基于CiteSpace 的中國智能家居產品設計研究可視化分析＊

魏永俠，韓超艷，郭旭俠

（寶雞文理學院機械工程學院，陜西 寶雞 721016）

中國在2011 年出臺的《物聯網“十二五”規劃》中提出了物聯網技術的12 大重點應用領域，其中之一就是智能家居[1]。家居產品從過去的滿足溫飽、解決生存基本問題到如今已然向著科技化、智能化的方向快速發展。

智能家居較傳統的家居產品，可以給人們帶來更加快捷、安逸、綠色、舒適的用戶體驗。然而，作為一個新興產業，中國智能家居產品的研究特征并不清晰。本文對中國智能家居產品設計領域所發表的相關研究文獻進行檢索與整理，分析其研究現狀、研究不足與薄弱部分，預測未來研究趨勢，希望為之后的中國智能家居產品的設計及研究工作提供一定的指導與參考。

1 研究方法與數據來源

數據的可視化分析是在大數據處理平臺的基礎上，將目標數據庫中的相關數據要素轉化為更易識別、更直觀的圖形模式，使人們可以更直觀、更全面地從不同角度得出數據背后的實質[2]。本文應用CiteSpace軟件對中國智能家居產品設計領域相關發文的作者、單位、關鍵詞等進行可視化分析。

以中國的智能家居產品設計研究為主體對象，數據來源為中國知網的數據庫，并采用高級檢索，主題設置為“智能家居”AND“產品設計”，時間設置為2011-01-01—2022-12-31，檢索條件設置為“精準”，選擇期刊數據庫，期刊來源設置為“全部期刊”。共檢索出中文學術期刊文獻157 條，經過去重及刪除不相關條目，最后得到有效文獻140 篇。

2 中國智能家居產品設計研究總體特征

2.1 發文數量分析

中國智能家居產品設計年度發文量分布如圖1 所示。從圖中可以看出，在研究期限內，發文數量逐年增長，特別是從2014 年開始增勢明顯。2011—2015年間發文數量較少，2016—2017 年間增長加速，2018年稍有回落，但在2019 年發文數達到最高，2020 年數量雖有減少，但整體上依然呈增長趨勢。

圖1 中國智能家居產品設計年度發文量分布圖

2.2 發文作者與合作情況分析

在研究期限內發文最多的是南京林業大學的高娃，共計發文4 篇，另外有11 位作者發文量為2 篇，可見該領域的研究作者分布比較分散，沒有產生高產作者群。

在CiteSpace 軟件中，設置Node Types 參數為Author，可以對發文作者及其合作情況進行分析。時間切片設為1 年，得到節點176 個，連線89 個，節點和字號越大意味著該作者發文越多，連線說明多個作者間有共同發文，如圖2 所示。從圖中可以看出，該領域研究中作者合作很少，其中陳果、花士林、陳雪嬌合作最多，在該領域共同發文2 篇。

2.3 發文單位與機構合作情況

在研究期限內，發文數最多的機構是南京林業大學，共發文11 篇，武漢工程大學、長春理工大學和河北工業大學均發文3 篇。南京林業大學注重提高家居產品的智能化水平，增強用戶體驗感的研究；武漢工程大學和長春理工大學研究重點在于智能家居產品設計的理念與方法；而河北工業大學側重從適老化的角度展開智能家居設計與研究。在CiteSpace 中Node Types參數設為Institution，得到如圖3 所示的機構合作圖譜，所得節點數117，連線數16，可見該領域研究中發文單位比較分散，且缺少機構之間的合作。

圖3 2011—2022 年中國智能家居產品設計研究機構合作圖譜

2.4 關鍵詞分析

關鍵詞是文章主要內容的凝練，通過對關鍵詞出現的年份、頻率等信息的分析，可以得到該研究領域的熱點、重要性、受關注度等。

2.4.1 研究熱點

將Node Types 參數設為Keyword，時間為2011年1 月至2022 年12 月，時間切片設1 年，可得到關鍵詞共現網絡圖譜（如圖4 所示）和高頻關鍵詞中心度列表（如表1 所示）。關鍵詞字號越大代表它出現頻率越高，連線越粗意味著關鍵詞之間聯系越緊密；中心度數值越大，表示關鍵詞受關注程度越高。圖4中有180 個共現關鍵詞節點，391 條連線。從表1 中可以看出，高頻關鍵詞中心性在前20 位中有5 個達到0.1及以上，分別為“智能家居”“產品設計”“交互設計”“用戶體驗”“設計”，可見智能家居產品設計、交互設計、用戶體驗是該領域的研究重點，研究內容上較為分散，包含了產品設計、用戶需求、交互設計、智能技術等多個方面。

