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設計師說 | “從無到優”的中國智造,走進硬核雪蠟車設計研發的337天

時間:2022-03-28  發布者:sdszbzz 

2022年2月20日,第二十四屆冬季奧林匹克運動會在北京勝利閉幕。中國體育代表團以9金4銀2銅的冬奧會歷史最好成績完美收官,金牌數和獎牌數均創歷史新高。北京冬奧會既是世界體育的競技舞臺,也是展現中國科技實力的窗口。就在冬奧會開幕第二天,張家口賽區國家越野滑雪中心,我國第一臺自主設計、研發、制造的雪蠟車投入使用。

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中國首臺雪蠟車一經問世,就以“中國首創、世界領先、完全國產”的原創性、領先性、高科技、高顏值、高智能和人性化設計,引發了全網關注,各大媒體更是聚焦雪蠟車的“黑科技”、“設計”力量,屢次報道其科技創新、設計內涵,為北京冬奧會增添了科技魅力,得到了一致好評。

這臺雪蠟車是中國國家隊冬奧會專用裝備,由山東省工業設計研究院(國家智能制造工業設計研究院)擔任設計組長單位,本次亮相冬奧賽場,為中國越野滑雪隊提供全方位服務保障。國家越野滑雪隊領隊、教練、打蠟師、運動員等都對雪蠟車交口稱贊,特別是對車輛的低碳環保、智能控制、打蠟臺的新穎設計、工作臺照明、車廂配飾,以及空調新風系統等給予高度評價。在中國雪蠟車提供的優異環境中打蠟的高質量滑雪板,為冰雪健兒成績取得突破提供了堅強保障。

任鎖:從2020年11月接到雪蠟車研發任務,到交付使用,研發團隊只用了11個月的時間。我們接到這個任務時,因為雪蠟車的專業性及現存數量極少等因素,研發團隊對雪蠟車沒有任何概念,后來通過上網查詢、咨詢運動員及雪蠟師等方式,才知道雪蠟車究竟是什么。目前國際上現存的雪蠟車也不足10臺,沒有參照、從零開始、跨行業領域集成合作,我們國產雪蠟車的研制工作就是這樣開始的。

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國家智能制造工業設計研究院承擔了設計組工作,立足冬奧賽事的高標準要求,前期的調研工作是至關重要的。整車功能空間布局設計是前期最艱難的環節,由于雪蠟車聯合攻關項目組在濟南,國家越野滑雪隊雪蠟師團隊在北京,設計團隊的同事們只能一趟一趟地在三個城市之間折返跑,幾個月間,為確認雪蠟車前期空間規劃設計細節是否滿足實際需求,坐高鐵跑濟南和北京跑了30多趟。如今冬奧會圓滿收官,雪蠟車的整體空間布局和打蠟關鍵裝備得到雪蠟師團隊的一致認可與贊許。

從開始構思到落地成型,每一個環節還都歷歷在目,這期間,設計團隊同事曾經為了趕廂體合攏時間,連續奮戰了兩天一夜,中間只休息了2個小時,因為如果雪蠟臺調試不出來,就無法趕在規定時間進行測試,有影響整個項目進度拖期的風險,最終可能會導致10月1日無法交付整車。所以,當時我們要求務必在7月20號之前完成所有雪蠟臺的調試。因此,團隊只能連夜作戰,最終趕在20號之前完成了調試。

任鎖:高科技、高顏值、高智能、人性化,我國的首臺雪蠟車集光伏發電儲能、5G、工業互聯、大數據、人工智能等于一身,實現了冬季運動裝備的突破式發展,同時也在把設計和技術相輔相成的辯證關系展現的淋漓盡致。

在設計之初,為了給打蠟師們提供可靠、安全、舒適的作業環境,我們設計組提了很多好的、超前的想法,卻不敢放到設計方案里,怕的就是找不到合適的產品和技術支持。拿車載空調這一項來說,空調需要在零下35度極端寒冷環境下啟動,保證室內恒溫在25度以上的同時,新風凈化效率也得達到99.9%,而目前市面上找不到這樣的成熟量產空調產品。在這樣的設計需求和思路的驅動和引領下,山東的制造企業迎難而上,承擔了雪蠟車專用車載空調的技術攻關和產品研發工作,借助仿真模擬和虛擬驗證工具,突破了這一瓶頸。

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圖:雪蠟車關鍵設備“雪蠟臺”“雪板柜”

