a2.1(2霍尔三维结构模型)
基于霍尔三维结构的家居产品系统研究
基于霍尔三维结构的家居产品系统研究常奕嘉摘㊀要:文章基于霍尔的三维结构体系ꎬ在系统工程理论的基础上ꎬ以家居产品为例ꎬ提出了霍尔三维结构的家居产品人工环境系统分析的方法ꎬ运用霍尔三维结构ꎬ构建了环境设计霍尔三维结构图ꎮ在对其时间维㊁逻辑维㊁知识维的分析上ꎬ明确了家居产品人工环境系统中各阶段的研究目标ꎬ在掌握各阶段设计进度的同时ꎬ为家居产品设计提供了方法论层面的指导建议ꎮ关键词:霍尔三维结构ꎻ家居产品ꎻ系统理论一㊁霍尔三维结构的概念阐述霍尔三维结构是美国系统工程专家霍尔(Ａ Ｄ Ｈａｌｌ)提出的为了解决复杂系统的组织㊁规划㊁管理活动的系统工程方法论ꎮ霍尔三维结构将系统工程整个过程分为了７个阶段和７个步骤ꎬ并且罗列出了设计构建维护系统过程中所需要的知识和技能ꎬ并将此构建成一个坐标轴的形式ꎬ分别是逻辑维㊁时间维㊁知识维的三维空间结构ꎮ将其中的时间维以时间推进顺序排列ꎬ分别为规划㊁拟订方案㊁制作㊁生产㊁安装㊁运行㊁更新７个时间段分布ꎻ逻辑维按照工作内容和思维程序划分为明确问题㊁确定目标㊁系统综合㊁系统分析㊁优化㊁决策㊁实施７个步骤ꎻ知识维列举了整个系统工程活动所需的各种专业知识和技能ꎬ霍尔三维结构以很直观的表现手法呈现了研究系统的各阶段手段ꎮ二㊁基于霍尔三维结构的人工环境系统模型分析在霍尔三位结构中ꎬ逻辑维能够从设计流程角度罗列分析出设计经过的每一个过程ꎬ是解决设计问题的逻辑过程ꎮ时间维是在逻辑维的基础上制订出更加有节奏有计划科学性的工作计划和时间安排ꎬ对设计时间进展进行把控ꎬ并根据环境影响因素即时调整进度ꎮ知识维是以完成系统中所有设计活动为目的ꎬ所需要的各种主要及辅助性专业知识ꎬ可以作为依据对设计团队进行组织分配ꎬ将设计环节中不足的地方进行填补ꎬ构建更加完善的知识数据库ꎮ通过霍尔三维结构可以更加有逻辑和针对性进行设计活动ꎬ具有指导意义ꎮ(一)时间维站在时间维的角度ꎬ家居产品人工环境设计的主要过程分为:发起立项阶段㊁家居环境规划与产品策划阶段㊁分项设计与设计实施阶段㊁验收与环境反馈阶段ꎮ其中ꎬ环境规划与产品策划阶段ꎬ需要实际了解家居空间环境ꎬ充分满足环境和用户的需求ꎮ这个阶段的工作主要分为环境资料的收集与整理㊁编写设计脚本㊁产品设计的时间规划ꎮ其中环境的适应性以及用户在环境中的行为使用习惯要纳入考量范畴提前预留时间适应变化ꎮ在分项设计和实施阶段ꎬ要根据重点的项目计划ꎬ对时间进行合理安排ꎬ通过现实进度和计划的对比ꎬ主动采取相应的纠偏措施ꎬ保证各阶段各分项目能够有序有效进行下去ꎮ各分项设计围绕家居产品系统设计本身来开展ꎬ充分体现出特定的氛围和一定的风格ꎬ来满足人们的功能使用及视觉审美上的需要ꎮ(二)逻辑维逻辑维指的是在家居产品人工环境系统中各项设计行为的开展阶段ꎬ过程所要进行的工作内容和需要遵守的思维逻辑ꎬ这是设计得以顺利完成的逻辑过程ꎮ在霍尔的三维结构基础上将逻辑维也分成了７个步骤ꎬ逻辑维分布的每一个设计阶段都能够和时间维上的相应阶段产生对应ꎮ(三)知识维在霍尔的三维结构中ꎬ第三维的坐标属于知识维ꎬ项目所会用到的庞大㊁涉及面广泛的知识类别ꎮ(１)接受项目委托时ꎬ需要对客户的需求方案进行可行性研究ꎬ判断需求的合理性和合法性ꎬ以及需求技术的可行性ꎬ对项目进行预判继而才能接受项目委托ꎮ系统中的某一阶段出现问题时ꎬ霍尔的三维结构图可以很直观地看出来ꎮ(２)在规划与策划阶段ꎬ会涉及设计资料的收集与整理㊁脚本的编写㊁时间规划三部分内容ꎮ这个阶段会运用整体的观念分析产品技术㊁材料㊁加工技术成本㊁消费市场等方面的相关信息ꎬ会在完整认识的基础上对资料进行收集ꎬ资料的整理需要有边界清晰ꎬ结构完整的逻辑ꎮ(３)在分项设计与实施阶段ꎬ从草图到模型制作ꎬ都属于设计范畴ꎬ会牵涉到设计材料㊁色彩拼搭㊁空间关系以及设计本身的背景