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向高科技進(jìn)發(fā):格蘭仕航天微波爐十年研發(fā)路

2021-10-15

人類為什么要探索?

人類對(duì)天空的興趣是如此的廣泛與持久。是未知,一次又一次地驅(qū)使著人類,去發(fā)現(xiàn)新世界,去拓展科學(xué)和技術(shù)的邊界。

所謂對(duì)航天技術(shù)“無(wú)用”的爭(zhēng)論,不過(guò)是沒(méi)有認(rèn)識(shí)到“無(wú)用”的技術(shù)對(duì)認(rèn)知邊界拓展的價(jià)值。而今天,汽車碰撞、防火、掃雷、凈水等技術(shù)無(wú)不是源自航天工程。

格蘭仕研發(fā)的航天微波爐,就是航天領(lǐng)域“無(wú)用”的技術(shù)體系中的一項(xiàng)。在2021年9月1日播出的開(kāi)學(xué)第一課中,航天員們?cè)诳臻g站向孩子們展示了這臺(tái)“獨(dú)一無(wú)二”的航天微波爐。從2011年的一個(gè)想法到如今“一步登天”,格蘭仕歷經(jīng)了十年的研發(fā)挑戰(zhàn)。

2011年,格蘭仕董事長(zhǎng)梁昭賢收到了中國(guó)航天中心發(fā)來(lái)的問(wèn)詢,希望開(kāi)發(fā)未來(lái)在空間站中使用的微波爐。

梁昭賢聽(tīng)了眼前一亮。此前他只是聽(tīng)聞中國(guó)準(zhǔn)備上馬空間站工程,但是從來(lái)沒(méi)有想過(guò)格蘭仕有一天也能加入這個(gè)工程。他跟員工交流時(shí)談到,“有機(jī)會(huì)給國(guó)家做點(diǎn)貢獻(xiàn),也是一種榮譽(yù)?!?/p>

其實(shí)在航天中心發(fā)出邀請(qǐng)之前,專家們已經(jīng)對(duì)各種烹飪方式做過(guò)評(píng)估,給出的意見(jiàn)是,只有微波爐最高效,而在各項(xiàng)調(diào)研評(píng)估之后,格蘭仕成為“不二之選”。

在微波爐行業(yè),格蘭仕已經(jīng)占據(jù)全球50%強(qiáng)的市場(chǎng)份額,國(guó)外的品牌已經(jīng)很難與格蘭仕相抗衡。梁昭賢認(rèn)為,如果這個(gè)項(xiàng)目連格蘭仕都沒(méi)有信心去做,可能就沒(méi)有人敢接手了。

航天工程為航天員設(shè)計(jì)了一套完整的食譜,在三個(gè)月的空間站工作期內(nèi)配備了約120種菜品,充分考慮到色香味和營(yíng)養(yǎng)的均衡。中國(guó)人喜歡吃熱飯熱菜,希望烹飪之后這些菜品能保留原有的味道。

為此,格蘭仕迅速組織起一個(gè)專業(yè)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì),抽調(diào)了8名研發(fā)主力全職從事航天微波爐的開(kāi)發(fā),由航天微波爐項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李工負(fù)責(zé),此外還有20多人的輔助團(tuán)隊(duì)。

李工2003年加入格蘭仕,主持開(kāi)發(fā)過(guò)眾多型號(hào)的產(chǎn)品,其中充滿現(xiàn)代感的UOVO圓形爐腔微波爐徹底顛覆了方形微波爐傳統(tǒng)的加熱方式,但是與航天微波爐另起爐灶的設(shè)計(jì)相比,這些都只能算是微創(chuàng)新。

在前期的討論中,格蘭仕只有一個(gè)極為粗略的框架。由于空間站能源有限,僅靠太陽(yáng)能發(fā)電,航天微波爐的參數(shù)設(shè)定為100V左右的直流電,功率在 600瓦左右,體積控制在7升,比家用的10升~15升小的多。強(qiáng)度加強(qiáng)的同時(shí)重量也受到了限制,航天中心千算萬(wàn)算,最終給出13公斤左右的額定重量。“家用微波爐通常在10公斤左右,但是微波爐在火箭發(fā)射的過(guò)程中要承受劇烈的顛簸,對(duì)產(chǎn)品強(qiáng)度有極高的要求,所有材料都要重新選擇?!崩罟ふf(shuō)。

