舞臺機械技術應用的國內(nèi)外水平比較

演藝裝備是文化產(chǎn)業(yè)的硬件設施之一，為演出藝術提供設備技術支持。演出藝術除了提高創(chuàng)作水平及演藝技能之外，離不開演藝裝備技術的有力支撐。此類裝備技術中主要包含音響、燈光、視頻、特效、機械等設備及其相關的聲、光、電、訊、特、機等多方面的技術與其組合。而舞臺機械設備及技術是其中體量大、技術性復雜、安全性要求高，相應地投資額度也最高的裝備。

舞臺機械是將通用機械、起重運輸機械、游樂機械、機械自動化生產(chǎn)線以及機器人等所有機械結(jié)構(gòu)、機械運動的技術綜合應用到演出場館，用以直接或間接支持表演效果的專用機械設備技術。當今舞臺機械已不限于常規(guī)室內(nèi)劇場，已廣泛延伸至電視演播室、文化主題劇場、大型實景劇場、各種秀場、雜技場、公共集會場等——所有表演藝術活動的場所。其中，每個場館不乏數(shù)百臺升降、平移、旋轉(zhuǎn)等臺類機械設備以及起吊、飛行、空中舞動、場地及空間切換等上空機械設備，形成品種繁多、結(jié)構(gòu)復雜、應用廣泛、綜合性很強的機械設備系統(tǒng)。

舞臺機械包括執(zhí)行承載及運動的實體機械設備，以及操縱其承載運動的控制系統(tǒng)，統(tǒng)稱為舞臺機械設備系統(tǒng)。其中的機械與電氣技術涵蓋了多種學科的基礎理論與應用技術，成為科學技術與表演藝術緊密融合的技術體系。

1 機械設備水平比較

國產(chǎn)舞臺機械設備技術經(jīng)過持續(xù)發(fā)展與積累，技術水平顯著提高。目前機械設備部分的國產(chǎn)化率已達到90%以上，除了少數(shù)秀場，如武漢萬達“漢秀”和西雙版納“傣秀”等項目的臺上卷揚機設備，仍由國外廠商提供，其余工程項目的舞臺機械設備基本都由國內(nèi)廠商提供。

隨著國家工業(yè)水平的提高，國產(chǎn)機械設備的設計、制造水平完全達到和滿足了設備功能的需求，為國內(nèi)市場所普遍接受。國內(nèi)龍頭企業(yè)和有行業(yè)歷史的企業(yè)，其常規(guī)室內(nèi)劇場的機械設備已基本成熟、形成系列，設計、制造水平比較穩(wěn)定，有個別國內(nèi)廠商還承擔了部分國外項目。旅游劇場的機械設備為適應千變?nèi)f化的演出形式需要，新結(jié)構(gòu)層出不窮，國內(nèi)廠商都實時應對了市場需求，設計、制造了多種巧妙的機械結(jié)構(gòu)，這類設備達到了國產(chǎn)舞臺機械設備的領先水平。

然而，大中型項目的國產(chǎn)機械設備中采用的核心配套部件如電機、減速器等都是國際品牌產(chǎn)品，中小項目的機械設備中采用的核心配套部件都是國內(nèi)品牌產(chǎn)品。這就說明舞臺機械設備技術水平的提高，還有待于國家整體機械工業(yè)水平的提升。

國產(chǎn)舞臺機械設備的技術水平已經(jīng)完全滿足一般設備功能的需求，但與國外頂級廠商的技術水平相比還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在以下。

• 機構(gòu)的安全功能還不盡完善。如不少卷揚機的防松繩、防亂繩裝置還不能起到真正的作用；有些升降臺防剪切裝置的功能不完全可靠，定位鎖定裝置沒發(fā)揮作用；車臺防擠壓裝置也不到位等。
• 機械設備的制造工藝水平還比較低。產(chǎn)品精度不保證，制件比較粗糙，傳動運行振動噪聲比較大，致使壽命縮短。結(jié)構(gòu)件組裝率低，焊接質(zhì)量差等。
• 秀場高端的臺上卷揚機設備還得不到市場認可。此類設備裝置在速度、承載力、安全裕量、安全功能等方面達不到要求，目前還沒有占領國內(nèi)市場的條件，更沒有占領國外市場的可能。這是因為受到設計水平、制造工藝、市場價格等條件的綜合影響，還需要持續(xù)地多方面努力提高。
• 設備產(chǎn)品包裝運輸中的防護不到位，現(xiàn)場安裝過程也缺乏防護措施；首次新設計的機構(gòu)缺少車間試驗，現(xiàn)場改動比較多。這些都導致設備似舊非新，影響安裝質(zhì)量、工程形象以及運行壽命。

國產(chǎn)機械設備的設計、制造水平也參差不齊。業(yè)內(nèi)骨干企業(yè)相對水平比較高，除了滿足功能，都有比較可靠的設計裕量和較好的工藝手段保證。一些不太規(guī)范的小企業(yè)也在承接項目，其設計水平與制造工藝水平相差較大。

2 控制系統(tǒng)水平比較

2.1西方舞臺設備技術廠商的高端控制系統(tǒng)

西方舞臺設備技術廠商的高端控制系統(tǒng)主要有以下幾個：奧地利瓦格納比羅舞臺系統(tǒng)股份公司的CAT控制系統(tǒng)、德國SBS舞臺技術有限公司的COSTACOwin控制系統(tǒng)、德國BBH舞臺技術有限公司的INTECON控制系統(tǒng)、英國ST舞臺技術公司的ST控制系統(tǒng)、瑞典Visual act舞臺計算機技術公司的Visual act控制系統(tǒng)。此外，國際上還有一些公司提供先進的舞臺用吊機設備及其控制系統(tǒng)，如荷蘭Cybermotion的二代鏈式吊機及其智能運動控制系統(tǒng)、荷蘭Trekwerk公司的舞臺吊機及其控制系統(tǒng)、葡萄牙馬其納（Maquinas）系列吊機及控制系統(tǒng)等。

