高鐵時(shí)代型輥道窯產(chǎn)品開發(fā)與實(shí)踐

摘 要：本文重點(diǎn)闡述了高鐵時(shí)代型輥道窯的立項(xiàng)背景、研發(fā)目的、設(shè)計(jì)理念、實(shí)用化推進(jìn)方式和項(xiàng)目意義，指明該款輥道窯開發(fā)的成功，不僅僅是因?yàn)樗幸粋€(gè)簡潔大氣、具有時(shí)代感、科技感的外觀，大大地提升了人們的視覺和體感舒適度，優(yōu)化了人機(jī)關(guān)系，同時(shí)也得益于它具備了一系列實(shí)用化功能，包括為輥道窯帶來優(yōu)良的隔熱效果的窯爐的節(jié)能伴侶技術(shù)等四項(xiàng)功能。高鐵時(shí)代型輥道窯是一款具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，承載節(jié)能減排技術(shù)和數(shù)字化管理等先進(jìn)窯爐技術(shù)的輥道窯。

關(guān)鍵詞：高鐵時(shí)代；輥道窯；窯爐；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；外觀設(shè)計(jì)；產(chǎn)品開發(fā)；外側(cè)板

1 引言

高鐵時(shí)代型輥道窯具有獨(dú)特的外觀設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)靈感來自于“和諧號”高速列車（后面簡稱“高鐵”），外觀簡潔大氣，充分體現(xiàn)高效、安全、科技的產(chǎn)品理念，該輥道窯的設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)觀念上為了追求制造成本低、操作維修方便而采取簡單的“裸露式”或?yàn)榱藦?qiáng)調(diào)美感而犧牲操作性的窯爐外側(cè)裝飾面板（下稱“外側(cè)板”）設(shè)計(jì)方式，利用平板過渡到弧板，大膽采用“全包覆”的設(shè)計(jì)手法，巧妙的解決了外觀感受和功能效果的雙優(yōu)化問題，既提升了產(chǎn)品的外觀價(jià)值，又提升了操控的安全性、便捷性、舒適性以及外觀結(jié)構(gòu)的耐久性，有力地支撐著窯爐節(jié)能方案的實(shí)施，是一項(xiàng)窯爐節(jié)能伴侶技術(shù)。高鐵時(shí)代型輥道窯的現(xiàn)場工作照片如彩圖1所示。

2 陶瓷輥道窯外觀設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

目前市場上所出現(xiàn)的陶瓷輥道窯外側(cè)板設(shè)計(jì)主要分成兩類，即平面式和立體式。

2.1 平面式輥道窯外觀現(xiàn)狀分析

平面式輥道窯外觀的常見案例如彩圖2、彩圖3所示。從彩圖2和彩圖3可以看出，窯爐側(cè)面一些功能性的結(jié)構(gòu)如燃燒器（噴槍）、調(diào)節(jié)閥門、燃?xì)夤?、助燃風(fēng)管、觀察孔等都裸露在外側(cè)板之外，外觀看上去比較繁雜，外側(cè)板直接貼近安裝在窯爐框架立柱上或嵌入在框架立柱間，外側(cè)板總體上呈平面狀態(tài)，市場上70%以上的輥道窯屬于這一類，其特點(diǎn)是外觀相對復(fù)雜零散，外側(cè)板拆卸不方便，側(cè)板溫度偏高，容易被煙熏或高溫烤壞，導(dǎo)致操作環(huán)境較差。

2.2 立體式輥道窯外觀現(xiàn)狀分析

立體式外側(cè)板形式特征在于外側(cè)板安裝時(shí)通常離開窯爐框架外側(cè)一段距離，框架立柱橫梁基本上都被隱藏，彩圖4和彩圖5是比較有代表性的兩款立體式外側(cè)板。

