基于系統性思維的智能家居設計

李君華　劉子豪

摘要：現代設計的目的是創造價值，智能家居設計亦是如此。智能家居設計處于一個龐大而復雜的系統中，系統直接或間接地對設計產出進行潛移默化的影響。分析并研究智能家居設計內部的系統性思維的目的是使其平穩而高效的產出，把其設計內部復雜和混沌的思維利用系統性的研究方法捋清并加以實踐，突出其設計過程中要思考的主軸脈絡線，最后完成整個產品設計過程的邏輯演繹和的策劃實踐。

關鍵詞：系統性思維 智能家居 產品設計 邏輯演繹 家庭智能管家

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）02-0096-03

引言

“智能家居”這一名詞由來已久，目前智能家居設計是一個蓬勃產業，截至2018年，我國智能家居行業市場規模約4000億元，2019年第一季度銷售量顯示智能家居市場出貨量高達2989萬臺，同比增長26.3%，是近幾年來的一個巔峰值，說明智能家居行業在我國的市場潛力是巨大的叫隨著大數據和5G等高科技技術的涌現，智能家居設計不斷豐富和完善。引領著人類的生活習慣和社會秩序的日常流動朝著便捷，舒適等方向邁進。從家居智能設計的定義出發，對其發展歷史進行充分的研究，從系統的全局去俯視其設計全過程，系統思考智能家居產品的現在和未來走向，探索其設計的系統復雜性，維系復雜系統的作用力以及設計系統的正負反饋。最后總結以功能為基點的邏輯演繹作為基本思維方法的智能化家居設計要把握的系統性思維。

一、智能家居及系統性思維

（一）智能家居的發展

智能家居指的是以我們的住所為基礎，融入各種建筑布線技術和科技，將與家私生活相關的方法集合，創造一個更加卓效又兼備適宜度和藝術度，而且還兼具低碳的生活環境【2】.智能家居最初出現于二十世紀八十年代末的美國，其一名詞由最早的智能建筑不斷發展而來的，同時美國也是第一個為其制定法律標準的國家，我國則起步較晚，從開始到現在不過二十多年的光景，雖然起步晚但是勁頭足，在不斷迎頭追趕，發展自身的同時也在一些領域取得了以小區無人快遞等具有中國特色的家居智能化道路。智能家居簡單來說本身就是一個系統或者是特殊的流程，依靠當代發展的前沿科學技術，例如電子計算機編程技術，大數據技術，通信技術等，為我們的家庭所服務。它不僅可以幫助家庭控制監控用電、用水、溫度、光亮等一般功能，還兼有防盜、實時互動服務、家庭管家，預警報警等的功能，幫助人們更便捷地生活，如圖1為智能家居體系表。根據發展規劃，十三五（2016-2020）期間，物聯網發展將突破萬億規模，而智能家居、智能硬件單品是其中至關重要的部分。不知不覺我們的家居生活逐漸被智能化產品所替代。

（二）系統的復雜性

當前的時代技術日新月異地進行著更新換代，新的技術體系推進著新的產業變革和設計革命，互聯網的發展又極大地豐富了設計的手段和方式，而可持續的發展要求人與自然、人與人的關系由物競天擇向天人合一，協同進步等因素，這些都不斷促使當前的產品設計的系統愈來愈復雜。信息廣泛和快速的傳輸，促使產品設計處于非線性的強相互作用和復雜的系統之中。

以智能家居設計為例，一方面智能家居產品的設計構成包含多種系統的綜合，其內部構造和制造過程越來越復雜。另一方面，智能家居產品設計的系統不時會充滿多種矛盾，如信息的采集與分析、信息的計算與存儲和命令的執行與反饋在人工智能主導的家居設計在造型上、操作上都會受到巨大的影響。所以想要探究一個設計系統首先應研究其的復雜性，將系統的復雜關系用普適的邏輯關系捋清，在采取措施對其復雜系統進行調控，使其平衡。

