一个和谐的整体，控制整个自行车系统的正常运行。

又如，自行车与健身车的构成要素基本相同，但由于结构组成方式不同，其产品的功能、性能大不相同（见图1-9）。

③稳定性。系统结构的有序性和整体性，会使系统内部诸要素之间的作用与依存关系产生惯性，即显现出动态平衡，维持着系统的稳定性。当稳定性被破坏，系统的功能就无法正常发挥。

例如移动通信系统，在网络的作用下，系统中各要素按某种秩序形成一个整体，并且各要素保持着稳定的、相互作用、相互依存的关系。伴随手机需求量的增加，系统就面临扩容，这时负载能力的增强相反地就会促进系统结构的优化升级。系统内部不断通过涨落来保持稳定，无论哪个环节发生变化，其他环节就会必然适应环节变化。

1.2.1.3　子系统

复杂大系统的分系统称为子系统。子系统具有局域性，它只是整个系统的一部分。子系统不是系统的任意部分，必须具有某种系统性。

（1）子系统是一种模块要素　子系统是一种模块要素，它既可以包含其他模块要素，也具有自己的功能。子系统的功能由它所包含的要素和模块结构提供。

系统的每个部分都应尽可能独立于系统的其他部分。从理论上说，应该可以用新的部分替换，前提是新部分必须支持相同的接口。系统中的不同部分应该可以独立地演进，而不受系统其他部分的影响。

例如，包装系统中的包装结构设计就是包装系统中一个相对独立的子系统，在某个产品的包装设计需求中，委托方可以只委托设计师针对包装结构做出设计方案或改进方案，而不涉及包装设计中的其他方面。

又如，包装系统中的物流环节设计也是包装系统中一个相对独立的子系统，甚至这个子系统的独立性比包装结构子系统还要强。我们甚至可以抛开产品的所有包装设计环节，针对已有包装的某个商品在物流管理环节中做出合适的设计。

（2）子系统设计规则　为确保子系统在模型中是可互换的要素，设计中需要注意以下几条规则：

①子系统所包含的要素不应有“公有”的可见性；

②子系统外部的要素都不应依赖于子系统内部特定要素的存在；

③子系统不直接依赖于子系统外部的任何特定模型要素。

例如，包装系统中的原材料子系统、打样子系统、制造子系统、物流子系统就是包装系统的几个子系统（见图1-10）。

（3）大系统分为子系统的条件　一种最简单的情形是，由于系统规模太大，必须对要素“分片”管理，因而把整系统或母系统分为若干分系统或子系统。在系统要素较少且彼此差异不大的情况下，系统可以按照单一模式对要素进行整合。然而在相反的情况下，系统要素较多且无法忽略彼此差异，这时就不能按照单一模式进行整合，需要将要素划分为不同的部分，然后分别通过各自的模式组织整合，形成若干下属子系统，再通过组织整合这些子系统成为整个系统。

（4）子系统与要素的差异　我们需要了解并区分子系统与要素之间的差异。要素从属于系统，是系统的组成部分，具有基元性的特征，但不具备系统性，不讨论其相关结构问题，它是系统中不能也无需再细分的最小组成单元。而子系统相对于要素来说具备系统性、可分性，能够研究讨论其结构问题。有些子系统可以只有一个要素，子系统与母系统具有相对的独立性。