論科技館展品設計使用和維修的可靠性

黃 昆

（溫州科技館，浙江 溫州 325000）

1 科技館展品可靠性含義

在既定的時間、空間條件內，指科技館展品從設計到使用的可靠性主要以“無任何故障執行規定條件的能力”這一條件進行衡量。科技館展品可靠性越高，給予科技館展教活動和科技活動開展的支持力度越大，有利于充分保障科技館展品展教職能的順利實現。與此同時，經過對科技館展品設計與使用的可靠性分析設計，在合理范圍內科學降低科技館人力、物力或成本的消耗支出，以不斷降低展品使用消耗率和故障率來實現對科技館社會職能效益和經濟效益的全方位保障。

2 科技館展品使用與維修狀況分析

2.1 科技館展品故障破損情況

一些科技展品經過長時間的展覽運行會出現物品材料自然老化的現象，即意味著展品使用壽命的降低，某種程度上對展品的正常展示也會產生不可預計的影響。在設計層面，一些展品的設計未能充分考慮觀眾、工作人員等重要群體因素，存在展品自身設計缺陷的問題，較容易發生展品破損情況。例如展品設計者未能充分考慮到觀眾群體操作的力度、方式等因素，一些展品尚未安裝相應的緩沖裝置而無法適應觀眾猛烈的操作，從而破壞展品杠桿原理。另外在計算機、新媒體等技術的支撐下，科技館展品數量、規模不斷增大，然而展品操作所用的旋鈕、按鈕、操作桿等硬件輸入設施設備等也是影響展品使用效能的重要因素。

2.2 展品設備維修處理

科技館展廳展品集多樣性、唯一性于一體，智慧科技展廳的設計涉及科學、計算機等多個學科內容，因而對于科技展品展覽設備的維修人員而言，須綜合具備計算機軟硬件、科學技術、機械、通信、電氣自動化、多媒體軟件等各方面專業知識，同時利用各種現代技術對展品使用過程中出現的各種問題進行針對性地維護處理，包括問題的定向查找、成因分析與解決。科技館展品展示技術涉及的聲、光、電、計算機等均屬于理工類專業知識，而這也是展品可靠性設計的重要依據。在科技展品設計階段，須綜合考慮展廳展品結構設計的合理性、材料投入使用的環保耐用性、展品設備電氣控制的安全可靠性以及元器件的通用程度等等，充分考慮到使用、維修管理環節展品的應用、保養、維修等延續性。如目前國內科技館所投入使用的互動模型類、機電一體化類、機械類以及多媒體類等眾多科技展品設備，涉及聲、光、電等多個學科。

從預防展品設備維修處理層面來看，對于科技展品結構的合理設計以保障展品穩定可靠運行為前提，進行展品逐件分析。如對涉及油液管路的展品應當重點觀察分析展品液壓系統安全性和有無泄露情況等，盡可能降低日后展品運行處理故障問題率，提高展品使用安全穩定性。而對于科技展品材料部分的設計，保證展品元器件的通用性，如展品的電器開關。同時結合展品材料屬性和外觀屬性合理選用材料，采用冷板烤漆、人造大理石臺面，保證展品外觀表面完整無損，以此減少日后展品外觀表面維修處理次數。另外在電氣控制部分，展品日后的維修處理更為專業，涉及對展品的安全保護、安全散熱以及重點區域展品的安全支撐。如對于帶電展品的金屬外殼和內外金屬板應當進行接地保護設計，采用過壓、過流等保護裝置為維修人員觀察維修工作提供便利。由此可見，綜合考慮科技展品結構、材料、電氣控制等部分維修處理可能情況，進一步優化完善科技展品可靠性設計體系。

3 科技館展品可靠性設計、使用可行性探究

3.1 展品設計元素

科技館積極適應社會發展實際需求，綜合考慮社會科普教育、精神文明建設共同需求，加強新型智慧科技館創新建設，以此有效彌補傳統科普館體驗單一、展示條件不足、展覽互動性差以及展品吸引力不足等問題，從而充分滿足參觀者多樣化的展覽體驗。為更好地追求科技館數字化建設與技術升級改造價值，加強對科技館展品創意設計分析探究顯得尤為重要。這里著重介紹有關于展品創意設計的幾方面新元素，以期為科技展品可靠性設計提供重要參考指標。

