耗散結(jié)構(gòu)的云創(chuàng)新虛擬設(shè)計范文
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《工業(yè)工程與管理雜志》2014年第三期
1虛擬設(shè)計社區(qū)耗散結(jié)構(gòu)的形成
任何一個系統(tǒng)要具備耗散結(jié)構(gòu)，必須要滿足耗散結(jié)構(gòu)的四個理論條件，對于虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)而言，也必須滿足了這四個條件，才能保證系統(tǒng)由無序向有序方向演進(jìn)。（1）虛擬設(shè)計社區(qū)是一個有結(jié)構(gòu)的開放系統(tǒng)。在虛擬設(shè)計社區(qū)中，任何一個創(chuàng)新設(shè)計必須是設(shè)計師與其他設(shè)計師、客戶、消費者、客服銷售人員甚至設(shè)計競爭對手間共同進(jìn)行信息交換和能量交換的結(jié)果，因此滿足開放性系統(tǒng)的要求。（2）虛擬設(shè)計社區(qū)是一個遠(yuǎn)離平衡態(tài)的系統(tǒng)。虛擬設(shè)計社區(qū)始終處于一種遠(yuǎn)離平衡的狀態(tài)：設(shè)計需求與設(shè)計創(chuàng)新能力的不平衡、設(shè)計師知識背景之間與設(shè)計水平的差異、設(shè)計主題參與度的差異、設(shè)計需求隱含的矛盾約束等都使得系統(tǒng)處于一個非平衡狀態(tài)，滿足遠(yuǎn)離平衡態(tài)的要求。（3）虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)內(nèi)各要素存在非線性作用關(guān)系。由若干不同知識背景和設(shè)計水平的設(shè)計師共同參與設(shè)計，在產(chǎn)品形態(tài)、功能、色彩、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、交互方式、文化、情感等方面利用不同領(lǐng)域的知識完成設(shè)計的過程，摒棄了傳統(tǒng)串行創(chuàng)新設(shè)計中線性疊加機制，各個設(shè)計師之間及設(shè)計知識之間是非線性的關(guān)系，在共同參與設(shè)計過程中各設(shè)計師之間存在相互制約、相互推動的正反饋機制倍增效應(yīng)及負(fù)反饋飽和效應(yīng)等非線性作用關(guān)系。（4）遠(yuǎn)離平衡態(tài)的漲落會觸發(fā)虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)耗散結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。虛擬設(shè)計社區(qū)中，不斷加入的新成員，的新設(shè)計任務(wù)，涌入的新設(shè)計思想、理念，都將會促使系統(tǒng)產(chǎn)生出無數(shù)的“小漲落”，當(dāng)漲落達(dá)到一定程度時，就會推動虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)向前發(fā)展，達(dá)到一個新的有序狀態(tài)。
2虛擬設(shè)計社區(qū)演進(jìn)動力模型
2.1虛擬設(shè)計社區(qū)演進(jìn)動力模型建立為了對虛擬設(shè)計社區(qū)的演進(jìn)有整體認(rèn)識，參照北京科技大學(xué)王嘯峰等（2010）對協(xié)同開發(fā)技術(shù)系統(tǒng)演進(jìn)熵變分析［8］，從社區(qū)內(nèi)部的參與主體和外部需求兩方面，將虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)演進(jìn)的動力分為內(nèi)部推動力和外部拉動力兩個方面，對虛擬設(shè)計社區(qū)的有序演進(jìn)做一個定性分析。其耗散動力系統(tǒng)模型如圖1所示。內(nèi)部推動力是指系統(tǒng)內(nèi)部對虛擬設(shè)計社區(qū)的有序演進(jìn)產(chǎn)生內(nèi)部驅(qū)動的諸多因素，內(nèi)部推動力主要是虛擬設(shè)計社區(qū)成員愿意參與到社區(qū)中，利用這一平臺展開設(shè)計工作的各種動力要素，如設(shè)計師通過虛擬設(shè)計社區(qū)可以獲取知識、尋找歸屬感和實現(xiàn)個人價值；外部動力是指那些存在于虛擬設(shè)計社區(qū)外部并對社區(qū)的組織構(gòu)建產(chǎn)生較大影響或形成拉動力場的諸多動力因素，主要是虛擬設(shè)計社區(qū)能帶來的創(chuàng)新產(chǎn)品的使用價值、市場價值以及對消費者的情感訴求的滿足。內(nèi)外部因素的共同促進(jìn)，推動了整個虛擬設(shè)計社區(qū)的有序發(fā)展。