這是在“螺螄殼里做道場(chǎng)”,研發(fā)人員要像巧婦那樣,掰著指頭算能源、算重量、算體積,算這算那,對(duì)此,梁昭賢只有一個(gè)要求——不計(jì)成本。

闖關(guān)

航天科技集團(tuán)有限公司五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師柏林厚曾經(jīng)在一次采訪中說(shuō),開(kāi)展空間站工程,將從國(guó)家全產(chǎn)業(yè)鏈角度,極大地引領(lǐng)和帶動(dòng)包括空間科學(xué)、生命科學(xué)等多種前沿學(xué)科和原材料、元器件、智能制造等多領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)發(fā)展,發(fā)揮著不可替代的作用。

格蘭仕在這段探索的旅程中也將改進(jìn)并且學(xué)習(xí)全新的方法。

“所有的零部件都是全新研制的?!崩罟ず苁歉锌?。

項(xiàng)目開(kāi)始時(shí),在交流的過(guò)程中,研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷地想象航天微波爐的模樣,這是一個(gè)從0~1的開(kāi)發(fā)過(guò)程,電影《星球大戰(zhàn)》里的飛行器畢竟是科幻,微波爐還得扎扎實(shí)實(shí)地發(fā)揮專業(yè)功能,為中國(guó)航天員烹飪營(yíng)養(yǎng)健康的一日三餐。

第一個(gè)難點(diǎn)是失重狀態(tài)下微波爐如何工作。失重對(duì)微波沒(méi)有影響,但是食物會(huì)在烹飪箱里漂浮。

太空食品分成多個(gè)真空包裝。不就是固定食物嘛!看著簡(jiǎn)單,就這么一個(gè)細(xì)節(jié),一位工程師投入了一年多時(shí)間和精力才找到解決方案。而這里的難點(diǎn)是,微波爐工作過(guò)程中不能有金屬,否則會(huì)著火,食材分固體和液體,包裝規(guī)格也有差異,但微波爐必須滿足所有食材的烹飪要求。反復(fù)試驗(yàn)之后,從最初夾子的設(shè)計(jì)改成了魔術(shù)扣,兩邊一搭撕開(kāi)就行了,且適應(yīng)各種尺寸。

最后的方案是,在微波爐箱體中加入一個(gè)餐盒,加熱時(shí)將包裝食材放入到餐盒中,以此達(dá)到固定的作用。整機(jī)可在7分鐘內(nèi)快速烹飪不同分量的食品,且食品的溫度達(dá)到85℃左右。

為了達(dá)成全食材烹調(diào)的目標(biāo),研發(fā)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到波導(dǎo)盒導(dǎo)波的合理性、攪拌器組件傳輸微波的合理性和攪拌器均勻打散微波的合理性,通過(guò)不同方案對(duì)烹飪食物的均勻性進(jìn)行對(duì)比,使產(chǎn)品加熱速度快并且烹調(diào)均勻。

第二個(gè)攻克的難點(diǎn)是微波的干擾。民用微波安全的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是每平方厘米不超過(guò)5毫瓦,格蘭仕的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)是每平方厘米不超過(guò)0.7毫瓦,但空間站要求是接近于零,原因是微波的頻段與空間站W(wǎng)i-Fi的頻段恰巧一致。李工說(shuō):“這個(gè)頻段是避不開(kāi)的?!睆?.7毫瓦到幾近0毫瓦,這個(gè)挑戰(zhàn)就像珠峰登頂前的最后百米沖刺。

微波密封性能是指磁控管產(chǎn)生的微波不能通過(guò)傳送路(例如波導(dǎo)管)和腔體庫(kù)泄漏至機(jī)體外。扼流槽是在爐門(mén)內(nèi)設(shè)置的一條異型槽結(jié)構(gòu),發(fā)揮著引導(dǎo)微波反轉(zhuǎn)相位的作用。在扼流槽入口處,微波會(huì)被逆向的反射波抵消,爐門(mén)口處呈很高的阻抗,爐腔內(nèi)的微波被阻擋,不能從門(mén)縫處逸出。由于航天微波爐的結(jié)構(gòu)是全新設(shè)計(jì),扼流槽的設(shè)計(jì)也要從理論上的可行性開(kāi)始,一步一步地驗(yàn)證。

