科技馆展品组成部件标准化研究

范亚楠

[摘 要]展品是科技馆最重要的展教资源,直接决定了科技馆功能的实现。本文通过对实体科技馆展品进行系统调研,研究总结科技馆展品的特点与基本组成,分析展品组成部件标准化需求,列出可通用化的展品部件,并对部件标准化设计提出建议,对于展品开发标准的制定具有参考意义。
[关键词]科技馆展品 展品部件 标准化
科技馆是面向社会开展科普教育的公益性基础设施,强调由观众通过自主参与,体验、操作互动展品激发科学探索兴趣,学习科学知识、科学方法,因此展品是科技馆最重要的展教资源,科技馆展品的数量、质量、特色、更新率以及完好率等,直接决定着科技馆的展教功能和对公众的吸引力。随着我国科普事业飞速发展,科普展品开发逐渐趋于社会化和产业化,如何保证科技馆展品质量、降低维护难度、提升完好率,满足新时期观众的科普需求,迫切需要不断提高科普展品研发、制作等各方面工作的标准化水平。
本文通过对科技馆展品进行调研,整理归类展品组成部件,对科技馆展品组成部件通用化、标准化现状进行研究,并从行业发展角度对标准化需求进行分析,提出展品部件标准化设计建议,以期对展品开发标准化工作提供有益借鉴。
一、科技馆展品基本构成
实体科技馆、流动科技馆、科普大篷车以及数字科技馆组成了我国的“四位一体”现代科技馆体系,其中实体科技馆是“主干”,因此本文以实体科技馆中的展品为研究对象。
科技馆展品按照展示形式,大致可分为机电互动类展品、多媒体互动类展品、静态模型展示展品、实物陈列类展品、体验类展品等五种。根据展品的五个分类,总结出五类展品的主要结构组成:(1)机电互动展品。主要有展台、互动操作机构、传动机构、执行机构、防护装置等组成。互动操作机构包括动力输入与电信号输入等,动力输入一般采用手轮、手柄、推杆等机构,电信号输入一般通过手轮、摇杆连接传感器或者直接采用按钮、触摸屏等设备;传动机构用于将观众的操作动作传递至展品执行机构,一般采用机械结构传递动力或者电信号传递;执行机构为展品主要展示部分,观众通过执行机构的动作,了解展品展示的内容,学习相关知识,一般根据具体的展示内容进行设计制作;防护装置主要出于安全考虑,为一些有安全隐患的结构设置防护罩、围栏等装置,将之与观众隔离开。(2)多媒体互动展品。主要由互动操作机构、电控及软件系统、多媒体显示系统等组成。其中互动操作机构主要由按钮、摇杆、手轮、触摸屏等组成。多媒体显示系统主要包括显示屏或投影等设备,一般在科技馆会为触摸屏、显示屏等设计专门的安装结构,起安全、防护作用。(3)静态模型展示展品。一般根据要展示的模型,设置相应的展台、防护装置,同时配套设置有关的说明牌。(4)实物陈列展品。与静态模型展品一样,一般根据实物设置相应的展示台、防护装置、说明牌,较大型的实物设计围栏围出安全区域。(5)体验类展品。作为大型载人体验展品,一般根据实际需要专门设计制作。
经梳理,得出科技馆展品主要由操作机构、电控及软件系统、传动机构、设备安装部件、安全防护机构等五类结构部件组成。
二、展品组成部件标准化现状
由于科技馆展品属于非标准化产品,常设展览的展品一般只制作一次,因此有关展品的标准行业内尚无发布推广,也没有相关的标准可供参考。笔者对国内几个著名科技馆,包括中国科技馆、上海科技馆、广东科学中心等进行调研,发现在展品组成部件通用化、标准化方面十分欠缺。例如,以互动操作机构中的按钮、摇杆、手轮等为例,一个场馆内,甚至是同一展厅、一个展区都不能做到统一,部分操作部件还存在安全隐患,如有的推杆中间的沟槽很容易发生卡观众,尤其是儿童手指。这些现象出现的原因主要是起主导作用的科技馆没有制定统一的标准,造成同一展厅内的展品不同的制作企业选择不同的结构与生产工艺,其结果就是组成展品的部件五花八门,展品造价较高、质量参差不齐,给科技馆展品的日常运营和维护工作带来了极大的压力,如某科技馆展品维修部门,一个展厅内日常准备的维修部件就堆满了整个工作间,可见维护工作的繁雜。