（三）系統的全局性

系統性設計是從宏觀環境入手，深入了解個體的訴求，在此過程中要以系統整體為研究對象，切忌將系統進行分割，這樣不僅可能將系統之間的連接破環，連接即是維系整個系統的實體，而且還可以避免拙略的決策。系統思維正是一種開放型的立體思維方式，它把思維客體作為系統整體來思考，既注意進行縱向比較，又注意進行橫向比

較，從而在思維中把握研究對象的立體層次【3】。既系統思維是從“具象事實”到“抽象思考”再到“具象應用”的過程，通過全面的視角對該系統的研究不僅可以理解復雜問題并將其解決，此外還可以通過列舉不同的假設，研究分析系統隨時間變化的特征，因為許多設計結果后的影響無法有立竿見影的效果，即時滯性。

從系統的全局，去從時間的廣度和深度兩個系統去觀察目標產品，從而進行進行更好的決策。只有保持整個設計系統于周圍環境的和諧統一，該設計系統才能穩定與外界進行交流與交換，這里所說的周圍環境是指社會、文化及生態環境等物象和非物象實體。普通的設計，或許只能看到需求本身，而基于系統思維的設計，就需要看到設計需求所在的開放系統及其相關系統。設計中，人們通常是在場景描述與構想的過程中，形成對產品系統的整體理解，了解產品系統物系的類別、產品系統的層次、行為與心理特征，從而為進一步的產品系統描述提供基礎【4】。對智能家居設計說，應用系統性思維，主要應掌握其基本思想和方法，了解系統分析和系統綜合的基本特點和方法，并將其應用于實際的設計系統中。

二、基于系統性思維的產品邏輯演繹

（一）以產品功能為基點的邏輯演繹

在李硯祖在《藝術設計概論》一書中，他認為產品設計程序包括：設計問題的提出一設計的目標一設計研究一設計分析和綜合化一設計展開【5】。最初的邏輯演繹源于笛卡爾，笛卡爾認為，想要樹立牢固的理論根基和行之有效的知識體系，關鍵在于科學的方法和客觀的認知【6】，經過反復考察，他發現幾何原理可以系統的演繹整個邏輯過程，即當確立了最初始的原理之后，這一原理就可以演繹出所有其他的原理。如果初始原理是完全正確的，那么演繹之后的整個知識體系就是正確的，完全可靠的。

同時，在智能化家居設計的過程中，可以引用借鑒這種機械的數學邏輯演繹來探索真正的知識體系據這樣的設計程序，在產品設計的前期準備期間，設計師們可以利用系統思維為其設計提供理論思想準備和資料處理。在產品設計展開之后，系統性地對設計產品的功能進行演繹，可以為設計過程建立富有體系的根基，但這種形式演繹能夠使我們的推理嚴密、精確，通過改造，完全可以建造知識體系進而完成設計。

1.明確要設計得產品。由于每一個產品都是具有許多性質不同的功能屬性，同時每一個產品得功能屬性都擁有兩種類型即已經已經明確了的功能屬性因子和未明確的功能屬性因子。

2.將該產品的所有的功能屬性因子全部列舉起來并根據其是否已明確的標準將其分為兩個部分，這樣就能篩選出目前社會上所能明確已知且能實現的功能屬性因子，去除掉不明確，模糊的或目的技術暫時未能實現的功能屬性因子，這樣方便我們尋找設計方向，也有助于我們可以少走歪路歧路，完成一項有意義的設計。

3.將上步中選出的已經明確的產功能屬性因子按照復雜度進行排列，并開始按照復雜度對產品的各個功能屬性因子進行情景分析，分析并概括其不同的情境可能發生的各種狀況，最后在其分析的所有情境中挑選出目的產品的功能屬性因子，進而明確設計方向。