第三個(gè)難點(diǎn)是解決在太空飄浮的環(huán)境中航天員整機(jī)維修且快速裝卸的問(wèn)題。李工說(shuō):“在失重的環(huán)境下,每個(gè)螺釘都要固定住,否則飄到哪兒都說(shuō)不準(zhǔn)?!?/p>

格蘭仕將所有要維修的零部件設(shè)計(jì)成ORU組件,以模塊組件ORU方式進(jìn)行維修,所有要維修裝拆的ORU都用松不脫螺釘固定,以防止在裝拆的過(guò)程中零件在失重的狀態(tài)下飄浮。

即便上述難點(diǎn)都解決了,在火箭發(fā)射的過(guò)程中,航天微波爐還要經(jīng)過(guò)高頻振動(dòng)的考驗(yàn)。在測(cè)試階段,微波爐要在2000Hz的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上“活”下來(lái),高于民用頻率的六倍。李工說(shuō):“市場(chǎng)上銷售的任何一臺(tái)微波爐在2000Hz的高頻下振動(dòng)一個(gè)來(lái)回,所有焊接的地方該裂的裂,該脫節(jié)的脫節(jié)。”

為了加強(qiáng)強(qiáng)度,格蘭仕全部材料采用航空鋁合金,盡量少用焊接,一體成型。最早的原型機(jī)有20多千克重,研發(fā)人員要把每一個(gè)受力點(diǎn)仔細(xì)計(jì)算一遍,對(duì)每一塊鋁合金板材進(jìn)行“瘦身”,從內(nèi)部挖空打薄。

為減輕發(fā)射升空過(guò)程中的振動(dòng)沖擊,研發(fā)人員還為微波爐設(shè)計(jì)了一件軟包“外套”。軟包的設(shè)計(jì)不能過(guò)厚,也要經(jīng)過(guò)振動(dòng)測(cè)試,否則會(huì)在發(fā)射的過(guò)程中引起共振。

還有一些設(shè)計(jì)要充分考慮太空運(yùn)輸和使用的場(chǎng)景。為了便于在失重環(huán)境下取出產(chǎn)品,軟包上下都安裝了拉鏈,正面與底部裝有尼龍搭扣,取產(chǎn)品時(shí)尼龍搭扣粘在維修臺(tái)上,軟包外還設(shè)計(jì)有拉手,方便裝卸和運(yùn)輸。

航天微波爐前后共申請(qǐng)了10項(xiàng)專利,用于固定的專利有磁控管的固定結(jié)構(gòu),微波爐食物盒及其固定結(jié)構(gòu),微波爐的微波攪拌器連接結(jié)構(gòu)等。泡沫銅則是一種用于微波爐的防微波打火和泄漏的結(jié)構(gòu)以及微波爐的門(mén)體結(jié)構(gòu)。

從2013年格蘭仕交付第一臺(tái)工程樣機(jī)開(kāi)始,整個(gè)項(xiàng)目經(jīng)過(guò)工程樣機(jī)、初樣設(shè)計(jì)階段、初次模樣階段、結(jié)構(gòu)熱控件測(cè)試模擬階段、數(shù)據(jù)傳輸模擬階段、電性件階段、鑒定件階段到最后的產(chǎn)品正樣階段,一路攻堅(jiān)克難。

2019年10月,格蘭仕交付一臺(tái)正樣件樣機(jī),并且通過(guò)航天中心專家的測(cè)試與評(píng)審,它便是出現(xiàn)在“開(kāi)學(xué)第一課”中,由航天員們親自“代言”的中國(guó)第一臺(tái)航天微波爐。

如今,格蘭仕在研發(fā)大樓專門(mén)辟出一間展廳,分門(mén)別類地存放著航天微波爐全套的零件和樣機(jī)模型。如同中國(guó)航天“士不可以不弘毅,任重而道遠(yuǎn)”的精神,格蘭仕起步于篳路藍(lán)縷,通過(guò)扎實(shí)的研發(fā)和科技積累,向高端制造邁進(jìn)。

