現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)計在智能家居中的發(fā)展探析

韓博旭

摘? 要：隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代化的工業(yè)設(shè)計推動了智能化家居系統(tǒng)和家居產(chǎn)品的發(fā)展和應(yīng)用。本文對現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)計和智能家居進(jìn)行了介紹，以現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)計在智能家居中的應(yīng)用為切入點，分析了目前各類智能家居系統(tǒng)或智能家居產(chǎn)品可能存在的問題，并對現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)計在智能家居中的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了探析，并對今后的發(fā)展進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)計? 智能家居? 智能化? 人性化

中圖分類號：TB472 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）03（a）-0097-05

Analysis on the Development of Modern Industrial Design in Smart Home

HAN Boxu

（ Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang Province， 150040 China）

Abstract： With the rapid development of Internet of Things， Industrial Internet and artificial intelligence technology， modern industrial design promotes the development and application of smart home systems and home products. This article introduces modern industrial design and smart homes， takes the application of modern industrial design in smart homes as the entry point， analyzes the possible problems of various smart home systems or smart home products， and discusses the application of modern industrial design in smart homes. The development situation in the home furnishing is analyzed， and the future development is prospected.

Key Words： Modern industrial design; Smart home; Intelligence; Humanization

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類社會逐步邁進(jìn)了工業(yè)設(shè)計現(xiàn)代化，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及人工智能技術(shù)的現(xiàn)代化科技正在對傳統(tǒng)家居行業(yè)進(jìn)行重構(gòu)，使智能化家居有了廣闊的發(fā)展空間[1]。但我國現(xiàn)階段智能化家居環(huán)境與智能化家居產(chǎn)品在許多方面尚未達(dá)到先進(jìn)的水平，同時，智能化家居產(chǎn)品的價格高，且難以維修，使大多數(shù)消費者望而卻步。另外，不同品牌的智能化家居產(chǎn)品因商業(yè)利益等問題無法相互配合使用，導(dǎo)致目前家庭普及率和使用率都很低，并沒有成為每個家庭必不可少的組成部分。

工業(yè)設(shè)計已然成為建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要戰(zhàn)略工具之一[2]。在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的支撐下，智能家居服務(wù)產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展，如何使智能家居系統(tǒng)及智能家居為用戶提供更加貼心的服務(wù)體驗、價格更加親民，為使用者提供更為舒適、安全、便捷的家居環(huán)境，則成為了工業(yè)設(shè)計師團(tuán)隊及相關(guān)企業(yè)需要思考和解決的問題。

1? 工業(yè)設(shè)計

1.1 傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計

工業(yè)設(shè)計作為工業(yè)化發(fā)展的產(chǎn)物，工業(yè)設(shè)計團(tuán)隊作為工業(yè)設(shè)計的核心，在保證產(chǎn)品本身品質(zhì)的同時，也要在包裝、展示、宣傳、市場開發(fā)等方面給予技術(shù)支持和視覺經(jīng)驗評價。一系列較為“成功”的設(shè)計產(chǎn)品，往往需要建立在廣泛的市場調(diào)研和用戶體驗基礎(chǔ)上，運用團(tuán)隊創(chuàng)造性思維和靈敏的視覺感受將科學(xué)技術(shù)、機(jī)械構(gòu)造、人機(jī)工程學(xué)、生態(tài)學(xué)、市場營銷學(xué)等學(xué)科融合為一體，設(shè)計出可以改善人們生活質(zhì)量和品質(zhì)、滿足人們?nèi)粘Ｉ罘绞降漠a(chǎn)品。

1.2 現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)計

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展、信息化科技的不斷攀升以及“5G”時代的開啟，促進(jìn)了工業(yè)設(shè)計在整個產(chǎn)品設(shè)計過程中的個性化、信息化、智能化以及人性化的全面發(fā)展，從傳統(tǒng)的物質(zhì)功能實現(xiàn)邁向了“以人為本”的智能化時代，為產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計提供了更多的可能性，為創(chuàng)造更為合理的生活方式以及改善人們的生活質(zhì)量提供了堅實的基礎(chǔ)。

