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1、高铁时代型辊道窑产品开发与实践摘 要：本文重点阐述了高铁时代型辊道窑的立项背景、研发目的、设计理念、实用化推进方式和项目意义，指明该款辊道窑开发的成功，不仅仅是因为它有一个简洁大气、具有时代感、科技感的外观，大大地提升了人们的视觉和体感舒适度，优化了人机关系，同时也得益于它具备了一系列实用化功能，包括为辊道窑带来优良的隔热效果的窑炉的节能伴侣技术等四项功能。高铁时代型辊道窑是一款具有完全自主知识产权，承载节能减排技术和数字化管理等先进窑炉技术的辊道窑。 关键词：高铁时代；辊道窑；窑炉；产品设计；外观设计；产品开发；外侧板1 引言高铁时代型辊道窑具有独特的外观设计，其设计灵感来自于“和谐号”高速
2、列车（后面简称“高铁”），外观简洁大气，充分体现高效、安全、科技的产品理念，该辊道窑的设计改变了传统观念上为了追求制造成本低、操作维修方便而采取简单的“裸露式”或为了强调美感而牺牲操作性的窑炉外侧装饰面板（下称“外侧板”）设计方式，利用平板过渡到弧板，大胆采用“全包覆”的设计手法，巧妙的解决了外观感受和功能效果的双优化问题，既提升了产品的外观价值，又提升了操控的安全性、便捷性、舒适性以及外观结构的耐久性，有力地支撑着窑炉节能方案的实施，是一项窑炉节能伴侣技术。高铁时代型辊道窑的现场工作照片如彩图1所示。2 陶瓷辊道窑外观设计现状目前市场上所出现的陶瓷辊道窑外侧板设计主要分成两类，即平面式和立体
3、式。2.1 平面式辊道窑外观现状分析平面式辊道窑外观的常见案例如彩图2、彩图3所示。从彩图2和彩图3可以看出，窑炉侧面一些功能性的结构如燃烧器（喷枪）、调节阀门、燃气管、助燃风管、观察孔等都裸露在外侧板之外，外观看上去比较繁杂，外侧板直接贴近安装在窑炉框架立柱上或嵌入在框架立柱间，外侧板总体上呈平面状态，市场上70%以上的辊道窑属于这一类，其特点是外观相对复杂零散，外侧板拆卸不方便，侧板温度偏高，容易被烟熏或高温烤坏，导致操作环境较差。2.2 立体式辊道窑外观现状分析立体式外侧板形式特征在于外侧板安装时通常离开窑炉框架外侧一段距离，框架立柱横梁基本上都被隐藏，彩图4和彩图5是比较有代表性的两款
4、立体式外侧板。其中彩图4立体式外侧板由国际上业内最知名的公司最早推出，该设计结构比较复杂，造型较夸张，其地位更像是汽车行业领导时尚的概念汽车，可能是制造成本较高，其销量占其同期同类产品比例非常少，市场上很少见。之后，国内也有公司推出了类似的设计，从外观上看，整个外侧面都呈“S”曲线形，有少量管线在外侧板的外部跨界，风格柔美。彩图5代表的是直线或折线结构造型，有一定量的管线跨接在窑炉外侧板的外侧，风格上充满阳刚之气，这款设计包括风格相近的一些直线条，外观设计在立体式外侧板风格市场中占比较大。总的来讲，立体式设计外观形象比平面式有较大提升，侧板的温度比平面式有改善，但由于它们在燃烧器或辊棒附近，外
5、侧板离框架距离还是较近，所以侧板温度还是偏高，彩图5的外侧板风格管线跨界偏多，侧板拆装不太方便。2.3 辊道窑外观设计需要创新突破（1）如前所述，此前的窑炉外观设计，都有一个共同的缺点，就是外侧板装拆困难，靠近燃烧器附近温度偏高，产品需要改进；（2）彩图5所示的产品正式推向市场已有十年之久，自推出后一直成为市场上高端窑炉的代表，近年来已经开始出现同质化现象，要摆脱这种竞争局面，最好的做法是用更好的产品来替代；（3）笔者公司的窑炉经过十多年的发展，在各方面都有了极大提升，有一大批新技术获得突破，近期在节能减排和数字化管理两个方面都取得重要进展，迫切需要一款能够承载这些先进技术的产品。3 高铁时代