为了提高展品质量,简化日常运营工作,降低成本,提高展品完好率,部分近期改造的科技馆在展品标准化方面做了一些实践探索。如中国科技馆2016年改造完成的“太空探索”展厅在展品部件规范化、通用化方面做了明确规定,采用统一的结构设计和标准件。虽然展品由多家企业生产制作,但展品质量高,展品外观统一,组成部件通用,大大简化了设计工作和日常维护工作,展厅开放参观后,连续多日展品完好率100%。
虽然中国科技馆在展品研发标准化方面做了有益的探索,但只是个案,展品研发和生产标准化、规范化程度低的现状仍没有改变,这在一定程度上制约了我国科技馆事业的发展。
三、展品组成部件标准化的需求分析
通过对科技馆展品及其组成部件通用化的调研分析,发现对展品组成部件通用化、标准化的需求十分迫切,为此本文从行业发展、科技馆自身发展与生产企业三个方面加以分析。
(一)行业发展的需要
随着我国科普事业飞速发展,科技馆建设进入高潮,展览展品开发规模不断扩大,逐渐趋于社会化和产业化,展品需求量大,生产能力不足,价格偏高,质量不稳的行业现状亟待改变。如何保证科技馆展览展品开发呈现较高水平,促进科普事业的可持续发展,充分发挥科普展览教育的社会效益,迫切需要不断提高展览展品开发、管理和运营等各方面工作的标准化水平。作为展品研发标准化的重要组成部分,展品组成部件标准化对科技馆行业的发展具有重大意义。
(二)科技馆自身发展的需要
在我国“四位一体”现代科技馆体系中,实体科技馆是“主干”。以中国科技馆为例,2017年8月12日全天接待观众人数达到了创纪录的5.6万余人次,人流量大、人员密集,使科技馆面临巨大的安全压力,对观众人身安全、展品安全等提出了严峻的挑战。同时,科技馆提倡公众动手参与和体验,展品长期处在频繁操作和使用的状态,甚至遇到破坏性违规操作等,这对展品质量以及可维护性提出了很高的要求。这些特点表明,展品不同于其他普通商品或产品,必须满足高质量、高可靠、绝对安全、可维护性强的要求。展品组成部件标准化、通用化,可大大降低展品设计与生产难度,保障展品质量。标准化的设计可有效降低展品安全风险。通用化的部件可大幅简化维修工作,对提高展品完好率有重要意义。因此,科技馆从自身发展角度,对展品组成部件标准化、通用化的需求十分迫切。
(三)展品生产企业的需要
随着科技馆展品开发产业化的不断发展,越来越多的企业加入到展品的研制、生产当中,为行业发展注入了新鲜血液。但是,鉴于现阶段我国科技馆发展水平和企业自身实力,展品设计、生产不规范现象普遍存在,相当企业刚起步,生产类似于手工作坊,造成展品质量很难得到保障。目前,规模较大的企业对标准的态度较为积极,而规模小、相对落后的企业由于担心自身的能力水平而对标准持保守态度。但从行业发展的大局来看,制定展品组成部件统一的标准,对于规范企业生产、提高展品质量具有重要的现实需求意义,推行标准化设计与制作,有助于企业的快速发展。
标准的制定是大势所趋,更是迫在眉睫。在场馆和场馆之间、场馆和企业之间建立统一的规范和准则,必然可以提升行业发展的压力和动力,推动科普事业向良性发展。
四、展品组成部件标准化设计建议
