现代化工业设计在智能家居中的发展探析

2021-07-28韩博旭

科技创新导报 2021年7期

韩博旭

摘要：随着物联网、工业互联网及人工智能技术的飞速发展，现代化的工业设计推动了智能化家居系统和家居产品的发展和应用。本文对现代化工业设计和智能家居进行了介绍，以现代化工业设计在智能家居中的应用为切入点，分析了目前各类智能家居系统或智能家居产品可能存在的问题，并对现代化工业设计在智能家居中的发展状况进行了探析，并对今后的发展进行展望。

关键词：现代化工业设计智能家居智能化人性化

中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：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

随着科学技术的进步，人类社会逐步迈进了工业设计现代化，基于工业互联网、物联网及人工智能技术的现代化科技正在对传统家居行业进行重构，使智能化家居有了广阔的发展空间[1]。但我国现阶段智能化家居环境与智能化家居产品在许多方面尚未达到先进的水平，同时，智能化家居产品的价格高，且难以维修，使大多数消费者望而却步。另外，不同品牌的智能化家居产品因商业利益等问题无法相互配合使用，导致目前家庭普及率和使用率都很低，并没有成为每个家庭必不可少的组成部分。

工业设计已然成为建设创新型国家的重要战略工具之一[2]。在物联网、人工智能技术以及工业互联网的支撑下，智能家居服务产业化的快速发展，如何使智能家居系统及智能家居为用户提供更加贴心的服务体验、价格更加亲民，为使用者提供更为舒适、安全、便捷的家居环境，则成为了工业设计师团队及相关企业需要思考和解决的问题。

1 工业设计

1.1 传统工业设计

工业设计作为工业化发展的产物，工业设计团队作为工业设计的核心，在保证产品本身品质的同时，也要在包装、展示、宣传、市场开发等方面给予技术支持和视觉经验评价。一系列较为“成功”的设计产品，往往需要建立在广泛的市场调研和用户体验基础上，运用团队创造性思维和灵敏的视觉感受将科学技术、机械构造、人机工程学、生態学、市场营销学等学科融合为一体，设计出可以改善人们生活质量和品质、满足人们日常生活方式的产品。

1.2 现代化工业设计

计算机网络技术的飞速发展、信息化科技的不断攀升以及“5G”时代的开启，促进了工业设计在整个产品设计过程中的个性化、信息化、智能化以及人性化的全面发展，从传统的物质功能实现迈向了“以人为本”的智能化时代，为产品的创新设计提供了更多的可能性，为创造更为合理的生活方式以及改善人们的生活质量提供了坚实的基础。

我国的工业设计领域正快速发展，逐步扩大，特别是在人工智能、物联网、工业互联网的推动下，对于智能家居领域，无疑是需要多学科融合的研究方向，也是工业设计重要的研究领域。智能化的家居产品涵盖了人机交互设计、色彩人性化设计、信息产品个性化设计、用户体验与产品创新设计等方面的考虑，同时以物联网、工业互联网及人工智能技术等技术作为基石。这些技术与资源的利用均应以人的需求为中心，全面充分考虑大多数用户的需求基础之上产生。

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为平台，基于物联网、工业互联网及人工智能技术将现代科技融入到家居生活之中，利用自动控制、网络通信、音视频等技术充分发挥各类智能化信息技术和智能化管理技术的优势将与家居生活有关的设施组合为一体，致力于构建安全、环保、舒适、高效的住宅与家庭管理系统，同时，营造建筑空间与居家和谐交互的优质环境，满足了人们更为舒适、便捷、智能的现代化家居需求[3]。

2.2 智能家居现状

现如今，随着物联网与人工智能技术的发展，许多企业开始致力于智能家居系统的开发与生产，例如小米公司推出的一系列米家智能家居，实现了利用互联网与物联网技术，使得用户可以利用手机终端APP进行室内的温度、亮度、湿度等方面等调控，在室内可以通过安装有传感器（例如遥控器、门、窗等）进行内部联动开关设备，但难以实现智能化的主动提供使用者需要与倾向的居住环境。因此，智能家居范畴下的智能灯光系统、远程控制系统以及安防报警系统尚处于探索开发、试验完善阶段，智能家居的开发模式、布局方式、使用习惯等還有待深入探索。