我國的工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域正快速發(fā)展，逐步擴(kuò)大，特別是在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推動下，對于智能家居領(lǐng)域，無疑是需要多學(xué)科融合的研究方向，也是工業(yè)設(shè)計重要的研究領(lǐng)域。智能化的家居產(chǎn)品涵蓋了人機(jī)交互設(shè)計、色彩人性化設(shè)計、信息產(chǎn)品個性化設(shè)計、用戶體驗與產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計等方面的考慮，同時以物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及人工智能技術(shù)等技術(shù)作為基石。這些技術(shù)與資源的利用均應(yīng)以人的需求為中心，全面充分考慮大多數(shù)用戶的需求基礎(chǔ)之上產(chǎn)生。

2? 智能家居

2.1 智能家居概述

智能家居是以普通居民住宅為平臺，基于物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及人工智能技術(shù)將現(xiàn)代科技融入到家居生活之中，利用自動控制、網(wǎng)絡(luò)通信、音視頻等技術(shù)充分發(fā)揮各類智能化信息技術(shù)和智能化管理技術(shù)的優(yōu)勢將與家居生活有關(guān)的設(shè)施組合為一體，致力于構(gòu)建安全、環(huán)保、舒適、高效的住宅與家庭管理系統(tǒng)，同時，營造建筑空間與居家和諧交互的優(yōu)質(zhì)環(huán)境，滿足了人們更為舒適、便捷、智能的現(xiàn)代化家居需求[3]。

2.2 智能家居現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，隨著物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)的發(fā)展，許多企業(yè)開始致力于智能家居系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)，例如小米公司推出的一系列米家智能家居，實現(xiàn)了利用互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得用戶可以利用手機(jī)終端APP進(jìn)行室內(nèi)的溫度、亮度、濕度等方面等調(diào)控，在室內(nèi)可以通過安裝有傳感器（例如遙控器、門、窗等）進(jìn)行內(nèi)部聯(lián)動開關(guān)設(shè)備，但難以實現(xiàn)智能化的主動提供使用者需要與傾向的居住環(huán)境。因此，智能家居范疇下的智能燈光系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)以及安防報警系統(tǒng)尚處于探索開發(fā)、試驗完善階段，智能家居的開發(fā)模式、布局方式、使用習(xí)慣等還有待深入探索。

3? 現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)計在智能家居中的發(fā)展探析

現(xiàn)代化的工業(yè)設(shè)計是智能家居探索發(fā)展的手段之一，同時也是智能家居服務(wù)產(chǎn)業(yè)化的重要途徑。目前為止，智能家居作為以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能為核心的高科技產(chǎn)品，其研發(fā)和生產(chǎn)均需要大量的人力、物力以及資金的投入，同時也需要工業(yè)設(shè)計師、工業(yè)結(jié)構(gòu)工程師、市場調(diào)研人員等多環(huán)節(jié)多角色的積極配合，從智能家居產(chǎn)品的產(chǎn)品定位、概念設(shè)計、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能定義、功能實現(xiàn)、外觀造型以及人機(jī)交互等方面展開研發(fā)設(shè)計，其在研發(fā)設(shè)計過程中應(yīng)該更多的關(guān)注以下幾個方面。

3.1 安全性

智能家居產(chǎn)品作為一種與人類生活密切相關(guān)，在家庭環(huán)境中頻繁使用的科技產(chǎn)品，安全性能永遠(yuǎn)是最重要的性能之一[4]。

智能家居產(chǎn)品在設(shè)計研發(fā)過程中會廣泛使用各類電子設(shè)備和軟硬件系統(tǒng)，除了設(shè)備本身由于材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、語音操作系統(tǒng)失效等軟硬件功能帶來的安全風(fēng)險外，設(shè)備的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制、AAP信息采集與存儲及家庭和相關(guān)企業(yè)間的互聯(lián)互通，均會造成家居產(chǎn)品無形的信息安全隱患或網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險，如用戶個人隱私及敏感信息泄露、移動應(yīng)用未進(jìn)行安全加固、智能家居網(wǎng)絡(luò)遭受非法入侵、數(shù)據(jù)傳輸過程未進(jìn)行加密以及硬件設(shè)備接口調(diào)試不規(guī)范等[5]。

