根据国家统计局2024年发布的最新数据,我国人口总量虽然有所下降,但依然保持在14亿以上。与此同时,城镇化水平继续提升,这迫切要求通过创新设计满足人民日益增长的居住需求。
为此,国家在选房政策上采取了以小户型为主的保障房建设,并在近年来多次实施税费减免政策。在家庭结构与居住方式方面,同堂居住的家庭日渐减少,而独居家庭数量日渐增多。特别是对于购买力较弱的青年人群,更倾向于选择小户型住宅。小户型居住趋势也进一步推动小户型智能家具设计创新的发展。
为了适应这一趋势,众多学者进行了相关讨论与设计。
·例如:刘旭通过有限元分析软件进行模态分析,设计了集书架、桌子、单人床、双人床等功能于一体的智能书柜,极大节省了家具摆放空间;
·李超英采用物联网技术优化了小户型组合智能家具结构,通过设计变形控制流程,实现了小户型组合智能家具变形的控制,增加了小户型空间的应用灵活性。
·此外,瑞士的学者研发了一款由12个模块构成、拥有36个自由度的自适应辅助家具Roombots,能够相互拼接、自动变形和行走,为小户型空间应用提供更多可能性。
尽管研究人员从不同角度提出了自己对小户型家具的智能化解决方案,但目前仍然缺乏在用户需求分析的基础上展开的探讨设计及系统性的方案评价。如何利用智能家具为有限空间创造更大的适用性和舒适性是本文研究的重点,因此,本研究借助Kano模型与模糊综合评价法对小户型智能家具展开设计研究。
1.1 小户型住宅主要不足
自2006年颁布的“90/70政策”起,小户型住宅的数量急剧上升。小户型住宅通常位于区位条件好、交通便利、与城市轨道交通系统相近的地方。无论是前期的建造、设计,还是后期人们的购房、居住使用,小户型住宅都有着较低的投入成本,使资源得到高效利用。因此,无论是在经济能力有限的情况下追求生活品质还是作为过渡性住宅、投资品,小户型通常都是大多数人们的首要选择。尽管小户型相对传统住宅和大户型性价比更高,但其不可避免存在以下不足和局限之处。
1.1.1 居住空间狭小
小户型住宅套内总面积有限,加之公摊面积大等因素,造成各个房间的尺寸可能都比较小,这可能导致居住者不仅容易感到局促,而且个人空间和隐私性保护也难以保障。
1.1.2 空间灵活性低
小户型住宅的空间限制导致居住空间的灵活性较低,功能分区不尽合理,难以适应家庭成员变化或不同生活阶段的需求。根据荷兰建筑师N.J.哈布瑞肯提出的可变性住宅)可以有效提高空间灵活性,但仅在深圳、沈阳、济南等城市试点,且缺乏相应标准和技术。
1.1.3 储物空间不足
居住空间狭小且空间灵活性低,小户型住宅通常没有足够的储物空间,使得居住者难以收纳和储存生活物品,往往导致居住环境杂乱从而影响生活品质。
1.2 小户型智能家具概念
小户型整体面积相对较小,各个独立的空间也较小。GB 50096—2011《住宅设计规范》中规定,由卧室、起居室(厅)、厨房和卫生间等组成的住宅套型,使用面积最小值为30 m2,由兼起居的卧室、厨房和卫生间等组成的住宅套型,使用面积最小值为22 m2,室内净高不低于2.4 m。据此,一般的小户型空间应不低于52.8 m3。根据不同区域的发展水平和人口情况,具体的规定标准也存在差异。如DB 11/1740—2020《住宅设计规范》中,针对以上两种情况,要求最低标准面积最小值分别为32和24 m2,局部净高不低于2.2 m,卧室、起居室净高不低于2.5 m。但无论是一居室、二居室还是三居室,一般小户型住宅总的居住面积不高于90 m2,且原始户型多为一室一厅或两室一厅。小户型智能家具就是基于小户型的特点和人们的需求,将高新技术通过系统集成融汇到家具设计的开发过程中,实现对家具类型、材料、结构、工艺或功能的优化重构,使其代替由“人”操作的家具。
1.3 小户型智能家具发展现状
传统家具行业与先进智能技术的碰撞迫使家具企业转型升级以适应发展,智能家居的概念应运而生。智能技术可以显著增强空间的多功能性和多用途性,将住宅的空间使用提高2～3倍。与此同时,小户型的日益增多和人们对高品质生活的追求使得智能家居具有巨大的市场潜力,智能家具作为智能家居中的重要组成部分越来越被人们重视。