因素如社会经济文化环境ꎬ设计空间的人物所属关系等各个方面ꎮ其中设计空间的人物所属关系很重要ꎬ需要用到人因工程相关的知识ꎮ(４)验收与收集反馈阶段ꎬ这个阶段的任务重点在于设计的评估反馈ꎬ这里又会涉及家居产品人工环境系统未来发展变化㊁绿色环保㊁可持续发展设计等方面的问题ꎮ三㊁结语智能化的家居产品人工环境系统是一个综合性较强的系统工程ꎬ它涉及的专业很多ꎬ比如建筑结构及室内设计等ꎬ不仅要综合考量整个建筑的设计与实施ꎬ在众多客观因素影响下ꎬ也会涉及如何协调室内设计施工和智能家居系统的同步设计与施工安装问题ꎬ需各专业工程师㊁设计师及时跟进ꎬ并进行产品接入的软件测试ꎬ最终实现科技服务生活的美好愿景ꎮ参考文献:[１]宋立民.对环境设计专业理论建设的思考[Ｊ].设计ꎬ２０１７(６):９６－９７.[２]宋立民.回顾与前瞻:清华大学美术学院环境艺术设计系发展脉络与学科建设[Ｊ].装饰ꎬ２０１９(９):２２－２５. [３]陈龙.探究室内设计中光环境的设计[Ｊ].环境与发展ꎬ２０１７(１７).[４]窦强ꎬ葛鑫ꎬ冉述ꎬ等.智能家居发展现状研究[Ｊ].科技视界ꎬ２０１５(１８).作者简介:常奕嘉ꎬ华南理工大学ꎮ８５１。
霍尔效应原理图ppt课件
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霍尔式压力传感器
磁钢
霍尔元件
N S
S N 波登管 压力P
图9-9 霍尔压力传感器结构原理图
41
霍尔式压力传感器由两部分组 成：一部分是弹性敏感元件的 波登管用以感受压力P，并将P 转换为弹性元件的位移量x， 即x＝KPP，其中系数KP为常数。 另一部分是霍尔元件和磁系统， 磁系统形成一个均匀梯度磁场， 如右图所示，在其工作范围内， B＝KBx，其中斜率KB为常数； 霍尔元件固定在弹性元件上， 因此霍尔元件在均匀梯度磁场 中的位移也是x。
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理想情况下，不等位电 势 UM=0 ，对应于电桥的平衡 状态，此时R1＝R2＝R3＝R4。 如果霍尔元件的 UM≠0 ， 则电桥就处于不平衡状态， 此时R1、R2、R3、R4的阻值有 差异， UM 就是电桥的不平衡 输出电压。 只要能使电桥达到平衡 的方法都可作为不等位电势 的补偿方法。
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（一）基本补偿电路
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合理选择负载电阻
如上图所示，若霍尔电势输出端接负载电阻RL， 则当温度为T时，RL上的电压可表示为： RL UL UH RL R0 式中 R0—霍尔元件的输出电阻。
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当温度由T变为T+ΔT时，则RL上的电压变为 RL U L U L U H (1 T ) RL R0 (1 T )
需施加极高的电压才能产生很小 的电流。因此霍尔元件一般采用N 型半导体材料
10
2）霍尔电压UH与元件的尺寸有关。 高，所以霍尔元件的厚度都比较薄， 但d太小，会使元件的输入、输出电 阻增加。 霍尔电压UH与控制电流及磁场强 度成正比，当磁场改变方向时，也改 变方向。
11
d 愈小，KH 愈大，霍尔灵敏度愈
第二章 系统工程方法论
S5.NUDT
二、切克兰德的“调查学习” 法
问题及环境的 识别与表达
根底定义 比较
建立概念模型 （目标系统概念化）
满意解代替最优 解，价值观方面 的重要变化。
寻求改善途径
选择
概念模型代替 数学模型，思 路更加开阔。
设计
实施 评估