收獲

格蘭仕是一家敢于砸重金投研發(fā)、高度重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)。當(dāng)大多數(shù)企業(yè)還在忙于低端制造時(shí),格蘭仕已經(jīng)前瞻性地在全球吸納權(quán)威技術(shù)專家,從事家電產(chǎn)品尖端技術(shù)以及新材料、智能化的應(yīng)用研究?!帮埻胍卫味嗽谧约菏稚??!绷赫奄t在不同場(chǎng)合強(qiáng)調(diào)掌握核心技術(shù)的重要性,這也是格蘭仕的底色。

早年格蘭仕起步做微波爐時(shí),磁控管技術(shù)掌握在日本和韓國(guó)廠商的手中,公司時(shí)時(shí)面臨被斷供的風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這個(gè)“卡脖子”的技術(shù),梁昭賢決定投入重金,立項(xiàng)自主研制磁控管,真誠(chéng)感召一批國(guó)內(nèi)專家和上游合作伙伴共同攻關(guān)。

有韓國(guó)廠商為此還提醒過(guò)格蘭仕,說(shuō)韓國(guó)三星投巨資做磁控管,三年無(wú)果,最后還是花重金請(qǐng)來(lái)日本的技術(shù)人員才解決問(wèn)題,讓格蘭仕有心理準(zhǔn)備。

格蘭仕磁控管項(xiàng)目立項(xiàng)于1999年—2000年,到2004年便達(dá)到年產(chǎn)616.4504萬(wàn)只,讓韓日廠商頗為吃驚。

2011年格蘭仕接下航天任務(wù)時(shí),將其視作公司成長(zhǎng)的良機(jī),要跟著航天項(xiàng)目一同成長(zhǎng)?!半m然目前我們還暫時(shí)看不到航天微波爐有哪些技術(shù)可以轉(zhuǎn)化,但是研制過(guò)程中向外界學(xué)習(xí)到的方法論已經(jīng)在提升優(yōu)化格蘭仕的內(nèi)部管理?!崩罟ふf(shuō)。

格蘭仕對(duì)照著航天工程中一些開(kāi)發(fā)方法,對(duì)公司內(nèi)部的管理流程進(jìn)行梳理,做出一個(gè)目視化的管理系統(tǒng)。此后進(jìn)來(lái)的員工都要求按照優(yōu)化過(guò)的流程進(jìn)行培訓(xùn)。

李工舉了兩個(gè)例子,一個(gè)是引入余量設(shè)計(jì),這是指某個(gè)指標(biāo)的設(shè)計(jì)最高限值和正常工作限值之間的差值?!按騻€(gè)比方來(lái)說(shuō),一個(gè)人正常情況下跑100米,但你給他補(bǔ)充的能量要大于跑100米。每個(gè)細(xì)節(jié)都充分考慮余量設(shè)計(jì),可以大大提升產(chǎn)品的可靠性?!?/p>

另一個(gè)是“歸零”處理。如果設(shè)計(jì)中存在一些不確定的技術(shù)隱患,那就歸零從頭開(kāi)始。格蘭仕把這個(gè)思路也引入了管理流程,有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量。格蘭仕在工藝上亦是收獲良多。航天微波爐要在特定的環(huán)境下進(jìn)行“鹽霧試驗(yàn)”,微波爐整機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)所有的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行零間隙的配合,防鹽霧水進(jìn)入整機(jī)內(nèi)部,原材料表面進(jìn)行烤漆、陽(yáng)極氧化處理、表面噴砂導(dǎo)電氧化處理,可以有效防止原材料出現(xiàn)生銹、腐蝕、損壞現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)都是相通的,航天微波爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高了熱效率,而這樣的思路也被借鑒到格蘭仕其他的產(chǎn)品線中。

碩果

企業(yè)品牌的成功,是產(chǎn)品科技實(shí)力的成功。

格蘭仕在微蒸烤品類里已經(jīng)做到全球領(lǐng)先,在微波爐單品領(lǐng)域又不斷精進(jìn),用航天微波爐引領(lǐng)“無(wú)用”的創(chuàng)新,實(shí)則是在技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)疆拓土。

