基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的適老產(chǎn)品的設(shè)計研究與實踐

北京郵電大學(xué) 北京 100876

1 研究背景

1.1 老齡化社會現(xiàn)狀

人口老齡化是指總?cè)丝谥幸蚰贻p人口數(shù)量減少、年長人口數(shù)量增加而導(dǎo)致的老年人口比例相應(yīng)增長的動態(tài)。國際上通常把60歲以上的人口占總?cè)丝诒壤_(dá)到10%，或65歲以上人口占總?cè)丝诘谋戎剡_(dá)到7%作為國家或地區(qū)進(jìn)入老齡化社會的標(biāo)準(zhǔn)。

新中國成立以后，中國人口發(fā)生了爆炸式的增長。2011年4月28日，中華人民共和國國家統(tǒng)計局公布了2010年第六次全國人口普查數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示，大陸31個省、自治區(qū)、直轄市和現(xiàn)役軍人中，65歲及以上的人口絕對數(shù)為118 831 709人，占人口總數(shù)的8.87%。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，中國的人口老齡化將伴隨21世紀(jì)的始終，并將在2030到2050年達(dá)到最嚴(yán)峻的時期。

雖然從目前來看我國的老齡化程度還是低于發(fā)達(dá)國家的水平(2010年發(fā)達(dá)國家的65歲以上人口占15.9%)，但是我們要清醒地看到，雖然經(jīng)過改革開放30多年的發(fā)展，中國的整體經(jīng)濟水平/人民生活水平和醫(yī)療衛(wèi)生保健事業(yè)有了巨大改善，但現(xiàn)階段與發(fā)達(dá)國家還是有很大差距，而且我國的養(yǎng)老制度與養(yǎng)老意識還很不完善。老齡化是我國社會人口發(fā)展中需要科學(xué)研究、統(tǒng)籌考慮、妥當(dāng)應(yīng)對的一個挑戰(zhàn)。

關(guān)注老齡社會，就要從設(shè)計的角度上關(guān)注老年人本身。對于人老化的特點，主要表現(xiàn)在三個方面。1)生理性老化。是指人步入老年后身體形態(tài)和生理機能等方面均發(fā)生了老化。2)心理性老化。是指人步入老年后對環(huán)境的適應(yīng)能力的減弱。3)社會性老化。是指人步入老年后由于參與社會的能力與方式發(fā)生改變，如喪偶、退休或者權(quán)利消失等引起的變化。了解這些特點對于指導(dǎo)適老設(shè)計具有重要的意義[1]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。根據(jù)國際電信聯(lián)盟(ITU)的描述，在物聯(lián)網(wǎng)時代，通過對各種各樣的日常用品嵌上一種短距離的移動收發(fā)器，人類在信息與通信世界里將獲得一個新的溝通維度，從任何時間任何地點的人與人之間的溝通連接擴展到人與物和物與物之間的溝通連接。

縱觀目前的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用在生產(chǎn)上更多的是運用在一些農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)，用來監(jiān)測農(nóng)作物等的生長狀況。而在人們?nèi)粘Ｉ钪?，物?lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛出現(xiàn)在大數(shù)據(jù)、云計算、智能交通、智慧城市、可穿戴設(shè)備等熱門概念中，同時又有細(xì)分的車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等概念的出現(xiàn)。從2014年工信部發(fā)布的《物聯(lián)網(wǎng)白皮書》中我們可以看到國家看好物聯(lián)網(wǎng)在M2M和車聯(lián)網(wǎng)兩個領(lǐng)域的發(fā)展前景，同時，在將來與移動互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)結(jié)合會有很廣闊的發(fā)展前景。需要指出的是，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前在適老產(chǎn)品中是市場的盲區(qū)。由于物聯(lián)網(wǎng)目前仍未形成完全成熟的體系，其主要受眾群體仍是對新鮮事物接受能力強的年輕人等，因此，可能無暇顧及老年人市場。但是老齡用戶在目前的生活娛樂以及健康等方面的需求完全可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和老齡需求相結(jié)合將會產(chǎn)生很多應(yīng)用和產(chǎn)品。隨著老齡用戶群體的不斷增長，老年人的生活觀念和消費觀念將發(fā)生重大改變，他們將不再是追求簡單和便宜，屆時物聯(lián)網(wǎng)適老市場將會有巨大的市場機遇[2]。