（二）邏輯流程演繹對產品的正負反饋

在設計過程中邏輯演繹之后，還可以使用系統論中的“正反饋”和“負反饋”的理念對產品的功能進行更進一步的推演，從而完成使用戶更加滿意的產品。正反饋是指邏輯演繹之后得出的結論發出對設計結果的反饋信息，其方向與設計目的一致，可以促進或加強設計活動的結果，邏輯演繹使A產生了更多的B，而B回過來又能夠產生更多的A。一般來說，正反饋現象有助于推進一個系統的自身變革，這種變革就是系統自身由于正反饋現象所做出的應對措施。當然，正反饋不單單是產生良性循環，如果“設計系統加速發生的變化”是壞的方向，那正反饋也會造成惡性結果，設計過程中邏輯演繹之后要學會系統思考，識別正反饋中的“積極因素”以及“消極因素”。負反饋現象，總的來說，造成的因素更加難以捕捉，它具有撥亂反正的功能，它具有使一個偏離設計初衷的設計系統重新走回設計軌道的作用。在設計過程中設計師們總是預先設定出一產品設計預期的終極目的，并且負反饋在設計過程中充當一預警紅燈的作用，一旦設計過程中出現了負反饋現象，設計師們就會尋找其中出現的問題并會使用最合適的方法進行。使其設計系統重新回到設計師預定的道路上，逐步且穩定地達到設計目的。但同時如果要進行產品創新設計，那么在某種意義上來說，就是一個進行負反饋的過程。負反饋出現之后系統同時也會出現一些使其平復穩定額因子，這些因子會積極地阻礙系統的變化。

引入正反饋與負反饋的理念就是盡量在設計過程中在其系統內保持穩定和減少不確定性成分的出現，設計師們應具備擁有一種設計素質，即學會捕捉設計系統中的關鍵因子并預見性地加以進行合理的反饋，但是一般設計系統內的反饋有延后和滯遲兩種屬性，所以更要認真仔細地對待它們。

三、系統觀邏輯演繹下的家庭智能管家設計

（一）家庭智能管家功能邏輯演繹

結合物聯網技術與嵌入式技術，可以將家庭里的各項設備通過單個產品進行無線控制【7】。根據之前所分析的以產品功能對設計進行邏輯演繹，家庭智能管家作為智能家居系統中的一個功能集中交匯處和功能啟動及閉合的總開關，其同時具有了源頭和終點兩個重要處置中心。隨著智能家居系統發展的熱潮，其家庭智能管家產品設計的發展也是大勢所趨。首先列舉出家庭智能管家所具有的已明確的功能屬性因子，大致可以分為四個不同層次;

其一，智能互聯功能是家庭智能管家的核心已知功能，主要實現的是智能家居系統服務功能，需要建立整個智能家居系統中多個設備與外部系統的聯系，實現家庭智能管家對智能家居相關設備的高效控制8，將其功能進行分解得到的是自動化服務，如無按鈕交互的操作功能。其二，家庭智能管家的設計初衷就是便捷家庭生活，由此可以推導出三個基本已知功能即環境控制、能源管理以及設備管理。其三，安全功能作為家庭智能管家基礎輔助已知功能，將其分解可以得到預測性維修、故障排除兩個功能屬性因子。其四，由于現代物質條件的充足，人類的家庭功能服務需求已經不僅僅滿足于傳統的基本服務功能。目前已經延伸出許多的有溫度的附加功能需求如娛樂功能、陪伴功能等。秉著“從人的需求出發，又回歸于人”的設計哲學出發【9】，將其分解后可以得到游戲、唱歌、學習、語音交互、護理、包容性溝通等。

接下來將這些功能屬性因子置于不同的情境中進行分析，在家庭情境中，最具有明顯的區別度就的就是不同的使用人群情景。一般在家庭中的適用人群大致可以分為老人、小孩、中青年以及到訪的客人。其中中青年是使用家庭智能管家的主體人群，普遍為朝九晚五的上班族，使用情景可已分為工作日和休息日等。總的來說該群體的繁重的工作量導致其主體需求就是智能便捷性，操作與控制流程越便捷越好。另外，老年人和小孩由于其年齡特殊性，在某些特定日期內在家庭待大部分時間，所以也是主要使用人群。對該人群要注意的使用情境就是要有預防功能。防止由于錯誤的操作導致不可逆的后果發生。最后進行總結出其家庭智能管家的主要設計需求點為生活服務、信息處理、超級視野、人機共創、智能監控。