當(dāng)企業(yè)的技術(shù)占據(jù)產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn),才擁有品牌分層布局的話語(yǔ)權(quán)。2021年7月28日,格蘭仕集團(tuán)在收購(gòu)了惠而浦(中國(guó))后,正式推出品牌戰(zhàn)略升級(jí)計(jì)劃。

在全新的品牌布局中,格蘭仕推出全新品牌“易廚”,以格蘭仕強(qiáng)大的家電全產(chǎn)業(yè)鏈和智能制造為依托,讓不同圈層的消費(fèi)者都能享受到健康便捷的烹飪體驗(yàn)。格蘭仕全新發(fā)布有DR空氣炸微波爐、RL微蒸烤一體機(jī)、高端嵌入式微蒸烤公爵系列、智能掃拖一體掃地機(jī)器人等產(chǎn)品;惠而浦(中國(guó))推出“帝度”品牌,定位冰、洗、廚電等搭載核心健康科技的高品質(zhì)家電產(chǎn)品,以創(chuàng)新科技、精益制造和節(jié)能高效的產(chǎn)品滿足中國(guó)市場(chǎng)升級(jí)型的消費(fèi)需求。

品牌戰(zhàn)略升級(jí)的背后是技術(shù)的升級(jí)。中高端品牌仰賴的不僅僅是出眾的外觀,更是技術(shù)的內(nèi)核。而年輕消費(fèi)者的精明也促使普及型的產(chǎn)品擁有高性價(jià)比和出眾的顏值。

如今,格蘭仕的產(chǎn)品無(wú)論是視覺(jué)效果還是感官體驗(yàn),都令人賞心悅目。這背后也是由工業(yè)4.0撐起的精工制造。

在格蘭仕集團(tuán)4.0基地的柔性化生產(chǎn)線,自動(dòng)流水線完成焊接、拼接、組裝的工序,每條生產(chǎn)線上有17個(gè)機(jī)器人,每6.7秒就能下線一個(gè)微波爐腔體,生產(chǎn)線由電腦數(shù)字化控制,可以瞬間切換不同的產(chǎn)品生產(chǎn)模式。這種智能化生產(chǎn)不僅提高產(chǎn)品質(zhì)量,更加快了從接單到出貨的整體流程。

“以前我們接到訂單,由商務(wù)部門(mén)發(fā)出郵件溝通,存在一定的錯(cuò)誤率,而且從接單到出貨需要人工、半人工協(xié)調(diào)溝通各車間部門(mén),無(wú)法快速響應(yīng)市場(chǎng),更難以提供個(gè)性化的定制服務(wù)?!备裉m仕相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

市場(chǎng)倒逼著企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。近年來(lái),格蘭仕抓住互聯(lián)網(wǎng)機(jī)遇,探索數(shù)字化轉(zhuǎn)型,自主研發(fā)了供應(yīng)鏈系統(tǒng)供應(yīng)商協(xié)同平臺(tái),制造執(zhí)行系統(tǒng)等,形成了一個(gè)完善的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。在這個(gè)過(guò)程中,格蘭仕通過(guò)數(shù)字賦能打通產(chǎn)業(yè)鏈的所有環(huán)節(jié),一臺(tái)微波爐從接到市場(chǎng)的訂單到完成生產(chǎn),過(guò)去需要20天以上,現(xiàn)在的流程可以縮短到7天,勞動(dòng)效率提升了40%,訂單交付期縮短了67%。

更重要的是,這樣的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)不僅提高了生產(chǎn)效率,也帶動(dòng)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。據(jù)介紹,格蘭仕推出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)接上下游幾千個(gè)供應(yīng)商,生產(chǎn)、物流、庫(kù)存等數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)字化產(chǎn)業(yè)鏈,帶動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

梁昭賢認(rèn)為,企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅要考慮自身的發(fā)展,更要帶動(dòng)上下游中小企業(yè)的協(xié)同發(fā)展,共同提質(zhì)增效。他表示,“我們也需要各種人才、各種專家、各種顧問(wèn),深入到每一個(gè)中小企業(yè),一起搭建整體的系統(tǒng),使得整個(gè)系統(tǒng)能夠有效、可持續(xù),能夠跟整個(gè)大系統(tǒng)不斷迭代、不斷升級(jí),這樣才能夠使整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈共同成長(zhǎng)。”

來(lái)源:商學(xué)院