2 設(shè)計方法

2.1 產(chǎn)品設(shè)計在互聯(lián)網(wǎng)時代的缺陷

產(chǎn)品設(shè)計，或者叫工業(yè)設(shè)計，是一門遠(yuǎn)比互聯(lián)網(wǎng)有歷史的學(xué)科。從工業(yè)革命開始，由于工廠需要對物品進(jìn)行大批量快速生產(chǎn)而誕生的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計，經(jīng)過上百年的發(fā)展，已經(jīng)形成了完整的設(shè)計體系和設(shè)計理念，用于指導(dǎo)設(shè)計生產(chǎn)人們?nèi)粘Ｉ钪兴璧囊磺泄I(yè)化產(chǎn)品。產(chǎn)品設(shè)計在互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)時代的今天，已經(jīng)不局限于實體的產(chǎn)品設(shè)計，而更多的是軟硬結(jié)合、云到端等產(chǎn)品形態(tài)。當(dāng)產(chǎn)品具備與其他事物進(jìn)行信息溝通的屬性后，產(chǎn)品的性質(zhì)也變的復(fù)雜，單一的產(chǎn)品形態(tài)已經(jīng)不再是產(chǎn)品的所有屬性。如今產(chǎn)品對技術(shù)的整合要求高，需要整合傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計、通信技術(shù)、交互設(shè)計、計算機技術(shù)等，傳統(tǒng)的設(shè)計方法可能不能勝任。

傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計流程一般是這樣的：在確定設(shè)計目標(biāo)后，首先是設(shè)計的準(zhǔn)備階段，進(jìn)行設(shè)計調(diào)研，通常包括對目標(biāo)人群和產(chǎn)品市場的調(diào)查；其次是設(shè)計的構(gòu)思階段，即通過歸納設(shè)計調(diào)研收集的資料，運用設(shè)計的造型技法，構(gòu)建需要設(shè)計的產(chǎn)品效果；再次是設(shè)計的評估階段，當(dāng)產(chǎn)品的設(shè)計圖紙出來后，通常要進(jìn)行樣品的制作，再對樣品進(jìn)行一系列綜合分析，評估產(chǎn)品實施的可行性，從而進(jìn)行修改；最后是產(chǎn)品的定案階段，通過評估優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計細(xì)節(jié)，確定產(chǎn)品可以進(jìn)行生產(chǎn)后，完成所有的產(chǎn)品圖紙，為產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)做準(zhǔn)備。

傳統(tǒng)的設(shè)計方法從包豪斯時代就強調(diào)設(shè)計的重點不是產(chǎn)品而是用戶，即設(shè)計要以人為本。但是在互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)以前，所有產(chǎn)品所涉及的主要是單一的產(chǎn)品與用戶的關(guān)系。產(chǎn)品是單純的實物產(chǎn)品，而不會與其他事物或人發(fā)生關(guān)聯(lián)。作為設(shè)計師，要去研究的是產(chǎn)品的外觀造型和結(jié)構(gòu)。但是隨著互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生發(fā)展，尤其是物聯(lián)網(wǎng)概念的提出和發(fā)展，產(chǎn)品本身的屬性變得復(fù)雜而多元，而傳統(tǒng)的設(shè)計研究方法缺少參與設(shè)計和多學(xué)科交叉的手段，這對傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計來說，是一個前所未有的挑戰(zhàn)。近幾年興起的交互設(shè)計更注重硬件與軟件的結(jié)合，換句話說就是如何整合原子和比特的藝術(shù)。

現(xiàn)如今隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能硬件更成為這兩年炙手可熱的概念?？萍济襟w大肆宣傳的GoogleGlass、iWatch、Jawbone Up 2、Fitbit等可穿戴電子設(shè)備利用智能硬件和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，功能涵蓋了社交生活、娛樂、健身、導(dǎo)航、健康管理等方面。但是這些產(chǎn)品主要都是面向年輕用戶群體。事實上，這些功能需求對于老齡用戶來說同樣甚至更為重要。不過對于老齡用戶來說，由于老年人自身的身心特點，決定了其接受新事物的能力較年輕人弱。所以如何為老齡用戶進(jìn)行智能產(chǎn)品的設(shè)計就尤為重要[3]。