其中奧地利瓦格納比羅舞臺系統(tǒng)股份公司的第4代具有可應用虛擬劇場進行仿真編程測試，具有激光測距接口，具有時間代碼、MIDI、SMPTE LTC接口，可進行載荷自平衡調(diào)整等等頂級功能的CAT控制系統(tǒng)，其特殊優(yōu)點如下。

• 1D、2D特別是3D移動路徑可實現(xiàn)高精確性控制，且可實現(xiàn)重現(xiàn)控制。
• 集成的安全監(jiān)督和安全控制。允許操作人員在各種情況下無需跟進所有活動，只需按一下按鈕或發(fā)出一個演出控制指令便可執(zhí)行。利用動態(tài)聯(lián)鎖，甚至在線移動矢量比較，不僅可以避免發(fā)生碰撞，而且可以在系統(tǒng)中任何部位發(fā)生跳閘和故障時，對設備和設備組實施安全的控制和同步停機。
• 與舞臺燈光系統(tǒng)、建筑照明系統(tǒng)、投影系統(tǒng)及任何其他第三方系統(tǒng)的實時通信接口。可在劇目制作過程中，由演出開發(fā)團隊考慮使用。
• 對于更為復雜的場次劇本，提供了控制臺移動模擬和完整的離線編輯支持，從而能夠在其他人操作在線系統(tǒng)時進行編程。

2.2國內(nèi)舞臺設備技術廠商的控制系統(tǒng)

在舞臺機械設備系統(tǒng)國產(chǎn)化的過程中，國內(nèi)廠商緊隨電子/電氣/可編程控制器技術以及計算機技術的發(fā)展進程，著力研發(fā)了自己的舞臺機械控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)有效滿足了國內(nèi)市場可接受價位，且可實現(xiàn)功能的迫切需求，顯著緩解了不得不采用價格居高、維護服務困難的國外控制系統(tǒng)的尷尬。目前，舞臺機械控制系統(tǒng)國產(chǎn)化率也達到了85%以上。但一些高端的演出場館，特別是高端秀場一類場館舞臺機械控制系統(tǒng)仍由國外頂級的廠商承接。

國產(chǎn)舞臺機械控制系統(tǒng)技術在持續(xù)發(fā)展提升的進程中，完全滿足了設備控制功能需求。但與國外頂級廠商的控制系統(tǒng)技術相比，尚存在一定差距，主要在以下這些方面。

• 國外頂級廠商的控制系統(tǒng)無論采用軸控制器，還是采用專用控制板，為保證系統(tǒng)達到預定的安全完整性等級，都采用了雙處理器結(jié)構(gòu)，即執(zhí)行控制器CPU和監(jiān)視控制器CPU結(jié)構(gòu)。國內(nèi)骨干企業(yè)的控制系統(tǒng)采用了一定的冗余配置，提高了可靠性，但系統(tǒng)不能提供有關標準中規(guī)定和要求的所有內(nèi)部措施（這些措施用于確保足夠低的危險故障率），比如內(nèi)部電壓和溫度的永久性安全監(jiān)控，持續(xù)性自測，防止EMP（電磁脈沖）和某些自發(fā)的問題的內(nèi)存保護，輸入和輸出狀態(tài)和水平的交叉檢查等。國內(nèi)中小廠商的控制系統(tǒng)有的幾乎連冗余配置都沒有，其控制核心的安全性、可靠性與國外有較大差距。
• 目前，國內(nèi)舞臺機械廠商在為控制系統(tǒng)的調(diào)速設備配置變頻器時，基本都采用矩陣切換方式，即變頻器與受控電機不是一對一配置，而是少量變頻器通過矩陣變換支持所有電機的調(diào)速控制。這種方式導致系統(tǒng)有更多的環(huán)節(jié)需要監(jiān)控卻沒有監(jiān)控，于是無法在合理的安全水平內(nèi)實現(xiàn)安全功能。同時，多數(shù)系統(tǒng)沒有采用安全繼電器，也沒有對制動器、接觸器等有可能導致故障的所有環(huán)節(jié)實施監(jiān)控。
• 除了個別骨干企業(yè)，多數(shù)廠商的控制系統(tǒng)急停功能不能實現(xiàn)平穩(wěn)過渡，而急停過程有比較劇烈的振動，甚至有明顯的滑移現(xiàn)象，嚴重影響設備系統(tǒng)安全性及設備壽命。另外，前述機械設備中安全傳感器件的不完善部分，相應地控制系統(tǒng)也缺失合理的功能發(fā)揮與協(xié)調(diào)完善。

綜上，就國產(chǎn)舞臺機械控制系統(tǒng)而言，其在技術上的不足，導致系統(tǒng)難以達到期望的安全完整性等級，系統(tǒng)也沒有通過一定的認證。而這些在國外先進的控制系統(tǒng)都不是問題，都已得到完善的解決。這將使國內(nèi)企業(yè)自身的優(yōu)勢（如維保成本低、服務及時方便等）受到掣肘。

選自《中國演藝裝備科技藍皮書》（2015-2016）中國演藝設備技術協(xié)會 編，

轉(zhuǎn)載自：演藝科技傳媒。