其中彩圖4立體式外側(cè)板由國際上業(yè)內(nèi)最知名的公司最早推出，該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造型較夸張，其地位更像是汽車行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)時(shí)尚的概念汽車，可能是制造成本較高，其銷量占其同期同類產(chǎn)品比例非常少，市場上很少見。之后，國內(nèi)也有公司推出了類似的設(shè)計(jì)，從外觀上看，整個(gè)外側(cè)面都呈“S”曲線形，有少量管線在外側(cè)板的外部跨界，風(fēng)格柔美。

彩圖5代表的是直線或折線結(jié)構(gòu)造型，有一定量的管線跨接在窯爐外側(cè)板的外側(cè)，風(fēng)格上充滿陽剛之氣，這款設(shè)計(jì)包括風(fēng)格相近的一些直線條，外觀設(shè)計(jì)在立體式外側(cè)板風(fēng)格市場中占比較大。

總的來講，立體式設(shè)計(jì)外觀形象比平面式有較大提升，側(cè)板的溫度比平面式有改善，但由于它們在燃燒器或輥棒附近，外側(cè)板離框架距離還是較近，所以側(cè)板溫度還是偏高，彩圖5的外側(cè)板風(fēng)格管線跨界偏多，側(cè)板拆裝不太方便。

2.3 輥道窯外觀設(shè)計(jì)需要?jiǎng)?chuàng)新突破

（1）如前所述，此前的窯爐外觀設(shè)計(jì)，都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，就是外側(cè)板裝拆困難，靠近燃燒器附近溫度偏高，產(chǎn)品需要改進(jìn)；

（2）彩圖5所示的產(chǎn)品正式推向市場已有十年之久，自推出后一直成為市場上高端窯爐的代表，近年來已經(jīng)開始出現(xiàn)同質(zhì)化現(xiàn)象，要擺脫這種競爭局面，最好的做法是用更好的產(chǎn)品來替代；

（3）筆者公司的窯爐經(jīng)過十多年的發(fā)展，在各方面都有了極大提升，有一大批新技術(shù)獲得突破，近期在節(jié)能減排和數(shù)字化管理兩個(gè)方面都取得重要進(jìn)展，迫切需要一款能夠承載這些先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)品。

3 高鐵時(shí)代型輥道窯設(shè)計(jì)理念

針對現(xiàn)有的輥道窯外觀結(jié)構(gòu)與風(fēng)格，在設(shè)計(jì)上能否進(jìn)行突破，解決上述各種問題呢？高鐵時(shí)代型輥道窯為這種想法給出了肯定的答案。這款設(shè)計(jì)在造型上以高鐵特征為設(shè)計(jì)元素，體現(xiàn)高技術(shù)、高品質(zhì)、時(shí)代感及綠色環(huán)保的理念，以“軟幾何”手法體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)性與親和力，同時(shí)對實(shí)用功能進(jìn)行有效提升。

3.1 靈感來源，確立高鐵時(shí)代造型方案

建筑陶瓷輥道窯在80年代開始從意大利引進(jìn)到國內(nèi)，經(jīng)過三十多年的消化吸收和改進(jìn)提高，現(xiàn)在國內(nèi)自己制造的這種設(shè)備已經(jīng)完全能滿足市場需求。筆者公司從1999年開始設(shè)計(jì)制造輥道窯，已經(jīng)有了三代產(chǎn)品的發(fā)展變遷，從最初的仿制款發(fā)展到現(xiàn)在的最新產(chǎn)品，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料運(yùn)用、功能添置與改進(jìn)、信息技術(shù)置入、節(jié)能技術(shù)應(yīng)用等各方面都有了全面提升，并取得了一大批相關(guān)的專利保護(hù)技術(shù)，產(chǎn)品在國內(nèi)外市場上都成為國外先進(jìn)同類設(shè)備的有力競爭者，迫切需要推出一款具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，在外觀上能夠表達(dá)這些先進(jìn)性的新型輥道窯。高技術(shù)、高品質(zhì)、時(shí)代感和綠色環(huán)保，這些設(shè)計(jì)理念都應(yīng)該融入這款產(chǎn)品。在現(xiàn)階段，中國的高鐵是國人引以為豪的一款高端大型裝備，它集成了上述設(shè)計(jì)理念，“高鐵時(shí)代與高鐵特征意喻吻合度分析”如表1所示。從表1可以看出，用高鐵來做這款新型輥道窯代言“人”是最好的選擇。