在軟件方面，當(dāng)家居環(huán)境形成一個聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)，必然要借助云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)的儲存與分析。一個缺乏可信度與可靠防火墻的云平臺，很容易出現(xiàn)信息泄露。因智能家居環(huán)境下，理想狀態(tài)本身為達(dá)到智能與良好人機(jī)交互體驗，家具系統(tǒng)收集大量使用者隱私數(shù)據(jù)（例如：生活地區(qū)、作息規(guī)律、日常習(xí)慣、聲音指紋等），同時為了更加個性化服務(wù)居住者，會通過一系列傳感器進(jìn)行新數(shù)據(jù)的收集（例如：攝像頭，傳感器等）。若因網(wǎng)絡(luò)平臺漏洞而造成信息泄露，輕則影響使用者使用體驗感，重則嚴(yán)重影響使用者隱私，造成危險。

在硬件方面，智能家居應(yīng)盡可能形成系統(tǒng)，尺寸與功能上相互搭配。充分考慮到在全部運行時與部分運行時以及單獨運行時對空間內(nèi)人的體驗感的影響。在設(shè)計過程中理應(yīng)設(shè)計警告程序。例如：當(dāng)使用者規(guī)定在一定時間內(nèi)提高室內(nèi)溫度這一要求時，其家具系統(tǒng)應(yīng)在額定電壓范圍內(nèi)進(jìn)行加熱器的調(diào)控，防止出現(xiàn)危險。

這些風(fēng)險在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計過程中往往會因過度關(guān)注其智能性而被忽略。因此，智能家居產(chǎn)品在提高人類生活品質(zhì)的同時，也面臨著非常嚴(yán)峻的各類安全風(fēng)險。

目前為止，國內(nèi)智能家居相關(guān)產(chǎn)品的材料結(jié)構(gòu)水平、技術(shù)水平及功能實現(xiàn)水平參差不齊，尤其是安全性能方面并沒有得到相關(guān)企業(yè)的高度重視和強(qiáng)有力的法律支撐，在未來的設(shè)計和使用中將存在明顯的安全隱患，甚至使居家用戶處于危險狀態(tài)[6]。因此，對智能化的居家產(chǎn)品進(jìn)行安全性能測試及評估就顯得尤為重要。與此同時，政府部門的監(jiān)管也十分重要。

從另一個角度講，在確保智能家居軟件與硬件的安全的情況下，智能家居將大大增加居家安全。例如：家具系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)將成為24h的家庭監(jiān)控器，其家具之間的聯(lián)動也將大力保護(hù)使用者的財產(chǎn)安全;同時智能的用電調(diào)控也將降低低齡兒童在家的安全。因此，對智能化的居家產(chǎn)品進(jìn)行安全性能測試及評估就顯得尤為重要。

3.2 綠色性與環(huán)保性

人口、資源與環(huán)境是人類社會面臨的三大重要問題，智能家居秉承著“以人為本”的設(shè)計理念，工業(yè)設(shè)計團(tuán)隊及相關(guān)企業(yè)利用各種自然資源來提升人類的生活品質(zhì)的同時，隨之而來的便是環(huán)境惡化等問題。因此，綠色環(huán)保的現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計在智能家居的發(fā)展中必須引起高度的重視[7]。

綠色環(huán)保設(shè)計需求屬于當(dāng)代工業(yè)設(shè)計團(tuán)隊需要面臨的嚴(yán)肅課題，尤其是智能家居發(fā)展方面，很多居家產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)均需建立在高科技新型材料基礎(chǔ)之上，而這些高科技材料的工業(yè)生產(chǎn)過程中，往往伴隨著較為嚴(yán)重的環(huán)境污染、水污染和生態(tài)污染，同時，這些新型材料在制作成智能化的家居產(chǎn)品后，仍然會向外散發(fā)影響人類健康的物質(zhì)，如甲醛、甲苯等[8]。

綠色環(huán)保設(shè)計可為智能化家居產(chǎn)品帶來新的內(nèi)涵與外延，可逐步改善傳統(tǒng)工業(yè)一貫以消耗大量資源為主的生產(chǎn)方式，逐步減少高科技材料污染物的使用，改變?nèi)藗兊南M觀念和生活品質(zhì)，在給人類社會生活帶來便利，提升人類社會生活品質(zhì)的同時，應(yīng)保護(hù)自然生態(tài)，與環(huán)境為善，達(dá)到家庭與社會環(huán)境共進(jìn)步的發(fā)展目標(biāo)[9-10]。

