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摘要：針對人工智能、大數(shù)據(jù)時代，多功能智能產(chǎn)品功能欠缺或冗余問題，為提高多功能智能產(chǎn)品設(shè)計的功能實用性，提升用戶體驗。從豐富數(shù)據(jù)、基于客觀行為和產(chǎn)品實際用戶的角度出發(fā)，通過設(shè)計具有信息反饋能力的多功能產(chǎn)品，探索提高工業(yè)設(shè)計水平和價值的方式方法，以一款智能家居產(chǎn)品的設(shè)計實現(xiàn)為例，闡述這一設(shè)計思路和方法的實際意義。以期該設(shè)計探討有助于簡化和優(yōu)化智能產(chǎn)品功能，促進(jìn)工業(yè)設(shè)計的變革與發(fā)展。
關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計;數(shù)據(jù)驅(qū)動;智能產(chǎn)品;信息反饋;數(shù)據(jù)分析
前言
在我們的生活中，最經(jīng)常發(fā)生而我們卻不曾發(fā)覺的就是設(shè)計，設(shè)計發(fā)源于生活，服務(wù)于生活，并高于生活，我們生活在設(shè)計中，通過設(shè)計感悟生活，改變生活，追求更好的生活。產(chǎn)品設(shè)計的第一要素是功能，當(dāng)然造型的美觀、色彩的舒適、人機(jī)的優(yōu)化等更是錦上添花，在滿足產(chǎn)品實用性，能夠用起來的基礎(chǔ)上，提高用戶體驗，是產(chǎn)品設(shè)計不竭的追求。隨著“工業(yè)4.0”和大數(shù)據(jù)時代的到來，產(chǎn)品的變化愈演愈烈，演變成為各行各業(yè)的主旋律，“唯一不變的就是變”[1]。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不斷提升發(fā)展機(jī)會不斷增多，受人工智能和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的影響，工業(yè)設(shè)計迎來巨大發(fā)展機(jī)遇[2]。越來越多的多功能智能產(chǎn)品出現(xiàn)，然而產(chǎn)品的眾多功能中又有多少是深得人心、利用率較高的呢？造型意象存在認(rèn)知差異，蘭州理工大學(xué)的蘇建寧教授等對其進(jìn)行了熵評價研究，研究指出由于認(rèn)知環(huán)境、知識背景和經(jīng)驗等信息的差異，導(dǎo)致用戶、設(shè)計師和工程師對產(chǎn)品有不同的意象認(rèn)知，因此需綜合三者基于意象認(rèn)知的造型熵評價模型來確定產(chǎn)品的造型[3]。海內(nèi)外眾多學(xué)者紛紛進(jìn)行智能產(chǎn)品設(shè)計研究[4-10]，對于智能產(chǎn)品功能實用性的判斷，更應(yīng)該基于實際使用中的真實反饋，將智能產(chǎn)品與大數(shù)據(jù)平臺相結(jié)合，通過大數(shù)據(jù)平臺收集和分析客觀使用數(shù)據(jù)，以及設(shè)計流程中的過程數(shù)據(jù)，并指導(dǎo)多功能產(chǎn)品的功能設(shè)計將成為研究熱點。
一、產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)流程及問題分析
傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)流程主要包括設(shè)計準(zhǔn)備、市場調(diào)查、問題分析、設(shè)計展開、方案評審、樣機(jī)制作、試產(chǎn)及投放市場、用戶使用等幾個階段和步驟，整體呈直線型，如圖1所示。一般線下銷售的產(chǎn)品，設(shè)計開發(fā)流程到此結(jié)束，而線上銷售的產(chǎn)品雖有形式上的反饋（網(wǎng)上好評機(jī)制），但這種反饋多流于形式，甚至被有些商家搞成了促銷活動（好評返現(xiàn)，水軍刷好評等），導(dǎo)致無法獲得真實有效的反饋信息。這種無反饋、直線型的設(shè)計開發(fā)流程容易導(dǎo)致設(shè)計師憑主觀判斷決定產(chǎn)品的功能組成，或者通過設(shè)計前期的市場調(diào)查來決定新產(chǎn)品的設(shè)計方向。傳統(tǒng)的市場調(diào)查多基于調(diào)查問卷、問卷分析，而這種形式也存在，調(diào)查對象與產(chǎn)品用戶不一定重合；回答問卷憑主觀感覺，非客觀行為；調(diào)查范圍有限，數(shù)據(jù)不足導(dǎo)致分析結(jié)果存在偏差、可靠度低等問題。最終導(dǎo)致的后果就是產(chǎn)品的設(shè)計存在功能不足或功能冗余的現(xiàn)象。