6、型辊道窑设计理念针对现有的辊道窑外观结构与风格，在设计上能否进行突破，解决上述各种问题呢？高铁时代型辊道窑为这种想法给出了肯定的答案。这款设计在造型上以高铁特征为设计元素，体现高技术、高品质、时代感及绿色环保的理念，以“软几何”手法体现严谨性与亲和力，同时对实用功能进行有效提升。3.1 灵感来源，确立高铁时代造型方案建筑陶瓷辊道窑在80年代开始从意大利引进到国内，经过三十多年的消化吸收和改进提高，现在国内自己制造的这种设备已经完全能满足市场需求。笔者公司从1999年开始设计制造辊道窑，已经有了三代产品的发展变迁，从最初的仿制款发展到现在的最新产品，在结构设计、材料运用、功能添置与改进、信息技术
7、置入、节能技术应用等各方面都有了全面提升，并取得了一大批相关的专利保护技术，产品在国内外市场上都成为国外先进同类设备的有力竞争者，迫切需要推出一款具有完全自主知识产权，在外观上能够表达这些先进性的新型辊道窑。高技术、高品质、时代感和绿色环保，这些设计理念都应该融入这款产品。在现阶段，中国的高铁是国人引以为豪的一款高端大型装备，它集成了上述设计理念，“高铁时代与高铁特征意喻吻合度分析”如表1所示。从表1可以看出，用高铁来做这款新型辊道窑代言“人”是最好的选择。3.2 以平面加弧面为设计特征元素基于表1分析，工程师在设计上融入了“软几何”的设计手法，结合了平面加弧面的特征元素和高铁的外形特征，风格
8、刚柔相济，充分体现产品的严谨性与亲和力，从感官上拉近人机关系。3.3 选用优质冷板或铝合金板对窑体进行全包覆设计设计中利用外侧板对窑体进行大胆全包覆设计，同时带来一系列功能性效果，进一步优化了操作者工作体验。这种外侧板选用优质冷板或铝合金板经激光切割加工和冲压而成，板面平整，一致性好。3.4 以蓝白双色搭配，借用“蓝天白云”的概念，表达保护自然环境的理念在配色上，设计采用了白色和宝蓝色结合，弧面部分采用高光白色来强化该处特征元素，运用喷塑工艺提升质感，该处的反光能很好地暗示着高品质的存在，而长线条整齐画一的布置，也显得干净利落。中间部位搭配宝蓝色，这部分结构相对复杂，用这种偏深的颜色来淡化变化
9、，加上配以白色这种极浅色产生强反差，从整体上给人一种简洁大气，具有时代感、科技感的心理感受。白色和宝蓝色都能给人纯净的感觉，体现了蓝天白云的概念，设计者以此表达了保护自然环境的理念。辊道窑本身是一种大能耗设备，当下，节能减排、降低环境影响正是该辊道窑在完成其烧成本职功能之外的最重要任务之一。高铁时代设计理念如彩图6所示。 4 高铁时代型辊道窑设计功能经全包覆设计而成的高铁时代型辊道窑除了在外观视觉上起得了突破及市场支持外，还同时开发和实现了节能伴侣等四项产品功能：4.1 窑炉的节能伴侣技术高温助燃风加热技术是目前最有效的窑炉节能减排技术之一，但当助燃风被加热到200 或更高的时候，喷枪和助燃风
10、管会很热，即便是有保温措施，往往还是会造成有枪区窑炉附近环境温度过高，给窑炉日常巡视维护造成不便。高铁时代的开发也是为了配合另一项高温助燃风节能技术同步开发出来的，在这项技术中，助燃风可以被加热到350 ，对于一条日产10000 m2抛光砖的天然气窑炉来讲，平均每条每天约节省3000 m3天然气，年减少二氧化碳排放达1700 t以上。高铁时代外侧板的设置，充分改善了炉体表面的热对流情况，并对这些热辐射起到有效的隔离作用，操作环境温度大幅度降低。窑炉工作时环境及外侧板温度如彩图7所示，这一组照片是在一个项目现场实际拍摄到的，当窑炉环境温度（地面温度）为30 时，窑炉工作时高温区内部工作温度超过1
11、200 ，而该处喷枪附近外侧板温度只有37 ，在观察孔打开封盖的情况下，外侧板附近温度也只有40 ，温升不超过10 ，大大低于行业标准规定的35 环境温升值，而且测量点在窑炉靠车间内部一侧，处高火保温区位置，这在以前的辊道窑中是不可想象的。4.2 便于辊道窑安装、操作和维护各助燃风管和燃料管全部内置，均不用做任何拆除动作，就可以直接拆除外侧板，这样，不但方便了内部结构的维护，也允许外侧板在辊道窑的所有安装工作完成后才安装，增加了安装工作的灵活性。4.3 保持窑炉外观常新以前的窑炉外侧板离燃烧器附近的窑体很近，温度比较高，容易被烧坏、烤黄或烟熏，影响窑炉外观，特别是有些窑炉外侧板内部空间相对封闭
