宋姣 龔瑜

關(guān)鍵詞：智能產(chǎn)品;開發(fā)流程;創(chuàng)新設(shè)計;智能枕頭

1 智能產(chǎn)品概述

1988年，美國學(xué)者Ives與Vitale在“信息技術(shù)改造售后維護服務(wù)”的論文中最早提出了“智能產(chǎn)品”（IntelligentProduct）一詞，認為基于軟件追蹤產(chǎn)品性能并提供維護服務(wù)是典型的“智能產(chǎn)品”范例[1]。2014年，Porter等人將智能產(chǎn)品概念延伸為智能互聯(lián)產(chǎn)品，指出其應(yīng)具有物理組件、智能組件（放大物理組件的能力和價值）和互聯(lián)組件（放大智能組件的能力和價值）三個核心要素，智能組件能通過互聯(lián)組件而存在于物理產(chǎn)品外部，進而實現(xiàn)價值提升[2]?；趯χ悄墚a(chǎn)品的深入研究，方毅芳等人總結(jié)出了智能產(chǎn)品所具備的以下八個特征[3]：（1）實現(xiàn)對自身工作狀態(tài)、內(nèi)外環(huán)境變化的感知;（2）具備能夠進行智能監(jiān)測與監(jiān)控的相關(guān)功能;（3）能夠根據(jù)感知的信息調(diào)整運行模式，以進行優(yōu)化;（4）能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品部件之間的互聯(lián)互通;（5）能夠滿足產(chǎn)品與產(chǎn)品、產(chǎn)品與用戶、產(chǎn)品與系統(tǒng)之間的交互需求;（6）采集智能產(chǎn)品在使用過程中的數(shù)據(jù)與信息;（7）基于內(nèi)部組件以及系統(tǒng)交互來模擬人的思維過程和行為;（8）將產(chǎn)品與服務(wù)相結(jié)合來向用戶提供新的價值。文章將基于使用者的需求，結(jié)合智能科技產(chǎn)品的特征來進行產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計以及開發(fā)探討。

2 智能產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計開發(fā)的流程

產(chǎn)品開發(fā)流程是指企業(yè)在進行產(chǎn)品開發(fā)時經(jīng)歷的從構(gòu)思到設(shè)計再到商業(yè)化的一個系列步驟及行為。針對傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)，Ulrich 和Eppinger 將“開發(fā)流程”明確定義為規(guī)劃、概念發(fā)展、系統(tǒng)層級設(shè)計、細節(jié)設(shè)計、測試與改進和量產(chǎn)上市等主要階段[4]。而智能產(chǎn)品的開發(fā)流程還未有較為深入地專門研究。經(jīng)與多家高新技術(shù)企業(yè)的多次訪談得知，在研發(fā)智能產(chǎn)品時常會盡可能縮短研發(fā)周期，采用Eng 和Ozdemir 總結(jié)的一般高科技產(chǎn)品開發(fā)的架構(gòu)與流程[5] ：

1） 第一階段：概念發(fā)想（Concept Prototype）。該階段是項目最原始的設(shè)計概念原型階段，重點在于將設(shè)計概念轉(zhuǎn)化為實體，并盡量將產(chǎn)品用簡易的規(guī)格和方法實現(xiàn)所涉及到的功能。

2） 第二階段：工程技術(shù)驗證（Engineering Validation Test）。該階段主要是將設(shè)計概念以工程方式驗證，用以確定所選方案可以利用產(chǎn)業(yè)中現(xiàn)有資源制造出產(chǎn)品的原型。且在該階段中可能會出現(xiàn)多個實驗版本，直到產(chǎn)品的設(shè)計性能與產(chǎn)品實際制造出來的品質(zhì)能夠匹配，方可進入下個階段。

3） 第三階段：設(shè)計驗證（Design Validation Test）。該階段主要包含對工業(yè)設(shè)計、電路板設(shè)計、機構(gòu)設(shè)計等方面的驗證，根據(jù)業(yè)界現(xiàn)有的制造資源，來驗證所設(shè)計的規(guī)格是否可以被順利生產(chǎn)制造。

4） 第四階段：生產(chǎn)線驗證（Production Validation Test）。此階段目的是在完成對產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)前，對生產(chǎn)線進行測試，以確保最終量產(chǎn)階段的順利進行。

5） 第五階段：量產(chǎn)（Mass Production）。當產(chǎn)品完成了上述各階段后，就可以進入到量產(chǎn)階段。

智能技術(shù)的發(fā)展越來越快，智能產(chǎn)品市場的競爭也愈發(fā)激烈。產(chǎn)品質(zhì)量、研發(fā)與生產(chǎn)上市周期壓力也變得更大。為保證產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)能有計劃、有控制地進行，確保開發(fā)規(guī)范能達到產(chǎn)品的預(yù)期要求，需要對產(chǎn)品開發(fā)過程中的許多階段進行如上所述的各階段測試和驗證。

3 智能枕頭設(shè)計開發(fā)的流程分析

本研究以一個智能枕頭的開發(fā)作為案例，結(jié)合智能技術(shù)與電子元器件的應(yīng)用，為確?？尚行?，采用Eng 和Ozdemir 總結(jié)的高科技產(chǎn)品研發(fā)流程。遵循從概念發(fā)想、工程技術(shù)驗證、設(shè)計驗證、生產(chǎn)線驗證，再到量產(chǎn)的步驟來進行。因本案例還處于創(chuàng)新的初級階段，以加之資源限制，目前聚焦于前三個階段的流程。