結(jié)合以上對傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)流程的分析，可以發(fā)現(xiàn)智能多功能產(chǎn)品的設(shè)計存在以下問題：（1）設(shè)計流程單調(diào)、單一，呈直線型；（2）對設(shè)計師的工作經(jīng)驗和主觀判斷依賴性高；（3）基于有限數(shù)據(jù)的問題分析和功能定位，不能充分反映用戶需求；（4）基于弱相關(guān)性反饋信息或虛假反饋信息的設(shè)計可靠性不高；（5）導(dǎo)致設(shè)計方案及最終產(chǎn)品的用戶體驗下降，影響市場銷售。鑒于此，隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，提出將大數(shù)據(jù)引入產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)流程中，形成設(shè)計前期階段由客觀數(shù)據(jù)驅(qū)動，設(shè)計后期階段信息反饋回流生成新的大數(shù)據(jù)，智能產(chǎn)品使用即人工智能可利用大數(shù)據(jù)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，為用戶提供更好的服務(wù)，同時也可以將用戶實際操作的數(shù)據(jù)信息收集反饋到大數(shù)據(jù)庫中，便于驅(qū)動下一循環(huán)的設(shè)計流程，從而打造環(huán)狀循環(huán)驅(qū)動的創(chuàng)新設(shè)計思路。具體如圖2所示。
二、大數(shù)據(jù)、人工智能在設(shè)計中的作用
作為“‘十三五’十四大戰(zhàn)略”之一的“國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”，我國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展期，新產(chǎn)品、新服務(wù)不斷推出。大數(shù)據(jù)發(fā)展的顯著趨勢讓數(shù)據(jù)成為新的“生產(chǎn)要素”，主導(dǎo)著產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)。大數(shù)據(jù)時代，雖然仍面臨59%的數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)，70%~85%的數(shù)據(jù)過于復(fù)雜，85%的企業(yè)數(shù)據(jù)架構(gòu)無法適應(yīng)數(shù)據(jù)量和復(fù)雜性增長需求，98的企業(yè)無法及時、準(zhǔn)確地為業(yè)務(wù)提供正確信息等挑戰(zhàn)[11]，但在各個領(lǐng)域都在不斷研究大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，如設(shè)計中無論是表現(xiàn)手段、設(shè)計方法還是產(chǎn)品功能，均在不斷吸收大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，從用戶體驗的角度設(shè)計更多、更新、更有市場價值的產(chǎn)品。人工智能從誕生以來，理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，可以設(shè)想，未來人工智能帶來的科技產(chǎn)品，將會是人類智慧的“容器”。大數(shù)據(jù)可謂驅(qū)動人工智能的三駕馬車之一，可以為人工智能的發(fā)展提供動力源，大數(shù)據(jù)重要的是數(shù)據(jù)的處理、挖掘、分析、可視化、應(yīng)用等一整套的過程，而數(shù)據(jù)來源是首要問題。人工智能與設(shè)計的結(jié)合主要體現(xiàn)在人工智能產(chǎn)品的開發(fā)和人工智能技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用兩個方面，如生活中的智能掃地機(jī)器人、智能手環(huán)等產(chǎn)品，再如2019年米蘭設(shè)計周期間斯塔克推出的一把依靠人工智能技術(shù)設(shè)計的椅子首次體現(xiàn)了人工智能技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用。然而最近浙江大學(xué)的孫凌云團(tuán)隊進(jìn)行了以人為中心的智能產(chǎn)品設(shè)計現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究，指出人工智能領(lǐng)域正面臨著從技術(shù)驅(qū)動向以人為本的重要轉(zhuǎn)折，人工智能的應(yīng)用應(yīng)該輔助和增強(qiáng)人類，而不應(yīng)是取代人類[12]。