目前,国内的相关研究主要集中在学术领域,通过增加功能设计、模块化结构和空间利用率来增加智能家具在小户型中的适应程度,部分企业也完成了对智能家具研发的初步落实。功能设计可以深化家具原有功能和拓展新功能,如慕斯家居的AI床垫,用独创的潮汐算法深化床垫的体验感,通过大数据和人工智能技术使用户拥有更好的睡眠; 或是集立式音响、抽拉柜、侧柜、加湿器和USB接口于一体的智能茶几。模块化结构设计通过灵活的可变性来满足使用需求的不同,从而形成所处系统的功能多样化,如可以嵌入各类家具本体的普遍适用的高度调节功能模块,可实现家具功能高度智能调节,更好地适应空间。空间利用率的提高不仅可以通过增加收纳空间,也可以巧妙地利用家具改变空间结构,如通过单片机控制和机械结构传动来实现公寓内空间和场景智能转换的智能扩容家具。
由于国外针对小户型智能家具的研究相对起步较早,相关技术体系也较为完善,相较于国内更加侧重人机交互和注重生活的体验感。Vitra公司发布了一款具有革命性意义的智能可调节沙发LiftBit,通过App可以操作改变每个座椅的高低和数量,在椅子、沙发、床之间任意切换。由Kent Larson和Hasier Larrea研发并完善的可自动转换的模块化单壁单元系统Ori Systems,可以利用转轮在空间中移动变换为床、桌子、墙面等,目前应用已较为成熟,为我国相关技术的发展提供了借鉴和参考。
Kano模型是东京理工大学狩野纪昭教授于1984年提出,将用户对产品的需求分为基本型需求、期望型需求、魅力型需求、无差异需求和反向型需求的一种分析法。在问卷设计时,对每个功能进行正向提问和反向提问(具备或不具备某个功能),引导用户从5个属性进行评判:必备属性(M)、期待属性(O)、魅力属性(A)、无差别属性(I)、反向属性(R)和可疑结果(Q)(图1)。M类需求为用户认为产品必须满足的需求,O类需求为用户非常关注的期望需求,A类需求为可以让用户感到惊喜的需求,I类需求为用户不关注的需求,R类需求为用户不希望出现的产品需求。Kano模型主要用于分析用户对各种需求的排序偏好并对产品属性进行分类,以提高用户满意度。
为了进一步明确目标群体的需求以及各个需求之间的优先级别,本研究针对前文调研中出现的对于衣柜的各方面需求进行总结(表1),形成了一份基于Kano模型设计的需求问卷。
共有110小户型住宅用户有效填写问卷,其中男女比例为6:5,受访目标以具有一定购买力的青壮年人群为主,分布地区为南京及周边城市。根据调查统计数据以及满意系数和不满意系数的计算公式,计算出用户对不同产品需求的满意度如表2所示。
根据属性可以将不同的产品需求归类,由表1可知,必备属性(M)需求包括智能照明、除湿换气、人机尺寸合理、空间划分合理、材质环保安全和结实牢固; 期待属性(O)需求包括杀菌消毒、可活动空间和颜色大气美观; 魅力属性(A)需求包括自动开关门和情感化设计; 无差别属性(I)需求包括查找分类衣物、搭配推荐、衣物整理建议、穿衣频次记录、机械控制和自由组合。
对于上述需求的属性、Better系数和Worse系数进行对比,遵循两个优先级排序规则:①必备属性M>期待属性O>魅力属性A>无差别属性I; ②Better 系数从大到小排列,Worse系数从小到大排列,靠前的需求优先级高(图2)。因此,在后续设计实践中,应更加侧重智能照明、杀菌消毒、除湿换气、人机尺寸合理、材质环保安全、颜色大气美观和结实牢固等需求。在满足消费群体基本需求的同时,尽量兼顾期待属性需求和魅力属性需求,使得智能衣柜的设计满足更多人的需求。
3.1 小户型智能家具设计原则
3.1.1 实用性
实用性原则作为家具设计的首要原则,对家具的尺寸、功能、造型提出了要求。尺寸上,智能家具在适应小户型空间的同时也需要符合人体工程学,避免使用时的隐患,做到变小不变质,提高使用者的舒适度; 功能上,智能家具首先需要满足在实际生活中的正常应用,才能被消费者所接纳; 造型上,对于小型公寓来说,空间的限制让辛勤工作一天的人容易产生负面情绪,因此,家具就成了调节人与空间的纽带。家具造型应做到简洁大气而又不突兀,适应空间环境的同时也不造成空间浪费。此外,正确选择家具的颜色能帮助人们改善情绪,消除疲劳,家具颜色应与整体空间的色调保持一致。