3 现代化工业设计在智能家居中的发展探析

现代化的工业设计是智能家居探索发展的手段之一，同时也是智能家居服务产业化的重要途径。目前为止，智能家居作为以工业互联网、物联网和人工智能为核心的高科技产品，其研发和生产均需要大量的人力、物力以及资金的投入，同时也需要工业设计师、工业结构工程师、市场调研人员等多环节多角色的积极配合，从智能家居产品的产品定位、概念设计、内部结构、功能定义、功能实现、外观造型以及人机交互等方面展开研发设计，其在研发设计过程中应该更多的关注以下几个方面。

3.1 安全性

智能家居产品作为一种与人类生活密切相关，在家庭环境中频繁使用的科技产品，安全性能永远是最重要的性能之一[4]。

智能家居产品在设计研发过程中会广泛使用各类电子设备和软硬件系统，除了设备本身由于材料选择、结构设计、语音操作系统失效等软硬件功能带来的安全风险外，设备的远程网络控制、AAP信息采集与存储及家庭和相关企业间的互联互通，均会造成家居产品无形的信息安全隐患或网络安全风险，如用户个人隐私及敏感信息泄露、移动应用未进行安全加固、智能家居网络遭受非法入侵、数据传输过程未进行加密以及硬件设备接口调试不规范等[5]。

在软件方面，当家居环境形成一个联网的系统，必然要借助云平台进行数据的储存与分析。一个缺乏可信度与可靠防火墙的云平台，很容易出现信息泄露。因智能家居环境下，理想状态本身为达到智能与良好人机交互体验，家具系统收集大量使用者隐私数据（例如：生活地区、作息规律、日常习惯、声音指纹等），同时为了更加个性化服务居住者，会通过一系列传感器进行新数据的收集（例如：摄像头，传感器等）。若因网络平台漏洞而造成信息泄露，轻则影响使用者使用体验感，重则严重影响使用者隐私，造成危险。

在硬件方面，智能家居应尽可能形成系统，尺寸与功能上相互搭配。充分考虑到在全部运行时与部分运行时以及单独运行时对空间内人的体验感的影响。在设计过程中理应设计警告程序。例如：当使用者规定在一定时间内提高室内温度这一要求时，其家具系统应在额定电压范围内进行加热器的调控，防止出现危险。

这些风险在产品研发设计过程中往往会因过度关注其智能性而被忽略。因此，智能家居产品在提高人类生活品质的同时，也面临着非常严峻的各类安全风险。

目前为止，国内智能家居相关产品的材料结构水平、技术水平及功能实现水平参差不齐，尤其是安全性能方面并没有得到相关企业的高度重视和强有力的法律支撑，在未来的设计和使用中将存在明显的安全隐患，甚至使居家用户处于危险状态[6]。因此，对智能化的居家产品进行安全性能测试及评估就显得尤为重要。与此同时，政府部门的监管也十分重要。

从另一个角度讲，在确保智能家居软件与硬件的安全的情况下，智能家居将大大增加居家安全。例如：家具系统的联网将成为24h的家庭监控器，其家具之间的联动也将大力保护使用者的财产安全;同时智能的用电调控也将降低低龄儿童在家的安全。因此，对智能化的居家产品进行安全性能测试及评估就显得尤为重要。

3.2 绿色性与环保性

人口、资源与环境是人类社会面临的三大重要问题，智能家居秉承着“以人为本”的设计理念，工业设计团队及相关企业利用各种自然资源来提升人类的生活品质的同时，随之而来的便是环境恶化等问题。因此，绿色环保的现代工业设计在智能家居的发展中必须引起高度的重视[7]。