綜合來看，大數(shù)據(jù)在產(chǎn)品設(shè)計各個階段的應(yīng)用理念已基本成熟，如需求分析階段，可通過數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化及采集，進(jìn)行需求信息提取、需求功能轉(zhuǎn)化、需求偏好分析和需求趨勢預(yù)測；在方案生成階段，可通過數(shù)據(jù)存儲及處理，達(dá)到功能映射、方案優(yōu)化組合、整體創(chuàng)新設(shè)計；而在方案評價中，又可以通過數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)解釋，完成產(chǎn)品性能獲取、指標(biāo)權(quán)值分析和方案擇優(yōu)評價[13]。基于大數(shù)據(jù)的設(shè)計可以做到圍繞真人真事，關(guān)注產(chǎn)品服務(wù)、使用環(huán)境和信息反饋，將有助于在整個產(chǎn)品研發(fā)過程中更好地理解用戶對產(chǎn)品的本質(zhì)需求，面向用戶本質(zhì)需求的設(shè)計，才能適應(yīng)人類和社會的發(fā)展進(jìn)步。然而，由數(shù)據(jù)驅(qū)動的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計具體應(yīng)用實現(xiàn)和解決方案還有待研究。對于人工智能產(chǎn)品的開發(fā)，數(shù)據(jù)是智能產(chǎn)品學(xué)習(xí)能力依賴的底層基礎(chǔ)，同時人工智能產(chǎn)品也應(yīng)成為支撐大數(shù)據(jù)不斷豐富和完善的來源，通過人工智能產(chǎn)品對用戶使用信息的采集、存儲和上傳，將有助于充實、優(yōu)化大數(shù)據(jù)資源。因此，在智能產(chǎn)品的設(shè)計中應(yīng)該在保障用戶隱私的前提下，盡可能多地收集回流用戶使用產(chǎn)品中的一些客觀數(shù)據(jù)；另外，鑒于人工智能的機(jī)器思維與人類的設(shè)計思維之間存在的差異，設(shè)計過程不能完全依賴大數(shù)據(jù)+AI技術(shù)，不可屏蔽設(shè)計師的參與，感性思考用戶需求，努力做到以人為中心的智能產(chǎn)品設(shè)計。
（一）行業(yè)分析
智能化時代，隨著社會的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們愈加注重個人家居生活品質(zhì)，智能家居產(chǎn)品的市場前景廣闊。據(jù)Statista數(shù)據(jù)，2017年世界智能家居市場規(guī)模約334億美元，到2022年有望迅速增至782億美元。從國內(nèi)市場來看，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的統(tǒng)計，2017年中國智能家居市場規(guī)模約為65.32億美元，2012-2017年年均復(fù)合增長率為38.87%，呈現(xiàn)極為迅速的發(fā)展態(tài)勢。而數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能家居產(chǎn)品將不僅具有更佳的智能化性能，而且更加能夠契合用戶需求設(shè)置功能，并不斷優(yōu)化用戶體驗和交互方式等。5G時代，大數(shù)據(jù)資源愈加豐富，科技日新月異，普通的智能化產(chǎn)品已無法滿足當(dāng)代人的需求，針對市場，同時面向用戶個性化需求的產(chǎn)品設(shè)計是智能家居產(chǎn)品的設(shè)計方向。目前市場上的智能家居產(chǎn)品很多，如小米的Yeelight智能燈泡和床頭燈、iHealth智能血壓計、手環(huán)、體重秤、空氣凈化器，以及一些智能門鎖、智能開關(guān)、智能窗簾等等，大多都是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)的手機(jī)端控制，而且多為獨立單一的智能產(chǎn)品。目前大數(shù)據(jù)在智能家居中的使用還處于對單一產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集、分析、利用階段。建立智能家居大數(shù)據(jù)平臺才能整合資源，使大數(shù)據(jù)在智能家居領(lǐng)域更好地為消費者服務(wù)。實現(xiàn)未來家居產(chǎn)品的互通互聯(lián)，采集、控制家庭中所有智能設(shè)備，作為家庭的大數(shù)據(jù)池，收集并支撐智能家居產(chǎn)品，提高服務(wù)質(zhì)量，才能讓生活更舒適、更健康、更高效。