第1章 绪论

1.1 研究的背景

1.1.1 设计问题的理性求解和反映实践

设计作为人类有目的的一种实践活动，是人类改善生存条件的标志，是人类自身进步和发展的标志，同时也是人类表达情感和生存理想的标志^[1]。设计是一门古老而年轻的学科^[2]，今天，设计已经变成了一个复杂的和多学科交叉的创造性活动^[3]。学者认为，设计的确存在相对于其他工程学科的独特思维和交流方式，这使得设计的科学体系和方法论研究成为必然和必要^[4]。关于设计问题求解的范式，学术界存在理性和感性两种观点。理性范式以西蒙（Herbert Simon）的“有限理性”和设计科学为代表，感性范式以肖恩（Donald Alan Schön）的反映实践（Reflective Practice）为代表。

对于设计理性方法的探索可追溯至欧洲文艺复兴时期，从20世纪初的现代主义运动，学者们就开始从客观性、合理性即科学准则角度反思艺术作品和设计作品的创作^[5]。到20世纪60年代，伴随“设计方法运动”思潮拉开了现代设计研究的新篇章。在设计研究的先驱中，西蒙首次提出“设计科学”的思想，从传统的自然科学描述方法和工程设计规范方法总结设计科学的特点、内容和意义，主张“设计是一个理性问题求解过程”，认为设计是“人为事物的科学”（the science of artificial）——一种思想上有力、条理清晰、部分形式化、部分经验化且能被传授的设计过程学说体系^[6][7]。以西蒙为代表的学者借鉴控制论、运筹学、系统工程理论，发展出系统化的设计问题求解方法，以设计问题（problem domain）和设计解（solution domain）为核心，构建设计领域的科学体系和方法。设计科学试图对人类设计技能进行科学探索，对一般设计过程进行科学解释，对设计任务进行恰当描述，为设计方法提供科学的依据^[8]。

然而，设计问题是“不良结构问题”（ill-structure problem），不可能依靠将已有知识简单提取出来去解决实际问题，只能根据具体情境，以原有的知识为基础，构建用于指导问题解决的图式（schema），而且，往往不是单以某一个概念原理为基础，而是要通过多个概念原理以及大量的经验背景的共同作用而实现^[9][10]。因此，肖恩提议寻找一种实践认识论（epistemology of practice），它隐含于实践者进行艺术创造和凭直觉思考的过程中，具有众多的不确定性、不稳定性、独特性及价值冲突，他将这一过程定义为反映实践^[11]。肖恩认为在一个良好的设计历程中，设计者与情境的“对话”具有反映性。设计者在回应情境的回话时，同时对这个问题的结构、行动的策略或现在的模式进行“行动中反映”（reflection-in-action）。设计者与情境对话的模式具有知中有行，行中有知的（knowing-in-action）的特征^[12]。肖恩提出了由行为驱动（action-oriented）的问题求解路径包括：关联要素标定（naming the relevant factors）、问题空间取景（framing a problem in a certain way）、逐步问题求解（making moves toward a solution）和评价求解步骤（evaluating those moves）^[13]。多斯特（Kees Dorst）在肖恩研究的基础上进一步提出，在求解行动和评价之间存在着一些准则：一致性即求解行动是否与设计目标一致；遵守执行标准即解决方案是否在设计问题的边界之内；解决方案的价值即求解行为的有效性，他认为在完整的设计项目中包含了这些反映实践的循环^[14]。多斯特将理性问题求解的基本设计周期：分析（analyse）、综合（synthesise）、模拟（simulate）、评估（evaluate），与反映实践的行为驱动求解路径进行对比，在二者之间构建设计活动的关联（图1.1）。标定与取景对应于分析阶段，同时又是综合阶段的起始，求解行动是综合与模拟阶段的结合。而二者的评价则具有各自的特点，在理性问题求解的范式中设计概念是被问题状态和执行标准所驱动的准则所评价，而在反映实践中设计行动则是被自身的有效性所评价^[15]。多斯特认为反映实践的范式不是以传统的理性问题求解范式看待设计问题，然而却寻找与理性问题求解范式相似的科学环境和相似的目标。