表1 中國智能家居產品設計研究高頻關鍵詞及其中心度

圖4 中國智能家居產品設計研究關鍵詞共現網絡圖譜

2.4.2 熱點演化與研究發展階段

應用Timeline 圖譜可以把研究領域的研究熱點按照時間序列進行排列，將同一年份的研究熱點進行聚類集合。通過關鍵詞聚類可得2 個重要的評價指標來反映聚類結果的好壞。一個指標是網絡模塊化評價指標Modularity Q，數值范圍是[-0.5，1]，值越大表明社區劃分效果越好；另一個指標是網絡同質性平均值Mean Silhouette，其值范圍是[-1，1]，值越高表明聚類結果越好。

圖5 為中國智能家居產品設計研究關鍵詞聚類圖譜，分析結果顯示Q值為0.577 2，大于0.3，S值為0.876 2，大于0.7，表明該研究的聚類結果很好。

圖5 中國智能家居產品設計研究關鍵詞聚類Timeline 圖譜

另外，研究中應用CiteSpace 的Burstness 算法分析關鍵詞，得到如圖6 所示的關鍵詞突現圖，反映某詞語在某個時間段內使用頻次大幅增加，形成該領域研究的關鍵詞術語。

圖6 關鍵詞突現圖

結合圖5 與圖6 的分析結果，可將中國智能家居產品設計研究的發展劃分為以下3 個階段。

第一階段為2014 年以前。該階段研究成果較少，是該領域研究的初期階段。從圖5 中可以看出，該階段的研究中“智能家居”關鍵詞節點最大，在此基礎上衍生出“產品設計”“交互設計”等熱點詞匯，繼續衍生，又出現了“工業設計”“老年人”“傳感器”等研究熱點，反映了這一時期的研究主要在于智能技術在產品設計中的應用，從而提高家居產品的適用性及智能化水平。

第二階段為2015—2018 年。此階段發文量有了明顯增長，是中國智能家居產品設計研究的發展階段。這一時期出臺的《中國制造2025》[3]《新一代人工智能發展規劃》[4]等相關政策，為中國智能家居產品設計的快速發展提供了強大的制度保障，成為了強有力支持與后盾。研究主題呈現多元化，出現了“智能照明”“生活形態”“人性化”等突現關鍵詞。由Timeline圖譜可見，主要形成了“用戶體驗”“人機交互”“用戶需求”等研究節點，這表明這一時期的研究更多關注了人的因素，從用戶體驗、用戶需求、人性化設計等角度突顯以人為中心的設計理念，但涉及到的產品載體的類別較為單一。

第三階段為2019 年以后。此階段發文量迅速增長，進入了深入探索與應用階段。2019 年作為發文最多的年份，出現了“人工智能”“家居”“情境分析”等關鍵詞，2020 年出現的關鍵詞節點有“設計策略”“情感化”“服務設計”等，2021 年出現了“藝智融合”“數據分析”“信息技術”等關鍵詞，2022 年出現了“智能鞋柜”“情感交流”“未來化”等關鍵詞?？梢娫撾A段的研究包含了設計需求、創新應用、設計策略、藝智融合等新的主題，研究內容更加系統和全面。

3 研究主題與發展趨勢

3.1 研究主題方向

在關鍵詞可視化分析結果的基礎上，將該領域研究的主題方向歸納如下。

3.1.1 生活形態與智能家居產品設計

互聯網技術的普遍應用給人們的生活形態帶來了明顯的改變，這使得智能家居產品的設計需求也隨之發生了一定的改變。2016 年，譚嫄嫄等[5]從用戶行為學、社會學等方面，研究了家庭生活形態對智能家居產品發展及設計趨勢的影響。在生活形態方面，較多的研究是基于人口老齡化問題，研究智能家居產品的適老化需求[6-11]。其他生活形態下的相關研究數量較少，但會較為具體的針對特定的生活情境展開研究。例如，韓英師等[12]針對小戶型的家居環境，展開了多功能智能家居產品布局及設計的研究。霍春曉[13]以421家庭模式為例，提出了基于地域文化屬性和特定家庭模式的智能家居產品的設計思路。

3.1.2 智能家居產品交互設計

2011 年，陸琬青等[14]將交互設計理念引入智能家居產品設計的研究中。“交互設計”作為關鍵詞在該領域的研究中首次出現是在2014 年，到了2017 年其使用頻率有了大幅增加。2014 年，熊喜秋等[15]對智能家居的控制面板展開人機交互設計研究，并通過相關設計實踐對研究結果加以驗證。2017 年，黃群等[16]針對老年人的智能照明產品進行了交互設計研究；王薇等[17]對智能家居產品交互設計的操作形式進行了相關探討；何泰等[18]站在交互設計的視角，探討了家居產品的創新設計原則。

3.1.3 情感化設計需求

2011 年開始，中國學者開始了智能家居產品情感化設計的研究，陸琬青等[14]認為智能家居產品設計應該在情感化設計、體驗設計等多種理論的指導下進行；晏鑫[19]、李翠等[20]、黃成源[21]分別分析了智能家居產品設計中的情感化需求，并結合設計案例研究有效的設計原則和方法；黃瑞等[22]從語義、情感、色彩3 個不同層面出發，提出了智能家居產品的設計方法。