为了适应科技馆发展需要,引领新时代科技馆发展潮流,中国科技馆承担的中国科协“科技馆展品创新关键技术与标准研发及信息化平台建设应用示范”项目课题“展品开发标准研究与通用部件研发” (编号:2015BAK34B04),对展品开发标准化进行了系统研究。笔者参与了其中展品通用部件的研制工作,根据项目实践经验,结合上文的总结分析,对展品组成部件标准化设计提出以下建议。
(一)展品通用部件范围
根据展品组成部件研究成果,经系统研究后,提出详细的展品通用部件范围,如表1所示。
(二)通用部件标准化设计
1.通用操作部件。手轮、多档旋钮部件对轴尺寸和轴承型号、零件材料、与展台安装方式等做统一要求。推杆应在成熟的设计基础上增加防夹手结构。按钮与摇杆可直接采购,但是市场上按钮、摇杆种类繁杂,型号多样,实际使用时应优选出一种型号,统一使用。触屏安装机构与平板支撑旋转机构为观众通过触摸屏参与展品互动而专门设计的机构,满足左右、俯仰角度调整需求,零件材料、与展台安装方式、标准件选型等需做统一要求。
2.通用电气部件标准化设计。设计两种尺寸规格的通用电控柜,并对线路布局及电气部件等做了规定。设计制作科技馆展品用电控板,满足绝大部分展品电气控制需要;对输入、输出、串口通信、以太网通讯等做了统一要求。编制电气控制程序模块,所有展品的电气控制均以此模块为基础进行开发。编制通用多媒体程序控制模块,满足大多数多媒体互动展品程序控制需要。
3.通用传动部件。以科技馆机电互动展品常用的几种输入、输出为基础,对观众操作输入至展品响应部分的中间传动环节进行通用化、标准化设计。所有部件均采用常用的标准机械零部件,主要依据传动距离、负载情况、使用环境与方便快速维修等方面要求进行设计。
4.设备安装部件。设备安装部件中的展台是展品的基础,其外形多种多样,但应对以下几个参数作出规定:展台高度分为面向成人的展品与面向儿童的展品两种;材料;维修门尺寸应尽量大,并采用统一的铰链与锁扣;表面处理;台面文字字体、字高统一;踢脚。显示屏安装部件为固定电视、显示器等屏幕设计的结构,主要在结构设计、材料、防护措施上做统一规定。外挂设备安装支架,主要针对投影机等设备,虽然市面上有投影机架,但是展厅不同于会议室、教室等,环境需要额外对防尘、防撞与安全作出要求,例如增加保险绳且使用不同挂点设计等。图文版音箱部件,设计一套可快速更换图文版的结构,同时将音箱集成到其中。抽拉式维修平台主要在展台内部设置一个导轨式抽拉平台,展品使用的各种部件,如工控机、电控柜、传动部件等均安装在平台上,维修时只需拉出,而无需维修人员进入展台内。
5.安全防护部件。亚克力护罩外形多种多样,但材料选用、粘接工艺、通气与散热孔、与展台连接方式等需要作出统一要求。围栏以使用场所为依据,分为安全防护用围栏与维持参观秩序用围栏两大类。安全防护用围栏,参照相关国家标准进行设计;维持参观秩序用围栏,可根据需要自行设计,但强度需满足标准要求。使用钢化玻璃的围栏,应选用带夹层的钢化玻璃,单块玻璃面积不易过大。同时,为了方便维护,应提高玻璃安全性,设计合理的安全玻璃夹持结构,统一安装方式,统一钢化玻璃尺寸。
上述所有通用部件结构设计样例(含图纸),可参阅“科技馆展品创新关键技术与标准研发及信息化平台建设应用示范”项目(编号:2015BAK3
4B00)“展品开发标准研究与通用部件研发”课题(编号:2015BAK34B04)的通用部件研发成果。
综上所述,为了满足新形势下观众对科技馆展品的需求,亟需推进展品组成部件通用化、标准化工作。本文经过系统调研、分析与研究,对科技馆展品组成部件标准化进行探索,提出标准化设计建议,希望对科技馆展品开发标准的制定提供有益的借鉴。
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