基于體驗性的智能安全鎖設計與研究

王祺　張昌軍　馮鑫浩

關鍵詞：智能鎖設計 用戶體驗性 智能家居 產品安全設計 人機交互

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2022）09-0134-04

引言

20世紀90年代中國智能鎖產業發展以來，行業競爭進入尖銳化階段，人工智能在未來發展中成為重大趨勢，我國智能鎖行業取得了長足的進步。ICA 聯盟發布的《2019年中國智能鎖應用及行業白皮書》顯示，2018年中國智能鎖產量為1430萬套，需求為1500萬套。據全國鎖具行業信息中心統計的數據顯示，2020年智能鎖行業總體的產銷量在1600萬套左右，較2019年的1400萬套左右增長了14.3%。在2020年疫情時代背景之下，智能家居市場近乎停滯，但智能鎖行業仍取得了這樣的成績，實屬不易。

智能鎖在日常生活中應用的時間并不算長、且核心技術尚不夠成熟，這就意味著我國智能鎖設計面臨造型突破與技術革新的雙重關卡。其中對新型技術的開發則是突破當前智能鎖市場困境的切入點[1]。人工智能時代，與物聯網領域的融合愈加緊密，通過從物聯網中搜集數據并不斷學習來提高技術[2]，智能家居產品與系統之間的互聯互通性能得到了顯著提升，智能家居才能在真正“智能”與“人性化”的路上越走越遠[3-4]。

一、基于用戶體驗理論研究及分析

（一）用戶體驗設計理論

“用戶體驗”一詞來自唐納德·A·諾曼的作品《設計心理學1——日常的設計》，他建議設計師不僅要為一個軟件或界面創造用戶體驗，而是要為構成體驗的一切事物進行設計。在諾曼的書中，用戶體驗側重于整體體驗過程的質量和愉悅感，包含了設計產品、流程、服務和環境實踐等環節[5-6]，將以可用性為原則，去圍繞用戶進行設計。

用戶體驗，簡言之就是人在使用某產品或服務時，在人機交互過程中產生的行為、情感與態度[7]，其核心是能夠感受到產品物境、情境、意境三者相互營造出的體驗感和精神價值[8]。當下，隨著用戶體驗的深化，我們會發現許多設計問題會回歸到用戶本身及其需求上去。用戶的需求是設計的基礎，但用戶的需求未必就一定是功能。用戶體驗設計倡導將用戶設定為研究的中心，并以更專業的方式為用戶提供優質的體驗服務?，F在的體驗設計不再受設計師自身的局限性，用戶可以廣泛參與創新性的提案、技術開發和測試的全過程。

1.基于體驗性智能鎖用戶需求分析

設計的產品是否成功關鍵因素在于消費者對該產品的體驗感，而產品、用戶與環境是構成體驗性的基本因素。對產品的體驗性在現實中往往因人而異，但是我們可以發掘歸類出有共同特征的群體，在個性中把握共性，以此為基礎來滿足這一群體用戶的需求方向。

于用戶而言，產品的價值體現在滿足用戶的需求之上。因此，想要設計理想的產品須深入了解用戶的內心需求，并對其進行科學評估，如影響每個用戶體驗關鍵因素的馬斯洛五個需要層次對應的用戶分析、心理與生活需求、用戶的日常使用習慣、情緒因素等進行分析，如圖1所示。

對于智能鎖產品而言，目前用戶的主要需求集中在安全性、便捷性、心理需求等三大領域，如圖2所示。特別地，其中女性群體需求的關鍵是安全性。智能鎖是首先作為一個鎖具產品而存在的，故傳統門鎖所具備的安全、穩定與售后服務等方面是智能門鎖最基礎的要求;其次由于添加了電子結構、智能服務系統等，功耗、應急措施等智能系統自身的問題也是智能鎖必須考慮的因素;最后作為智能家居行業的首要一環，與其他設備的互聯互通、人機交互體驗及用戶的情感亦是設計者需要考慮的。