国防科技大学信息系统与管理学院
S5.NUDT
第二章 系统工程方法论
国防科技大学信息系统与管理学院
S5.NUDT
系统工程方法论
方法和方法论在认识上是两个不同的范畴。方法 是用于完成一个既定任务的具体技术和操作；而方 法论是进行研究和探索的一般途径，是对方法如何 使用的指导。系统工程方法论是研究和探索（复杂） 系统问题的一般规律和途径。
系统工程方法论特点: 研究方法强调整体性 技术应用强调综合性 管理决策强调科学性
国防科技大学信息系统与管理学院
S5.NUDT
2.5 预测未来环境
• 环境：决策人无法控制的自然，经济，社会和技术的未 来状况 • 预测未来环境要求有备选方案
系统工程人员要针对不同的环境，提出相应的决策
环境的不确定性导致系统工程的“不确定性”
“情景分析”是解决环境问题的最佳方法
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调整约束 重新阐明问题
阐明问题
分析研究
评价比较
国防科技大学信息系统与管理学院
S5.NUDT
2.2 阐明问题阶段
• 几个基本概念： 问题和解决问题（提出问题和解决问题） “硬”问题和”软”问题 决策者，提出问题者，委托人和系统工程人员
• 提出问题者——提出问题，但并不一定有明确目标
霍尔三维结构模型110页PPT
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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
霍Hale Waihona Puke 三维结构模型1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
基于霍尔三维结构的高校安全教育模式研究
61基于霍尔三维结构的高校安全教育模式研究阮星岛上海对外经贸大学【摘 要】 本文基于系统方法论中的霍尔三维结构，从时间维（安全教育阶段）、逻辑维（安全教育方式）、知识维（安全教育内容）对高校安全教育进行阶段划分，探究各阶段要遵循的逻辑思路和工作内容，分析全过程中所需的知识与技能支持，提出高校安全教育相关方包括学生（家庭）、高校、政府（社会），以促进高校安全教育工作从经验化、突击化向常规化、自主化、科学化、系统化转变。
【关键词】 霍尔三维结构；高校；安全教育我国在2004年颁发《企业事业单位内部治安保卫条例》，将“开展治安防范宣传教育”设定为单位治安保卫机构和人员的第一职责。
《国民经济和社会发展第十三个五年规划（2016~2020年）》中也明确提出要加强全民安全意识教育。
《上海市大学生安全教育三年行动计划（2016~2018年）》对于高校安全教育作出了明确要求。
随着招生层次及规模、后勤社会化、第三方服务等的不断发展，高校校园内人员构成趋于复杂、各类设备设施剧增、校园环境范围广且隐蔽角落多、管理难度大。
当前大学生群体存在安全防范意识淡薄、危险情况应对能力差、心理承受力脆弱等问题。
比如学生随意放置个人物品，食堂、教室、体育场馆等场所成为盗窃高发区。
高校对于安全教育的重视程度也参差不齐。
安全教育如何更好开展，如何产生实效，它的复杂性综合性决定了它的研究意义和方向。
高校安全教育可以看作一项复杂的系统工程，涉及到个人、家庭、学校、社会各类主体，需要学校、政府机构各个部门通力合作。
1 霍尔三维结构通过文献研究发现，美国的教育部门常用系统工程理论来改善校园安全状况[1]，日本2012~2016年安全教育课题明确学校安全教育要具备定量的教学时间和恰当的教育方法和指导体系[2]。
系统工程方法论在研究复杂系统时是一种有效手段，可以使得研究更完整、技术应用更综合、管理决策更科学。
而其中美国系统工程专家霍尔（A.D.Hall ）提出的三维结构模型影响最大。