（二）邏輯流程演繹對家庭智能管家的正負反饋

如圖2所示，正反饋集中于居住品質一點，大致分為功能集合、結構造型、操作方式、科技生活。首先，家庭智能管家產品的定義就決定了該類產品應是不同功能的集合，由于家庭戶型和面積各不相同，即其結構造型不宜過大且不能過于另類夸張，應符合家庭生活中和諧、溫馨的總體方向。由以上功能邏輯演繹中使用人群情境分析得出，操作方式人群的多樣性導致了該產品應是簡易操作方式。最后科技生活是提高居住品質的最有效途徑之一，應充分利用已實現的各項先進科學技術賦予給該產品，使得該產品具有科技先導性、前瞻性。其次。家庭智能管家功能演繹的負反饋時刻在提醒設計者在整個設計流程中不忘設計的初衷，不忘家庭智能管家是一個服務人類的系統產品，它應該系統地服務于家居生活的一體化設計，強化用戶體驗，并且協調好人與產品之間的關系。

（三）家庭智能管家設計實踐

設計說明：家庭智能管家設計通過產品功能的邏輯演繹推導得出生活服務、超級視野、智能監控、人機共創等功能。同時結合邏輯流程演繹對家庭智能管家的正負反饋，對其結構、功能、操作方式、科技生活等進行設計，結合兩者的推導得出家庭智能管家上部主體為電子屏幕設計，下部安裝移動輪方便移動，其為智能家居的功能集合，結構造型簡便小巧，操作方式簡單，室內空間功能更為靈活【10】。

1.生活服務：家庭智能管家可通過網絡與全屋的所有智能設備進行連接，數據處理以及立體化服務。采用無按鈕的交互設計，全程只需語音操控，在方便了用戶的同時，拉近了用戶與家庭智能管家的距離，此外家庭智能管家底部擁有智能移動，精準定位的功能。

2.超級視野：首先家庭智能管家控制著全屋所有的智能設備，擁有一鍵啟動和緊急制動的功能，與此同時亦可以單獨操控具體的某一臺智能設備，如智能窗簾、智能臺燈、電視機、空調等設備。其次家庭智能管家還可以進行對屋內環境的監控功能，如溫度、濕度、煤氣、煙霧濃度等，可以及時地向用戶進行反饋。最后作為家庭小助手的家庭智能管家還可以對家庭的能源消耗進行管理，如水、電、天然氣、煤氣等。

3.智能監控：家庭智能管家除了與全屋防盜系統相連接外，還可以對屋內的智能設備進行故障排除，使用戶更好地進行相對應的維修，相對簡單的故障家庭智能管家可以為用戶提供一套完整的解決措施。對于一些即將到達使用年限或超負荷工作的設備，家庭智能管家可以預測性地提醒用戶進行維修或者更換。

4.人機共創：家庭智能管家可以根據不同年齡段用戶和使用情境的不同可以進行不同功能的附加功能，如可以給嬰兒唱搖籃曲、輔助學齡前兒童學習拼音或是讀童話故事書、對留守兒童和老人進行語音陪伴、或是充當盲人用戶的、幫助普通人看懂手語等，包含娛樂、陪伴、學習、無障礙溝通、人機共創等功能。

結語

從智能家居設計的歷史發展中得到了人類對美好生活的向往，人類不停地用先進的科技來讓自己的生活更加便捷，在其設計的過程中蘊含著豐富的系統觀思維，用系統觀對其進行研究發現要抓住設計中系統的復雜性，并且要以俯視的角度看待整個設計過程。最后總結了以功能為基點的邏輯演繹方式為基本思維方法進行了對智能電鉆的設計實踐，在有限的范圍內對設計進行無限的思考，就如同系統觀一樣具有無窮的探索空間，從而能夠創造出更多美好的設計作品。

參考文獻

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【10】陳曉燕智能家居在未來居住空間設計中的發展研究【J】.住宅與房地產，2019（31）：56.