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©文丨 e-works王聪

在当今世界上,没有什么比航天技术更能充分展示一个国家的综合国力。作为人类历史上最为复杂的系统工程之一,它的发展不仅取决于这个国家的整体科技产业水平,也是对背后研发设计能力的直接考验。


作为自主品牌的典范,联想一直致力于提供高可靠、高性能的工作站产品,助力中国航天事业的发展。


在前不久的神舟十一号载人飞行试验中,联想P系列移动工作站首次进驻了太空实验室,不仅继承了“自主创新、勇于挑战”的航天精神,更以航天品质展现了中国制造的榜样和动力。


其实早在2012年,联想就成为了中国载人航天工程的战略合作伙伴,为其提供计算设备支持。在今年10月17号进行的神舟十一号载人飞行试验中,联想P系列移动工作站不仅承担了科学实验信息采集、数据分析、网络接入等重要工作,还帮助航天员进行收发邮件、视频交流、飞行记录、管理日程等工作。


此外,在10月19号进行的中国神舟十一号与天宫二号交会对接任务中,联想工作站也服务于中国载人航天工程总体仿真实验室及主要研制单位,在轨道计算、模拟仿真、航天器设计等环节承担了大量关键任务。


为了探寻联想P系列移动工作站的航天品质,更好的了解它的研发设计过程。2016年12月2日,笔者一行人来到了位于横滨的联想大和实验室(Yamato Lab),近距离的参观了P系列移动工作站的研发历程和测试环境,见证了它的诞生过程。


 初探大和

 走进联想P系列的孕育摇篮 


谈到移动工作站,可能大部分人觉得外观上看和笔记本毫无二致,然而实际上产品设计方向和应用领域却是截然不同。不同于个人PC,联想P系列移动工作站主要用于研发设计领域,不仅仅需要追求性能参数,更重要的是整体的可靠性与稳定性,这就要求工作站产品在设计之初经历严格的测试,本次参观的大和实验室就是提供这样一个千锤百炼的场所。联想在工作站研发设计上,分别在中国北京、日本横滨和美国罗利三大研发基地为支点构成全球研发体系,被形象的称为联想“革新三角链”。


其中,本次参观的位于横滨的大和实验室前身为1985年成立的大和事业所,从2011年搬迁至横滨后,主要负责联想产品品质和稳定性的研发工作,主攻P系列移动工作站的工程研发。位于美国的罗利研发中心则与大和实验室协同配合负责研发前的产品构思,并进行相关软件的开发,而北京研发实验室主要负责IdeaPad相关产品开发,保证24小时不间断地为用户需求进行持续创新。


根据实验室工作人员的安排,整个参观过程主要集中在四个实验室区域,分别是位于大厦一层的鲁棒性和耐久设计实验室(Robustness and Durability Lad),二层的无线和音响设计实验室(Wireless and Acoustic Design Lab)、耐久性设计实验室(Durability Design Lab)以及电波和可靠性设计实验室(EMC and Reliability Design Lab)。


 千锤百炼

 严格测试标准保证航天级品质 


1
牢固设计实验室

a.碰撞测试


根据工作人员介绍,碰撞测试主要模拟人在自然站立形态下,手中联想P系列移动工作站掉落的场景,以验证冲击是否会对硬件造成伤害。据工作人员介绍大概每三秒会进行一次碰撞,此试验会持续数小时,然后开机检验是否出现问题。


图1 碰撞测试


b. 重压测试

重压测试通过在固定于试验机的P系列移动工作站上放置金属重物并让其进行不规则振动,重现放入工作站以及其他物品后的背包状态,通过模拟单体承受振动测试主板的承重能力。


图2 重压测试


图3 查看测试后机器内部情况


c.低压测试

低压测试是通过模拟类似生活中飞机与高山上的低气压环境,测试低压环境下P系列移动工作站的抗压能力。


图4 低压测试


d. 键盘测试

键盘测试是模拟手指敲击键盘,通过重复定点测试键盘力度、键程等参数,从而确定最佳的按键手感。


图5 键盘测试


e. 粉尘测试

粉尘测试是通过沙子和纤维模拟现实中粉尘对P系列移动工作站可能造成的影响,确定粉尘进入工作站内部的分布情况,确定积累地点并检测CPU在最大负荷下能否保证性能和散热效果。