3.1.1 彰顯科技與創新元素應用

數字化、智能化發展背景下，我國科技館創新設計與科學規劃須及時轉變展品設計理念，深入挖掘計算機、新媒體等現代技術支持下科技展品設計的創新、科技元素。在科學技術的支撐下，明確界定科技館智能、酷炫、沉浸、立體的科技化展品風格，全方位展現科技創新展示手法。如一些科技館展廳的展項涵蓋折幕、環幕、球幕等異型投影、沉浸式投影、全息投影、機電互動、地面互動、墻面互動、桌面互動等互動模式……不同數字展項帶來不同的設計創意，多樣化的展示方式帶給參觀者全方位感官體驗。

3.1.2 推進體驗與互動元素滲透

科技館展品創意與可靠性設計始終圍繞“人”這一中心主旨展開，長久以來承載著科普教育和精神文明建設的重任。加深參觀者多樣化展品參觀體驗，滲透應用“寓教于樂”理念成為目前國內科技館建設與展品創新設計的首要使命。在展品創意設計過程中，綜合考慮參觀者的感官體驗和展品互動性需求，在滿足參觀者多樣化展覽需求的同時，最大程度發揮科技館科普教育職能作用。

3.1.3 打造特色融合元素設計體系

“滿滿的科技感”是科技館最為顯著的特色。在進行展品創意設計與科學規劃時，首先對展品可靠性設計含義進行充分了解，提煉出設計主題、建設內容、展覽環境以及展品智能中控、智能語音講解等各種融合性元素，通過創意設計與規劃充分凸顯科技展館的特色，以此加深參觀者對科技展品的理解、包容和思想認知。

3.2 展品設計細節

在細節上，國內越來越多中小型科技館更加注重滿足展廳的建設需求，凸顯科技展廳的多功能性。因而通過細節設計帶動科技館展廳展示價值提升不失為一項良策。

對于國內一些中小型科技館，往往同時兼顧科技展示空間設計與文化傳播教育功能的規劃設計。根據參觀者實際需求打造展品設計中心主題，進行系統化專業設計，同時展現展品設計的創意想象和探索創造。上文所述，從科技館展廳展品內容的整體性、布局規劃的系統性、空間條件和科技特色等方面全方位進行創意布展，打造集創意探索、沉浸體驗于一體的科學體驗空間。

另外，關于展品內容、空間的設計應當以“通俗易懂”為主，注重不同展廳、不同展品條件的連貫性，選取經典的科學原理、科學現象等內容，綜合考慮參觀者的視覺、聽覺等感官體驗來進行展項設計，確保參觀者易于接受和理解。如上文所述靈活利用VR、全息投影、計算機模型、機電一體化、電氣自動化等現代技術來豐富擴展展品內容和主題空間。科技館始終圍繞中心主題和觀者需求來進行展品可靠性設計，緊扣展品科技、人文與科學之間的內在關系，按照一定規則和邏輯在展品設計中鋪開主題內容。

3.3 展廳展品設計特點

國內較多具有一定知名度的科技館，諸如排名前十的中國科學技術館、上海科技館、武漢科技館、遼寧省科技館等展廳的設計更具復雜性和開放性，綜合考慮展示的互動性、趣味性、參與性等實際效果，同時有效提煉科技館自身的科技元素，將兩者有機融合來推進科技館展品創新與可靠性設計。

隨著更多科學技術的進步發展，科技館展廳展示手段愈發先進，運用高科技展示手法有機融合聲、光、電、三維動畫影響等現代視覺集成效果，展現科技館寓教于樂理念，推進實現與參觀者的有效互動。同時在現代科學技術和先進理念的支撐下，科技館展廳展品的展覽具有較強的文化職能傳播性，結合影音視頻、三維動畫等現代宣傳手法和展示技術積極建設智慧型科技展廳，以此不斷增強科技展品文化教育傳播性，拓展展覽針對性展示范圍。在展廳展品內容建設層面，采用高科技技術手段通過系統編程設計等多種展示形式立體展示多元化展品內容，這是加深參觀者互動體驗的重要方式。另外，憑借科技館展品強烈的互動性讓參觀者悉心感受科技館文化內涵，并與之進行互動，實現觀者與展品零間隙互動，以此獲得較好的體驗效果和宣傳作用。