设计问题求解是复杂的，尤其汽车领域的设计研发，由于交通工具多学科技术复杂性、设计的多目标优化以及用户需求的多样性、文化背景的丰富性^[16]，使得问题求解之路弥漫着理性与感性互为交织的色彩。一方面，时间、周期、成本、效益等目标要求研发体系的科学性、逻辑性、预见性，这反映了价值因素和价值判断所赋予设计问题求解以理性色彩；另一方面，设计行为与设计过程中的创新思维、灵感等具有偶发性、不可预测性、情境对话性，这反映了事实因素赋予设计问题求解以感性色彩。

1.1.2 设计过程的规范性与描述性

设计是一个“组织化”的过程，是分阶段、按流程完成的，同时设计也是需要管理的，纵贯设计过程的主线是“围绕目标的问题求解”。与设计问题求解的理性范式和感性范式相对，设计过程存在规范性（Prescriptive）与描述性（Descriptive）的模型。规范性和描述性在社会学家和哲学家看来可以用合理性解释，马克斯·韦伯（M.Weber）区分为形式的合理性和实质的合理性^[17]。形式的合理性意味着可计算性、效率和非人性，即合理性还原为它的形式的、工具的方面；实质的合理性，即行动不只是以理性的计算为基础，它还包含人的伦理、政治及其他方面的需要。法兰克福学派把韦伯的“形式的合理性”改造为“工具（技术）理性”，而将他的“实质的合理性”改造为“批评的理性”或“客观的理性”，也即“价值理性”^[18]。从设计研究的角度，“实质合理性”解释了设计过程中创造性活动非理性的一面，表达了设计求“真”的目的，旨在研究设计本来、真实的面貌，研究设计过程“究竟怎样设计”的问题，并通过设计过程的描述性模型进行表征。“形式合理性”解释了设计过程中规范性准则和方法的存在，表达了设计研究求“用”的目的，旨在提供高效的创造方法，研究设计过程“应当怎样设计”的问题，并通过设计过程的规范性模型进行表征。设计本身的价值在于创新，如果设计研究不能提供高效的创新方法，就失去了它的实践意义。但是要真正讲透“应当怎样设计”的问题，就不能不研究“究竟怎样设计”的问题，规范性方法的提出，离不开设计研究的描述性方面。

设计过程研究是设计研究的重要课题。戴维·温（David Wynn）和琼·克拉克森（John Clarkson）对相关文献进行综合，将设计过程划分为三个研究范式：（1）设计阶段和设计活动研究范式（stage vs activity-based models）；（2）问题导向（problem-oriented）和解决方案导向（solution-oriented）范式；（3）抽象、分析和程序方法范式（abstract vs analytical vs procedural）^[19]，图1.2所示。这三种研究范式意味着完全独立的研究思想，但又相互关联，为本书研究提供了重要的学术背景。

在设计活动与设计阶段的研究范式，霍尔（Hall）提出了以项目生命周期阶段与迭代问题解决过程为正交模式的双维度模型^[20]；阿西莫（Asimow）将霍尔的理论从系统工程发展至设计领域，他将设计流程描述为基于阶段时序结构的线性过程，这个过程的特征是高度循环、伴随着密集的设计迭代^[21]。布莱斯（Bless）在阿西莫的研究基础上将设计阶段与设计行为进行区分，设计阶段体现了问题解决的时序特征，设计行为体现了设计活动的循环特征^[22]（图1.3-a\b）。图1.3-c将设计阶段和设计行为进行结合，描述为每个阶段设计活动迭代的“良性结构”（well-structured）。图1.3-d描述了伴随着设计阶段的推进，通过越来越具体的设计活动对方案逐层收敛。

