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工业设计在工业内窥镜产品中的应用和价值

 

1、前言

内窥镜作为一个新兴产业,它的历史经历了从硬性光学内窥镜到光导纤维内窥镜再到电子内窥镜的过程,时间虽短却发展迅猛。国内在20世纪7080年代开始从国外引进内窥镜产品,主要用于航空航天产品内部多余物控制及一些零部件的质量检查。而现在仪器种类繁多,工业内窥镜就是其中之一。近年来,国内内窥镜检测已进入了实用阶段,越来越多地运用于产品生产过程的质量控制,并发展成为一种常规的检测手段。与此同时,随着成像系统

等部件的不断改进,核心配件成本的降低以及大规模的放开采购渠道,更有原本专做高端的国外品牌商家开始涉足国内低端市场,使得这一曾经略显复杂、深奥的高附加值产业的门槛开始不断降低,行业内的竞争趋于激烈,原本相对稳固的市场份额格局也出现变化。不少国内相关企业在发展上遇到了不同程度的瓶颈和转型障碍,不得不重新审视这一行业的前途。

 

2、工业内窥镜产品概述、应用及国内现状

2.1产品概述

工业内窥镜的种类.按成像形式分为:光学镜、光纤镜、电子镜。

(1)光学镜是完全将外部的物像通过一系列光学系统,没有失真地传到检测者的眼睛,所以成像非常保真,清晰度星高。

(2) 光纤镜原理和光学镜大同小异.为了进入弯曲复杂的设备内,我们选择光纤镜,光纤镜的清晰度取决于光纤丝的数量和光纤丝的直径。纤维镜的光学原理是:当把玻璃材料加热拉成直径为几十微米或十几微米以下的细长纤维丝时,它就变得较为柔软,可以任意弯曲,光线进入玻璃纤维后,经折射到达其内表面,如此反复地折射,光就从一端传到另端。当玻璃纤维弯曲时,反射角相应地变化,光线就随柔软的纤维而弯曲.这样就能利用自由弯曲的玻璃纤维,从任何位置上看到任何方向射束的物体反光,玻璃纤维导像原理是:将几万个玻璃纤维按顺序平行地排列起来,两端扎紧固定,构成一根反光束。图像由几万个光点组成的,如果玻璃纤维丝排列很好,一侧的图像与另一侧之成像就完全相同,通过这样的纤维丝束,光学图像就能不失真地从一端传至另一端,光纤镜便是将玻璃纤维导光束装置上直角棱镜、成像物镜或目镜构成纤维内镜的光学系统。外界的成像光线通过以上各部分的一系列光学反射.在目镜上可看到清晰的物体像。

(3) 电子内窥镜则足通过光学感应元件将物体内表面的情况拍摄.然后通过视频终端显示。内窥镜的历史经历了从硬性光学内窥镜到光导纤维内窥镜再到电子内窥镜的过程。尤其足随着半导体和计算机技术的飞速发展,电子内窥镜的出现和应用,被认为是内窥镜旋晨史上的单程碑。电子内窥镜不是通过光学镜头或光导纤维传导图像,而

是通过装在内窥镜先端被称为微型摄像机的光电耦合元件将光能转变为电能,再经过图像处理器“重建”高清晰度的、色彩逼真的图像。幽像质量的优劣直接影响着内窥镜的使用效果,也标志着内窥镜技术不断提高、不断完善的发展进程。电子内窥镜的出现,使图像质量提高到个崭新的水平,因此得到了越来越广泛的应用。

2.2工业内窥镜的应用

工业内窥镜应用于NDT(无损检测)工作,现在已受到工业制造和维修行业的欢迎。我国在20世纪70年代就将内窥镜作为NDT检测的重要仪器,用于民航飞机维修上。80年代中期,在压力容器、石化、电力、机械制造、军械等行业的NDT工作中也陆续使用了该产品,具体如下:

1) 航空航天工业:用于飞机结构框架、发动机、叶片检查。内窥镜产品用于飞机涡轮、叶片、发动机、焊缝表面、导管表面、燃烧腔体内部的定期检查或机体的检查,以及火箭发动机的研究开发、制造。

2) 汽车生产、维修:用于汽车零部件、发动机的检查。

3) 电力生产、建设单位:用于风力、水力、火力电厂以及电力建设单位检测。

4)精密铸造与机械制造:用于机械零部件生产、铸造单位检查。

5) 石油、化工、压力容器行业:用于石油、化工及压力容器工业的检测。

6) 铁路、船舶、建筑工程、研究单位:用于机车、涡轮、工程、制药、食品管道的检测。

7) 国防与军事安全、安检:用于武器设备、公共安全的检查。此外视频内窥镜技术在武器制造、日产维护,安全、海关检查、搜救、生命探测中也得到了应用。

 

2.3国内现状

当前在国内,主要有以美国韦林,日本奥林巴斯等为首的几家外资公司的产品控制着高端市场,其余欧美和国内品牌则竞争着中低端市场的这一错位生存状况。

但随着成像系统等部件的不断改进,核心配件成本的降低以及大规模的放开采购渠道,更有原本专做高端的外资品牌商家开始涉足国内中低端市场,使得这一曾经略显复杂、深奥的高附加值产业的门槛开始不断降低,行业内的竞争更趋于激烈,原本相对稳固的市场份额格局也出现变化。

值得一提的是,现在工业内窥镜技术应用已发展到运用计算机图像处理技术、打印技术、网络技术,完成内窥镜下图像的捕获、存储、处理分析,标准化报告的书写,先进的文档管理,准确的图像测量分析,局部放大,清晰的图文一体化报告输出等。目前,与国外在中国市场同类产品相比,国产窥镜产品应用该项技术的水平与国外同类产品接近。但是在产品质量可靠性、外观设计和制造工艺方面,则有着短期难以逾越的差距,而这些差距,直接影

响到产品的市场地位、品牌认知度和终端利润。

总的来说,目前我国使用工业内窥镜产品属于中等水平,发展潜力很大,有待进一步推广,机遇和挑战并存。

下面我们就来讨论发展的契机。

 

3、产业链结构与工业内窥镜产业

3.1产业链结构

在此之前,我们先从产业链的结构来简要了解一下制造业的构成。

中国长期以来虽然号称制造业大国,但从终端产品的实际利润率来看(尤其是出口商品),却往往是微利甚至亏损。这一现状充分说明,单纯地依靠加工制造来参与产品的市场竞争是相当困难的,同时在定价方面也没有多少话语权。实际上,任何行业的产业链,除了加工制造,还有6个环节:产品设计,原料采购,物流运输,订单处理,批发经营,终端零售。这6个环节就是整条产业链里面最有价值能够创造出最多盈余的环节。而我们的多数制造业工厂,即便费尽心思节约成本,提高质量(当然不是说这些不重要),看似已很努力。可放在整个产业链的视角下,只不过是针对加工制造这部分做文章,在最不赚钱的领域动脑筋。而其余的6个环节,却往往不被这些制造企业所掌控,当然这里面有主客观的各方面因素。

3.2工业内窥镜产业链

接下来进一步就国内工业内窥镜行业现状来对照这些环节,解析这一被认为是高附加值朝阳产业的优劣。

(1) 原料采购。随着成像系统等部件的不断改进(尤其是电子内窥镜光学感应元件COMS的出现),核心配件成本的降低以及大规模放开采购渠道,这一环节国内外和企业间以往的技术壁垒已经逐渐弱化,绝对的垄断已不存在。

(2) 物流运输。内窥镜相对属于小体量高附加值产品,物流对于成本的影响较小。

(3) 订单处理、批发经营、终端零售。这3个环节属于企业管理体系运作方面的问题,各企业之间鉴于体制、机制的差别有很大不同,也和企业的财力、规模有关,但不存在绝对的技术操作层面的难度。换言之,现有的差距,也不是短期内能轻易改变的。