3.2 以平面加弧面為設(shè)計(jì)特征元素

基于表1分析，工程師在設(shè)計(jì)上融入了“軟幾何”的設(shè)計(jì)手法，結(jié)合了平面加弧面的特征元素和高鐵的外形特征，風(fēng)格剛?cè)嵯酀?jì)，充分體現(xiàn)產(chǎn)品的嚴(yán)謹(jǐn)性與親和力，從感官上拉近人機(jī)關(guān)系。

3.3 選用優(yōu)質(zhì)冷板或鋁合金板對窯體進(jìn)行全包覆設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)中利用外側(cè)板對窯體進(jìn)行大膽全包覆設(shè)計(jì)，同時(shí)帶來一系列功能性效果，進(jìn)一步優(yōu)化了操作者工作體驗(yàn)。這種外側(cè)板選用優(yōu)質(zhì)冷板或鋁合金板經(jīng)激光切割加工和沖壓而成，板面平整，一致性好。

3.4 以藍(lán)白雙色搭配，借用“藍(lán)天白云”的概念，表達(dá)保護(hù)自然環(huán)境的理念

在配色上，設(shè)計(jì)采用了白色和寶藍(lán)色結(jié)合，弧面部分采用高光白色來強(qiáng)化該處特征元素，運(yùn)用噴塑工藝提升質(zhì)感，該處的反光能很好地暗示著高品質(zhì)的存在，而長線條整齊畫一的布置，也顯得干凈利落。中間部位搭配寶藍(lán)色，這部分結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，用這種偏深的顏色來淡化變化，加上配以白色這種極淺色產(chǎn)生強(qiáng)反差，從整體上給人一種簡潔大氣，具有時(shí)代感、科技感的心理感受。白色和寶藍(lán)色都能給人純凈的感覺，體現(xiàn)了藍(lán)天白云的概念，設(shè)計(jì)者以此表達(dá)了保護(hù)自然環(huán)境的理念。輥道窯本身是一種大能耗設(shè)備，當(dāng)下，節(jié)能減排、降低環(huán)境影響正是該輥道窯在完成其燒成本職功能之外的最重要任務(wù)之一。高鐵時(shí)代設(shè)計(jì)理念如彩圖6所示。

4 高鐵時(shí)代型輥道窯設(shè)計(jì)功能

經(jīng)全包覆設(shè)計(jì)而成的高鐵時(shí)代型輥道窯除了在外觀視覺上起得了突破及市場支持外，還同時(shí)開發(fā)和實(shí)現(xiàn)了節(jié)能伴侶等四項(xiàng)產(chǎn)品功能：

4.1 窯爐的節(jié)能伴侶技術(shù)

高溫助燃風(fēng)加熱技術(shù)是目前最有效的窯爐節(jié)能減排技術(shù)之一，但當(dāng)助燃風(fēng)被加熱到200 ℃或更高的時(shí)候，噴槍和助燃風(fēng)管會很熱，即便是有保溫措施，往往還是會造成有槍區(qū)窯爐附近環(huán)境溫度過高，給窯爐日常巡視維護(hù)造成不便。高鐵時(shí)代的開發(fā)也是為了配合另一項(xiàng)高溫助燃風(fēng)節(jié)能技術(shù)同步開發(fā)出來的，在這項(xiàng)技術(shù)中，助燃風(fēng)可以被加熱到350 ℃，對于一條日產(chǎn)10000 m2拋光磚的天然氣窯爐來講，平均每條每天約節(jié)省3000 m3天然氣，年減少二氧化碳排放達(dá)1700 t以上。高鐵時(shí)代外側(cè)板的設(shè)置，充分改善了爐體表面的熱對流情況，并對這些熱輻射起到有效的隔離作用，操作環(huán)境溫度大幅度降低。窯爐工作時(shí)環(huán)境及外側(cè)板溫度如彩圖7所示，這一組照片是在一個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)際拍攝到的，當(dāng)窯爐環(huán)境溫度（地面溫度）為30 ℃時(shí)，窯爐工作時(shí)高溫區(qū)內(nèi)部工作溫度超過1200 ℃，而該處噴槍附近外側(cè)板溫度只有37 ℃，在觀察孔打開封蓋的情況下，外側(cè)板附近溫度也只有40 ℃，溫升不超過10 ℃，大大低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的35 ℃環(huán)境溫升值，而且測量點(diǎn)在窯爐靠車間內(nèi)部一側(cè)，處高火保溫區(qū)位置，這在以前的輥道窯中是不可想象的。