图6 粉尘测试


f.自由落下测试/角落下测试

通过抬高至成人手持工作站的最高高度,对整机、侧面、边角分别进行跌落测试,查看工作站本身及数据的损失程度。


图7 自由落下试验/角落下试验


2
无线和音响设计实验室

a.无线天线设计及验证

主要测试联想P系列移动工作站的无线信号和天线性能,测量屏显示黑白区域反映了对笔机器天线精度影响。


图8 无线天线设计及验证


b.半消声室测试

重复进行与P系列移动工作站发出的音频有关验证,从控制数值性响度和控制令人感到不快的音频两个突破口进行各种各样的测定,调整产品性能和舒适性。下图所示房间四周布满了三角锥型海绵则主要用于吸收电波反射信号。


图9 房内为半消声室


图10 房外信号发射器


图11 房外信号发射器(2)


3
耐久性设计实验室

a.电波测试

模拟日常使用的手机电波对工作站可能造成的干扰,手持塑料板上的线圈发光显示了肉眼看不见的电波,通过不断对P系列移动工作站360°环绕测试确认是否会对工作站造成影响。


图12 电波测试


b.静电测试

电子设备产品有时候会遭受巨大的静电打击,静电测试模拟10000V的电压静电对工作站可能造成的影响。


图13 工作人员测试前佩戴绝缘手套


图14 用电枪进行静电测试


c.开合测试

分左手习惯和右手习惯频繁的重复进行LCD面板的开关,验证即使长时间的使用也不会在P系列移动工作站转轴、LCD面板和基盘等部分发生问题。


图15 开合测试


d.LCD动态压力测试

模拟手指或掌心等多种尺寸的圆筒状专用器具在数十个地方对LCD进行压迫,确认是否会出现面板的物理破损,以及在显示方面是否会出现问题。


图16 LCD动态压力测试


图17 LCD动态压力测试


e.承重测试

通过在闭合的机器上放置重物,测试工作站的绝对承重能力。


图18 承重测试


4
电波和可靠性设计实验室

a.电磁波测试

通过构建全封闭的半消声电波暗室,确认从联想P系列移动工作站发出的电波是否符合世界上的各项电波标准,同时确认这种电磁波是否对联想P系列移动工作站本身装备的用于无线通信的天线等其他功能带来影响。


图19 电磁波测试中的电波发射装置


图20 电磁波测试的电波显示装置


b.风扇使用测试

模拟CPU风扇长期使用后的运行情况,值得一提的是联想模仿现实生活中对工作站可能造成的影响,采用变幻温度和物理摇晃等方式大大缩短了测试需要等待的时间,据工作人员介绍可以将CPU数年后的状况缩短到数天内实现。


图21 风扇使用测试


当然,联想P系列工作站测试内容远不止上述这些,据工作人员介绍这里展示的仅是直观的测试项目,部分测试内容由于不可间断性无法对外开放。虽然在参观过程中有些数据由于保密要求无法提供,但从给出的部分数据可以看出,每一道测试环节都会重复试验并达到一定的时间标准,下面是公开的部分测试详细数据:


震动测试:模拟震动冲击三个小时(1000-2000赫兹);

高温测试:加热到60°摄氏度的烤箱中烘烤四个小时;

低温测试:制冷到-20°摄氏度的冷冻箱中四个小时;

热冲击测试:温度在-20°至60°摄氏度波动,三次两小时循环测试;

湿度测试:放置在95%循坏湿度的环境中240小时;

低气压(高海拔)测试:海拔15000英尺(4500米)环境中测试一小时;

机械冲击测试:18次高加速和反复的脉冲振动;

灰尘测试:在灰尘环境中测试抵御能力。


 持续创新

 让用户随时化创新灵感为现实 


经过系统的测试内容参观后,笔者一行人回到了三层的会议室,在这里联想Think研发总监互井秀行先生向大家详细介绍了联想P系列移动工作站的前世今生,以及联想是如何结合Think系列卓越的设计经验和专业知识,将硬件创新贯穿在P系列移动工作站中,帮助航天工程为代表的中国企业进行研发设计,使研发过程更加灵活、高效。