2.2 需要關(guān)注的設(shè)計方法

產(chǎn)品設(shè)計的理論和方法有很多，流程也是多種多樣，設(shè)計理念也需要隨著時代的需求不斷改變。在社會開始關(guān)注老年人等弱勢群體需求的同時，各種新的設(shè)計思潮應(yīng)運而生。在這里我們梳理了一些適合老年人群體的創(chuàng)新和設(shè)計方法，如情感化設(shè)計、VIP設(shè)計方法。

1) 情感化設(shè)計(Emotional Design)。如今，當(dāng)用戶在面對技術(shù)更為復(fù)雜的產(chǎn)品時，往往需要用更多的時間去學(xué)習(xí)和了解產(chǎn)品才能正確地使用產(chǎn)品，用戶的體驗感不是太好。因此，產(chǎn)品設(shè)計一定要人性化。

說到情感化設(shè)計，不能不提唐納德?A?諾曼博士。作為一位享譽全球的認(rèn)知心理學(xué)家，其著作《設(shè)計心理學(xué)》和《情感化設(shè)計》堪稱經(jīng)典，在中國設(shè)計界也備受推崇。

情感化設(shè)計的核心理論是：設(shè)計必須考慮到三種不同的水平——本能的、行為的和反思的。本能水平的設(shè)計關(guān)注的是外形，行為水平的設(shè)計關(guān)注的是操作，反思水平的設(shè)計關(guān)注的是形象和印象，如圖1所示。

圖1 情感化設(shè)計模型

就這三層級水平的設(shè)計本身來說，并沒有嚴(yán)格意義上的優(yōu)劣之分。本能水平設(shè)計的產(chǎn)品，物理特征占據(jù)主導(dǎo)地位。在行為水平的設(shè)計上講究的是效用。而對于適老產(chǎn)品設(shè)計中，情感成分可能比實用成分更為重要。反思水平的設(shè)計，關(guān)系到個人的情感體驗，表達(dá)的是一種深刻、含蓄的文化精神，反映的是情感價值。對老人來說，反思水平的設(shè)計意義在于某物能引起有關(guān)個人的回憶，它更是一種精神層面的對話，追求的是一種超越物質(zhì)的情感境界。在界面設(shè)計方面，老年人使用的界面一定是溫和、友好的，在設(shè)計過程中要充分考慮界面的易用程度和容錯程度，更要注重產(chǎn)品帶給老人的回憶，從而激發(fā)老人內(nèi)心的情感。

2) VIP(Vision in Product Design，愿景化產(chǎn)品設(shè)計)方法。當(dāng)前社會技術(shù)飛速進(jìn)步，技術(shù)迭代和產(chǎn)品生命周期都變得越來越短，未來產(chǎn)品的形態(tài)變得越來越難以預(yù)料。所以關(guān)注產(chǎn)品的本質(zhì)設(shè)計，探求未來產(chǎn)品的可能性，主動設(shè)計新的產(chǎn)品更適合當(dāng)前的設(shè)計環(huán)境。

VIP設(shè)計方法，目前包括奧迪、賓尼法利納、諾基亞等國際知名企業(yè)的設(shè)計部門均有使用。VIP方法和大多數(shù)以解決當(dāng)前問題為導(dǎo)向的設(shè)計方法截然不同，是在探求未知性和可能性，如圖2所示。

圖2 VIP方法設(shè)計流程

整個VIP方法的設(shè)計流程分為“解構(gòu)(Deconstruction)”和“設(shè)計(Designing)”兩個階段。在解構(gòu)階段中，設(shè)計師從已有相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)品外觀(Product)、人與產(chǎn)品的交互行為(Interaction)以及產(chǎn)品使用的一系列情景環(huán)境因素(Context)這三個層級進(jìn)行解構(gòu)，試圖從不同角度解讀設(shè)計者的初衷，并對該產(chǎn)品的存在方式、原因和意義進(jìn)行探究分析；有了相關(guān)的分析積累之后，設(shè)計師在設(shè)計階段以自己獨特的視野和見解推敲并設(shè)計出屬于未來的合理的情景環(huán)境和交互行為，從而導(dǎo)出產(chǎn)品概念。