二、智能鎖具設計調研

（一）智能鎖市場調研 1.智能鎖的行業發展空間巨大

鎖具發展至今，其歷史一直伴隨著人類私有財產意識的演變，幾乎等同于人類文明的歷史。從可以追溯到古代的雛形：繩結、骨檔，到如今的各種高科技鎖具，鎖的出現無疑是文明成熟的主要標志，是文明進步的體現。目前，鎖具最重要的變化之一是誕生了新一代產品：智能鎖，它是人工智能時代互聯網技術和智能識別技術高度融合的產物。

智能鎖區別于傳統鎖類的重要特點是在用戶體驗、家庭防護和管理方面具有更加便捷和安全的性能。不僅是為了生活的智能，也是為了智能鎖能夠接入物聯網，從而進一步構建統一全面的智能家居安全生態網絡。因此，在保證高安全性的基礎上，靈敏的傳感和人性化的服務體驗是現代智能鎖的前進方向。

2.智能鎖行業的品牌陣營

隨著智能家居市場的迅猛膨脹，許多企業和跨行巨頭涌入智能鎖行業。根據國家鎖具信息中心的數據，2018年中國智能鎖企業數量約為2000家，同比增長67%。

品牌結構方面，根據《2019中國智能門鎖應用及行業白皮書》，2018年中國智能安防門鎖形成品牌聚集效應。目前以德士曼、鹿客等為代表的專業品牌仍是智能鎖行業的中流砥柱，以小米、華為智選等為代表的互聯網新興品牌則主要以個體用戶公寓門鎖為主。

3.智能門鎖產品的多樣化解鎖形式

為了增強行業競爭優勢，對智能鎖技術的研發也在馬不停蹄，產品款式也逐漸多元化。目前智能鎖以傳統手持型為主，2018年傳統手持智能鎖占比88%，而大部分的推拉式鎖安全性能較低，總體的比例不高。

傳統手持智能鎖經常使用密碼、指紋、手機等識別方法，但隨著人工智能和算法識別相關技術的穩健進步，以及人臉識別、藍牙解鎖、紅膜解鎖和物聯網技術的突破，我國智能安全鎖產品的功能和應用將呈現多元化的發展格局。

（二）智能鎖市場競品分析

通過對目前市面上幾家大型家居市場采用走訪調查、問卷調查、現場采訪的方式，筆者發現目前主流品牌智能鎖都采取智能鎖和智能貓眼相結合的方式。同時，據獲悉資料表明，現有產品目標人群市場大多為包含老年人的三輩人家庭及高薪白領階層。近年來，單身獨居女性對智能鎖需求日益增加。進一步整合市場銷售情況、品牌、技術現狀和未來發展趨勢，我們可以得知智能鎖需求會日益增加同時其所具備的功能也將更加完善。整體市場發展情況以大品牌為中心，中小品牌為散點環繞式分布，質量參差不齊但發展規模卻旗鼓相當;較好地滿足了社會各層次人群購買力[9]。

通過用戶對各產品的期望值數據，目前備受矚目的智能鎖產品是鹿客智能門鎖。2017年鹿客智能門鎖的Loock Touch外觀和功能上的極簡設計一舉摘得“智能鎖科技創新獎”，實現手握、識別、下壓一步即可開門的便利操作，滿足用戶對美學和人體工學的雙重追求;此外還有隕石科技公司研發的夏洛克智能鎖貼的防止復制和技術開鎖等產品。當前市場主流風向已變為設計驅動創新競爭，為避免陷入為設計而設計的死循環，在市場與設計雙重驅動下，注重產品服務過程中的用戶體驗性是必然趨勢[10]。

三、用戶體驗性智能安全鎖設計分析

（一）設計策略

1.交互自然性

迄今，智能鎖經歷了密碼解鎖、指紋解鎖、面部識別等多種解鎖方式，這些方式均對傳統鎖定技術的創新和挑戰。鎖具實現個性化后，針對不同年齡、區域和性格的鎖具產品可以更注重不同用戶交互行為的心理情感[11]。多元化的交互模式是未來智能家居產品的發展方向，但新型的產品操作學習依賴自身經驗，多元化的交互若過于復雜超出用戶經驗與認知，便難以順利完成交互過程，因此開鎖設計因避免操作行為過多，提倡簡單自然交互。

