耗散结构的云创新虚拟设计范文

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《工业工程与管理杂志》2014年第三期

1虚拟设计社区耗散结构的形成

任何一个系统要具备耗散结构，必须要满足耗散结构的四个理论条件，对于虚拟设计社区系统而言，也必须满足了这四个条件，才能保证系统由无序向有序方向演进。（1）虚拟设计社区是一个有结构的开放系统。在虚拟设计社区中，任何一个创新设计必须是设计师与其他设计师、客户、消费者、客服销售人员甚至设计竞争对手间共同进行信息交换和能量交换的结果，因此满足开放性系统的要求。（2）虚拟设计社区是一个远离平衡态的系统。虚拟设计社区始终处于一种远离平衡的状态：设计需求与设计创新能力的不平衡、设计师知识背景之间与设计水平的差异、设计主题参与度的差异、设计需求隐含的矛盾约束等都使得系统处于一个非平衡状态，满足远离平衡态的要求。（3）虚拟设计社区系统内各要素存在非线性作用关系。由若干不同知识背景和设计水平的设计师共同参与设计，在产品形态、功能、色彩、结构、材质、交互方式、文化、情感等方面利用不同领域的知识完成设计的过程，摒弃了传统串行创新设计中线性叠加机制，各个设计师之间及设计知识之间是非线性的关系，在共同参与设计过程中各设计师之间存在相互制约、相互推动的正反馈机制倍增效应及负反馈饱和效应等非线性作用关系。（4）远离平衡态的涨落会触发虚拟设计社区系统耗散结构出现。虚拟设计社区中，不断加入的新成员，的新设计任务，涌入的新设计思想、理念，都将会促使系统产生出无数的“小涨落”，当涨落达到一定程度时，就会推动虚拟设计社区系统向前发展，达到一个新的有序状态。

2虚拟设计社区演进动力模型

2.1虚拟设计社区演进动力模型建立为了对虚拟设计社区的演进有整体认识，参照北京科技大学王啸峰等（2010）对协同开发技术系统演进熵变分析［8］，从社区内部的参与主体和外部需求两方面，将虚拟设计社区系统演进的动力分为内部推动力和外部拉动力两个方面，对虚拟设计社区的有序演进做一个定性分析。其耗散动力系统模型如图1所示。内部推动力是指系统内部对虚拟设计社区的有序演进产生内部驱动的诸多因素，内部推动力主要是虚拟设计社区成员愿意参与到社区中，利用这一平台展开设计工作的各种动力要素，如设计师通过虚拟设计社区可以获取知识、寻找归属感和实现个人价值；外部动力是指那些存在于虚拟设计社区外部并对社区的组织构建产生较大影响或形成拉动力场的诸多动力因素，主要是虚拟设计社区能带来的创新产品的使用价值、市场价值以及对消费者的情感诉求的满足。内外部因素的共同促进，推动了整个虚拟设计社区的有序发展。