除了能夠經受冰雪低溫的車載空調外,為滿足不同國家的運動員及雪蠟師對打蠟工作不同需求,我們的研發團隊更是以設計先行為核心工作流程方法重點攻關了雪蠟車的核心設備“雪蠟臺”的首臺套研發設計,并圍繞綠色奧運、科技奧運為設計目標完成了雪蠟車全車空間功能具設計。在這臺雪蠟車上,超高清電視、超低噪音風道、可更換納米級超濾濾芯、光觸媒消毒凈化系統同樣也是設計引領和倒逼技術發展的典型代表。

在我們看來,我們要更加關注前瞻性設計與技術的協同創新,充分運用和發揮設計的創造力和引領性,加速技術革新,使二者成為經濟社會發展的強力引擎。

任鎖:中國首臺雪蠟車的成功研制,共形成專利81項,其中發明專利24項,實用新型37項,外觀專利20項,具有十大創新亮點。

1. 數字智能技術新:智能中控,大數據互聯,實現5G、8K全媒體傳輸;

2. 環保標準質量高:氫能源動力,新風系統PM2.5一次性過濾效率99%;

3. 能源消耗總量?。汗夥柲軆δ馨l電,智能化能量管理系統;

4. 環境適應能力強:可在-45℃低溫環境下正常運行;

5. 操作安全性能佳:配置L2+級高級輔助駕駛系統、雪蠟臺移動鎖止系統;

6. 使用面積體積大:總體有效面積92.5m2,全球最大;

7. 單車功能布局全:包含熱身區、打蠟區、儲藏區、臨時休息區等7大功能區;

8. 作業舒適程度優:高氧含量休息空間,高品質視聽設備;

9. 人文關懷考慮周:殘疾人升降梯,智能燈光調節系統,生化馬桶,干濕分離淋浴房;

10. 時尚外觀設計炫:奧運五環色系與黃河奔騰線條元素完美融合。

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任鎖:雪蠟車與其說是一臺車,不如說是一個基于低溫環境量身定制、集新一代信息技術于一身的全新智能空間,這也是“智造”的核心用意。雪蠟車包括了主功能可擴展箱體、車載平臺、新能源動力系統、智能感知控制系統、水處理和空氣管理系統、光環境、賽事轉播、無障礙通道、防腐保溫抗潮材料等多個功能模組和專業領域,采用車載平臺可擴展空間箱體,移動運載時相當于一個標準集裝箱車體,到達賽場進行空間擴展延伸,工作面積達到92.5平方米,分為熱身區、雪板打蠟區、雪板儲存區、工作臨時休息區、富氧休息娛樂區、雪蠟儲存區、衛生淋浴間七大功能區域。

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不僅打破了此前冰雪強國對雪蠟車核心技術的壟斷,也成為了運動員賽前熱身、雪板儲藏、休息娛樂的備戰間、休閑室,為運動員的訓練備戰提供更有力的保障。這一切創新設計和空間功能分區的集成,都是以滿足用戶需求、綠色冬奧、科技冬奧為前提進行逐步執行落地的。

任鎖:雪蠟車外觀設計上主要是表達冰雪運動的速度與激情。整車涂裝方案的流線型設計靈感來源于奔涌的黃河,熱情奔放的飄帶迎風飄揚,是速度與激情的象征,代表了運動員們奮勇爭先,勇奪第一的寓意。色彩取用奧運五環色,是相互了解、友誼、團結和公平競爭的奧林匹克精神,也是奧運內在魅力的升華傳承。

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任鎖:雪蠟車采用新能源混合動力牽引頭和氫能源電池牽引頭,以低碳環保為目標,車載平臺采用氫動力,廂體上部配有12塊晶硅光伏板和薄膜發電,每天通過光伏發電可儲存30度電能,可滿足廂體內部照明和日常用電,全天使用在6-8度之間。廂體下部的支腿擁有自動調平功能,可確保廂體在展開后處于水平狀態。廂體內部擁有三種加熱方式:地板電加熱,空調暖風加熱,電輔熱。在外界環境-40°時,廂體內部溫度可維持在15-25°,確保廂體內部擁有舒適的工作溫度。

此外,雪蠟車還能夠為運動員和打蠟師提供共同工作、休息、娛樂等多種功能的低碳化能源保障,具備多種功能和復雜需求相互轉換并精準匹配的空間設計,通過設計實現了同時滿足運動員熱身、衛生、淋浴、打蠟工作、工具存儲、休息、娛樂、殘障保障能源控制等28項功能。