霍尔三维结构
霍尔三维结构是美国通信工程师和系统工程专家A·D·霍尔于1969年提出的。
它以时间维、逻辑维、知识维组成的立体空间结构来概括地表示出系统工程的各阶段、各步骤以及所涉及的知识范围。
也就是说，它将系统工程活动分为前后紧密相连的七个阶段和七个步骤，并同时考虑到为完成各阶段、各步骤所需的各种专业知识，为解决复杂的系统问题提供了一个统一的思想方法。
因此，作为运用系统工程解决各种实际总是的方法论基础，霍尔三维结构已被广泛采用。
在霍尔提出的三维结构中，他十分重视系统工程各项工作中人的创造性和能动性。
他认为，系统工程不仅仅涉及到工具，它是程序、人和工具这三者的精心协调；其中人始终是起主导作用，系统工程的程序、原理、观点和手段，只能使一个有才能的人在较短的时间内更好地工作，而不能使一个条件很差的人去做高级工作。
这是霍尔系统工程思想的一个显著特点，同时也表明系统工程的三维结构只是一种科学的思想方法，运用得好坏与人的关系极大。
霍尔三维结构是由时间维、逻辑维和知识维组成的立体空间结构。
<1）逻辑维<解决问题的逻辑过程）。
运用系统工程方法解决某一大型工程工程时，一般可分为七个步骤：①明确问题。
通过系统调查，尽量全面地搜集有关的资料和数据，把问题讲清楚。
②系统指标设计。
选择具体的评价系统功能的指标，以利于衡量所供选择的系统方案。
③系统方案综合。
主要是按照问题的性质和总的功能要求，形成一组可供选择的系统方案，方案是按照问题的性质和总的功能要求，形成一组可供选择的系统方案，方案中要明确待选系统的结构和相应参数。
④系统分析。
分析系统方案的性能、特点、对预定任务能实现的程度以及在评价目标体系上的优劣次序。
⑤系统选择。
在一定的约束条件下，从各入选方案中择出最佳方案。
⑥决策。
在分析、评价和优化的基础上作出裁决并选定行动方案。
⑦实施计划。
这是根据最后选定的方案，将系统付诸实施。
以上七个步骤只是一个大致过程，其先后并无严格要求，而且往往可能要反复多次，才能得到满意的结果。
霍尔三维结构的逻辑维体现了系统工程解决问题的研究方法(一)
霍尔三维结构的逻辑维体现了系统工程解决问题的研究方法(一)霍尔三维结构的逻辑维体现了系统工程解决问题的研究介绍•什么是霍尔三维结构•逻辑维在霍尔三维结构中的作用霍尔三维结构•霍尔三维结构的定义•霍尔三维结构的特点•霍尔三维结构的优势逻辑维在霍尔三维结构中的作用•逻辑维的定义•逻辑维的功能•逻辑维的作用于系统工程解决问题的研究霍尔三维结构方法方法一：问题分析•子方法一：问题识别•子方法二：问题定位•子方法三：问题原因分析方法二：解决方案设计•子方法一：解决方案生成•子方法二：解决方案评估•子方法三：解决方案选择方法三：实施与优化•子方法一：实施计划制订•子方法二：实施过程控制•子方法三：优化与改进结论•霍尔三维结构的逻辑维对系统工程解决问题起到了重要的作用•逻辑维的方法和步骤能够帮助创作者更好地解决问题•对于系统工程研究的进一步发展，霍尔三维结构和逻辑维仍有较大的潜力和应用前景通过以上介绍，我们可以了解到霍尔三维结构的逻辑维在系统工程解决问题的研究中具有重要的意义。
它提供了结构化的方法和步骤，帮助创作者更好地分析问题、设计解决方案，并进行实施与优化。
随着系统工程研究的不断深入和发展，霍尔三维结构的逻辑维定会发挥更大的作用，为解决各种复杂问题提供更可靠的指导和支持。
介绍在现代复杂的问题解决过程中，系统工程扮演着重要的角色。
而霍尔三维结构作为一种系统工程的方法论，通过逻辑维的体现，提供了一种系统性的问题解决框架。
本文将详细解析霍尔三维结构的逻辑维，在系统工程解决问题的研究中的重要性和应用方法。
霍尔三维结构定义霍尔三维结构，又称为霍尔三态图或霍尔立体图，是一种可视化的解决问题的工具和方法。