綜合以上分析，智能家居產(chǎn)品過分依賴于手機(jī)應(yīng)用，體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品設(shè)計的不足。清晰定義大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用，尋找更好地大數(shù)據(jù)收集和使用方法，合理化功能配置，優(yōu)化用戶體驗和交互方式，是強(qiáng)化大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中作用的方向。
（二）設(shè)計原則
針對前述對目前智能家居行業(yè)的了解[14]，在分析現(xiàn)有智能家居產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，以智能化以核心，以智能家居產(chǎn)品的集控中心為目標(biāo)，改進(jìn)設(shè)計一款集科技感、智能化、功能化、數(shù)據(jù)反饋概念的智能管家機(jī)器人產(chǎn)品。鑒于人們對高質(zhì)量生活的追求，以及消費水平的提高，家居產(chǎn)品應(yīng)朝智能化、高端化、科技化、功能化的方向發(fā)展，根據(jù)對現(xiàn)有產(chǎn)品的調(diào)查分析，歸納總結(jié)出以下幾個有關(guān)智能家居產(chǎn)品的設(shè)計原則。1.安全性原則安全性是提升生活質(zhì)量以及未來發(fā)展進(jìn)步的基本前提和保障，任何一款產(chǎn)品都應(yīng)在設(shè)計中嚴(yán)格遵循安全性原則，充分考慮產(chǎn)品使用過程中可能對使用者安全產(chǎn)生威脅的各種因素，通過合理、先進(jìn)的設(shè)計避免安全問題產(chǎn)生，主要體現(xiàn)在造型安全和材料安全兩個方面。在造型上，產(chǎn)品外觀不能有尖銳的棱角和細(xì)長的凸起，任何轉(zhuǎn)折部位都應(yīng)圓滑過渡，避免使用時對使用者造成物理性傷害，如磕碰或者劃傷等。產(chǎn)品造型應(yīng)大小適宜，在滿足功能前提下適當(dāng)考慮環(huán)境融入感，智能家居產(chǎn)品作為家庭生活用品，造型體量上應(yīng)適于家用，安裝、移動方便，作為智能管家機(jī)器人，不能過大或過小。選材方面，根據(jù)各種材料的不同語義，選擇適于家居產(chǎn)品且有一定耐受度的材質(zhì)，以保證產(chǎn)品的功能實現(xiàn)和安全性。2.實用性、易操作性原則實用性原則是設(shè)計的關(guān)鍵，也是設(shè)計的根本。如前文所述，目前有一種功能集成化設(shè)計的趨勢，產(chǎn)品功能越來越多，但有些功能是設(shè)計師的一廂情愿，實用性不高，冗余的的功能增加了產(chǎn)品操作的難度，從而導(dǎo)致使用者的體驗變差，因此設(shè)計的前期調(diào)研由大數(shù)據(jù)驅(qū)動，讓數(shù)據(jù)說話并指引設(shè)計中的功能設(shè)置，才能做到功能合理、操作簡便，從而給使用者帶來良好的用戶體驗。可見實用性和易操作性是提高用戶體驗的根本，要擁有良好的體驗性，產(chǎn)品一定要做到功能實用、操控簡單明了，且產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)滿足使用者的使用習(xí)慣。首先對于產(chǎn)品擁有的功能應(yīng)客觀分析，其次應(yīng)設(shè)計簡便的操作流程，并在產(chǎn)品的具體操作方式上采用功能按鍵加智能化語音相結(jié)合的設(shè)計。在某些必須固定的按鍵以及開關(guān)處，做到操作介質(zhì)唯一，直接、單一的對應(yīng)某一種固定功能。3.交互性原則生活原本就是豐富多彩的，而設(shè)計源于生活，豐富生活，讓生活更美好，讓人們的生活方式更便捷。隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，所謂交互不應(yīng)僅僅體現(xiàn)在功能的交互，還應(yīng)該關(guān)注情感的互動體驗。在智能管家機(jī)器人的設(shè)計中，應(yīng)盡力弱化“機(jī)器人”這一冰冷的概念，通過它作為智能產(chǎn)品的設(shè)計，不僅從智能化功能服務(wù)提供方面，而且從外觀造型的情感化體驗方面，讓使用者更加喜歡和認(rèn)可該產(chǎn)品設(shè)計。智能管家機(jī)器人不僅僅是方便人們的生活，集中控制智能家居產(chǎn)品，實現(xiàn)智能家居的管理，還應(yīng)發(fā)揮其智能化產(chǎn)品的作用，給人們提供親和力陪伴和“玩具”式體驗。產(chǎn)品不能僅停留在解決使用功能問題基礎(chǔ)上，還可以把它當(dāng)作一種促使情感互動的玩具和日常生活中的伙伴。在造型設(shè)計中要給人帶來喜愛感，同時要注重智能產(chǎn)品的科技感，從而在外觀造型上讓使用者產(chǎn)生情感共鳴。
