基于物联网技术的适老产品的设计研究与实践

北京邮电大学 北京 100876

1 研究背景

1.1 老龄化社会现状

人口老龄化是指总人口中因年轻人口数量减少、年长人口数量增加而导致的老年人口比例相应增长的动态。国际上通常把60岁以上的人口占总人口比例达到10%，或65岁以上人口占总人口的比重达到7%作为国家或地区进入老龄化社会的标准。

新中国成立以后，中国人口发生了爆炸式的增长。2011年4月28日，中华人民共和国国家统计局公布了2010年第六次全国人口普查数据。数据显示，大陆31个省、自治区、直辖市和现役军人中，65岁及以上的人口绝对数为118 831 709人，占人口总数的8.87%。根据数据显示，中国的人口老龄化将伴随21世纪的始终，并将在2030到2050年达到最严峻的时期。

虽然从目前来看我国的老龄化程度还是低于发达国家的水平(2010年发达国家的65岁以上人口占15.9%)，但是我们要清醒地看到，虽然经过改革开放30多年的发展，中国的整体经济水平/人民生活水平和医疗卫生保健事业有了巨大改善，但现阶段与发达国家还是有很大差距，而且我国的养老制度与养老意识还很不完善。老龄化是我国社会人口发展中需要科学研究、统筹考虑、妥当应对的一个挑战。

关注老龄社会，就要从设计的角度上关注老年人本身。对于人老化的特点，主要表现在三个方面。1)生理性老化。是指人步入老年后身体形态和生理机能等方面均发生了老化。2)心理性老化。是指人步入老年后对环境的适应能力的减弱。3)社会性老化。是指人步入老年后由于参与社会的能力与方式发生改变，如丧偶、退休或者权利消失等引起的变化。了解这些特点对于指导适老设计具有重要的意义[1]。

1.2 物联网技术的发展现状

物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是新一代信息技术的重要组成部分。根据国际电信联盟(ITU)的描述，在物联网时代，通过对各种各样的日常用品嵌上一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。

纵观目前的物联网产业，物联网技术的应用在生产上更多的是运用在一些农业和养殖业，用来监测农作物等的生长状况。而在人们日常生活中，物联网技术广泛出现在大数据、云计算、智能交通、智慧城市、可穿戴设备等热门概念中，同时又有细分的车联网、智能电网等概念的出现。从2014年工信部发布的《物联网白皮书》中我们可以看到国家看好物联网在M2M和车联网两个领域的发展前景，同时，在将来与移动互联网行业结合会有很广阔的发展前景。需要指出的是，物联网技术目前在适老产品中是市场的盲区。由于物联网目前仍未形成完全成熟的体系，其主要受众群体仍是对新鲜事物接受能力强的年轻人等，因此，可能无暇顾及老年人市场。但是老龄用户在目前的生活娱乐以及健康等方面的需求完全可以通过物联网技术实现。物联网技术和老龄需求相结合将会产生很多应用和产品。随着老龄用户群体的不断增长，老年人的生活观念和消费观念将发生重大改变，他们将不再是追求简单和便宜，届时物联网适老市场将会有巨大的市场机遇[2]。

2 设计方法

2.1 产品设计在互联网时代的缺陷

产品设计，或者叫工业设计，是一门远比互联网有历史的学科。从工业革命开始，由于工厂需要对物品进行大批量快速生产而诞生的工业产品设计，经过上百年的发展，已经形成了完整的设计体系和设计理念，用于指导设计生产人们日常生活中所需的一切工业化产品。产品设计在互联网以及物联网时代的今天，已经不局限于实体的产品设计，而更多的是软硬结合、云到端等产品形态。当产品具备与其他事物进行信息沟通的属性后，产品的性质也变的复杂，单一的产品形态已经不再是产品的所有属性。如今产品对技术的整合要求高，需要整合传统的工业设计、通信技术、交互设计、计算机技术等，传统的设计方法可能不能胜任。