在解决方案导向和问题导向的研究范式，解决方案导向是指，设计空间和需求得到拓展的同时初始解决方案也被提出、分析及快速修改。问题导向是指，在产生可能的解决方案之前提出抽象概念，并进行缜密的问题框架分析。劳尔森（Bryan Lawson）认为设计师侧重于“尝试与观察”相结合，以解决方案为导向的方法，而科学家则力图在产生综合解决方案之前解开问题的谜团，属于以问题为导向的方法^[23]。克罗斯（Nigel Cross）等人则认为在真实的设计过程中，纯粹的问题导向并不能解决所有问题，而是应该根据具体的问题情境来对设计进行决策^[24]。戴维·温认为基于阶段的模型属于典型的问题导向策略（strategy），而基于行为的模型则倾向于解决方案导向的策略^[25]。

图1.4为解决方案导向和问题导向的设计过程模型。首先，解决方案导向层面，希利尔（Hillier）等人提出了猜想分析理论（conjecture-analysis theory），认为设计师解决问题之前通常而会根据以往的设计经验而提前构想问题^[26]。达克（Darke）提出了问题解决过程的模型，由产生（generator）、假想（conjecture）和分析（analysis）构成^[27]。玛琪（March）提出了产生（production）-演绎（deduction）-归纳（induction）PDI模型，相对于其他以解决方案为中心的模型，PDI强调了设计过程的迭代^[28]。第二，从问题导向层面，琼斯（Jones）提出线性特征的模型，由分析、综合、评估构成^[29]。克劳斯（Klaus Ehrlenspiel）根据系统分析的问题解决方法，提出了问题解决域分类、搜索和选择的流程循环模型^[30]。克罗斯提出了探寻（exploration）、产生（generation）、评估（evaluation）、沟通（communication）的四阶段模型^[31]。

在抽象、分析和程序方法的研究范式上，抽象方法（Abstract）的主要特点是高度概括设计的过程，抽象描述出设计活动的内容和关系，以便揭示设计的本质；程序方法（Procedural approaches）则是聚焦于设计项目中具体方面，更多的与实际研发情境相关联；分析方法（Analytical approaches）用于描述设计项目的特殊案例，这种方法由两部分组成：一是对设计项目各个层面的描述，例如设计构架矩阵或DSM^[32]；二是用于更好理解或推进设计过程的技术、程序和计算工具^[33]。

程序方法研究对设计的描述更加具体，强调设计阶段性以及特定的用户领域。程序方法包括三个层面的问题，即描述性与规范性、设计主导（design-focused）与项目主导（project-focused）、模型与方法（model、method）（图1.5）。

程序方法的描述性模型主要研究设计过程、策略以及设计师解决问题的方法。芬格（Finger）和狄克逊（Dixon）认为描述性模型分为两类^[34]：第一，收集设计师如何进行设计的信息；第二，构建认知过程模型。同时认为设计过程的描述性模型关注三个方面的问题：即对单独设计师进行个案研究、对认知模型的研究、对设计过程的案例研究。设计流程的规范性模型同样具有两层含义：第一，描述设计过程应该怎样执行，第二，规范设计对象应有的属性。规范性方法是对设计准则、研发阶段或相应技术的规定。一方面，通过改善流程从而提高产品的可实现性；另一方面，规范的研发体系有助于团队成员理解研发的阶段，使决策过程更加清晰。规范性模型关注的问题是：典型的设计过程研究、形态表格方法研究（Morphological Analysis）、符合规范性的方法和模型研究。维克多（Victor Hubka）也曾提出过相似的观点，认为设计程序的建立有助于设计师扩大方案的概念搜索范围，同时系统方法的应用能够帮助设计师在设计过程中反思并及时调整设计活动^[35]。阿彻尔（Archer）强调系统方法是一种有效的问题解决方法，在面临结果出现重大错误、出错的可能性非常高（例如缺乏先前的经验）、由于交互变量使得问题趋于复杂等情况下尤其有效^[36]。