相比于傳統(tǒng)的設(shè)計方法，VIP方法更擅長對具有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計，因為它可以更全面地把握整個復(fù)雜的系統(tǒng)，探求未知產(chǎn)品的可能性。同時對于交互行為層面的關(guān)注使得這個方法也非常適合老年人產(chǎn)品設(shè)計[4]。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品設(shè)計實踐

在這里我們提供兩個由北京郵電大學(xué)數(shù)字媒體與設(shè)計藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計師生運用上述設(shè)計方法并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為老年人進(jìn)行設(shè)計的實踐探索案例，希望能為物聯(lián)網(wǎng)適老產(chǎn)品設(shè)計帶來一些啟發(fā)。

3.1 頤養(yǎng)煎藥器

頤養(yǎng)煎藥器是“為老智慧設(shè)計”課題的產(chǎn)出，是一款基于物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)交互式的日常養(yǎng)生用煎藥設(shè)備。

在設(shè)計研究階段，通過調(diào)研物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和老年人現(xiàn)狀的背景資料，同時選擇了5位老人進(jìn)行深度訪談，了解老年人的生活習(xí)慣、精神生活和興趣愛好等第一手資料。

在設(shè)計分析階段，通過對訪談記錄分析，利用頭腦風(fēng)暴的方法，我們發(fā)現(xiàn)老年人在生理和心理上存在許多特點。例如在生理上普遍聽力下降、記憶力減退、反應(yīng)遲鈍、動作緩慢，很多人患高血壓或糖尿病等慢性病，大病突發(fā)、小病不斷等；在心理上比較保守、注重養(yǎng)生、喜歡回憶過去、同時又不服老、不想麻煩別人等特點。面對老年人生理和心理的一系列問題，通過需求分析和機會點分析，發(fā)現(xiàn)老年人會普遍關(guān)注養(yǎng)生。中老年人由于自身特點，大多數(shù)對于中醫(yī)還是比較信任的。在中醫(yī)保健的過程中，煎中藥是一個不可缺少的步驟。而傳統(tǒng)的中醫(yī)煎藥方式存在許多問題，例如濾汁麻煩、不易操作、計量難以掌握，同時需要全程查看等問題，因此，為老年人設(shè)計一種簡便易用的煎藥器非常必要。

圖3 頤養(yǎng)煎藥器

在設(shè)計階段，通過角色設(shè)定、流程分析、功能架構(gòu)、形態(tài)設(shè)計、交互界面設(shè)計等，最終產(chǎn)出設(shè)計原型，如圖3所示。頤養(yǎng)煎藥器的核心功能是具有自動調(diào)節(jié)溫度和濕度、可以紅外掃描記錄藥物信息、煎藥過程智能控制、短信通知等，并且有顯示屏可以在線查看養(yǎng)生藥方和進(jìn)行專家預(yù)約咨詢。最終形成一個輔助日常養(yǎng)生的系統(tǒng)，可以和手機、電腦等終端連接，組成智能家庭系統(tǒng)。主要功能框架如圖4所示。

圖4 產(chǎn)品功能構(gòu)架

頤養(yǎng)煎藥器是一款典型的概念設(shè)計，方案的最終展示為效果圖和交互界面，因此在具體的技術(shù)實現(xiàn)上會暴露出一些難以解決甚至現(xiàn)有技術(shù)無法解決的問題。例如從中藥煎熬的角度來考慮，砂鍋無疑是最傳統(tǒng)也最受推崇的煎藥容器，但是用陶土和沙一次性燒制成型的容器在材料可塑性上有很大的局限性，傳感器等電子元件如何安裝到容器上是一個棘手的問題。而且整個煎藥器系統(tǒng)功能繁多，需要的硬件和軟件開發(fā)的成本都會比較高。高昂的售價也許會導(dǎo)致市場的接受程度下降。另外通過探頭掃描自動記錄藥物信息的功能，以現(xiàn)有的技術(shù)條件還不足以實現(xiàn)，折中的方法就是采取用戶手動錄入藥物信息的方法。雖然頤養(yǎng)煎藥器以現(xiàn)有的條件可能無法實現(xiàn)，但是它為我們提供了適老物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的開發(fā)思路，從設(shè)計的角度是具有十分重要的意義的。

