基于霍爾三維結構的可穿戴智能產品設計系統分析

鄭亞 彭華明

摘要：基于霍爾三維結構工業設計模型的啟發，通過對可穿戴智能產品案例的系統分析，本文從時間維、邏輯維和知識維三個維度對可穿戴智能產品設計進行了系統化、整體性的理論分析。在此基礎上，遵循霍爾三維結構思想和案例研究方法，從三個維度對可穿戴智能產品設計進行剖析與歸納，提供了系統思維模式下現階段可穿戴產品設計的限制因素和影響要素，為可穿戴智能產品設計提供了系統性設計思路。

關鍵詞：霍爾三維結構;時間維;邏輯維;知識維;可穿戴智能產品

中圖分類號：TB472

文獻標識碼：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霍爾三維結構概述

霍爾三維結構由美國系統工程專家霍爾等人于1969年提出，它集中體現了系統工程方法的系統化、綜合化、最優化、程序化和標準化等特點，是系統工程方法論的重要基礎內容[1]。利用霍爾三維結構對可穿戴智能硬件產品設計進行系統性分析，從時間維、邏輯維和知識維三維度對相關設計內容進行分析和歸納，可為可穿戴產品設計研究引入新的研究方法和理論視角。

霍爾三維結構強調明確目標，核心內容是最優化，并認為現實問題基本上都可以歸納為工程系統問題、應用定性及定量分析手段，求得最優解。它將系統工程建立在一個三維坐標系空間結構上，分別為時間維、邏輯維和知識維[2]，如表1所示。

該方法論具有研究方法上的整體性（三維）、技術應用上的綜合性（知識維）、組織管理上的科學性（時間與邏輯）和系統工程工作的問題導向性（邏輯維）等突出特點[2]。

2霍爾三維結構作為可穿戴產品設計系統分析模型的必要性和可行性

隨著物聯網和移動互聯網的發展，可穿戴設備與各類應用軟件緊密結合，成為其發展的新趨勢。可穿戴計算技術作為一個“以人為中心”，追求“人機合一”的多學科交叉和融合的新技術，在人需要信息輔助的任何領域，都有著重要的應用價值和廣闊的應用前景[3]。把握可穿戴設備的便攜性，結合數據追蹤、傳感器應用等技術手段，充分滿足可穿戴設備適用對象的用戶需求，需要從系統的角度對可穿戴產品進行分析研究，以使設計過程更加科學合理。

可穿戴智能產品設計過程中需要綜合考慮多方面因素進行分析。可穿戴智能產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、心理、人機等因素的影響，在產品的定位、設計、生產、使用、反饋的過程中更需要兼顧各方面因素進行不斷調整。霍爾三維結構可以從三個維度對可穿戴智能產品的設計進行有效分析，為可穿戴產品的設計提供更多的思考角度和設計空間。

3可穿戴智能產品設計系統案例分析

將霍爾三維結構系統理論引入工業設計系統，可構建工業設計系統霍爾三維結構模型[2]，如圖1。

可穿戴產品設計屬于工業設計的范疇，對其進行分析時，可參照工業設計系統模型，依據霍爾三維結構分別在時間維、邏輯維、知識維三個維度對可穿戴產品的設計進行系統分析。

3.1可穿戴產品設計系統案例分析

這里選擇小米手環對其系統要素組成與功能、系統功能與環境的關系兩方面進行分析。

3.1.1小米手環的系統要素組成及其功能

小米手環系統要素分析，如圖2。

根據以上分析，可知小米手環外部關聯要素主要體現在形態、色彩、功能三方面。其中形態需滿足功能需求與用戶審美需求，同時要受內部結構與制造技術的限制。色彩因素則關聯于制造工藝、材料、表面處理、審美偏好、文化環境等因素，功能的實現更要綜合以上復雜的因素才具備一定的產品適用性。

從系統整體分析，產品的互相影響因素在由外而內再到外的順序上，大致體現為需求確定、內部因素綜合、外在表現因素、反饋、再調整的幾個部分。相關因素分類見表2。

3.1.2小米手環系統功能與環境分析

除了實體產品所包含的各因素外，產品、用戶、環境之間產生的交互行為也需要進行分析。如圖3，從小米手環的主要功能來看，其主要偏向于運動類服務與設計，在創新運動法、趣味動機、虛擬轉移等方面都體現為用戶體驗牽引下的設計，而其外在表現主要依托于手機這一移動終端。在這種情況下，體驗與交互就不僅僅存在于人與手環間的互動，還包括了移動端的數據顯示與人機交互。