它由霍尔（Russell L. Ackoff）于1994年提出，用三个维度的图形来描述问题和解决方案。
特点•三位一体：霍尔三维结构由三个维度组成，包括现实、潜在和理想。
•综合性：霍尔三维结构综合了问题的多个方面，将问题和解决方案以综合的形式展示。
系统工程 第2章 系统工程的基本方法和方法论
13
Hale Waihona Puke 2.1.3 兰德方法论——系统分析方法论1/5
美国兰德公司（RAND Corporation）自1948年成立以后 ，主要为战后美国空军的发展战 略提供咨询服务。后来逐渐扩大 了工作范围，在长期经验积累的 基础上，创立了系统分析方法论 ，在人口、自动化技术、新式 武器系统等问题分析方面得到了很好的应用。到了1972年，在 美国、前苏联等12个国家的科学家倡导下，在奥地利拉克森堡 成立了“国际应用系统分析研究所（IIASA，International Institute for Applied Systems Analysis）”，其应用范围也随 之扩展到社会、经济、科技、生态、环境等领域。
20
钱学森
2.2.1 综合集成方法论2/2
这套方法是钱老在研究复杂 巨系统的问题时提出的。 该方法从整体的角度研究解 决问题的方法，采用人机结 合、以人为主的思维方法和 研究方式，对各个层次、不 同领域的信息和知识进行综 合集成，通过将专家经验、 统计数据和信息资料、计算 机技术三者的有机结合，来 完成从对整体的定性认识到 定量认识转变，构成一个以 人为主的高度智能的人机结 合系统，并发挥这个系统的 整体优势，去解决更多的复 杂决策问题。
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2.1.1 霍尔方法论——硬系统方法论6/6 （3）知识维（Professions）
表明完成各个阶段和各个步骤所需的各种专业知识、技 能和技术。例如：艺术、社会科学、管理学。 一般只使用时间维和逻辑维，构成两维活动矩阵
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2.1.2 切克兰德方法论——软系统方法论1/4
英国学者P·切克兰德(Peter Checkland)在大量实践 的基础上提出了所谓“软”系统方法论 1930年，切克兰德生于英国伯明翰， 1954年从牛津大学圣约翰学院获得化学 硕士学位，并在化工领域工作了15年， 于在60年代末加入了兰开斯特大学的系 统工程系，后担任了系统科学教授。著 有《系统论的思想与实践》等著作，他 是软系统方法论的创始人。
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a46
a56 a66
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17
61 62 63 64 代表一项具体的管理活动
案例 第三次工业革命
3E危机
3X20%
*
18
制定研制计划
有机组织生产资源（人、财、物）
实现系统研制方案
11
时间维
（4）生产阶段（Production or Construction）
研制开发系统零部件（软硬件）
生产出完整系统
12
时间维
（5）部署阶段（Distribution, deployment or phase-in）
系统交付使用
系统安装、调试、维护
5
逻辑维
（5）方案优化（Refinement of the Alternatives ）
Optimizing the system variables to best meet the objectives and satisfy system constraints.