3.2 防摔倒鞋

老年人防摔倒鞋子是另一項運用VIP方法為老設(shè)計課題的產(chǎn)出。在這個課題中，我們通過運用VIP設(shè)計方法，整合Arduino智能套件進(jìn)行為老設(shè)計，產(chǎn)出了老人防摔倒鞋子的原型。

設(shè)計出發(fā)點是現(xiàn)在高齡老人增多，獨居老人增多，當(dāng)老人出門在外遇到突發(fā)情況時如何能及時通知子女或者醫(yī)院，以保證老人安全。另一方面老人希望每天能夠“萬步走、健體魄”，鞋子也許會是一個很好的載體來實現(xiàn)以上功能。這個作品以鞋子為原型，在鞋子上嵌入Arduino硬件套件，開發(fā)了三個功能：跌到報警、長時間靜止報警、運動激勵。老人每天行走的步數(shù)，路線等信息會定時被鞋子收集，這些數(shù)據(jù)可以上傳到云端，子女可以通過智能手機實時了解老人的信息。當(dāng)老人外出時，鞋子通過分析收集老人的行走信息判斷老人是否處于安全的狀態(tài)，當(dāng)老人摔倒后鞋子會自動識別并通過云端向預(yù)先設(shè)置好的親人發(fā)出信號(如圖5)。

圖5 老人防摔倒鞋

老人防摔倒鞋的設(shè)計方案不僅僅停留在概念設(shè)計階段。在這個課題中，通過引入并且指導(dǎo)學(xué)生使用Arduino硬件套件進(jìn)行設(shè)計開發(fā)，使得這個設(shè)計方案最終的產(chǎn)出為實體的硬件原型。鞋子的主要功能由設(shè)置在鞋子內(nèi)部的光敏、壓力和傾斜傳感器來實現(xiàn)。通過光敏傳感器可以判斷老人是否穿鞋，壓力傳感器可以感知老年人是否在行走，同時完成計步，再配合主控芯片的計時功能，可以實現(xiàn)判斷老人長時間靜止?fàn)顟B(tài)，從而通過蜂鳴器督促老年人鍛煉。防摔倒的功能則由傾斜傳感器來實現(xiàn)，當(dāng)老人摔倒后，鞋子會傾斜到一定角度，通過角度可以判斷老人是否摔倒。不過由于硬件條件有限，原型并沒有實現(xiàn)記錄路線和聯(lián)網(wǎng)功能，同時，原型的供電是通過USB數(shù)據(jù)線實現(xiàn)供電。如果從產(chǎn)品真正量產(chǎn)實現(xiàn)的角度考慮，定位和聯(lián)網(wǎng)功能并不是產(chǎn)品的難點，真正難以突破的而是電池容量問題。目前的電池技術(shù)是限制所有可穿戴設(shè)備發(fā)展的一大瓶頸，相信隨著電池技術(shù)的發(fā)展，會為適老物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品提供更好的發(fā)展機遇[5]。

4 總結(jié)

上述案例中提供的實例只是運用情感化設(shè)計原則和VIP設(shè)計方法對于適老物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計的嘗試，目前仍處于原型階段，仍有許多不足。對于適老物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的設(shè)計研究，現(xiàn)在只是起步，我們希望將來隨著市場的擴大，能為市場提供更為完善、打動人心的適老產(chǎn)品。

適老物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)對于逐步邁入老齡化社會的中國具有十分重要的意義，在現(xiàn)在的日常生活中我們可能感受不到實際的需求，但是根據(jù)市場調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)目前老齡化產(chǎn)品的市場已經(jīng)處于供不應(yīng)求并且普遍質(zhì)量低下的狀況。隨著老齡人口的增長，這一問題將會變得更為嚴(yán)重。因此，從設(shè)計角度解決適老物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的現(xiàn)狀刻不容緩。

參考文獻(xiàn)

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