传统的工业设计流程一般是这样的：在确定设计目标后，首先是设计的准备阶段，进行设计调研，通常包括对目标人群和产品市场的调查；其次是设计的构思阶段，即通过归纳设计调研收集的资料，运用设计的造型技法，构建需要设计的产品效果；再次是设计的评估阶段，当产品的设计图纸出来后，通常要进行样品的制作，再对样品进行一系列综合分析，评估产品实施的可行性，从而进行修改；最后是产品的定案阶段，通过评估优化产品的设计细节，确定产品可以进行生产后，完成所有的产品图纸，为产品的大批量生产做准备。

传统的设计方法从包豪斯时代就强调设计的重点不是产品而是用户，即设计要以人为本。但是在互联网出现以前，所有产品所涉及的主要是单一的产品与用户的关系。产品是单纯的实物产品，而不会与其他事物或人发生关联。作为设计师，要去研究的是产品的外观造型和结构。但是随着互联网的产生发展，尤其是物联网概念的提出和发展，产品本身的属性变得复杂而多元，而传统的设计研究方法缺少参与设计和多学科交叉的手段，这对传统的工业设计来说，是一个前所未有的挑战。近几年兴起的交互设计更注重硬件与软件的结合，换句话说就是如何整合原子和比特的艺术。

现如今随着物联网的发展，智能硬件更成为这两年炙手可热的概念。科技媒体大肆宣传的GoogleGlass、iWatch、Jawbone Up 2、Fitbit等可穿戴电子设备利用智能硬件和物联网技术，功能涵盖了社交生活、娱乐、健身、导航、健康管理等方面。但是这些产品主要都是面向年轻用户群体。事实上，这些功能需求对于老龄用户来说同样甚至更为重要。不过对于老龄用户来说，由于老年人自身的身心特点，决定了其接受新事物的能力较年轻人弱。所以如何为老龄用户进行智能产品的设计就尤为重要[3]。

2.2 需要关注的设计方法

产品设计的理论和方法有很多，流程也是多种多样，设计理念也需要随着时代的需求不断改变。在社会开始关注老年人等弱势群体需求的同时，各种新的设计思潮应运而生。在这里我们梳理了一些适合老年人群体的创新和设计方法，如情感化设计、VIP设计方法。

1) 情感化设计(Emotional Design)。如今，当用户在面对技术更为复杂的产品时，往往需要用更多的时间去学习和了解产品才能正确地使用产品，用户的体验感不是太好。因此，产品设计一定要人性化。

说到情感化设计，不能不提唐纳德•A•诺曼博士。作为一位享誉全球的认知心理学家，其著作《设计心理学》和《情感化设计》堪称经典，在中国设计界也备受推崇。

情感化设计的核心理论是：设计必须考虑到三种不同的水平——本能的、行为的和反思的。本能水平的设计关注的是外形，行为水平的设计关注的是操作，反思水平的设计关注的是形象和印象，如图1所示。

图1 情感化设计模型

就这三层级水平的设计本身来说，并没有严格意义上的优劣之分。本能水平设计的产品，物理特征占据主导地位。在行为水平的设计上讲究的是效用。而对于适老产品设计中，情感成分可能比实用成分更为重要。反思水平的设计，关系到个人的情感体验，表达的是一种深刻、含蓄的文化精神，反映的是情感价值。对老人来说，反思水平的设计意义在于某物能引起有关个人的回忆，它更是一种精神层面的对话，追求的是一种超越物质的情感境界。在界面设计方面，老年人使用的界面一定是温和、友好的，在设计过程中要充分考虑界面的易用程度和容错程度，更要注重产品带给老人的回忆，从而激发老人内心的情感。

2) VIP(Vision in Product Design，愿景化产品设计)方法。当前社会技术飞速进步，技术迭代和产品生命周期都变得越来越短，未来产品的形态变得越来越难以预料。所以关注产品的本质设计，探求未来产品的可能性，主动设计新的产品更适合当前的设计环境。