4.2 便于輥道窯安裝、操作和維護(hù)

各助燃風(fēng)管和燃料管全部內(nèi)置，均不用做任何拆除動(dòng)作，就可以直接拆除外側(cè)板，這樣，不但方便了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的維護(hù)，也允許外側(cè)板在輥道窯的所有安裝工作完成后才安裝，增加了安裝工作的靈活性。

4.3 保持窯爐外觀常新

以前的窯爐外側(cè)板離燃燒器附近的窯體很近，溫度比較高，容易被燒壞、烤黃或煙熏，影響窯爐外觀，特別是有些窯爐外側(cè)板內(nèi)部空間相對封閉，熱對流差，爐內(nèi)因各種原因外泄的煙氣直接溢流到外側(cè)板外側(cè)，加速煙熏。高鐵時(shí)代外側(cè)板在燃燒器附近離開窯體的距離較大，在該處并沒有像以前的設(shè)計(jì)那樣刻意收窄空間，內(nèi)部空間沿高度方向暢通，具有良好的導(dǎo)流效果，有利于排煙降溫，規(guī)避了上述缺點(diǎn)。

4.4 增加維護(hù)的安全性，易于清潔

外表面平整簡單，易于清潔維護(hù)，也減少了在清理過程中意外觸碰窯體其它結(jié)構(gòu)的可能，比如閥門等，同時(shí)待清潔面溫度也更低，使用安全性得到有效提高。

5 高鐵時(shí)代型輥道窯的進(jìn)階設(shè)計(jì)

5.1 自主研發(fā)，不斷改進(jìn)

整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程經(jīng)歷了概念設(shè)計(jì)、細(xì)節(jié)功能設(shè)計(jì)、3D模擬、實(shí)物樣板、操作性評估、實(shí)體工程等環(huán)節(jié)，每個(gè)工程完工后都有總結(jié)改進(jìn)，每個(gè)新工程都力求優(yōu)化提升。

5.2 系統(tǒng)化、系列化推進(jìn)

窯爐是工程項(xiàng)目的主體，作為一個(gè)系統(tǒng)，配套的還有控制柜及臥式干燥窯，為了強(qiáng)調(diào)整體化效果，設(shè)計(jì)者將這兩個(gè)分立的配件或設(shè)備也做了重新設(shè)計(jì)。高鐵時(shí)代最具特征的元素是設(shè)備側(cè)面外觀的上下部分別為直板向弧板過渡，板身為噴塑高光白色，側(cè)面中間部位采用寶藍(lán)色過渡，設(shè)計(jì)從系統(tǒng)化的角度出發(fā)，將這統(tǒng)一的風(fēng)格全部貫徹到了相關(guān)的配件或設(shè)備中，舊款輥道窯和高鐵時(shí)代的主控制柜、風(fēng)機(jī)柜及雙層普通干燥窯對比如彩圖8～彩圖13所示。