2.2虚拟设计社区演进动力熵变分析根据公式（1）及耗散结构理论分析可知，对于开放系统，只有整个系统的熵ds小于零，系统才能向有序的方向演进发展。对于虚拟设计社区来说，系统与外部信息交换流des必须小于零即负熵流时，系统总的熵才会减小。结合虚拟设计社区的特点，虚拟设计社区系统的熵流和熵产生可分别表述为：（1）虚拟设计社区系统与外界环境发生物质、能量和信息的交换，该社区系统不断地从外界吸收创意、灵感和技术，经过社区中广大设计师的再设计、优化，得到一个既满足使用功能，造型又优美的工业产品。在此过程中，虚拟设计社区吸收的是含能量少且能质低的一些离散的创意、灵感和技术，输出的是含能量大且能质高的创新产品，在这一过程中，虚拟设计社区系统同外界环境之间就会产生一个负熵流，它的大小代表了虚拟设计社区系统与外界环境交换能量的大小，负熵流越大，表明虚拟设计社区的创新设计能力就越强。影响虚拟设计社区的负熵流的主要因素来源于虚拟设计社区发展的内部推动力和外部拉动力两个方面。内部推动力方面的负熵流主要是依靠系统自身的发展，如设计师可以通过虚拟设计社区获取到许多设计知识，设计师可以在虚拟设计社区中寻找到属于自己的圈子，找到归属感，并且自己的设计作品得到其他设计师的认可，实现了自己的个人价值，这些将促使他们加入到虚拟设计社区中来，以此促进虚拟设计社区系统与外部的物质、信息和能量交换。外部拉动力方面的负熵流主要是外部需求造成的，如通过虚拟设计社区我们可以获得符合使用功能且造型优美，符合市场价值需求，满足消费者心理诉求的产品，甚至可以获得一些具有重大创新突破的产品，可以促进虚拟设计社区系统与外界产生负熵流。（2）虚拟设计社区系统中，对社区成员的管理和对社区稳定性的维护所付出的投入是一个熵增的过程。为了使虚拟设计社区能够稳定发展，对维护虚拟设计社区稳定和成员管理所做的投入越大，那么系统的熵增也就越大，表明系统进行创新设计的成本耗费过大，不利于虚拟设计社区系统的有序演进。影响虚拟设计社区系统熵增的主要因素也来源于虚拟设计社区发展的内部推动力和外部拉动力两个方面。内部推动力方面的熵增主要来源于社区的发展机制不健全，如设计师之间无法密切协作，社区成员对设计主题的参与度不高，成员协作过程不合理，协调机制不完善，设计知识转化和吸收机制不健全，知识维度和粒度不能满足设计需求，社区无法提供高效方便的设计工具。外部拉动力方面的熵增主要是由虚拟设计社区系统的外部发展需求造成的，如虚拟设计社区使用、推广受限制，虚拟设计社区的发展受政策制约，网络发展与虚拟设计社区的发展方向不对称，不同虚拟设计社区的竞争导致社区成员的流失，社区知识产权保护与激励制度对设计师参与的妨碍，社区管理规范与法律法规的冲突等都会使系统产生大量的正熵。

2.3促进虚拟设计社区有序性演进的策略虚拟设计社区作为一种特殊的虚拟社区，其发展受到系统自身条件与外部宏观环境两个维度的影响，本文从内外两个层面对其有序演进的动力模型进行研究，找出影响其有序演化的因素。通过对演进动力模型和熵变模型分析，增加与外部系统的负熵流和减少系统内部的熵增是促进虚拟设计社区系统有序演进的两个根本途径，具体表现为：第一，从系统自身考虑，系统应该有意识地抑制系统熵增对有序演进的破坏作用；第二，从外部环境考虑，应该充分利用有序发展的积极因素，提高系统与外部环境之间的负熵流产生，从而促进系统有序发展。具体可从系统的内部推动力和外部拉动力两个方面来提出相应的策略：（1）内部推力策略。该策略强调系统自身应有意识地抑制系统内部的熵增，它是系统有序演化的内在推力。具体表现为，完善虚拟设计社区系统内部的发展机制、运行机制，促进设计师之间的密切协作，提高社区成员对设计主题的参与度，完善设计师之间的协调机制等。完善的内部推力机制可将系统中任何可获要素很快转化为其创新优势，为实现其有序演进奠定基础。（2）外部拉力策略。该策略要求系统充分利用外部环境积极因素，加强系统与外部环境的交流，提高负熵流的产生，促进系统的有序发展。从演进动因模型可以看出，外部拉力机制要重视虚拟设计社区与外部环境的契合度，如虚拟设计社区的建立可以让社区成员获取到满足其使用功能，符合市场价值需求，满足消费者心理诉求的产品，甚至一些具有重大创新突破的产品，形成高效的外部拉力机制可以提高对外界资源的利用能力，从而推进系统向有序方向演进。

3虚拟设计社区熵变模型分析

虚拟设计社区的有序演进动力模型从内部拉动力和外部推动力两方面分析了虚拟设计社区的演进动力，建立虚拟设计社区的熵变模型，推导出具有可操作性的系统熵变计算公式，则能够利用熵变精确描述虚拟设计社区的演进。