3.1.2 模块化
模块化智能家具可以很好满足小户型住宅的多方面需求,同时也为家具生产企业提供了不少便利。在模块化家具的构成中,模块是可以进行组合和替换的系统单元,具有很强的灵活性和多样化特征,这恰好符合小户型空间及小户型居住人群对家具的使用需求。同时,对家具进行模块化解构,可以更方便企业进行家具销售、生产、运输、组装和售后。
3.1.3 定制化
定制家具是设计师通过与客户沟通并且实地考察,从而确定客户需求的一种家具设计方法,可以满足不同空间和人群的需求。如今,知名品牌如欧派、尚品宅配、索菲亚等企业和大量中小企业都开拓有家具定制化服务和全屋定制服务,使用者可以节省大量时间去实地对比家具、测量尺寸、挑选风格,并且解决了购买后的家具运输问题。如索菲亚通过框架和柜体进行魔方式组合,同时使用E0级别的康纯板,在38 m2的有限空间内,创造出拥有两室一厅的效果,能满足一家五口的使用,让空间利用率大幅提升。
3.1.4 人性化
智能家具的应用是为了帮助人们在有限的生活空间中提高生活质量,这就要求家具必须以人为本,从实际使用的角度出发。如今人们更加注重生活的品质和实用性,人性化设计也越来越被提倡,已经在很多的智能家具中有了初步体现。
3.1.5 环保性
家具的环保性主要体现在家具所用材料和涂料在家具制造、使用过程中对人体的危害程度,以及在回收利用时对环境的危害程度。从材料而言,当前中国一直提倡环保绿色的生活理念,用户在潜移默化中也会大多倾向于选择该类产品。在涂料方面,家具设计时应考虑到涂料有害物质的挥发,尽量选择水性涂料。此外,在家具设计时还需要考虑到产品时间过长需要被遗弃时的可降解可回收对社会和环境的影响。
3.2 小户型智能家具设计要素
3.2.1 人因工程
在人因工程中,主要包括人、机、环境三要素。“人”是指作业者或使用者,“机”包括人操作和使用的一切产品和工程系统,“环境”是指人们工作和生活的环境。在用户方面,设计时需要从用户的实际生活需求出发,考虑到在家具使用时用户的生理、心理特点,做到以人为本。在人机交互方面,必须处理好设计者与用户之间对立统一的关系,不仅需要考虑用户与家具本体之间的行为互动特点,也需要注意智能化元素在交互时的融入情况。在场景方面,不同的智能家具对应不同的应用场景和用户习惯,尤其在小户型中,面对的空间情况复杂多变,需要对某种特定空间形式进行具体的场景描述、场景分析和痛点分析等。
3.2.2 功能设计
智能家具作为高新产品,其最为突出的特征应表现在功能齐全、多样化方面。因此在功能设计时,应格外注重智能化关键技术在家具中的应用,如嵌入式系统技术、传感器技术、短距无线通信技术、人工智能技术和人机交互技术等。同时也要从整体入手,使功能之间相互协调,提升整体的使用效果和美感。如米兰设计周上展出的一款智能床HiCan,占据空间约8 m3,有序地收纳了投影、幕布、灯光、窗帘等装置,本身可以自成一格独立的卧室,有效地节省了空间,同时内置多个数控传感器,可以利用编程、智能设备等对其进行远程操控。
3.2.3 结构设计
结构作为家具功能的重要载体,也是确定家具产品各构成部分之间连接方式和装配方式的关键环节。在结构设计时,应充分考虑各类家具的实际特点,结合使用材料的材质特性、工艺流程和装配要求,在中国传统家具的榫卯结构中和现代连接件的拆装形式中找寻灵感,进行创新式的综合运用,使家具更加贴近用户的日常使用习惯,美观耐用。如图3所示的榫卯结构是根据CNC数控加工中心的特点进行了相应的造型创新,经过改造后,其加工基准面更适应于数控设备的刀具运行状态,方便了现代家具批量化生产和个性化定制。
3.2.4 外观与材料