设计主导与项目主导层面，设计主导即通过设计流程的模型和方法辅助产生更优的产品^[37]。设计主导的模型如表1.1所示。

项目主导（Project-focused）则是从设计项目、项目组合或公司管理的角度研究设计过程与方法^[38]，强调对产品设计研发流程情境的理解，包括对研发成本、市场风险的管理^[39]。从项目主导的角度研究设计流程，是将产品设计视为产品研发的商业行为，因此平衡新产品和商业策略之间的关系就是成功的关键^[40]。项目主导的设计流程具有以下特征：（1）研发组织构架，包括研发人员和研发团队跨学科特征。皮尤（Pugh）就提出，从识别市场需求到满足市场需求是包含产品、流程、人员、机构的整体系统行为，因此清晰的研发组织构架和跨团队成员协作是关键^[41]。（2）生产能力约束，生产与研发成本对设计概念、设计决策的约束作用。安德烈亚森（Andreasen）和海因（Hein）就提出了由市场、产品、生产并行研发模型^[42]。（3）校验和验证，即采用评估和迭代方法实现产品的目标性能。亚历山大（Alexander）和克拉克森（Clarkson）提出了构建需求与验证关系模型，通过对不同阶段的设计结果进行评估，以确保设计结果与需求的一致性，并通过评估驱动设计迭代^[43]。（4）设计流程管理，黑尔斯（Hales）基于外部环境、市场、项目以及设计等因素，提出了设计流程的因素列表，即项目研发环境（the project set in context）模型，认为设计管理是对项目研发环境的全面把控^[44]。（5）过程控制和评估。乌利齐（Ulrich）和埃平格（Eppinger）认为，将设计过程进行划分，目的是给管理者提供一个质量监控构架，用以识别和终止失败项目^[45]。

综合以上研究可见，学者们试图构建设计过程的模型和方法，以规范设计过程。然而，规范性本身就像一把双刃剑，从科学性、预见性与逻辑性来规范设计过程，提升设计效率的同时，也面临禁锢灵感与创意的风险。如克拉克森所言，只有通过尝试从所有的研究观点以及结合设计师个人在实际设计情境中的问题解决过程来认识设计流程，才可能实现对设计流程实质意义上的改进^[46]，这也意味着对于设计规范性与描述性方法及其关系的探讨具有理论与实践价值。

1.1.3 整合设计

1.1.3.1 整合的涵义

中文原先没有整合一词，1979年版《辞海》的“整合”解释为：“地质学上指地层中的一组岩层，因构成的物质成分不同，所形成层里平行的岩层关系”^[47]。1995年《汉英词典》中的“整合”也是作为地质学名词。1999年9月版《辞海》收有“整合”，其释义从专业得以扩展为“整理”“组合”^[48]。整合在台湾《重编国语词典》中解释为：集结不同的意见或事物，重新统合，成为新的整体^[49]。

中文“整合”由integration翻译而来，integration在英语及西语中其词根是integral，作为普通词语，integration的主要含义是：综合、融合、集成、成为整体，一体化等^[50]；作为术语，integration、integral、integrative先后被用在生物学、人类学、社会学、心理学和哲学等领域。所谓整合，是指由系统的整体性及其系统核心的统摄、凝聚作用而导致的使若干相关部分或因素合成为一个新的统一整体的构建、序化过程。整合，也可以简约地顾名思义为：整体的综合统一^[51]。整合是整合体的活动、功能，任何活动的进行和功能发挥都经历的某种过程。活动、功能寓于过程之中，三者是整合范畴同时具有的重要内容^[52]。

