基于霍爾三維結(jié)構(gòu)的可穿戴智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析

鄭亞 彭華明

摘要：基于霍爾三維結(jié)構(gòu)工業(yè)設(shè)計(jì)模型的啟發(fā)，通過對可穿戴智能產(chǎn)品案例的系統(tǒng)分析，本文從時(shí)間維、邏輯維和知識(shí)維三個(gè)維度對可穿戴智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)化、整體性的理論分析。在此基礎(chǔ)上，遵循霍爾三維結(jié)構(gòu)思想和案例研究方法，從三個(gè)維度對可穿戴智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行剖析與歸納，提供了系統(tǒng)思維模式下現(xiàn)階段可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)的限制因素和影響要素，為可穿戴智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了系統(tǒng)性設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：霍爾三維結(jié)構(gòu);時(shí)間維;邏輯維;知識(shí)維;可穿戴智能產(chǎn)品

中圖分類號(hào)：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2019）04-0134-02

Abstract：Based on the analysis of Hall three-dimensional structure industrial design model， this paper systematically analyzes the design of wearable intelligent product from three dimensions：time dimension， logical dimension and knowledge dimension through system analysis of wearable intelligent product case.On the basis of this， this paper analyzes and summarizes the design of intelligent products that can be worn from the three dimensions according to the three-dimensional structure and case study methods of Hall.This paper provides the limiting factors and in?uencing factors of the wearable product design in the system thinking mode， For the wearable intelligent product design provides a systematic design ideas.

Key Words：The hall three dimensions structure;Time dimension;Logic dimension;Knowledge dimension;Wearable intelligent product

1霍爾三維結(jié)構(gòu)概述

霍爾三維結(jié)構(gòu)由美國系統(tǒng)工程專家霍爾等人于1969年提出，它集中體現(xiàn)了系統(tǒng)工程方法的系統(tǒng)化、綜合化、最優(yōu)化、程序化和標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)，是系統(tǒng)工程方法論的重要基礎(chǔ)內(nèi)容[1]。利用霍爾三維結(jié)構(gòu)對可穿戴智能硬件產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)性分析，從時(shí)間維、邏輯維和知識(shí)維三維度對相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行分析和歸納，可為可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究引入新的研究方法和理論視角。

霍爾三維結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)明確目標(biāo)，核心內(nèi)容是最優(yōu)化，并認(rèn)為現(xiàn)實(shí)問題基本上都可以歸納為工程系統(tǒng)問題、應(yīng)用定性及定量分析手段，求得最優(yōu)解。它將系統(tǒng)工程建立在一個(gè)三維坐標(biāo)系空間結(jié)構(gòu)上，分別為時(shí)間維、邏輯維和知識(shí)維[2]，如表1所示。

該方法論具有研究方法上的整體性（三維）、技術(shù)應(yīng)用上的綜合性（知識(shí)維）、組織管理上的科學(xué)性（時(shí)間與邏輯）和系統(tǒng)工程工作的問題導(dǎo)向性（邏輯維）等突出特點(diǎn)[2]。

2霍爾三維結(jié)構(gòu)作為可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析模型的必要性和可行性

隨著物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，可穿戴設(shè)備與各類應(yīng)用軟件緊密結(jié)合，成為其發(fā)展的新趨勢?？纱┐饔?jì)算技術(shù)作為一個(gè)“以人為中心”，追求“人機(jī)合一”的多學(xué)科交叉和融合的新技術(shù)，在人需要信息輔助的任何領(lǐng)域，都有著重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景[3]。把握可穿戴設(shè)備的便攜性，結(jié)合數(shù)據(jù)追蹤、傳感器應(yīng)用等技術(shù)手段，充分滿足可穿戴設(shè)備適用對象的用戶需求，需要從系統(tǒng)的角度對可穿戴產(chǎn)品進(jìn)行分析研究，以使設(shè)計(jì)過程更加科學(xué)合理。

可穿戴智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中需要綜合考慮多方面因素進(jìn)行分析?？纱┐髦悄墚a(chǎn)品在外觀上涉及材料、色彩、造型等因素，其功能需求上涉及社會(huì)、心理、人機(jī)等因素的影響，在產(chǎn)品的定位、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、反饋的過程中更需要兼顧各方面因素進(jìn)行不斷調(diào)整?；魻柸S結(jié)構(gòu)可以從三個(gè)維度對可穿戴智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行有效分析，為可穿戴產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供更多的思考角度和設(shè)計(jì)空間。