因此，需要工業(yè)設(shè)計團(tuán)隊及相關(guān)企業(yè)無論從觀點、意念，還是設(shè)計和生產(chǎn)，都必須將綠色環(huán)保理念靈活的應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計和智能家居產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，避免居家用戶在享受智能化生活品質(zhì)的同時，身體上潛移默化的遭受著各種科技產(chǎn)品所帶來的潛在危害。

3.3 簡捷性與人性化

智能化居家產(chǎn)品的使用提升了人們的生活品質(zhì)，“萬物相連”的概念在青少年的生活中已經(jīng)得到了廣泛贊同和推舉[11]，而對于一些中老年群體來說，他們的各項能力如體力、視力、聽力及理解能力等都在逐漸的退化，在很大程度上他們更傾向于已經(jīng)習(xí)慣的原有生活方式，在接收新事物的意愿和能力上遠(yuǎn)不及青少年群體[12]。目前為止，我國正面臨著嚴(yán)峻的人口老齡化問題，中老年人群是智能化居家產(chǎn)品市場中最大的潛在用戶，因此，設(shè)計出可被中老年人快速接受的智能化家居產(chǎn)品屬于現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)計過程中必須要考慮的因素之一。

對于大部分中老年人來說，原有的傳統(tǒng)生活方式在他們的日常生活中已經(jīng)根深蒂固，智能化的居家系統(tǒng)構(gòu)建或智能化居家產(chǎn)品在使用時往往伴隨著較多的操作步驟和操作過程，操作步驟錯誤或操作過程不規(guī)范會導(dǎo)致智能化產(chǎn)品出現(xiàn)無法使用或達(dá)不到使用的預(yù)期效果等現(xiàn)象的產(chǎn)生，這些對于中老年人來說意味著繁瑣和麻煩，給他們的生活造成了一定的不便，同時在一定程度上還會給中老年人帶來心理負(fù)擔(dān)，因此，工業(yè)設(shè)計團(tuán)隊或相關(guān)企業(yè)在進(jìn)行智能化家居產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計時，應(yīng)注重考慮我國人口老齡化等問題，從“以人為本”的角度出發(fā)，關(guān)注不同年齡群體的物質(zhì)生活和精神生活，從多角度出發(fā)，展現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)計在智能家居中的人性化。

人性化的設(shè)計同樣體現(xiàn)在對特殊人群的照顧。對于智能家居的造型與使用方式上盡可能滿足殘疾人等特殊人群的需求。例如：一個機(jī)器上添加多種收納信息的傳感器，使其具備多種“感官”，使用者利用觸覺，聽覺，視覺等方式的操作均可以通過設(shè)計好的流程進(jìn)行操作和使用機(jī)器。

3.4 情感性與人機(jī)交互

情感設(shè)計是智能家居產(chǎn)品設(shè)計中人機(jī)交互設(shè)計的核心，來源于人的情緒、事物及智能化產(chǎn)品在互動中的體驗，情感體驗具有互動性、獨特性以及情境性等特征，屬于人們對精神世界的向往和追求[13]。

原有傳統(tǒng)的居家產(chǎn)品將功能定位放在首位，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的實用性而忽略了產(chǎn)品的情感設(shè)計，并沒有遵循“以人為本”的設(shè)計原則，導(dǎo)致這類產(chǎn)品在使用過程中變得機(jī)械冰冷，并不能滿足居家用戶對產(chǎn)品的情感化需求[14]?，F(xiàn)如今，產(chǎn)品的功能不僅僅是完成特定的功能與目的，相應(yīng)的應(yīng)側(cè)重用戶的體驗，完善一整套的服務(wù)系統(tǒng)[15]。人機(jī)交互設(shè)計的關(guān)鍵在于構(gòu)建系統(tǒng)內(nèi)部與用戶之間聯(lián)系的紐帶和橋梁，為居家用戶提供一種新的體驗感覺和生活方式，在不斷提升的生活方式中增強(qiáng)并擴(kuò)大人與機(jī)器、人與環(huán)境的自然和諧[16]。目前為止，語音識別系統(tǒng)和體感互動系統(tǒng)為人機(jī)交互中較為成功的設(shè)計產(chǎn)品，語音識別系統(tǒng)如小米“小愛”和華為“小藝”等人工語音助手已經(jīng)在其電子產(chǎn)品中廣泛地運用。這些產(chǎn)品在設(shè)計過程中雖然涵蓋了很多人們的情感因素，但這樣智能化家居系統(tǒng)和產(chǎn)品的構(gòu)思設(shè)計尚處于探索階段，各類語音識別產(chǎn)品只能識別出人們簡單的話語指令，體感互動系統(tǒng)往往會對人們發(fā)出的指令無法做到正確的回應(yīng)，同時還經(jīng)常出現(xiàn)無法識別的現(xiàn)象[17]。