12、，热对流差，炉内因各种原因外泄的烟气直接溢流到外侧板外侧，加速烟熏。高铁时代外侧板在燃烧器附近离开窑体的距离较大，在该处并没有像以前的设计那样刻意收窄空间，内部空间沿高度方向畅通，具有良好的导流效果，有利于排烟降温，规避了上述缺点。4.4 增加维护的安全性，易于清洁外表面平整简单，易于清洁维护，也减少了在清理过程中意外触碰窑体其它结构的可能，比如阀门等，同时待清洁面温度也更低，使用安全性得到有效提高。5 高铁时代型辊道窑的进阶设计5.1 自主研发，不断改进整个项目实施过程经历了概念设计、细节功能设计、3D模拟、实物样板、操作性评估、实体工程等环节，每个工程完工后都有总结改进，每个新工程都力求优
13、化提升。5.2 系统化、系列化推进窑炉是工程项目的主体，作为一个系统，配套的还有控制柜及卧式干燥窑，为了强调整体化效果，设计者将这两个分立的配件或设备也做了重新设计。高铁时代最具特征的元素是设备侧面外观的上下部分别为直板向弧板过渡，板身为喷塑高光白色，侧面中间部位采用宝蓝色过渡，设计从系统化的角度出发，将这统一的风格全部贯彻到了相关的配件或设备中，旧款辊道窑和高铁时代的主控制柜、风机柜及双层普通干燥窑对比如彩图8彩图13所示。而就辊道窑本身来讲，根据使用要求、燃料变化及配置不同，外部结构上又有了很多变化，形成一个系列产品，为了适应不同的管线配置，隐藏内部结构，还原创性地配套开发了附着在外侧板上
14、的推拉式活动门结构，操作简便，成本低，如彩图14所示。彩图14中推拉式活动门有两扇关闭状态，三扇开启状态，用于效果对比。6 高铁时代型辊道窑的价值分析与研发启示该产品一推出就立即开始正式销售，在每一个新项目谈判过程中，只要客户知道了有高铁时代这款产品，他们都指定采用，极受市场欢迎。高铁时代的推出，就单一事件来讲，对公司的企业形象提升程度是空前的，而这一创新过程与结果，同时也给大家带来很多启示：6.1 消费层面这次产品设计的创新，表面上来看是一次产品外观的改变，但实际上是一次产品功能和美学感受的双提升，要做好产品设计就必须坚持“以人为本”的设计思想，这次创新设计过程，就是一次以满足客户需求为核心
15、原则的设计实践过程，其成功在于以下三个方面改变着消费体验，改善了操作环境：（1）陶瓷机械，热工设备像其他工业装备一样，在我国经过多年的发展，已经走过了唯功能需求时代，消费者进入了一个多元化需求层次，人们一般性的事物认知过程经历是由表及里，好的外观往往会有一个好的开始，能够引起消费者对产品更多的正面评价，促进成交。在行业里已经有企业愿意花钱请专门的设计公司来升级自己的产品外观，充分证明外观设计已经引起了广大产品开发者的足够重视。（2）客户采购一条好的窑炉，是为了稳定高效地烧制好的产品，这是他的原始需求，而当这个产品在满足这些需求之外，还有一个符合现代审美观念、甚至能够表达一种正能量理念时，其更深
16、层次的潜在需求就被发掘，为客户增加了附加价值。一条具有时代感的高铁时代横卧车间，客户更愿意带朋友和他自己的客户来参观，银行客户经理上门考察也因之而加分，车间的一线操作者因为操作环境的改变也更有好的心情去呵护他要操作的设备。从心理层面去改变生产过程、提升外界对企业的评价。（3）在行业内的普遍认知上，窑炉旁边都是很热的，到了冬天，往往有些员工喜欢到窑炉边走走，顺便取暖。有一个客户总经理曾说，今年年初当地也很冷，他那天到车间去，想到窑炉边暖和一下，结果让他大失所望，用他的话来说：“窑炉边上冰凉的”。一下子完全改变了他对窑炉的认知，高铁时代型辊道窑的出现，将改变人们对窑炉操作环境是一个高温操作环境的看法。6.2 设计层面高铁时代的成功，也将对引领设计趋势、推动行业发展起到积极作用。 （1）工业窑炉，特别是大型连续式工业窑炉的外观设计通常来讲长期不变，大部分都还