2.2虛擬設(shè)計社區(qū)演進(jìn)動力熵變分析根據(jù)公式（1）及耗散結(jié)構(gòu)理論分析可知，對于開放系統(tǒng)，只有整個系統(tǒng)的熵ds小于零，系統(tǒng)才能向有序的方向演進(jìn)發(fā)展。對于虛擬設(shè)計社區(qū)來說，系統(tǒng)與外部信息交換流des必須小于零即負(fù)熵流時，系統(tǒng)總的熵才會減小。結(jié)合虛擬設(shè)計社區(qū)的特點，虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)的熵流和熵產(chǎn)生可分別表述為：（1）虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)與外界環(huán)境發(fā)生物質(zhì)、能量和信息的交換，該社區(qū)系統(tǒng)不斷地從外界吸收創(chuàng)意、靈感和技術(shù)，經(jīng)過社區(qū)中廣大設(shè)計師的再設(shè)計、優(yōu)化，得到一個既滿足使用功能，造型又優(yōu)美的工業(yè)產(chǎn)品。在此過程中，虛擬設(shè)計社區(qū)吸收的是含能量少且能質(zhì)低的一些離散的創(chuàng)意、靈感和技術(shù)，輸出的是含能量大且能質(zhì)高的創(chuàng)新產(chǎn)品，在這一過程中，虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)同外界環(huán)境之間就會產(chǎn)生一個負(fù)熵流，它的大小代表了虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)與外界環(huán)境交換能量的大小，負(fù)熵流越大，表明虛擬設(shè)計社區(qū)的創(chuàng)新設(shè)計能力就越強。影響虛擬設(shè)計社區(qū)的負(fù)熵流的主要因素來源于虛擬設(shè)計社區(qū)發(fā)展的內(nèi)部推動力和外部拉動力兩個方面。內(nèi)部推動力方面的負(fù)熵流主要是依靠系統(tǒng)自身的發(fā)展，如設(shè)計師可以通過虛擬設(shè)計社區(qū)獲取到許多設(shè)計知識，設(shè)計師可以在虛擬設(shè)計社區(qū)中尋找到屬于自己的圈子，找到歸屬感，并且自己的設(shè)計作品得到其他設(shè)計師的認(rèn)可，實現(xiàn)了自己的個人價值，這些將促使他們加入到虛擬設(shè)計社區(qū)中來，以此促進(jìn)虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)與外部的物質(zhì)、信息和能量交換。外部拉動力方面的負(fù)熵流主要是外部需求造成的，如通過虛擬設(shè)計社區(qū)我們可以獲得符合使用功能且造型優(yōu)美，符合市場價值需求，滿足消費者心理訴求的產(chǎn)品，甚至可以獲得一些具有重大創(chuàng)新突破的產(chǎn)品，可以促進(jìn)虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)與外界產(chǎn)生負(fù)熵流。（2）虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)中，對社區(qū)成員的管理和對社區(qū)穩(wěn)定性的維護(hù)所付出的投入是一個熵增的過程。為了使虛擬設(shè)計社區(qū)能夠穩(wěn)定發(fā)展，對維護(hù)虛擬設(shè)計社區(qū)穩(wěn)定和成員管理所做的投入越大，那么系統(tǒng)的熵增也就越大，表明系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計的成本耗費過大，不利于虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)的有序演進(jìn)。影響虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)熵增的主要因素也來源于虛擬設(shè)計社區(qū)發(fā)展的內(nèi)部推動力和外部拉動力兩個方面。內(nèi)部推動力方面的熵增主要來源于社區(qū)的發(fā)展機制不健全，如設(shè)計師之間無法密切協(xié)作，社區(qū)成員對設(shè)計主題的參與度不高，成員協(xié)作過程不合理，協(xié)調(diào)機制不完善，設(shè)計知識轉(zhuǎn)化和吸收機制不健全，知識維度和粒度不能滿足設(shè)計需求，社區(qū)無法提供高效方便的設(shè)計工具。外部拉動力方面的熵增主要是由虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)的外部發(fā)展需求造成的，如虛擬設(shè)計社區(qū)使用、推廣受限制，虛擬設(shè)計社區(qū)的發(fā)展受政策制約，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與虛擬設(shè)計社區(qū)的發(fā)展方向不對稱，不同虛擬設(shè)計社區(qū)的競爭導(dǎo)致社區(qū)成員的流失，社區(qū)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)與激勵制度對設(shè)計師參與的妨礙，社區(qū)管理規(guī)范與法律法規(guī)的沖突等都會使系統(tǒng)產(chǎn)生大量的正熵。