数学规划
组合优化
控制论(Cybernetics) 多学科优化(MDO)
7
逻辑维
（7）实施规划（Planning for action）
Communicating the results of the effort to this point and looking ahead to the next phase. This includes such programmatic efforts as scheduling subsequent efforts, allocating resources to accomplish them and setting up system management controls. QFD 网络计划技术
a12 a22 a32
统 综 合
a13 a23 a33
统 分 析
a14 a24 a34
案 优 化
a15 a25 a35
出 决 策
a16 a26 a36
诸 实 施
a17 a27 a37
4. 生产阶段
5. 运行阶段 6. 更新阶段
a41
a51 a
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a52 a
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a53 a
a44
a54 a
a45
a55 a65
TRIZ
形态结构分析 计算机辅助设计CAD
4
逻辑维
（4）系统分析（System Analysis）
Determining specific impacts or consequences specified as relevant by the value system.
统计分析 (SA) 运筹学 (OR) 建模与仿真 (M&S) 计算机辅助工程 (CAE)
2.2 霍尔“三维结构”
知识维
逻辑维
时间维
1
逻辑维
（1）明确问题（Problem Definition）
Isolating，quantifying，and clarifying the need that creates the problem and describing the set of environmental factors that constrain alterable for the system to develop
逻辑维：从有到无
问题：从有到无
*
16
霍尔管理矩阵
运用系统工程知识，把三维结构中的六个时间阶段和七个逻辑 步骤结合起来，便形成所谓霍尔管理矩阵如下：
逻辑维（步骤）
1明 2选 3系 4系 5方 6作 7付
时间维（阶段）
1. 规划阶段 2. 方案阶段 3. 研制阶段
确 问 题
a11 a21 a31
择 目 标
8
时间维
（1）规划阶段（Program Planning）
对系统调查研究，明确研究目标 提出设计思想和初步方案
制定系统工程活动的方针、政策和规划
9
时间维
（2）方案阶段（Project Planning）
提出具体计划方案
社会、经济、技术可行性分析
选择最优方案
10
时间维
（3）研制阶段（System Development）
技术预测法 解析结构模型
多变量分析
心理学、社会科学方法
2
逻辑维
（2）选择目标（Value System Design）
Selection of the set of objectives and goals that guides the search for alternatives
效用理论 费效分析 风险评估 价值工程 测度理论
3
逻辑维
（3）系统综合（System Synthr hypothesizing, a set of alternative course of action or options.
QFD
13
时间维
（6）运行阶段（Operation）
按计划执行运行使命任务
按系统预定目标提供运行服务
14
时间维
（7）更新阶段（Retirement or Phase-out）
系统完成使命任务，退役和处置
根据系统运行评价，改进和更新系统
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霍尔管理矩阵
如何区分逻辑维与时间维？
时间维：从无到有 系统：从无到有
6
逻辑维
（6）作出决策（Decision Making）
Evaluating the impacts or consequences of the alternatives developed in analysis relative to the value system. One and more alternatives or courses of action can selected for advancing to the next step. 决策理论 论辩理论 (Argumentation)