2.智能便捷與適度

人工智能構建周期中，智能產品的特點是利用互聯網系統形成許多產品的互聯，為各種智能產品提供數據庫和云計算，與其他產品相互合作，實現相互識別、控制和合作[6]。智能化產品換代更新的周期較短，所以我們需要努力實現由傳統鎖具時代向智能鎖時代之間過渡的銜接性，充分考慮產品設計和環境的全面性，以“通用設計”理念在現實與未來之間搭設橋梁[12-13]。同時，智能化產品的部分功能也面臨著功能過剩、利用率不高等問題，因此智能化設計更需兼備實用性與易用性。

3.情感體驗化

注重情感體驗是智能家居的必然需求，產品情感化的來源與產品的使用情境緊密相聯，尤其是為智能家居這一大環境而設計的智能鎖產品，其交互方式的情感化表達對用戶體驗有著關鍵性作用[14]。智能家居日漸廣泛，智能鎖的需求日益提高，在物質條件允許的情況下，消費者更傾向于選擇滿足自身心理情感需求的智能家居而非僅具有尋?；A功能的家具產品。

4.安全穩定性

智能鎖的安全性也在隨著智能化進一步加強，但智能鎖的安全不容忽視，魯璽龍等[15]總結探討了家用智能鎖的各種非正常開啟行為，加上越來越多的智能交互模式，產品之間的各種智能通信擴大了產品系統的范圍，給智能鎖系統的安全性帶來了不穩定的可能性，因此其安全性能及穩定性是智能鎖設計必須明確的標準。

（二）設計定位

1.目標用戶定位

目標定位為年輕事業型的群體。該群體是社會的中堅力量，工作相對穩定，并且具有一定的消費水平和經濟收入水平，傾向于追求一定的生活品質。同時對各種新事物易產生興趣，具有較強的新事物接受能力，能快速適應并使用高科技產品。這種群體家庭關系中往往有老人和小孩，是智能鎖主要的需求用戶群體[16]。

2.功能定位

作為一把智能鎖，其核心功能是智能化開鎖以及安全警報設置。移動手機端的交互功能響應更加全面協調，以便產品交互系統實現更及時的信息傳輸。此外增加了反鎖功能，以及靜音模式的切換，從用戶角度去提高體驗性。通過移動互聯網、人工智能技術創新開啟模式進行創新功能設計，并通過手機實時監控鎖狀態，留物提醒。從用戶消費者角度去體驗用戶真實的需求，把我人機交互的情感合理化，真正做到智能且安全。

（三）設計方法

看待世界維度和感受世界的方式有很多種，將這些方式運用到日常生活中就需要我們去探索發現更多元的設計方法。產品語義學是20世紀80年代工業設計領域將語言的研究構思運用到產品設計上的一門學科，其本質是研究設計的物品在使用環境中的象征特性。這不僅指心理和生理語境的功能，而且也包含心理、文化等象征特性的研究。如今基于產品語義學的設計方法對指導智能家居產品具有重要指導意義和借鑒價值[17-18]。

產品語義學設計方法分為兩個關鍵層次，第一個是由知覺到意義的建構;第二個層次為由意義到行為的映射。知覺是聯通人與物之間的橋梁，蘊含于在人無意識之中。人與事物的交流互動是無法被感官知覺直接驅動的，所以，這就是“意義”建構的“媒介”的價值所在[18]。

產品設計本質上也是人的行為設計，人與產品之間的新型關系正是人的行為反映了對物支持的需要，進而深化誕生新的設計[19]。產品語義設計從語義學角度闡釋了人與產品之間互動的邏輯關系，并將其用知覺、意義和行為之間的動態關系進行解析，協助設計者“預測”無法憑空臆斷的人與產品的互動愿景[20]。運用到智能鎖上，就需要我們探尋鎖本身與人之間的交流互動，深入情景之中完成“知覺-行為-知覺”的真實體驗，以此來更好地完善智能鎖的用戶體驗性。