3可穿戴智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)案例分析

將霍爾三維結(jié)構(gòu)系統(tǒng)理論引入工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可構(gòu)建工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)霍爾三維結(jié)構(gòu)模型[2]，如圖1。

可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)屬于工業(yè)設(shè)計(jì)的范疇，對其進(jìn)行分析時(shí)，可參照工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型，依據(jù)霍爾三維結(jié)構(gòu)分別在時(shí)間維、邏輯維、知識(shí)維三個(gè)維度對可穿戴產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)分析。

3.1可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)案例分析

這里選擇小米手環(huán)對其系統(tǒng)要素組成與功能、系統(tǒng)功能與環(huán)境的關(guān)系兩方面進(jìn)行分析。

3.1.1小米手環(huán)的系統(tǒng)要素組成及其功能

小米手環(huán)系統(tǒng)要素分析，如圖2。

根據(jù)以上分析，可知小米手環(huán)外部關(guān)聯(lián)要素主要體現(xiàn)在形態(tài)、色彩、功能三方面。其中形態(tài)需滿足功能需求與用戶審美需求，同時(shí)要受內(nèi)部結(jié)構(gòu)與制造技術(shù)的限制。色彩因素則關(guān)聯(lián)于制造工藝、材料、表面處理、審美偏好、文化環(huán)境等因素，功能的實(shí)現(xiàn)更要綜合以上復(fù)雜的因素才具備一定的產(chǎn)品適用性。

從系統(tǒng)整體分析，產(chǎn)品的互相影響因素在由外而內(nèi)再到外的順序上，大致體現(xiàn)為需求確定、內(nèi)部因素綜合、外在表現(xiàn)因素、反饋、再調(diào)整的幾個(gè)部分。相關(guān)因素分類見表2。

3.1.2小米手環(huán)系統(tǒng)功能與環(huán)境分析

除了實(shí)體產(chǎn)品所包含的各因素外，產(chǎn)品、用戶、環(huán)境之間產(chǎn)生的交互行為也需要進(jìn)行分析。如圖3，從小米手環(huán)的主要功能來看，其主要偏向于運(yùn)動(dòng)類服務(wù)與設(shè)計(jì)，在創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)法、趣味動(dòng)機(jī)、虛擬轉(zhuǎn)移等方面都體現(xiàn)為用戶體驗(yàn)牽引下的設(shè)計(jì)，而其外在表現(xiàn)主要依托于手機(jī)這一移動(dòng)終端。在這種情況下，體驗(yàn)與交互就不僅僅存在于人與手環(huán)間的互動(dòng)，還包括了移動(dòng)端的數(shù)據(jù)顯示與人機(jī)交互。

手環(huán)產(chǎn)品本身與移動(dòng)終端均存在界面形式的交互，其交互核心為信息在多個(gè)載體中的傳遞與轉(zhuǎn)換。信息數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與轉(zhuǎn)換相對于用戶需求的吻合度、信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中的隱私安全性與可靠性是產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的核心問題。

3.2基于霍爾三維結(jié)構(gòu)模型的小米手環(huán)設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析

根據(jù)對小米手環(huán)的系統(tǒng)分析，可以依據(jù)霍爾三維結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型建立如圖4的三維結(jié)構(gòu)模型。

3.2.1時(shí)間維

從時(shí)間維度上對可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，可將其分為產(chǎn)品構(gòu)思、市場調(diào)研、產(chǎn)品概念、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品上市、產(chǎn)品反饋、產(chǎn)品優(yōu)化等階段，其設(shè)計(jì)過程在時(shí)間維上與一般工業(yè)產(chǎn)品差別不大。時(shí)間維的特點(diǎn)是線性的，前后不可逆。其中產(chǎn)品的前期構(gòu)思、調(diào)研、定位與邏輯維度中涉及到的相關(guān)要素有很大關(guān)聯(lián)性，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中具有重要作用。

3.2.2邏輯維

從邏輯維度上對可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，從項(xiàng)目定案到用戶調(diào)研和競品分析，均與時(shí)間維內(nèi)容對應(yīng)吻合。設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程在時(shí)間維、邏輯維兩個(gè)維度中相互聯(lián)系卻各有不同特點(diǎn)。在單向生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品一經(jīng)產(chǎn)出則不可重新更改，而設(shè)計(jì)過程的前期階段卻可能存在著不同階段的反復(fù)進(jìn)行，這歸因于設(shè)計(jì)初期設(shè)計(jì)本身對產(chǎn)品方案的迭代和探討的要求，以及設(shè)計(jì)數(shù)字化建模工具的進(jìn)步。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，產(chǎn)品構(gòu)思、市場調(diào)研對時(shí)間維度上緊接其后的階段起著重要作用。