（三）產(chǎn)品設(shè)計
綜合考慮以上原則，產(chǎn)品設(shè)計采用簡約風(fēng)格，整體造型簡潔，仿人形設(shè)計，外表配色簡約，整體統(tǒng)一而獨具特色，力求設(shè)計美感，給人大方而溫和的感覺。在功能實現(xiàn)方面，以開關(guān)按鍵、電源和語音操作為主，模型墨鏡區(qū)域為交互顯示屏。整個方案主要以智能管家機(jī)器人造型上和功能上的設(shè)計為主，并增加更加智能化功能的概念體驗設(shè)計，以滿足人類生活更加方便和有趣的體驗，并結(jié)合現(xiàn)有的智能化產(chǎn)品功能加以改進(jìn)優(yōu)化，實現(xiàn)更加智能化的智能管家機(jī)器人設(shè)計。產(chǎn)品主要適用于智能家庭或智能辦公區(qū)域場所環(huán)境，是一款具有智能家居系統(tǒng)集控中心操作系統(tǒng)的智能機(jī)器人產(chǎn)品。1.設(shè)計思路結(jié)合前期的市場調(diào)研以及對產(chǎn)品的定位分析，設(shè)計整體方向為仿人的造型，通過發(fā)揮想象，對整體造型及部分細(xì)節(jié)規(guī)劃出大致方向。機(jī)身設(shè)計中采用了六邊形蜂巢造型元素，象征智能與團(tuán)結(jié)，通過對六邊形的重組、打散、再構(gòu)，生成機(jī)身上的造型細(xì)節(jié)，元素演變?nèi)鐖D3所示。在造型設(shè)計思維中加入產(chǎn)品功能約束，協(xié)調(diào)完善造型和功能，在面部眼睛部位設(shè)置墨鏡區(qū)域為攝像頭、掃描屏，內(nèi)設(shè)掃描器、文字轉(zhuǎn)換器等，耳朵部位設(shè)置揚聲器、收音器等，實現(xiàn)語音交互功能，整體造型簡潔大方。產(chǎn)品主要特點體現(xiàn)在①智能自充電②自行走③智能操控面板④智能語音識別。通過機(jī)器人底部設(shè)置的四個輪足實現(xiàn)行走，通過面板操控或語音指令，由芯片及傳感器控制其行走，并可識別電量，實現(xiàn)智能自充電。設(shè)置的操控面板及收音器可實現(xiàn)智能手動操控或語音操控，完成指定任務(wù)，同時借用了人工智能的學(xué)習(xí)能力，可在使用中不斷根據(jù)用戶的偏好優(yōu)化其提供的功能。產(chǎn)品特點如圖4所示。2.設(shè)計方案智能家居產(chǎn)品在人類的日常生活中日益占有重要地位，其設(shè)計的好壞不僅影響使用效果，同時也會影響到用戶的使用體驗。對于智能管家概念機(jī)器人的設(shè)計，不僅要滿足當(dāng)代智能家居中便捷、安全、智能的理念，也要結(jié)合情感化設(shè)計，在使用過程中給人以良好的體驗感。最終實現(xiàn)的產(chǎn)品設(shè)計效果圖如圖5所示，使用場景效果圖如圖6所示。
四、結(jié)語
隨著全球化發(fā)展、產(chǎn)品競爭日益加劇，智能領(lǐng)域在科技支撐下飛速發(fā)展。智能產(chǎn)品的設(shè)計也是一個動態(tài)的、持續(xù)發(fā)展的過程，需要與時俱進(jìn)地進(jìn)行分析。從多功能智能產(chǎn)品的功能合理化設(shè)置、提升用戶體驗的角度，分析了設(shè)計流程中引入大數(shù)據(jù)技術(shù)的必要性。通過大數(shù)據(jù)充實分析樣本提升設(shè)計前期定位研判的準(zhǔn)確性，客觀數(shù)據(jù)代替問卷調(diào)查中的主觀想象也為產(chǎn)品的準(zhǔn)確定位提供保障，而數(shù)據(jù)來自產(chǎn)品實際用戶的使用行為，相比隨機(jī)調(diào)查問卷的來源更加精準(zhǔn)，這些都為產(chǎn)品設(shè)計中的功能合理化配置打下了基礎(chǔ)，同時通過設(shè)計智能化具有信息反饋能力的產(chǎn)品，可不斷豐富和完善大數(shù)據(jù)庫，形成良性設(shè)計循環(huán)。以一款智能家居產(chǎn)品的設(shè)計為例，介紹了設(shè)計思路和設(shè)計方案，設(shè)計流程和方法清晰可行。該研究面向未來智能產(chǎn)品設(shè)計，提出了大數(shù)據(jù)驅(qū)動產(chǎn)品設(shè)計，并由智能產(chǎn)品反饋信息豐富大數(shù)據(jù)庫的循環(huán)優(yōu)化提升設(shè)計思路。
作者:閆勝昝 韓志天 單位:南京工程學(xué)院藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院