如此看来,6个环节中有5个,或无决定性之匙,或有但无法短期内低成本实现,只能循序渐进。那么剩下的就只有“产品设计”这个排在产业链第一位的环节了。

工业内窥镜的产品设计,又简要分为光学设计、机电设计、产品造型设计和结构设计4个部分。以目前电子内窥镜大规模取代传统光纤镜的趋势来看,前2项目前多数企业都能不同程度的重视并达到一个相对较高的层面,而产品造型设计和结构设计这两个有着密切联系的重要方面却被或多或少的忽视甚至无视。目前市场上的大量国产产品,多仍在沿用上世纪90年代的老旧设计和模具,造型粗陋,观感、触感和人机操作性能均低下,极大影响产品竞争力和品牌价值,进而影响产品利润。而这一切问题的根本,在于工业设计的缺失。

 

4、工业设计概述及其在产品设计开发中的作用

4.1工业设计概述

工业设计由Industrial Design直译而来。以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行设计,为20世纪初工业化社会产物。目前被广泛采用的定义是国际工业设计协会联合会(ICSID)1980年的巴黎年会上为工业设计下的修正定义: “就批量生产的工业产品而言,凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格,叫做工业设计。”根据当时的具体情况,工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作。而且,当工业设计师对包装、宣传展示、市场开发等问题加以解决并付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时,也属于工业设计的范畴。

4.2工业设计在产品设计开发中的作用

工业设计在产品设计开发中起着举足轻重的作用,而产品的设计开发又与企业发展有着密切的联系。

4.3工业设计提升产品的美学品质

工业设计在创新产品品质、创造产品艺术附加价值方面大有用武之地。产品的功能、形态、色彩和它带给人的心理感觉是很难计算出来的,它们都可以给产品带来很大的附加值。工业设计是综合了技术与艺术的创新性活动,书形的电子计算机、鲨鱼状的飞机、人物形的衣柜⋯⋯这些产品的美丽就在于设计。它们是外观造型、使用性能、材料品质、艺术风格,以及生产技术诸多方面的完美组合。

4.4工业设计提升产品的人性化需求价值

产品都是为人而设计的。从设计的本质来说,在产品设计过程中,任何观念的形成均需以人为基本的出发点。就产品设计的本质来说,以人性化为主应看作是首要的设计理念。注重人性化的设计,正是工业设计所追求的崇高理想,即为人类造就更舒适、更美好的生活和工作环境。

4.5工业设计可以提高企业的市场竞争力

市场消费人群的多样化,催生了产品的多样化、丰富化,这就是为企业带来了广阔的经营空间。工业设计的介入不仅满足了消费者的需求,而且扩大了市场份额,增加了盈利空间,同时也体现了以人为本的现代经营理念。

4.6工业设计可以提升企业形象

促进产品销量企业产品进行集群设计,以个性鲜明的畦计,突出风格统的产品群体形象,从而创立易识别的,

统一的企业形象。无需标牌提示,一望而知是某品牌产品,起到强化品牌概念的效果。使消费者因钟爱某产品的设计风格而购买该产品,并产生持续购买该产品的欲望,成为其忠实用户.这就提高了产品品牌的认知度,促进了产品的销量。工业设计绝不仅仅是“外观设计”.而是融台了品牌、结构、材料、颜色、控制、文化等多种因素在内的核心研发手段。从众多跨国公司的经验中可以看出.品牌在市场中被信赖和被热悉的过程.其实是企业的工业设计在市场中被消费者认蒯和青晾的过程.因此,工业设计将是企业打造自育品牌的重要砝码。

 

5、结台实例分析工业设计在工业内窥镜厦其周边产品设计中的应用

一款合格的工业内窥镜产品.除了外观方面要有吸引眼球的元素,更要在便携性、可操作性和产品可靠性等方面有其特色,下面结台几款具有代表性的相关产品,就工业设计在工业内窥镜及其周边产品设计中的应用作一个简要分析。