图22 联想Think研发总监互井秀行先生进行介绍


互井秀行先生具有7年联想P系列移动工作站,以及24年ThinkPad的研发经验。他表示自2008年发布ThinkStation工作站品牌以来,联想依托全球研发生产体系,将Think家族品质、创新、易用三大基因植入工作站这一全新商用领域。而随着全球移动互联的浪潮推动,设计者们希望不受限制地进行所有的远程编辑工作,实现多地的设计协作,从而加快产品研发速度和内容创作流程。正是看到这种趋势,联想推出了高可靠性的移动工作站,并将其分为了两大发展方向,一条是以P50、P70为代表的更加专业化的移动工作站,另一条是注重便携能力的由W541和W550s演化而成的P50s和P40 Yoga。


图23 联想P系列移动工作站发展路线图


接下来,互井秀行先生着重介绍了P50和P70工作站,他表示联想P系列移动工作站中的P代表着professional、powerful和performance。联想希望通过让P系列移动工作站结合ThinkPad和ThinkStation的优势,让设计者摆脱地点的束缚,随时随地进行研发设计,化创新灵感为现实。


图24 15寸屏幕的P50和17寸的P70


互井秀行先生表示为了提升P系列移动工作站的可靠性和高效性,大和实验室不断的通过硬件创新,提升用户的使用体验。例如在散热方面,联想独家研发了Flex Performance Cooling技术,通过对CPU和GPU分别安装两个风扇并建立共享机制,提升工作站的散热效率。互井秀行先生解释由于工作站平时应用中CPU和GPU同时工作的场景并不多,例如我们在进行CAD设计时主要就是GPU在工作,此时通过联想的Flex Performance Cooling建立了CPU和GPU风扇的协同工作,可以将气流抽送到另外一边,加快机器内部的热流通,实践证明在45W的环境下它的散热效果能够加快10.3%。


图25 联想Flex Performance Cooling技术


在电源管理上,互井秀行先生介绍根据用户的反馈,移动工作站进行电池使用时会大大降低CPU和GPU的应用性能。对此,联想携手英特尔创新推出了动态电池电力供应技术。例如在无外接电源使用电池时,P系列移动工作站可以对CPU和GPU进行电能供应进行动态调优,针对工作环境监测保证GPU达到55W及以上的能源供应。如果GPU没有工作,则CPU的电能会自动从10W上升至45W,满足CPU的高效运转。


图26 联想动态电池电力供应技术


在互井秀行先生看来,联想的创新还体现在设计细节上,例如常规的风扇叶片是等距离的,转动起来会产品较大的噪音并且听起来很刺耳。对此,联想通过精密计算设计不等距的叶片排列,使噪音的峰值划分为许多个细小的波峰,达到了人耳近乎听不到的噪音标准,提升了用户体验。


图27 联想不等距风扇叶片降噪技术


最后,互井秀行先生为大家总结了联想P系列移动工作站的测试项目,并介绍了联想在石油天然气、医疗和科学、工程建设、数字娱乐、金融等各行业的应用和典型客户。通过基于对客户和市场全面深入的了解,联想工作站总能提供最适合行业应用和市场发展的产品,以高可靠性和高效性帮助客户创造价值,同时推动了整个工作站行业的发展。


图28 联想工作站在各行业的应用和典型客户


 小结 


对于航空航天而言,容不得半点妥协与马虎,前苏联宇航员科马洛夫就是因为一个小数点的疏忽而导致降落伞失灵,最终酿成飞船爆炸的悲剧。


作为中国航天工程的研发设计硬件基础,联想一直将打造航天级品质工作站作为自身的核心目标,这次参观笔者也可以清晰的感受到大和实验室对于联想P系列移动工作站一丝不苟的测试态度和严格的测试标准。根据IDC的数据显示,2016年第二季度联想工作站在中国区市场份额排名第一,达到37.4%的市场份额,相信这也是用户对联想航天级品质的一种认可。未来,联想将秉承中国航天精神,为包括航天工程在内的各行各业提供专业可靠、性能强劲的工作站产品。



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