而就輥道窯本身來講，根據(jù)使用要求、燃料變化及配置不同，外部結(jié)構(gòu)上又有了很多變化，形成一個(gè)系列產(chǎn)品，為了適應(yīng)不同的管線配置，隱藏內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還原創(chuàng)性地配套開發(fā)了附著在外側(cè)板上的推拉式活動(dòng)門結(jié)構(gòu)，操作簡便，成本低，如彩圖14所示。彩圖14中推拉式活動(dòng)門有兩扇關(guān)閉狀態(tài)，三扇開啟狀態(tài)，用于效果對比。

6 高鐵時(shí)代型輥道窯的價(jià)值分析與研發(fā)啟示

該產(chǎn)品一推出就立即開始正式銷售，在每一個(gè)新項(xiàng)目談判過程中，只要客戶知道了有高鐵時(shí)代這款產(chǎn)品，他們都指定采用，極受市場歡迎。高鐵時(shí)代的推出，就單一事件來講，對公司的企業(yè)形象提升程度是空前的，而這一創(chuàng)新過程與結(jié)果，同時(shí)也給大家?guī)砗芏鄦⑹荆?/p>

6.1 消費(fèi)層面

這次產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，表面上來看是一次產(chǎn)品外觀的改變，但實(shí)際上是一次產(chǎn)品功能和美學(xué)感受的雙提升，要做好產(chǎn)品設(shè)計(jì)就必須堅(jiān)持“以人為本”的設(shè)計(jì)思想，這次創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程，就是一次以滿足客戶需求為核心原則的設(shè)計(jì)實(shí)踐過程，其成功在于以下三個(gè)方面改變著消費(fèi)體驗(yàn)，改善了操作環(huán)境：

（1）陶瓷機(jī)械，熱工設(shè)備像其他工業(yè)裝備一樣，在我國經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)走過了唯功能需求時(shí)代，消費(fèi)者進(jìn)入了一個(gè)多元化需求層次，人們一般性的事物認(rèn)知過程經(jīng)歷是由表及里，好的外觀往往會有一個(gè)好的開始，能夠引起消費(fèi)者對產(chǎn)品更多的正面評價(jià)，促進(jìn)成交。在行業(yè)里已經(jīng)有企業(yè)愿意花錢請專門的設(shè)計(jì)公司來升級自己的產(chǎn)品外觀，充分證明外觀設(shè)計(jì)已經(jīng)引起了廣大產(chǎn)品開發(fā)者的足夠重視。

（2）客戶采購一條好的窯爐，是為了穩(wěn)定高效地?zé)坪玫漠a(chǎn)品，這是他的原始需求，而當(dāng)這個(gè)產(chǎn)品在滿足這些需求之外，還有一個(gè)符合現(xiàn)代審美觀念、甚至能夠表達(dá)一種正能量理念時(shí)，其更深層次的潛在需求就被發(fā)掘，為客戶增加了附加價(jià)值。一條具有時(shí)代感的高鐵時(shí)代橫臥車間，客戶更愿意帶朋友和他自己的客戶來參觀，銀行客戶經(jīng)理上門考察也因之而加分，車間的一線操作者因?yàn)椴僮鳝h(huán)境的改變也更有好的心情去呵護(hù)他要操作的設(shè)備。從心理層面去改變生產(chǎn)過程、提升外界對企業(yè)的評價(jià)。

（3）在行業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)知上，窯爐旁邊都是很熱的，到了冬天，往往有些員工喜歡到窯爐邊走走，順便取暖。有一個(gè)客戶總經(jīng)理曾說，今年年初當(dāng)?shù)匾埠芾?，他那天到車間去，想到窯爐邊暖和一下，結(jié)果讓他大失所望，用他的話來說：“窯爐邊上冰涼的……”。一下子完全改變了他對窯爐的認(rèn)知，高鐵時(shí)代型輥道窯的出現(xiàn)，將改變?nèi)藗儗ΩG爐操作環(huán)境是一個(gè)高溫操作環(huán)境的看法。