從技術(shù)方面來看，從發(fā)展到現(xiàn)在，智能家居經(jīng)歷了3個階段。最開始時通過家庭總線技術(shù)將設(shè)備接入到一個智能家居系統(tǒng)上完成控制，有線的接入方式使得智能家居的安裝以及維護(hù)變得繁瑣而沒有得到發(fā)展;之后是通過對物聯(lián)網(wǎng)以及家庭局域網(wǎng)的進(jìn)一步研究，在室內(nèi)環(huán)境里部署價格低廉，構(gòu)造小巧以及功能強(qiáng)大的傳感器芯片不再是問題，將設(shè)備接入到云端完成家居設(shè)備的控制。該方式較于前者變的更加成熟且使用更加方便，但還是處于“弱智能”階段，達(dá)不到智能化以及人性化的需求;最后是語音識別，近年來由于人工智能技術(shù)及相關(guān)技術(shù)取得巨大的突破，使得語音識別的準(zhǔn)確度迅速提升[18]。

與此同時，家居環(huán)境對使用者的回饋方式也十分重要?？梢钥紤]從多感官進(jìn)行反饋?，F(xiàn)如今的智能家居反饋多采用視覺與聽覺的角度，例如利用指示燈的開關(guān)、人工語音的提醒等，形式單一。例如，可以結(jié)合嗅覺：在使用烤箱選擇溫度時可以提前聞到該溫度下制成的產(chǎn)品的香甜味、在觀看電視時可以聞到場景中具有代表性的味道，達(dá)到身入其境的效果。腦機(jī)接口控制智能家居也是一大研究方向，腦電信號識別的準(zhǔn)確率是腦機(jī)接口系統(tǒng)性能的一項重要指標(biāo)[19]。此類設(shè)想可以很多。

因此，工業(yè)設(shè)計團(tuán)隊或相關(guān)企業(yè)在進(jìn)行智能化的居家產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計時，應(yīng)在設(shè)計中最大范圍的注入居家用戶的內(nèi)心情感需要及精神需求，將這些需求作為智能化家居產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)的核心部分，創(chuàng)造并設(shè)計出令人精神愉悅和開心滿足的智能化居家產(chǎn)品，從而使居家用戶真正從內(nèi)心體驗到高科技的魅力，讓生活充滿歡快與樂趣。

4? 結(jié)語

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代化的工業(yè)設(shè)計推動了智能化家居產(chǎn)品的發(fā)展和應(yīng)用，使智能家居產(chǎn)品層出不窮，有著巨大的發(fā)展空間。但隨之而來的便是一系列“以人為本”急需解決的各種發(fā)開與設(shè)計困難，因為目前的智能家居還處于低智能家居狀態(tài)，一切行動指令仍然依賴于人工操作，各類智能家居系統(tǒng)或家居產(chǎn)品在很大程度上并沒有自主處理解決問題的能力，同時，現(xiàn)有的人機(jī)交互方式還較為生硬，僅能識別較為簡單的指令命令，還會經(jīng)常出現(xiàn)無法識別的現(xiàn)象，并沒有達(dá)到非常自然、人性化的程度。因此，在未來的智能家居發(fā)展中，需要工業(yè)設(shè)計師和相關(guān)企業(yè)充分利用自動控制、網(wǎng)絡(luò)通信、音視頻等技術(shù)，將各類智能化信息技術(shù)、智能化管理技術(shù)與家居生活有關(guān)的設(shè)施組合為一體，構(gòu)建安全、環(huán)保、舒適、高效的住宅與家庭管理系統(tǒng)，滿足了人們更為安全、舒適、便捷、智能的現(xiàn)代化家居需求。

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