手環產品本身與移動終端均存在界面形式的交互，其交互核心為信息在多個載體中的傳遞與轉換。信息數據采集的準確性、信息數據統計與轉換相對于用戶需求的吻合度、信息數據轉換過程中的隱私安全性與可靠性是產品功能實現的核心問題。

3.2基于霍爾三維結構模型的小米手環設計系統分析

根據對小米手環的系統分析，可以依據霍爾三維結構系統模型建立如圖4的三維結構模型。

3.2.1時間維

從時間維度上對可穿戴產品設計系統進行分析，可將其分為產品構思、市場調研、產品概念、產品設計、產品生產、產品上市、產品反饋、產品優化等階段，其設計過程在時間維上與一般工業產品差別不大。時間維的特點是線性的，前后不可逆。其中產品的前期構思、調研、定位與邏輯維度中涉及到的相關要素有很大關聯性，在產品的設計開發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品設計系統進行分析，從項目定案到用戶調研和競品分析，均與時間維內容對應吻合。設計與生產過程在時間維、邏輯維兩個維度中相互聯系卻各有不同特點。在單向生產過程中，產品一經產出則不可重新更改，而設計過程的前期階段卻可能存在著不同階段的反復進行，這歸因于設計初期設計本身對產品方案的迭代和探討的要求，以及設計數字化建模工具的進步。在整個設計的過程中，產品構思、市場調研對時間維度上緊接其后的階段起著重要作用。

從產業鏈環節對應邏輯維階段，前期技術因素、中期功能定位、后期的服務與交互均為可穿戴產品設計中的重要問題。可穿戴產品的隱式交互設計可通過多種在身傳感技術感知情境與用戶的交互意圖，通過設備自身相對簡單的信息反饋與外圍設備的豐富視覺顯示結合，構成一種新的可穿戴設備隱式交互范式[4]。在未來，可穿戴智能產品的交互方式肯定會更加多樣化，生物反饋交互、情景感知交互、眼球追蹤交互等都可能運用其中[5]。產品設計方案需要不斷結合模型樣機與方案評估做出方案調整，在功能、技術、外觀各個角度進行再度設計定位與決策優化，不斷完善產品設計。效果反饋則在產品產出投入使用后提供用戶使用體驗評價，并作為此次設計流程尾端為產品迭代提供設計參考依據。

3.2.3知識維

從知識維度上對可穿戴產品進行分析，既要考慮產品本身涉及的科學技術的發展及應用，又要考慮涉及到使用者本身的人機工學、心理學等人文因素，還要考慮產品本身的功能性、審美性表達涉及的設計知識，以及考慮作為社會中“物”的存在涉及的社會影響以及哲學因素。從硬件技術條件來看，可穿戴智能設備相關技術有主芯片及平臺、MEMS傳感器、柔性元件及屏幕、連接技術、硬件整體方案;從軟件配置上，可穿戴智能設備在交互方式、操作系統上，還有很大的進步空間及應用前景。

小米手環智能產品系統設計的分析中，時間維、邏輯維的各要素之間形成非線性的耦合關系。結合設計中涉及的各類技術、理論知識，可繪制知識維要素圖。知識維各要素為時間維、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工作。這是系統設計工程在設計過程發揮積極作用的理論基礎[6]。

4結語

在對可穿戴產品的霍爾三維結構的系統分析中可以得知，由技術限制和主導的可穿戴智能產品，一方面受限于關鍵器件的技術瓶頸，一方面又因技術的不斷發展和完善而對相關產品有了更多的期待。更自然的交互方式、更精確的數據信息、實時在線連接與云端實時交互都需要相關技術的支持，同時其作為獨立產品終端的功能實現又需要與其他產品的功能相融合，如可穿戴終端與智能家居、智能硬件的配合控制等。但從其發展來看，可穿戴智能產品仍在功能需求滿足上有更大潛力。

參考文獻

[1]汪應洛.系統工程[M].北京：機械工業出版社（第4版），2008.

[2]王華斌，俞友娟，李牧，王蓉，朱貝芬.基于霍爾三維結構的工業設計模型研究[J].包裝工程，2012，09（3）：76-79.

[3]陳東義.BlairM.可穿戴計算與系統仿真[J].系統仿真學報，2004，16（2）：210-213.

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

[5]王悅，聶桂平.可穿戴智能產品設計研究[J].設計，2014，（06）：23-24.

[6]朱貝芬.基于霍爾三維結構的展示設計研究[J.城市建筑，2015（4）：315-318.