5.1韦林xL Go工业视频内窥镜

通用电气旗下的韦林工业内窥镜公司自1984年研制出世界上第一台工业视频内窥镜以来.一直雄踞全球工业视频内窥检测技术首要地位。这款内窥镜是通用电气最新型号的工业视频内窥镜。小巧的机身使这款检测系统汇聚了多种特点,它的各种功能特点也使得检测更轻松,通过操作方式高度的集成有效减少检测时间,从而提高经营敬益。最直观的感受.这款产品具有简洁的典型特征,它甚至重新定义了工业视频内窥镜的便携性。由于超长持机采用锂电池的应用,无需笨重主机、繁琐的电缆或电源线,使得xL 60的整机体量得到极大程度的精简,重量仅为1 73 kg。操作性方面,用户界面的5个按键让操作变得简便而直观。中置的多功能控制杆采用单手操作,人件工学设计的系统手持部丹可通过单手操作获得完整的数据控制。以上这些充分体现了以用户人性化需求为核心的工业设计以人为奉的宗旨。道教产品同样具备优异的产品可靠性,它专为工厂车间的恶劣环境而量身打造。减震材料和密封性颇具策略地台为一体,以防止冲击损坏.同时防止扶尘及水侵入。为了保证在各种各样的环境条件中实现最优性能,xL 60开发过程中必须通过连串的性能试验。

5.2徐州博悦公司研发的BOY便携式电子内窥镜

 此款产品的设计亮点在于,运用工业设计对现在产品进行改造和再设计,以达到节约成本的同时,完成新产品的开发。

此设备基本单元分为两部分,即手持式图像处理器和传统机械操作部分。两者之间设计了耦合连接结构,使得用户使用时可根据需要随时拆卸、装配、灵活自如。同时采用内置LED照明和大容量可充电锂电池,无需附属的外接光源及驱动器部分,整机重量小于1.5Kg,充分体现了便携性。

操作方式上,除了传统的机械手轮操作,驱动器的UI设计同样简洁明了、容易上手,同时一切图像观察效果可以很直观的反馈在3.5寸彩色液晶监视器上,拍照、录像单手即可操作完成。而这一切都是在整个操作手柄上完成的.有效提高了工作效率。

与国外品牌昂贵的电控弯角工业内窥镜相比,这款产品由于保留了传统的机械操作部而节约了成本.同时在重量、体积、功能、便携性和操作的简易性上却并不逊于这些高端的竞争对手。差异化的设计定位为它觅得了自身在市场上的竞争力。

6、结束语

工业设计是实现产品创新的一个环节.也是最为重要的环节,尤其是对当今的中国企业来说,推进工业设计对实现产品创新,增加企业的核心竞争力.应对激烈市场竞争.有着极为重要的意义。事实上,在一个完美的工业设计体系中,工业设计要覆盖产品的整个生命周期。有的企业往往正在研究的,是两三年以后才投放市场的产品设计。精雕细琢下的产品设计不仅能够极为准确地切入市场,还能为企业带来报好的利润和品牌信誉。日本日立公司作过统计,该公司每增加1000亿日元的销售收入,工业设计所占的作用占51%,而设备改造的作用只占12%。在面临着严峻的国际化竞争的情况下,中国工业内窥镜企业暂时在核心技术、资金方面还不能同那些大型跨国公司相比,但是.工业设计属于创意产业,它带有很强的主观性,只要策略得当,中国企业完全可咀在远方面与外国公司一比高下一在核心技术以及各种资源有限,班及现阶段整个工业内窥镜行业“规模化、价格战”已经逐渐难以支捧一

个品牌产品的市场需求,产品同质化愈发严重的情况下,工业设计将是国内工业内窥镜企业参与激烈市场竞争的重要突破口。

 

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