6.2 設(shè)計(jì)層面

高鐵時(shí)代的成功，也將對引領(lǐng)設(shè)計(jì)趨勢、推動(dòng)行業(yè)發(fā)展起到積極作用。

（1）工業(yè)窯爐，特別是大型連續(xù)式工業(yè)窯爐的外觀設(shè)計(jì)通常來講長期不變，大部分都還是停留在“遮丑”的層面上，通過高鐵時(shí)代的引領(lǐng)，這些窯爐的外觀設(shè)計(jì)也可以借鑒這種大膽包覆的理念，在保證或開發(fā)出新的使用功能前提下，展示出更加賞心悅目的外觀，營造出更加舒適清爽的工作環(huán)境。

（2）大型工業(yè)裝備也可以像更多的終端消費(fèi)品一樣，有一個(gè)讓人愉悅的外觀，而更好的設(shè)計(jì)是在提升外觀美感的同時(shí)，還賦予產(chǎn)品更多的功能，實(shí)現(xiàn)從外到里的升級，這是產(chǎn)品設(shè)計(jì)者的最佳努力方向，而要做到這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)師首先要對產(chǎn)品消費(fèi)者需求有深刻全面的認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上，再結(jié)合功能需求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去賦予產(chǎn)品獨(dú)具特色的外觀，并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者的想法。

（3）側(cè)重于產(chǎn)品外觀的工業(yè)設(shè)計(jì)，往往是由專業(yè)的工業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來擔(dān)任主力軍，但實(shí)際上產(chǎn)品制造與銷售的公司在對產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，也同樣有機(jī)會做出好的外觀設(shè)計(jì)，他們最大的優(yōu)勢就是理解產(chǎn)品，理解客戶需求及潛在需求。

（4）在國內(nèi)，早些年鈑金加工的主流設(shè)備基本上都是剪板機(jī)，折板機(jī)和機(jī)械式?jīng)_床，大多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)因?yàn)榭紤]到加工性問題，外板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)都很簡單，開孔也多停留在非圓即方上，近年來由于數(shù)控沖和激光切割等先進(jìn)加工技術(shù)的普及，充分解放了設(shè)計(jì)人員的想像空間，在生產(chǎn)成本被有效地控制的前提下，鈑金加工可以更加多樣化，復(fù)雜化。平板上要開出任何復(fù)雜的幾何圖案，也只要編個(gè)程序就能自動(dòng)解決。這種變化，服務(wù)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程師一定要充分了解并利用。

6.3 社會層面

高鐵時(shí)代型輥道窯的面世，在經(jīng)濟(jì)大環(huán)境持續(xù)走低的情況下，依然能夠讓產(chǎn)品明顯產(chǎn)生一個(gè)熱銷效應(yīng)，這就是創(chuàng)新的力量，對于創(chuàng)新引領(lǐng)起到一個(gè)很好的示范效果。

7 結(jié)論

高鐵時(shí)代型輥道窯是一款具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，承載節(jié)能減排技術(shù)和數(shù)字化管理等先進(jìn)窯爐技術(shù)的輥道窯。高鐵時(shí)代型輥道窯，對比以往的設(shè)計(jì)，在功能性和美學(xué)需求兩方面都得到有效提高，其最大的創(chuàng)新之處在于運(yùn)用平板連接上下兩端的弧板，對窯體外表面進(jìn)行全包覆設(shè)計(jì)，讓整個(gè)側(cè)板離開窯架表面，將附屬在窯架上的閥門、管線、燃燒器、觀察孔等裝置都包覆在里面，板上的開孔是為了讓上述的各種附著件留出必要的操作或觀察空間，該設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在能為輥道窯帶來優(yōu)良的隔熱效果，是一項(xiàng)窯爐的節(jié)能伴侶技術(shù)；操作方便；外表面易于清潔維護(hù)，提高了設(shè)備操作的安全性；能夠保護(hù)輥道窯外側(cè)板不受高溫侵害，不受煙熏侵害，使其歷久如新；外觀簡潔大氣，具有時(shí)代感、科技感，大大地提升了視覺和體感舒適度，為設(shè)備增加了附加值。

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