3.1.4 技術驅動下的設計革新

智能家居產品設計在技術革新及設計體驗升級的驅動下得以發展，伴隨著物聯網、5G 平臺、人工智能的發展，中國的智能家居產品設計領域有了快速發展。盧菲菲等[23]認為物聯網的導入，為智能家居產品的設計引入了新的設計理念，同時為其進一步發展建立了新的目標；陳威龍等[24]應用人工智能技術對“智慧家居”系統設計中的科技與藝術共融進行了分析與研究；秦樸潔等[25]、房雅珉等[26]研究了5G 技術下智能家居產品設計的設計需求。

3.1.5 智能家居產品的創新應用

智能家居產品從早期的插座、音箱、照明等產品領域開始，到現在覆蓋了智能環電、運動休閑、廚衛、安防等各大領域，其應用范圍越來越廣。從圖5 所示的Timeline 圖譜可見，2021 年出現了“臥室空間”“智能空調”等多種應用，2022 年出現了“氣味識別”“智能鞋柜”“有氧運動”等關鍵詞。

3.1.6 不同設計理念的引導

這一主題的研究在中國出現的相對較晚。2017 年，田野[27]基于綠色設計理念從思想、技術等層面上研究了未來集成式智能家居產品設計的意義及可行性；2021 年，姚雯[7]以服務設計理念為切入點，提出一種提高服務質量和用戶體驗的創新思維方式，促進老年人智能家居產品由形式的設計轉化到體驗的設計，使得智能家居產品能夠更好地適應中國人口老齡化的問題；同年，李君華等[28]應用系統性思維使得智能家居產品設計中復雜和模糊的問題得以理清和細化，并應用于實踐。

3.2 研究趨勢預測

綜合文獻計量分析結果及中國智能家居產品設計宏觀環境，發現該領域的研究不足，因此未來可研究的方向有以下4 個方面。

3.2.1 智能家居產品安全性研究

家居產品的智能化是市場的必然趨勢，它給人們生活帶來的改善與便利也是顯而易見的，但智能家居產品也有隱患，其中最大的隱患就是個人信息與隱私問題。中國智能家居產品市場處于快速發展期，部分技術尚未成熟，也沒有統一的產業標準，導致利用智能家居產品侵犯他人隱私實施犯罪的案例不斷出現，但是前面的關鍵詞分析中并未出現相關的詞匯。因此，智能家居產品的安全性研究迫在眉睫，也是目前研究中的薄弱部分，未來可以進一步展開深入研究與探索。

3.2.2 用戶需求研究

從前面的文獻關鍵詞分析結果中可以發現，“用戶體驗”“人性化”“適老化”“生活形態”等關鍵詞在多個分析圖譜中反復出現，這些關鍵詞都反映了有關用戶需求的問題。在未來研究中，用戶需求依然會是主要研究內容，需要根據國家政策、社會模式、家庭結構等變化進一步細分人群，借助大數據掌握特定、準確的用戶需求，從而有針對性地展開相關設計應用。如三胎的開放、應對新型冠狀病毒等社會熱點問題都會為智能家居產品的設計帶來新的用戶需求。

3.2.3 互聯互通模式

智能家居產品的設計中需要考慮諸多環節，如用戶需求、智能硬件、網絡服務、軟件界面、智能協同等，每個環節的實現效果及協同關系都會影響到產品的功能實現與用戶體驗效果，但是現有相關研究內容較少也不夠深入。因此，未來應該打破現有的孤島式模式，推動各環節、各領域之間的互聯互通，強化作者、機構、學科之間的合作，進行資源的整合，探索更好的協作與互通模式。

3.2.4 集成化/套系化設計形式

家居類產品設計中對環境的適應性要求較高，目前家居產品在智能化水平方面的研究有很多，但是傳統獨立化的設計模式所產生的智能單品在同一家居環境中使用時依然會出現重復操作、相互干擾等問題。后面可以從集成化或套系化的設計模式方面展開研究，從設計之初就考慮到各功能之間的協調關系，進一步提高關聯情境下智能家居產品的整體融合性，提高工作效率，給用戶帶來更好的用戶體驗。

4 結束語

基于中國知網數據庫，對2011-01-01—2022-12-31之間的中國智能家居產品設計領域相關期刊發文進行檢索，應用CiteSpace 對該領域的發文作者、研究機構、關鍵詞等進行了可視化分析，確定了中國智能家居產品設計研究現狀和主題方向，尋找該領域研究中的不足與空缺，預測未來的研究趨勢。由于數據庫在不斷更新，同時分析中可能會遺漏一些關鍵詞，對熱點及主題的分析有些不夠全面或存在一定的偏差，期望在之后的研究中加以完善和補充。