雪蠟車在功能專業性與設計合理性方面充分融合,廂體內部新材料的運用為雪蠟師和運動員提供環保工作環境,內部環境光源高度模擬還原日光工作環境,保障室內外光源極小視覺差異,內部裝飾色調采用優雅素淡的主色調,為雪蠟師和運動員提供一個心情放松無緊張感的工作空間,在緊張的賽事期間能夠在雪蠟車內舒適工作。整車能源控制終端高度集成,32寸的LED屏幕是雪蠟車能源的總控終端,工作人員可通過屏幕進行電源監控、環境監控、車體監控、新風控制、燈光控制、設備控制等功能,實時監測車廂內溫濕度,電器工作情況等信息。通過該控制終端設備可實現對全車電器設備無死角掌控。同時,雪蠟車配有5G信號接收器,全車覆蓋5G信號,可隨時直播奧運賽場盛況。由于蠟師每次工作前要對賽場的溫度、濕度、天氣等因素進行了解,根據場地各種天氣數據選擇合適類型的雪蠟,車外裝有溫濕度傳感器,車內配有室外溫濕度傳感系統LED顯示屏,可在車內實時監控室外溫濕度及天氣狀況。

雪蠟車休息區是運動員和打蠟師休息、恢復體能的區域,通過制氧系統的運行,將整個休息區變為富氧空間,同時制氧機可為運動員高強度訓練后提供吸氧功能,可滿足八名運動員同時吸氧的需求。休息區采用地毯滿鋪和模塊化坐墊規劃設計,在有限空間內滿足更多人休息的空間需求,并在休息區內配備了冰箱、微波爐、熱水壺、咖啡機等生活用品。

任鎖:作為國家重大科研攻關項目的主要設計團隊,我們團隊的設計研發水平得到了很大的提升。為了能夠更具象直觀地了解雪蠟車的結構和功能,我們單獨建立了雪蠟車研發實驗室,在地上1:1鋪貼出雪蠟車的整體結構。整個雪蠟車的設計資料多達幾百G,僅打蠟臺就反復修改了6次。我們的設計師除了負責前期的設計研發,還參與了近三個月的雪蠟車保障工作。

另外,作為承擔攻關研發雪蠟臺、雪板柜等關鍵設備的重要平臺,研究院的數字化原型創新工場在這場攻堅戰中發揮了關鍵作用。在實驗室的加持下,雪蠟臺、雪板柜等裝備的生產速度比其他普通研發平臺要快50%以上。從確定第一版打蠟臺方案,到生產出實物,僅用了15天。實驗室的首臺(套)高端綜合服務能力得到了非常好的檢驗機會。

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國家智能制造工業設計研究院數字化原型實驗室

同時,雪蠟車也為研究院的業務內容的開展具有啟示作用。后續,我們的設計團隊將在首臺國產雪蠟車的研發基礎上,對現有產品進一步改良升級,設計制造出更多符合大眾審美和文化需求的周邊文創產品,也將把雪蠟車的研發思路在其他領域進行復制、刻畫,對某些受限于場所的高科技行業帶來新的顛覆,創造更多無限可能。

更加重要的是,雪蠟車的成功研發對研究院未來的發展提供了指引。后續,研究院將積極推動工業設計與智能產品、智能設計、智能制造深度融合,以提供高水平創新供給、支撐高質量發展為任務,以促進產業鏈與創新鏈深度融合為關鍵,有效集聚全球創新設計資源要素,有力對接國家重大領域、重大項目、重大平臺在課題研究、研發設計、原型實驗、培育孵化等方面的需求,努力建設成為實施創新驅動發展戰略、塑造數字智能時代創新競爭力的重要引擎。

任鎖:2021年10月,工業和信息化部正式發布首批國家工業設計研究院名單。山東省工業設計研究院成為智能制造領域全國唯一的國家工業設計研究院。這是推動我國工業設計創新平臺向國際領先水平高質量發展的戰略部署,更是我國工業設計面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民美好生活發展的全新里程碑。

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面向未來,研究院將以順利交付國產雪蠟車這一重大項目為契機,啟動并承擔智能產品、智能設計、智能制造、綠色制造、高端裝備創新等重大工程,加強工業設計數智化關鍵核心技術攻關,打好工業設計高端化、智能化攻堅戰,加快新一代信息智能技術、產業互聯網與工業設計融合創新,推動制造業數字化設計加快實施,加強數智化設計基礎算法和共享平臺的研究和應用,鏈接創新型企業和優質設計機構、設計師、高校院所,打造信息智能時代工業設計公共服務平臺,為把我國建設成為設計強國貢獻力量。


信息來源:中國工業設計協會



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