2.3促進(jìn)虛擬設(shè)計社區(qū)有序性演進(jìn)的策略虛擬設(shè)計社區(qū)作為一種特殊的虛擬社區(qū)，其發(fā)展受到系統(tǒng)自身條件與外部宏觀環(huán)境兩個維度的影響，本文從內(nèi)外兩個層面對其有序演進(jìn)的動力模型進(jìn)行研究，找出影響其有序演化的因素。通過對演進(jìn)動力模型和熵變模型分析，增加與外部系統(tǒng)的負(fù)熵流和減少系統(tǒng)內(nèi)部的熵增是促進(jìn)虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)有序演進(jìn)的兩個根本途徑，具體表現(xiàn)為：第一，從系統(tǒng)自身考慮，系統(tǒng)應(yīng)該有意識地抑制系統(tǒng)熵增對有序演進(jìn)的破壞作用；第二，從外部環(huán)境考慮，應(yīng)該充分利用有序發(fā)展的積極因素，提高系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的負(fù)熵流產(chǎn)生，從而促進(jìn)系統(tǒng)有序發(fā)展。具體可從系統(tǒng)的內(nèi)部推動力和外部拉動力兩個方面來提出相應(yīng)的策略：（1）內(nèi)部推力策略。該策略強調(diào)系統(tǒng)自身應(yīng)有意識地抑制系統(tǒng)內(nèi)部的熵增，它是系統(tǒng)有序演化的內(nèi)在推力。具體表現(xiàn)為，完善虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)內(nèi)部的發(fā)展機制、運行機制，促進(jìn)設(shè)計師之間的密切協(xié)作，提高社區(qū)成員對設(shè)計主題的參與度，完善設(shè)計師之間的協(xié)調(diào)機制等。完善的內(nèi)部推力機制可將系統(tǒng)中任何可獲要素很快轉(zhuǎn)化為其創(chuàng)新優(yōu)勢，為實現(xiàn)其有序演進(jìn)奠定基礎(chǔ)。（2）外部拉力策略。該策略要求系統(tǒng)充分利用外部環(huán)境積極因素，加強系統(tǒng)與外部環(huán)境的交流，提高負(fù)熵流的產(chǎn)生，促進(jìn)系統(tǒng)的有序發(fā)展。從演進(jìn)動因模型可以看出，外部拉力機制要重視虛擬設(shè)計社區(qū)與外部環(huán)境的契合度，如虛擬設(shè)計社區(qū)的建立可以讓社區(qū)成員獲取到滿足其使用功能，符合市場價值需求，滿足消費者心理訴求的產(chǎn)品，甚至一些具有重大創(chuàng)新突破的產(chǎn)品，形成高效的外部拉力機制可以提高對外界資源的利用能力，從而推進(jìn)系統(tǒng)向有序方向演進(jìn)。
3虛擬設(shè)計社區(qū)熵變模型分析
虛擬設(shè)計社區(qū)的有序演進(jìn)動力模型從內(nèi)部拉動力和外部推動力兩方面分析了虛擬設(shè)計社區(qū)的演進(jìn)動力，建立虛擬設(shè)計社區(qū)的熵變模型，推導(dǎo)出具有可操作性的系統(tǒng)熵變計算公式，則能夠利用熵變精確描述虛擬設(shè)計社區(qū)的演進(jìn)。
3.1虛擬設(shè)計社區(qū)熵變模型的建立虛擬設(shè)計社區(qū)的有序演進(jìn)過程是一個與外界不斷進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換的過程，結(jié)合系統(tǒng)隨時間推移的狀態(tài)變化，根據(jù)熵的性質(zhì)，并且參照華中科技大學(xué)張志峰等（2007）的企業(yè)系統(tǒng)熵變模型［9］和哈爾濱工業(yè)大學(xué)齊德芬等（2009）激勵系統(tǒng)熵變模型研究［10］，將虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)的熵表示為以下函數(shù)形式。即虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)的熵為某一狀態(tài)下所蘊含的信息、能量與其相應(yīng)的創(chuàng)新價值的比值。由式（6）、式（7）顯然很難精確地求出系統(tǒng)的熵變，由于虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)的熵增主要是由社區(qū)成員的管理和對社區(qū)穩(wěn)定性的維護(hù)所產(chǎn)生的，所以在成員數(shù)量的不斷增加過程中，系統(tǒng)的內(nèi)部熵增是不斷增加的，因此可以采用下式來對系統(tǒng)的熵增進(jìn)行計算：其中l(wèi)為每篇主題的創(chuàng)新價值量系數(shù)，根據(jù)所采樣社區(qū)的主題創(chuàng)新價值量取l＝10，Z為社區(qū)發(fā)表設(shè)計主題數(shù)，p為發(fā)表主題數(shù)的增長率。將（8）式和（9）式帶入（7）式中，即可求出虛擬設(shè)計社區(qū)每年的熵變情況。