VIP设计方法，目前包括奥迪、宾尼法利纳、诺基亚等国际知名企业的设计部门均有使用。VIP方法和大多数以解决当前问题为导向的设计方法截然不同，是在探求未知性和可能性，如图2所示。

图2 VIP方法设计流程

整个VIP方法的设计流程分为“解构(Deconstruction)”和“设计(Designing)”两个阶段。在解构阶段中，设计师从已有相关领域的产品外观(Product)、人与产品的交互行为(Interaction)以及产品使用的一系列情景环境因素(Context)这三个层级进行解构，试图从不同角度解读设计者的初衷，并对该产品的存在方式、原因和意义进行探究分析；有了相关的分析积累之后，设计师在设计阶段以自己独特的视野和见解推敲并设计出属于未来的合理的情景环境和交互行为，从而导出产品概念。

相比于传统的设计方法，VIP方法更擅长对具有物联网技术的产品进行设计，因为它可以更全面地把握整个复杂的系统，探求未知产品的可能性。同时对于交互行为层面的关注使得这个方法也非常适合老年人产品设计[4]。

3 基于物联网的产品设计实践

在这里我们提供两个由北京邮电大学数字媒体与设计艺术学院工业设计师生运用上述设计方法并结合物联网技术为老年人进行设计的实践探索案例，希望能为物联网适老产品设计带来一些启发。

3.1 颐养煎药器

颐养煎药器是“为老智慧设计”课题的产出，是一款基于物联网等信息技术交互式的日常养生用煎药设备。

在设计研究阶段，通过调研物联网技术和老年人现状的背景资料，同时选择了5位老人进行深度访谈，了解老年人的生活习惯、精神生活和兴趣爱好等第一手资料。

在设计分析阶段，通过对访谈记录分析，利用头脑风暴的方法，我们发现老年人在生理和心理上存在许多特点。例如在生理上普遍听力下降、记忆力减退、反应迟钝、动作缓慢，很多人患高血压或糖尿病等慢性病，大病突发、小病不断等；在心理上比较保守、注重养生、喜欢回忆过去、同时又不服老、不想麻烦别人等特点。面对老年人生理和心理的一系列问题，通过需求分析和机会点分析，发现老年人会普遍关注养生。中老年人由于自身特点，大多数对于中医还是比较信任的。在中医保健的过程中，煎中药是一个不可缺少的步骤。而传统的中医煎药方式存在许多问题，例如滤汁麻烦、不易操作、计量难以掌握，同时需要全程查看等问题，因此，为老年人设计一种简便易用的煎药器非常必要。

图3 颐养煎药器

在设计阶段，通过角色设定、流程分析、功能架构、形态设计、交互界面设计等，最终产出设计原型，如图3所示。颐养煎药器的核心功能是具有自动调节温度和湿度、可以红外扫描记录药物信息、煎药过程智能控制、短信通知等，并且有显示屏可以在线查看养生药方和进行专家预约咨询。最终形成一个辅助日常养生的系统，可以和手机、电脑等终端连接，组成智能家庭系统。主要功能框架如图4所示。

图4 产品功能构架

颐养煎药器是一款典型的概念设计，方案的最终展示为效果图和交互界面，因此在具体的技术实现上会暴露出一些难以解决甚至现有技术无法解决的问题。例如从中药煎熬的角度来考虑，砂锅无疑是最传统也最受推崇的煎药容器，但是用陶土和沙一次性烧制成型的容器在材料可塑性上有很大的局限性，传感器等电子元件如何安装到容器上是一个棘手的问题。而且整个煎药器系统功能繁多，需要的硬件和软件开发的成本都会比较高。高昂的售价也许会导致市场的接受程度下降。另外通过探头扫描自动记录药物信息的功能，以现有的技术条件还不足以实现，折中的方法就是采取用户手动录入药物信息的方法。虽然颐养煎药器以现有的条件可能无法实现，但是它为我们提供了适老物联网产品的开发思路，从设计的角度是具有十分重要的意义的。