3.1 第一步：概念發(fā)想

本案例根據(jù)失能老人長期臥床對頭部和頸部造成的問題，進行一款智能枕頭的設(shè)計開發(fā)。針對年長者的智能產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)該從老年人的認知需求角度來進行，應(yīng)該充分了解和考慮老年用戶在使用智能產(chǎn)品時認知需求方面的優(yōu)勢和劣勢[6]。本設(shè)計主要從按摩、熱敷和語音控制等幾個能夠滿足失能老人需求的方面展開創(chuàng)意設(shè)計。用按摩旋轉(zhuǎn)頭、Arduino 開發(fā)板、LED 燈、語音識別芯片等材料，經(jīng)過電路連接，再通過C 語言編程，用簡易的規(guī)格實現(xiàn)智能枕頭中所涉及到的功能，如圖1 所示。在本階段中，主要采用了以用戶需求為導(dǎo)向的設(shè)計概念，綜合考慮現(xiàn)有可行技術(shù)，并用簡易原型來驗證概念可行性。

3.2 第二步：工程技術(shù)驗證

考慮到資金和技術(shù)的限制，采用可采購的常規(guī)規(guī)格元器件比重新開發(fā)特殊規(guī)格的元器件更具可行性。為了能實現(xiàn)概念原型中的功能，運用了溫感熱敷、8D 旋轉(zhuǎn)頭按摩、智能語音識別等技術(shù)。所用到的元器件有：Android 開發(fā)板、直流電機、8D 旋轉(zhuǎn)頭、LD3320 語音識別芯片、PCB 制作板、杜邦線等。

3.3 第三步：設(shè)計驗證

在已經(jīng)過工程技術(shù)驗證的原型基礎(chǔ)上，進行設(shè)計驗證，包含結(jié)構(gòu)/ 機構(gòu)設(shè)計、工業(yè)設(shè)計以及電子/ 程序設(shè)計等。結(jié)構(gòu)/ 機構(gòu)設(shè)計如圖2 所示，由多層透氣網(wǎng)格布材料包裹具有彈性的乳膠，內(nèi)部結(jié)構(gòu)由底座與兩側(cè)支撐構(gòu)筑內(nèi)部空間，容納各種元器件。

設(shè)計的過程中，首先考慮產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的尺寸及其組裝。隨后，考慮產(chǎn)品外觀的人機工程尺寸，使其具有調(diào)整失能老人頸椎曲線的功能。因此，在設(shè)計外觀時將枕頭的曲線貼合人體正常的頸椎曲線。在確定好產(chǎn)品尺寸和外觀后，進行產(chǎn)品的細節(jié)設(shè)計，如產(chǎn)品的材質(zhì)選擇與運用、人機尺寸設(shè)計、色彩設(shè)計等。如圖3所示，本智能枕頭外殼、兩側(cè)支撐以及拉伸圓形枕由乳膠材質(zhì)填充，外部采用親膚柔軟的透氣網(wǎng)格布料。最外層再用全棉材質(zhì)的布料作為枕套。在產(chǎn)品表面設(shè)計凹凸紋理用來增強使用者的觸感，提升感官體驗。

在電子電路以及程序設(shè)計部分，根據(jù)元器件的規(guī)格與要求，進行了電路連接和焊接，并用C 語言進行了程序編寫，如圖4所示。以此來實現(xiàn)多種交互功能，如：智能枕的間歇功能、智能枕的節(jié)能模式、LED燈的控制、智能枕的模式轉(zhuǎn)換、智能枕的按摩轉(zhuǎn)向，以及串行通信波特率控制等。

經(jīng)上述三個方面設(shè)計驗證，智能枕頭的開發(fā)完成了前三階段的驗證，這也為之后的量產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。因現(xiàn)有資源條件的限制，面向生產(chǎn)的第四和第五階段還未能涉及。

4 結(jié)論

隨著信息化、智能化建設(shè)日益成熟，各類智能相關(guān)的產(chǎn)品已成為了當前大眾生活中密不可分的重要組成。本研究以高科技產(chǎn)品的開發(fā)流程作為基礎(chǔ)來探討智能產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計開發(fā)流程。從概念發(fā)想、工程技術(shù)驗證、設(shè)計驗證、生產(chǎn)線驗證再到量產(chǎn)，其中每個階段都需要反復(fù)驗證該階段的可行性，以降低創(chuàng)新風(fēng)險。同時因智能產(chǎn)品的創(chuàng)新涉及到軟件、硬件的共同開發(fā)，所以在開發(fā)過程中，要重視跨專業(yè)的團隊合作，采用并行工程的開發(fā)流程進行。如在設(shè)計驗證階段，機構(gòu)/ 結(jié)構(gòu)設(shè)計、工業(yè)設(shè)計以及電子/ 程序設(shè)計等開發(fā)同時展開。本研究為相關(guān)行業(yè)研發(fā)智能產(chǎn)品的開發(fā)提供了新的參考與思路。限于現(xiàn)有資源的局限性，未來還將對生產(chǎn)線驗證以及量產(chǎn)階段進行進一步地研究。