3.1虚拟设计社区熵变模型的建立虚拟设计社区的有序演进过程是一个与外界不断进行物质、能量和信息交换的过程，结合系统随时间推移的状态变化，根据熵的性质，并且参照华中科技大学张志峰等（2007）的企业系统熵变模型［9］和哈尔滨工业大学齐德芬等（2009）激励系统熵变模型研究［10］，将虚拟设计社区系统的熵表示为以下函数形式。即虚拟设计社区系统的熵为某一状态下所蕴含的信息、能量与其相应的创新价值的比值。由式（6）、式（7）显然很难精确地求出系统的熵变，由于虚拟设计社区系统的熵增主要是由社区成员的管理和对社区稳定性的维护所产生的，所以在成员数量的不断增加过程中，系统的内部熵增是不断增加的，因此可以采用下式来对系统的熵增进行计算：其中l为每篇主题的创新价值量系数，根据所采样社区的主题创新价值量取l＝10，Z为社区发表设计主题数，p为发表主题数的增长率。将（8）式和（9）式带入（7）式中，即可求出虚拟设计社区每年的熵变情况。

3.2实例验证为了验证上述熵变模型的正确性，利用垂直搜索引擎，对某虚拟设计社区设计讨论板块2001—2012年的发帖数量和参与设计师的数量进行采集，数据如表1，根据建立的虚拟设计社区熵变模型以及式（7）～式（9）计算得到熵变结果，如表2所示（设2000年熵值为零）。最后，对该虚拟设计社区的熵变进行分析，得到熵变曲线，如图2所示。4．3实例分析通过对虚拟设计社区的熵变计算结果进行分析，结合熵变图线分析，我们可以得到如下的分析结果：（1）2001～2002年，熵值较大，说明该虚拟设计社区在建立之初，由于社区成员较少，社区的创新设计能力较低，表现为E（s）i较大，E（s）e较小。（2）2003～2005年，熵值开始减小，尤其是在2003年熵值急剧减小，说明在此阶段，由于受到外部政策促进和社区自身机制的发展健全，该虚拟设计社区进入快速发展期。随着大量的人员参与到社区中来，社区的创新设计能力大幅提升，表现为E（s）i较小，E（s）e较大，系统在向有序方向演进。（3）2006～2009年，熵值有所增大，但是比较稳定，偶尔出现波动，说明此阶段该虚拟设计社区处于平衡稳定期，但是由于一些外部因素的干扰出现了局部的波动。随着社区的各项功能的完善，参与人员和社区的创新能力均趋于一个平衡，表现为E（s）i，E（s）e较为均衡，系统趋于稳定有序。（4）2010～2012年，熵值急剧增大，说明在此阶段，该虚拟设计社区进入衰退期。随着参与人员的减少，社区的创新设计能力大幅下降，表现为E（s）i较大，E（s）e较小，系统进入不稳定状态，开始走向衰退，由有序走向无序。上述的分析与该社区的实际运行状况基本相符，证明了熵变模型的正确性，也论证了虚拟设计社区具备耗散结构和自组织性。

4结语

虽然目前已经有很多专家、学者对虚拟社区开展了大量研究，但是从社区的自组织角度对其进行研究的依旧不多，更是鲜有对虚拟设计社区的自组织研究。耗散结构理论为研究虚拟设计社区系统的动态行为特性提供了一个研究思路和理论基础。虚拟设计社区系统的熵变过程，也就表明了虚拟设计社区的发展方向，因此将熵变作为研究对象分析虚拟设计社区系统不同阶段的有序度的变化，对我们掌握虚拟设计社区的建立发展过程有着重要的指导意义。本文在建立虚拟设计社区系统的动力演进模型和熵变模型及计算公式时，主要考虑将系统内部的知识量与设计师的参与度作为衡量标准，但是虚拟设计社区系统是一个复杂系统，其能量流、物质流、信息流之间有着复杂的相互影响的作用，因此更具代表性的复杂模型还值得进一步地研究。

作者：杨强骆雯姜立军李哲林景广超单位：华南理工大学设计学院