在生物学领域，整合是指机体或细胞中组成部分在结构上组织严密，功能上协同运作，组成完整的系统^[53]。在心理学领域，整合做为术语最先源于赫伯特·斯宾塞（Herbert Spencer）的《心理学原理》，他认为心理是分化与整合的相互交替，而联想是心理上的整合机制。格式塔心理学强调“在整合中创造新秩序”，苛勒（Wolfgang Kohler）提出“整合或顿悟作用”，而考夫卡（Kurt Koffka）提出“向更高整合阶段运动”^[54]。在人类学中，托尔德·劳费尔（Berthold Laufer）在其文化整合论中提出必须从主观的整合的观点来视察。爱米尔·涂尔干（Émile Durkheim）则是从社会整合的角度对社会共同体与各组成部分间的关系进行研究。在管理学领域，拉迪姆（Radim Jiroušek）提出知识整合（knowledge ntegration），即是以知识组织方式为指导，以数据整合、信息整合为基础，以知识组织体系为支持，组织资源知识结构中概念及概念关系的一种整合方式^[55]。科格特（Kogut）认为，知识整合能融合不同类型、形式的知识以及复合资源，是一种结合的能力^[56]。波尔（Boer）等人认为，知识整合能力是系统化能力、合作能力和社会化能力的综合体现^[57]。伊恩斯蒂（Iansiti）进一步将知识整合划分为内部与外部整合，内部整合通过强化提供必要的产品、服务和技术支持来提升竞争优势，外部整合通过满足客户一致性要求来发挥竞争优势^[58]。伊恩斯蒂认为，技术整合是内部整合的关键，即通过组织过程把好的资源、工具和解决问题的方法进行集成应用^[59]。唐（Tang）认为，产品创新就是一个技术整合的过程，即不同领域的知识大量整合到一个相对稳定的产品模型中的过程^[60]。余志良、张平等人提出，技术整合是通过系统集成的方法评估、选择适宜的新技术，并将新技术与企业现有技术有机地融合在一起，从而推出新产品和新工艺的一种创新方法。技术整合的过程管理注重新旧技术的相融，其核心是合作各方的协同管理^[61]。

在哲学领域，赫伯特·斯宾塞在《第一原理》中对进化论原则进行阐述，他认为，进化是经过不断的整合与分化，从不确定、不协调的同质性到确定的、协调的异质性的变化，任何事物的发展都包含着分化阶段和整合阶段，整合与分化构成哲学的过程域概念^[62]。从斯宾塞的这段话中，我们可以得出一种更新的理解方式，它建立在从“分化解释整合”和从“整合解释分化”的建设性循环的基础上；也就是说这两种解释既不消除它们彼此之间的对立性，又通过它们连接起来的运动本身变成互补。从科学哲学角度，马里奥·奥古斯托·邦格（Mario Augusto Bunge）认为，所谓整合与还原方法相对，它不是将一个学科的问题用另一个学科去解释，而是强调从前后关联的文脉（Context）中理解问题，它要求将分散于不同领域的信息与猜测的片段联合、巩固并加以理解^[63]。从系统哲学的角度，整合并非把诸多部分、诸多要素、诸多方面简单地混合在一起，机械地加和在一起。真正的整合要求揭示系统的部分、要素、方面所不具有的整体性质，发现全新的系统整体才具有的性质^[64]。科学的最高任务不只是达到同一性，相同性，而是要更进一步达到各种不相通的东西相互融合的整体，也就是要达到天地万物之间的相通、相融^[65]。

设计问题的理性与感性求解范式、设计过程的规范性与描述性看似分离、对立或者冲突，然而从哲学的角度，“整合”的概念揭示出这些矛盾之间的复杂关系，对于发掘设计问题的根源性具有积极的意义。整合概念背后蕴涵着辩证关系，尤其是其关于“分化”和“整合”的辩证统一性，为本书研究汽车人机交互软硬界面整合设计提供了哲学基础。

1.1.3.2 设计领域中的“整合”