3.2 防摔倒鞋

老年人防摔倒鞋子是另一项运用VIP方法为老设计课题的产出。在这个课题中，我们通过运用VIP设计方法，整合Arduino智能套件进行为老设计，产出了老人防摔倒鞋子的原型。

设计出发点是现在高龄老人增多，独居老人增多，当老人出门在外遇到突发情况时如何能及时通知子女或者医院，以保证老人安全。另一方面老人希望每天能够“万步走、健体魄”，鞋子也许会是一个很好的载体来实现以上功能。这个作品以鞋子为原型，在鞋子上嵌入Arduino硬件套件，开发了三个功能：跌到报警、长时间静止报警、运动激励。老人每天行走的步数，路线等信息会定时被鞋子收集，这些数据可以上传到云端，子女可以通过智能手机实时了解老人的信息。当老人外出时，鞋子通过分析收集老人的行走信息判断老人是否处于安全的状态，当老人摔倒后鞋子会自动识别并通过云端向预先设置好的亲人发出信号(如图5)。

图5 老人防摔倒鞋

老人防摔倒鞋的设计方案不仅仅停留在概念设计阶段。在这个课题中，通过引入并且指导学生使用Arduino硬件套件进行设计开发，使得这个设计方案最终的产出为实体的硬件原型。鞋子的主要功能由设置在鞋子内部的光敏、压力和倾斜传感器来实现。通过光敏传感器可以判断老人是否穿鞋，压力传感器可以感知老年人是否在行走，同时完成计步，再配合主控芯片的计时功能，可以实现判断老人长时间静止状态，从而通过蜂鸣器督促老年人锻炼。防摔倒的功能则由倾斜传感器来实现，当老人摔倒后，鞋子会倾斜到一定角度，通过角度可以判断老人是否摔倒。不过由于硬件条件有限，原型并没有实现记录路线和联网功能，同时，原型的供电是通过USB数据线实现供电。如果从产品真正量产实现的角度考虑，定位和联网功能并不是产品的难点，真正难以突破的而是电池容量问题。目前的电池技术是限制所有可穿戴设备发展的一大瓶颈，相信随着电池技术的发展，会为适老物联网产品提供更好的发展机遇[5]。

4 总结

上述案例中提供的实例只是运用情感化设计原则和VIP设计方法对于适老物联网产品设计的尝试，目前仍处于原型阶段，仍有许多不足。对于适老物联网产品的设计研究，现在只是起步，我们希望将来随着市场的扩大，能为市场提供更为完善、打动人心的适老产品。

适老物联网产品设计研发对于逐步迈入老龄化社会的中国具有十分重要的意义，在现在的日常生活中我们可能感受不到实际的需求，但是根据市场调研我们发现目前老龄化产品的市场已经处于供不应求并且普遍质量低下的状况。随着老龄人口的增长，这一问题将会变得更为严重。因此，从设计角度解决适老物联网产品的现状刻不容缓。

参考文献

[1]汪晓春,纪阳,曹玉青.老龄产品开发设计[M].北京:北京理工大学出版社,2014

[2]工业和信息化部电信研究院.物联网白皮书[R].2014

[3]郭帅,王飞,汪晓春.Livinglab创新模式下的老龄产品设计方法体系研究[M]//2013清华国际设计管理大会论文集.北京:北京理工大学出版社,2013

[4]汪晓春,张丰麒,曹璐.基于vip方法的老龄产品开发设计[J].装饰,2014(6):96-97

[5]曹玉青,王飞,汪晓春.基于老年人手机的可用性研究[M]//2013清华国际设计管理大会论文集.北京:北京理工大学出版社,2013

[6]诺曼,唐纳德.情感化设计[M].北京:电子工业出版社,2005