3.4 展品質量管理

展品質量管理是推進科技展品可靠性設計的重要執行依據。在理論依據層面，展品的可靠性設計以提高科技館展品質量水平為根本目標，保證展品內容、結構、材料等設計的科學合理性與可行性，以充分滿足公眾對展品的實際需求。在執行依據上，科技館展品設計、制造與檢驗安裝雖然均為非標定制，但是須得可靠執行有關質量標準、國家標準、行業標準和企業標準，對此鼓勵采用適用的國際標準和國外先進標準。保護對科技館展品的生產研制、試驗適用和維修應當依照質量信息系統交流管理制度科學推進執行，保障展品質量信息安全。在進行展品可靠性設計時，明確界定科技館展品的性能指標和質量要求，運用可靠性、維修性、工藝性、測試性和安全性工程技術優化科技館展品設計實施方案。采用新技術、新材料、新工藝等對展品可靠性設計進行充分論證和鑒定，從根源上保證展品設計合理性與可靠性。

科技館展品從可靠性設計上須綜合考慮設計、生產、安裝到檢驗的全過程工作流程。其中，科技館有關于展品的研制、生產應當嚴格執行初步設計評審、深化設計評審、中期檢查、出廠驗收、預驗收以及最終驗收等管理制度，針對技術復雜且質量要求高的科技展品應當進行可靠性、維修性和工藝性測試，梳理建立完整通暢的科技展品生產研制程序，制定完善的展品圖樣和技術資料校對、審核、批準審簽制度。另外，從科技展品材料采購到研制生產須實行全過程嚴格控制制度，進行過程性評定和跟蹤，其中重點對展品制造元器件、原材料、外協件、成品件等進行合格性檢驗，應用統計技術分析展品工序能力，加強展品使用過程質量控制，從而充分滿足科技館展品使用和維修實際要求。

3.5 展品維修管理

科技館展品維修管理是對展品設計可靠性準確檢驗的重要環節，其維修質量管理主要任務是保持和恢復科技館展品性能。建立完整的質量責任制，實時完整記錄科技館展品使用和維修狀態，及時發現質量問題。同時，科技館應當定期組織開展展品運行中的質量評估，針對展品可能或已經出現的質量問題及時反饋至展品設計、生產研制和維修部門，聯合展品設計、生產和維修單位一同發現并消除展品的質量缺陷，采取針對性措施解決科技館展品質量問題。從事前組織設計、生產研制、檢驗測試、使用管理到維修服務，建立起配套完善的科技館展品管理保障機制，加強培養優秀技術骨干，充分利用計算機、新媒體等現代技術，為科技館展品的設計、應用和報廢等工作提供可靠技術支持。

3.6 科技館展品創意設計實施

科技館應用新一代5G技術和大數據技術全方位搭建智能中控管理系統，運用5G技術實現系統訪客大數據信息動態實時監測，結合客戶需求和信息反饋及時調整展品設計與營銷方案，采用高效編程技術制定精準可靠的電信級展品標準，以此有效應對復雜的網絡要求。采用機械臂和多媒體設備打造機械藝術裝置，制定智能化展品展示方案，加強全息影像技術、VR技術等先進數字化技術的有效應用，促進科技館展品設計與展示得到智能化升級改造，使得傳統物理建筑空間轉變為數字媒體空間，結合感應交互技術、全息技術、AR、物聯網等實現科技館展品完全虛擬現實展示功能，協同機器人技術、AI、腦科學等先進技術積極拓展科技館展品未來發展領域。由上述可知，在現代科學技術的支持下，科技館展品離不開聲、光、電、通信、多媒體等條件，這里就某科技館某項科普展品控制電路板的設計與制作進行簡單介紹，由此反饋出展品控制電路板模塊設計制作與標準化使用的可靠性。在進行展品控制電路板設計之前，快速學習并掌握科普展品控制電路設計流程步驟，確定熟悉設計制圖標準是推進展品可靠性設計的重要前提和基礎保障。其中關于設計制作流程的建立通常由展品概況、互動方式、實現方式、展品運行流程圖和控制原理圖、主模塊選型、控制程序設計、布局標準化設計等多個板塊組成。如關于展品概況的設計，須明確展品制作方向和成品效果，在明確展品主要構造、工作方式以及觀眾操作方式的基礎上確立展品實現方法和互動方式，以此完整得出展品控制電路板需要的控制點位數量和控制形式。

4 結語

綜上，科技館展品設計、研制生產、使用和維修管理是系統集成的工作內容。科技館依據一定的質量管理標準，采用妥當的技術手段和方法執行展品可靠性設計，著重加強展品從設計到維修服務的系統反饋，從根源上保障展品設計的可靠性。