從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)對應(yīng)邏輯維階段，前期技術(shù)因素、中期功能定位、后期的服務(wù)與交互均為可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要問題?？纱┐鳟a(chǎn)品的隱式交互設(shè)計(jì)可通過多種在身傳感技術(shù)感知情境與用戶的交互意圖，通過設(shè)備自身相對簡單的信息反饋與外圍設(shè)備的豐富視覺顯示結(jié)合，構(gòu)成一種新的可穿戴設(shè)備隱式交互范式[4]。在未來，可穿戴智能產(chǎn)品的交互方式肯定會(huì)更加多樣化，生物反饋交互、情景感知交互、眼球追蹤交互等都可能運(yùn)用其中[5]。產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案需要不斷結(jié)合模型樣機(jī)與方案評估做出方案調(diào)整，在功能、技術(shù)、外觀各個(gè)角度進(jìn)行再度設(shè)計(jì)定位與決策優(yōu)化，不斷完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)。效果反饋則在產(chǎn)品產(chǎn)出投入使用后提供用戶使用體驗(yàn)評價(jià)，并作為此次設(shè)計(jì)流程尾端為產(chǎn)品迭代提供設(shè)計(jì)參考依據(jù)。

3.2.3知識(shí)維

從知識(shí)維度上對可穿戴產(chǎn)品進(jìn)行分析，既要考慮產(chǎn)品本身涉及的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，又要考慮涉及到使用者本身的人機(jī)工學(xué)、心理學(xué)等人文因素，還要考慮產(chǎn)品本身的功能性、審美性表達(dá)涉及的設(shè)計(jì)知識(shí)，以及考慮作為社會(huì)中“物”的存在涉及的社會(huì)影響以及哲學(xué)因素。從硬件技術(shù)條件來看，可穿戴智能設(shè)備相關(guān)技術(shù)有主芯片及平臺(tái)、MEMS傳感器、柔性元件及屏幕、連接技術(shù)、硬件整體方案;從軟件配置上，可穿戴智能設(shè)備在交互方式、操作系統(tǒng)上，還有很大的進(jìn)步空間及應(yīng)用前景。

小米手環(huán)智能產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析中，時(shí)間維、邏輯維的各要素之間形成非線性的耦合關(guān)系。結(jié)合設(shè)計(jì)中涉及的各類技術(shù)、理論知識(shí)，可繪制知識(shí)維要素圖。知識(shí)維各要素為時(shí)間維、邏輯維各階段的決策提供了可靠的理論支持，避免決策失誤影響后續(xù)工作。這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程在設(shè)計(jì)過程發(fā)揮積極作用的理論基礎(chǔ)[6]。

4結(jié)語

在對可穿戴產(chǎn)品的霍爾三維結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)分析中可以得知，由技術(shù)限制和主導(dǎo)的可穿戴智能產(chǎn)品，一方面受限于關(guān)鍵器件的技術(shù)瓶頸，一方面又因技術(shù)的不斷發(fā)展和完善而對相關(guān)產(chǎn)品有了更多的期待。更自然的交互方式、更精確的數(shù)據(jù)信息、實(shí)時(shí)在線連接與云端實(shí)時(shí)交互都需要相關(guān)技術(shù)的支持，同時(shí)其作為獨(dú)立產(chǎn)品終端的功能實(shí)現(xiàn)又需要與其他產(chǎn)品的功能相融合，如可穿戴終端與智能家居、智能硬件的配合控制等。但從其發(fā)展來看，可穿戴智能產(chǎn)品仍在功能需求滿足上有更大潛力。

參考文獻(xiàn)

[1]汪應(yīng)洛.系統(tǒng)工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社（第4版），2008.

[2]王華斌，俞友娟，李牧，王蓉，朱貝芬.基于霍爾三維結(jié)構(gòu)的工業(yè)設(shè)計(jì)模型研究[J].包裝工程，2012，09（3）：76-79.

[3]陳東義.BlairM.可穿戴計(jì)算與系統(tǒng)仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2004，16（2）：210-213.

[4]王巍，姚宇雙.可穿戴產(chǎn)品的隱式交互設(shè)計(jì)淺析[J].裝飾，2016（06）：106-107.

[5]王悅，聶桂平.可穿戴智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J].設(shè)計(jì)，2014，（06）：23-24.

[6]朱貝芬.基于霍爾三維結(jié)構(gòu)的展示設(shè)計(jì)研究[J.城市建筑，2015（4）：315-318.