设计学科中，整合作为设计方法首先被应用于建筑领域。理查德（Richard Rush）在《建筑系统整合手册》中提出整合方法，他认为整合是一个范畴界定的问题，是指把全部的建筑构件以综合的方式协调在一起，并且强调在不妥协局部个性的前提下，使局部协调一致。整合作为设计概念包含了一系列设计思想，如包容的、同化的、整体的、补充的、协调的、多目的、适应的、综合的。伦纳德（Leonard R Beiqiman）在此基础上，提出硬件与软件的整合^[66]。硬件整合即建筑系统（物理、视觉、性能）之间的整合，包括针对空间的物理整合、针对形象的视觉整合，针对功能的性能整合；软件整合即设计过程中的整合，包括艺术和科学的整合，团队策略的整合，客观技术和主观诗意性的整合。维姆（Wim Zeiler）提出建筑整合设计方法（integral design method）图1.6所示，认为整合的四个关键元素为设计团队、设计模型、设计工具和设计环境。其中设计模型是关键，由产生（generation）-综合（synthesizing）-决策（selecting）-塑造（shaping）四个阶段组成。呈现出从抽象问题到解决方案产生的过程，由一系列活动以及迭代过程组成，通过每一次的迭代循环，解决方案也趋于完善^[67]。

整合产品研发（integrated product development，IPD）是工程设计领域的重要课题，对于IPD的研究包括工具和程序、组织间的合作、并行工程以及跨团队合作等方面^[68]。乔治（George Teodorescu）创立了整合设计（Integral Design）国际设计学会，认为对产品问题的分析与判断，应该基于对人类生活质量与社会责任、市场的独创性与领导性，整合设计是对以上问题的整体设计^[69]。埃特利（Ettlie）和莫法特（Moffat）提出基于产品研发实践经验的整合，以优化设计提升产品竞争力^[70][71]。保罗（Paul Hong）和威廉（William J. Doll）认为，产品研发经验整合表现为知识的整合与分享，包括用户、企业内部、供应商之间的经验整合及知识分享^[72]。卡耐基梅隆大学的阿西姆（Asim Smailagic）基于跨领域设计流程的整合，提出了以“用户为中心的跨领域并行系统设计方法”，简称UICSM（a user-centered interdisciplinary concurrent system design methodology），其目的是为了协同工业设计师、人机交互设计师、电气及机械工程设计师进行跨领域、跨流程的系统研发，并结合终端用户的测试评估，驱动产品迭代与优化。UICSM将各领域并行且分离的设计活动按照研发的时序关系，整合成三个阶段，即概念设计（conceptual design）、深化设计（detailed design）、实施（implementation）^[73]。另外，在国内，柳冠中提出工业设计最大的特点是跨界、是综合、是边缘，工业设计最大的本质是协调关系，在协调关系中往前走，信息时代、知识经济下的设计将重点探索“物品、过程、服务”中的创新，“设计”将更多以“整合性”“集成性”的概念加以定义^[74]。戴端提出现代产品设计所面临的对象是具有组织性、复杂性的系统，对于复杂的设计对象，必须从转换思维方式入手，从过去的线性分析转向严谨精细而整体的理论，要按照同整体联系在一起的事实和事件来思考设计^[75]。陈汗青基于设计表达的传统形式与数字化形式整合的趋势，研究设计沟通的要素，提出设计表达战略模型^[76]。罗仕鉴等人提出将用户体验与产品创新设计研发相整合的流程模型，分为需求分析、研发设计、设计测试三大阶段^[77]。张凌浩从符号学角度提出产品整合与实现的路径与方法，认为整合处理遵循一定的过程：审视设计目标、明确预期情境、以约束条件来评估符号和限定视觉化的方向^[78]。付桂涛从产品意境与形式研究的角度，构建了经验语境、交互语境、客体表达语境的共生关系模型，提出了寻求“合而不同”的整合基本语境的产品设计思路^[79]。崔天剑认为“整合”是相邻甚至相距很远的学科之间交叉、渗透、融合而成的边缘性、综合性学科，在设计中主要指运用各种因素来解决设计问题的行为过程。设计的整合性特征包括设计的系统性和设计的协同性^[80]。吴作光提出整合设计不是将设计作为产业链上的孤立环节，而是对技术、商业和人文相关因素的整合构思，设计不仅是对物化产品的设计，而是对服务模式、交互形式、协作方式、管理模式等的整合设计^[81]。