3.2實例驗證為了驗證上述熵變模型的正確性，利用垂直搜索引擎，對某虛擬設(shè)計社區(qū)設(shè)計討論板塊2001—2012年的發(fā)帖數(shù)量和參與設(shè)計師的數(shù)量進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)如表1，根據(jù)建立的虛擬設(shè)計社區(qū)熵變模型以及式（7）～式（9）計算得到熵變結(jié)果，如表2所示（設(shè)2000年熵值為零）。最后，對該虛擬設(shè)計社區(qū)的熵變進(jìn)行分析，得到熵變曲線，如圖2所示。4．3實例分析通過對虛擬設(shè)計社區(qū)的熵變計算結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)合熵變圖線分析，我們可以得到如下的分析結(jié)果：（1）2001～2002年，熵值較大，說明該虛擬設(shè)計社區(qū)在建立之初，由于社區(qū)成員較少，社區(qū)的創(chuàng)新設(shè)計能力較低，表現(xiàn)為E（s）i較大，E（s）e較小。（2）2003～2005年，熵值開始減小，尤其是在2003年熵值急劇減小，說明在此階段，由于受到外部政策促進(jìn)和社區(qū)自身機制的發(fā)展健全，該虛擬設(shè)計社區(qū)進(jìn)入快速發(fā)展期。隨著大量的人員參與到社區(qū)中來，社區(qū)的創(chuàng)新設(shè)計能力大幅提升，表現(xiàn)為E（s）i較小，E（s）e較大，系統(tǒng)在向有序方向演進(jìn)。（3）2006～2009年，熵值有所增大，但是比較穩(wěn)定，偶爾出現(xiàn)波動，說明此階段該虛擬設(shè)計社區(qū)處于平衡穩(wěn)定期，但是由于一些外部因素的干擾出現(xiàn)了局部的波動。隨著社區(qū)的各項功能的完善，參與人員和社區(qū)的創(chuàng)新能力均趨于一個平衡，表現(xiàn)為E（s）i，E（s）e較為均衡，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定有序。（4）2010～2012年，熵值急劇增大，說明在此階段，該虛擬設(shè)計社區(qū)進(jìn)入衰退期。隨著參與人員的減少，社區(qū)的創(chuàng)新設(shè)計能力大幅下降，表現(xiàn)為E（s）i較大，E（s）e較小，系統(tǒng)進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)，開始走向衰退，由有序走向無序。上述的分析與該社區(qū)的實際運行狀況基本相符，證明了熵變模型的正確性，也論證了虛擬設(shè)計社區(qū)具備耗散結(jié)構(gòu)和自組織性。
4結(jié)語
雖然目前已經(jīng)有很多專家、學(xué)者對虛擬社區(qū)開展了大量研究，但是從社區(qū)的自組織角度對其進(jìn)行研究的依舊不多，更是鮮有對虛擬設(shè)計社區(qū)的自組織研究。耗散結(jié)構(gòu)理論為研究虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)的動態(tài)行為特性提供了一個研究思路和理論基礎(chǔ)。虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)的熵變過程，也就表明了虛擬設(shè)計社區(qū)的發(fā)展方向，因此將熵變作為研究對象分析虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)不同階段的有序度的變化，對我們掌握虛擬設(shè)計社區(qū)的建立發(fā)展過程有著重要的指導(dǎo)意義。本文在建立虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)的動力演進(jìn)模型和熵變模型及計算公式時，主要考慮將系統(tǒng)內(nèi)部的知識量與設(shè)計師的參與度作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，但是虛擬設(shè)計社區(qū)系統(tǒng)是一個復(fù)雜系統(tǒng)，其能量流、物質(zhì)流、信息流之間有著復(fù)雜的相互影響的作用，因此更具代表性的復(fù)雜模型還值得進(jìn)一步地研究。
作者：楊強駱雯姜立軍李哲林景廣超單位：華南理工大學(xué)設(shè)計學(xué)院