外观设计主要考虑色彩、风格、造型和表面装饰等因素,同时也需要与材料特性结合,使得家具外观和谐,让人赏心悦目。小户型的空间限制性往往使人们偏好淡雅、大气的色系和简约风格,家具体格不宜过大,造型和表面装饰需要符合现代审美,同时不妨碍功能的使用。在材料选择时,除了考虑材料的机械性能和材料特性,甲醛释放含量也是极为重要的影响因素,GB/T 39600—2021《人造板及其制品甲醛释放量分级》中将甲醛含量分为3个等级:E1级、E0级和ENF级,在不影响家具质量的情况下,尽可能选择甲醛释放量在ENF级的材料更加健康环保,符合用户的切实需求。
4.1 目标用户定位
4.1.1 人群定位
通过问卷调查(图4)可知,小户型智能衣柜的消费和使用人群年龄大多分布在25～35岁,占总人数的53%,属于青壮年人群。同时,25岁以下的使用者虽然没有25～35岁的群体人数多,但是占据的比例明显高于36～45岁的使用者,45岁以上的使用者则较少。
此外,《中国智能家居产品消费者的年龄结构的研究(2022)》表明,在我国智能产品消费者中,约70%为青壮年人群。以海尔智家为例,其旗下品牌Leader以“80后”“90后”甚至“00后”为主要目标群体,年轻人消费占比远超半数; 因此,本研究将智能产品目标用户定位为青壮年人群。
4.1.2 场景描述
通过小户型住宅入户调研发现,人们日常使用的衣柜普遍存在空间规划不合理、安全性不足、空间利用率低等问题,结合小户型住宅用户群体中单身贵族、新婚夫妇和三口之家等典型家庭结构,衣柜使用的具体场景和存在问题如表3所示。
4.2 小户型智能衣柜设计方案
在设计之前,准确测量目标户型放置衣柜的墙面尺寸和空间大小,确保衣柜设计能够完美适应空间并最大化存储空间。在设计过程中,遵循小户型智能家具设计原则和设计方法,并结合目标群体的切实需求,合理设计衣柜功能及规划衣柜内部空间。在性价比方面,综合考虑预算限制,确保衣柜的经济性和实用性。针对上述单身贵族、新婚夫妇和三口之家典型家庭结构分别设计了小户型智能衣柜设计方案。
4.2.1 设计方案1
单身贵族长期处于独居状态,对智能家具具有好奇和好感,愿意为生活的便利性和品质买单,因此,该方案为智能衣柜增设了自动开关门、智能控制、可伸缩柜体和智能照明功能。
自动开关门通常使用移门,其实现原理是通过红外传感器感应人体发出的信号(停留时长)判断两侧电机的正转和反转,如果监测到人在柜门前保持不动超过2 s时则电机正转开启柜门,当监测到人体离开时则触发电机反转关闭柜门。自动开关门帮助人们解放双手,在日常使用时也可以根据具体需求选择手动开门,如图5所示。
智能控制技术是将先进的电子技术产品或机电一体化技术集成到家具结构中,用户可以通过简单的触碰,实现对柜体移动、功能开关等控制。智能控制系统的体现在于智能衣柜上的控制面板,面板上共有4个按键,分别为柜1、柜2、前进和后退。其中柜1和柜2按键分别对应衣柜最下方左侧的短叠放区和右侧的鞋柜区,通过选择前进或后退按键可以控制这两个柜体伸出衣柜的长度。操作时,需要先选择目标柜体,再选择柜体的移动方向。
在进行衣柜结构设计时,考虑到人们使用高处空间时常常需要借助外界工具,因此设计了衣柜底部可以活动的两个空间柜1和柜2。通过控制面板上的按键可以控制柜体伸出衣柜的长度,形成台阶,根据身高的不同可以自行选择柜体,从而增加人们对高层空间使用的安全性。具体使用效果如图6所示。
4.2.2 设计方案2
新婚夫妇经济相对充裕,能接受并适应新兴科技产品,对个人形象更加在意,并有着较强的个性化需求,因此,在该方案中为衣柜设置了智能穿衣镜和智能照明系统。
智能穿衣镜为内嵌在衣柜门的显示屏,在未唤醒时作为普通试衣镜,需要使用其智能功能时,可以通过接近屏幕并双击进行唤醒,通过无线网可以获取日期天气及推荐穿搭等信息并显示在屏幕上,方便使用者迅速找到满意的搭配。使用者也可以通过手机蓝牙连接显示屏,将衣柜内的衣物拍照上传到云端,利用显示屏进行线上搭配选衣,节约时间。不需要使用时,只需离开屏幕,内嵌在其中的红外线传感器监测到人体离开一段时间后,会自动关闭显示屏,节约耗电。