绿色环保设计需求属于当代工业设计团队需要面临的严肃课题，尤其是智能家居发展方面，很多居家产品的设计和生产均需建立在高科技新型材料基础之上，而这些高科技材料的工业生产过程中，往往伴随着较为严重的环境污染、水污染和生态污染，同时，这些新型材料在制作成智能化的家居产品后，仍然会向外散发影响人类健康的物质，如甲醛、甲苯等[8]。

绿色环保设计可为智能化家居产品带来新的内涵与外延，可逐步改善传统工业一贯以消耗大量资源为主的生产方式，逐步减少高科技材料污染物的使用，改变人们的消费观念和生活品质，在给人类社会生活带来便利，提升人类社会生活品质的同时，应保护自然生态，与环境为善，达到家庭与社会环境共进步的发展目标[9-10]。

因此，需要工业设计团队及相关企业无论从观点、意念，还是设计和生产，都必须将绿色环保理念灵活的应用在工业设计和智能家居产品生产过程中，避免居家用户在享受智能化生活品质的同时，身体上潜移默化的遭受着各种科技产品所带来的潜在危害。

3.3 简捷性与人性化

智能化居家产品的使用提升了人们的生活品质，“万物相连”的概念在青少年的生活中已经得到了广泛赞同和推举[11]，而对于一些中老年群体来说，他们的各项能力如体力、视力、听力及理解能力等都在逐渐的退化，在很大程度上他们更倾向于已经习惯的原有生活方式，在接收新事物的意愿和能力上远不及青少年群体[12]。目前为止，我国正面临着严峻的人口老龄化问题，中老年人群是智能化居家产品市场中最大的潜在用户，因此，设计出可被中老年人快速接受的智能化家居产品属于现代化工业设计过程中必须要考虑的因素之一。

对于大部分中老年人来说，原有的传统生活方式在他们的日常生活中已经根深蒂固，智能化的居家系统构建或智能化居家产品在使用时往往伴随着较多的操作步骤和操作过程，操作步骤错误或操作过程不规范会导致智能化产品出现无法使用或达不到使用的预期效果等现象的产生，这些对于中老年人来说意味着繁琐和麻烦，给他们的生活造成了一定的不便，同时在一定程度上还会给中老年人带来心理负担，因此，工业设计团队或相关企业在进行智能化家居产品开发与设计时，应注重考虑我国人口老龄化等问题，从“以人为本”的角度出发，关注不同年龄群体的物质生活和精神生活，从多角度出发，展现现代化工业设计在智能家居中的人性化。

人性化的设计同样体现在对特殊人群的照顾。对于智能家居的造型与使用方式上尽可能满足残疾人等特殊人群的需求。例如：一个机器上添加多种收纳信息的传感器，使其具备多种“感官”，使用者利用触觉，听觉，视觉等方式的操作均可以通过设计好的流程进行操作和使用机器。

3.4 情感性与人机交互

情感设计是智能家居产品设计中人机交互设计的核心，来源于人的情绪、事物及智能化产品在互动中的体验，情感体验具有互动性、独特性以及情境性等特征，属于人们对精神世界的向往和追求[13]。

原有传统的居家产品将功能定位放在首位，強调产品的实用性而忽略了产品的情感设计，并没有遵循“以人为本”的设计原则，导致这类产品在使用过程中变得机械冰冷，并不能满足居家用户对产品的情感化需求[14]。现如今，产品的功能不仅仅是完成特定的功能与目的，相应的应侧重用户的体验，完善一整套的服务系统[15]。人机交互设计的关键在于构建系统内部与用户之间联系的纽带和桥梁，为居家用户提供一种新的体验感觉和生活方式，在不断提升的生活方式中增强并扩大人与机器、人与环境的自然和谐[16]。目前为止，语音识别系统和体感互动系统为人机交互中较为成功的设计产品，语音识别系统如小米“小爱”和华为“小艺”等人工语音助手已经在其电子产品中广泛地运用。这些产品在设计过程中虽然涵盖了很多人们的情感因素，但这样智能化家居系统和产品的构思设计尚处于探索阶段，各类语音识别产品只能识别出人们简单的话语指令，体感互动系统往往会对人们发出的指令无法做到正确的回应，同时还经常出现无法识别的现象[17]。