四、用戶體驗性智能鎖設計方案

根據前期所做的設計調研以及分析逐步確定了此次智能鎖設計的產品特征，闡述了智能鎖用戶體驗性設計要點，構建出適于用戶體驗性的智能鎖設計方案，并對設計方案進行各方面的設計測評，最終得出結論。

（一）草圖繪制與模型優化

設計方案從用戶體驗性及安全性角度出發探索，讓更多的人在更多的場合使用，也會讓我們的未來更加安全。設計特點：大方、簡潔、具有現代感與科技感在用戶識別、安全性、管理性方面更加智能化，如圖3所示。

（二）方案設計說明

智能鎖的設計以科技感為主調，把握動與靜的平衡點，塑形線條更具靈動性，在材料質感上賦予“剛”以“柔”的屬性。在智能化的基礎之上，充分利用產品語義學的智能產品設計方法，準確把握從“知覺—意義—行為”的層次遞進，做到將用戶體驗性融入智能產品，使智能鎖的設計符合人的意識，進出門只需輕輕一觸即可，避免嬌柔繁復。

結構

上拋棄傳統的門把手，弧度邊緣設計，增加人的握面感，使人感覺輕松舒適，進出門更加省時省力。整體呈現輕巧型靈感的結構，讓智能生活更簡潔、更美觀。人性化操作上，設計了指示燈，開門情況一目了然，輕松判定門鎖狀態，放心出門，拯救強迫癥用戶的“擔憂”心態，做好安全性設計。

本設計的創新之處在于簡化一系列操作，讓智能不復雜，做一把“安全”且“有溫度”的智能鎖。半導體活性生物指紋鎖成功識別指紋后電機帶動鎖芯轉動，鎖舌自動收回無需下壓把手，門鎖便可開啟;完善預警方案，連續數次密鑰輸入錯誤，鎖芯系統將自動鎖定，防貓眼、防撬報警等多項功能為家居安全保駕護航;該設計方案采用Wi-Fi直連，無需網關，手機APP遠程監控，門鎖狀態實時查看，安心更高效，如圖4所示。

（三）方案細節展示

智能鎖采用的快速識別模式，全自動、大智能：無需下壓把手式設計，識別成功門即刻開啟，關門自動上鎖，如圖5所示。智能鎖具有實時通話及報警功能，如圖6，如遇緊急情況系統立即反饋消息至用戶手機開啟通話，同時啟動緊急報警功能。

智能鎖的安全性體現在它與智能家居的連接，用戶可以通過智能系統遠程開鎖，為來訪客人進行人臉識別，判斷是否開鎖，避免客人在門外尷尬的等待，設計十分人性化，體現了以人為本的設計思想，從多方面考慮住戶的需求。此外還裝有有防撬報警系統，相對于傳統門鎖設置了多個應力感應點，防止有人撬門。

結論

本文通過利用產品語義學的智能產品設計方法，將用戶體驗性設計理念融入到智能鎖的設計之中，利用馬斯洛需求層次科學賦予智能產品以人的“意識”，即從知覺—意義的跨越，最終映射到行為這一層次，以達到產品與用戶需求之間的平衡關系。

在設計調研中，打破“問題”的局限性，轉向用戶體驗性設計研究?；隗w驗性視角下，分析了智能鎖設計目標、思路、定位及設計內容，使智能鎖的設計更關注用戶群體的情感化體驗性需求，具有易學習性從而降低學習成本，而非固有的功能、造型等設計[21]，還包括產品交互方式等方面的設計[22]。

智能鎖作為智能家居入門產品，有著高頻率、不輕易拆卸和身份安全識別等特征，市場前景不可估量，在智能家居市場前進的道路上有著舉足輕重的作用[23]。智能家居系統以健康安全為設計的出發點，其核心驅動力雖然是技術，但服務的核心依舊是生活[24]。安全性因素在這個過程中不可忽視，隨著人們需求層次的日益高漲，促使設計轉向用戶體驗性設計。物聯網等技術的不斷進步，安全性能穩步提升，將吸引更多的消費人群加入到智能家居的行列，而智能鎖便是智能家居的第一步。