显示屏的界面设计考虑到目标人群简约快捷的生活方式,采用淡雅色系和极简风格。功能划分清晰,由准确通俗的图标代替文字说明,点击相应图标即可进入对应区域。智能搭配区域会根据获取的天气情况、地理位置和空气湿度等信息,综合推荐穿搭类型。在左侧功能列表中选择场合并保存即可在其他功能中推荐和搭配适合该场合的所有衣物,个性化推荐还会根据时间、季节、天数等变量有所不同。在智能推荐和衣物库中通过拖拽衣物可以展示线上搭配效果,节省时间。在“我的收藏”中可以查看所有收藏的搭配、单品、时尚咨询和场合设定等,并可以一键应用。在个人中心可以对身高、体质量和喜好风格等进行调整,实现定制化和灵活性。
4.2.3 设计方案3
由于三口之家具备一定的经济水平,并有大量衣物需要清洁整理,对衣柜的实用性要求较高,因此,为该衣柜设计杀菌消毒、除湿换气和智能照明功能。
衣柜里衣服堆叠,温暖潮湿,容易滋生细菌螨虫。因此,可以在衣柜背板上安装紫外线灯,通过紫外线照射杀菌,使微生物的DNA和RNA断裂,失去复制和生存的能力,从而达到杀菌的效果。灯管采用石英玻璃,石英玻璃光学特性上对紫外线具有较强的透过性,在热学性能上还具有低导热的特性,所以石英玻璃在透光和隔热两方面具有很大的优势。此外,考虑到衣柜空间较小的问题,采用功率最小的4 W直管型的消毒灯最为合适。
为衣柜增设除湿换气功能不仅可以帮助人们避免衣物无法晾干的困扰,还可以通过破坏霉菌生存空间为人们的健康提供进一步保障。自动除湿的功能实现通过在柜体内安装温湿度传感器检测,当温湿度超过预设值时,设置在衣柜顶部的换气扇自主启动,在合理的运行时间内,通过吹风均匀地将衣柜内原本的潮湿空气自两侧滤网排出,把湿度降低到正常范围。此外,除湿换气的控制按钮需安装在柜体外侧的控制面板上,以便人们有需求时手动开启或关闭换气扇的运行。
为了解决柜内光线不足和衣柜上方区域使用不方便的情况,为智能衣柜设计了智能照明系统。在相应收纳区域装有智能人体感应LED灯带,既节能又不用打孔排线,减少安全隐患。灯带边缘装有红外线传感器,达到人来即亮、人走即灭的效果,使生活环境变得更加温馨舒适,进一步提高生活品质。
从颜色上来看,青壮年人群不同于老一辈人群,他们更加追求简约时尚大气的淡雅色系,这样的颜色较为百搭,可以满足现代装修风格的多样化需求。颜色是吸引消费群体的第一要素,米白色和深灰色为主色调,边框配以深色木纹装饰板。相对于传统的人造板材,细木工板的强度更高,尺寸稳定性好,甲醛含量主要来源于板材胶合时所用的胶水。综合考虑材料的特性和性价比,最终选择以细木工板为中间基材的E0级三聚氰胺饰面板为主要材料。
4.3 产品评价
模糊综合评价法是一种以模糊数学为基础、将定性评价转化为定量评价的评价方法。以小户型智能衣柜的设计方案作为评价对象,通过问卷调研的方法邀请了10名业内人士和50名智能衣柜用户对方案的指标集F进行评级,评定集E由高到低分为非常满意、满意、一般、不满意,并由业内人士评估出不同评价指标的权重值WF,具体评价指标和权重值见表4。
通过对问卷中数据的整理归纳,可以得出人们对不同指标的评价,将这些数据进行归一化可以构造出隶属度矩阵R,如表5所示。
由综合隶属度公式S=WFR可以进一步计算出3个方案的综合评价向量如下:
为了更直观地了解方案的满意度,将评定集E中不同的评定等级进行赋值,即E1=100,E2=85,E3=70,E4=55,得出评定集的得分向量EX=(100,85,70,55),相应的评定集的权重向量EY=(0.32,0.27,0.23,0.18),通过总分法公式和双权法公式可以计算出综合得分,即:
通过运算,最终得到3个方案的综合分数如表6所示。3个方案的分数均在85分以上,表明用户对方案的评价为满意,其中方案3为最佳设计。
由于在前期调研过程中存在用户样本量不充足、调研对象具有地域局限性等,以致后期研究设计环节存在一定的不足。在今后的研究中需综合考虑更多年龄段不同的需求,增强产品的全面性。设计也需要与实际结合,调研时应该进行更多实地考察,更直观详细地了解家具产品、用户生活习惯以及家具使用情况。