从技术方面来看，从发展到现在，智能家居经历了3个阶段。最开始时通过家庭总线技术将设备接入到一个智能家居系统上完成控制，有线的接入方式使得智能家居的安装以及维护变得繁琐而没有得到发展;之后是通过对物联网以及家庭局域网的进一步研究，在室内环境里部署价格低廉，构造小巧以及功能强大的传感器芯片不再是问题，将设备接入到云端完成家居设备的控制。该方式较于前者变的更加成熟且使用更加方便，但还是处于“弱智能”阶段，达不到智能化以及人性化的需求;最后是语音识别，近年来由于人工智能技术及相关技术取得巨大的突破，使得语音识别的准确度迅速提升[18]。

与此同时，家居环境对使用者的回馈方式也十分重要。可以考虑从多感官进行反馈。现如今的智能家居反馈多采用视觉与听觉的角度，例如利用指示灯的开关、人工语音的提醒等，形式单一。例如，可以结合嗅觉：在使用烤箱选择温度时可以提前闻到该温度下制成的产品的香甜味、在观看电视时可以闻到场景中具有代表性的味道，达到身入其境的效果。脑机接口控制智能家居也是一大研究方向，脑电信号识别的准确率是脑机接口系统性能的一项重要指标[19]。此类设想可以很多。

因此，工业设计团队或相关企业在进行智能化的居家产品开发与设计时，应在设计中最大范围的注入居家用户的内心情感需要及精神需求，将这些需求作为智能化家居产品设计与开发的核心部分，创造并设计出令人精神愉悦和开心满足的智能化居家产品，从而使居家用户真正从内心体验到高科技的魅力，让生活充满欢快与乐趣。

4 结语

近年来，随着物联网、工业互联网及人工智能技术的飞速发展，现代化的工业设计推动了智能化家居产品的发展和应用，使智能家居产品层出不穷，有着巨大的发展空间。但随之而来的便是一系列“以人为本”急需解决的各种发开与设计困难，因为目前的智能家居还处于低智能家居状态，一切行动指令仍然依赖于人工操作，各类智能家居系统或家居产品在很大程度上并没有自主处理解决问题的能力，同时，现有的人机交互方式还较为生硬，仅能识别较为简单的指令命令，还会经常出现无法识别的现象，并没有达到非常自然、人性化的程度。因此，在未来的智能家居发展中，需要工业设计师和相关企业充分利用自动控制、网络通信、音视频等技术，将各类智能化信息技术、智能化管理技术与家居生活有关的设施组合为一体，构建安全、环保、舒适、高效的住宅与家庭管理系统，满足了人们更为安全、舒适、便捷、智能的现代化家居需求。

参考文献

[1] 薛鸿槟，吴娟，王思谦.人工智能、物联网背景下智能家居系统的思考[J].网络安全技术与应用，2019（12）：154-155.

[2] 毛红，詹豪，杨道陵.浅谈工业设计在智能家电产品设计中的应用[J].轻工科技，2018，34（7）： 67-68，70.

[3] 薛瑞.智能家居服务机器人工业设计研究[D].南京：东南大学，2017.

[4] 李敏，王献合.移动互联技术下的智能家居系统设计[J].电子技术与软件工程， 2019（23）：8-9.

[5] 董兵兵，梁金水.智能家居安全性能发展展望[J].智能城市，2019，5（7）：31-32.

[6] 张栋.智能家居安全与隐私的悖论[J].中国建设信息化，2019（5）：30.

[7] 赵鹏.智能家居安全评价体系的构建[J].轻工标准与质量，2019（5）：25-26.

[8] 王刚.浅谈工业产品设计中的绿色观念[J].山东工业技术，2015（21）：3.

[9] 李映，王沙，杨岚.浅谈“伪绿色”工业设计[J].西部皮革，2018，40（11）：119.

[10] 华永.绿色设计在工业设计中的应用[J].美术大观，2007（11）：85.

[11] 孙茜.浅谈智能家居的低碳环保理念[J].居舍，2019（32）：197.