向高科技进发：格兰仕航天微波炉十年研发路

人类为什么要探索？ 人类对天空的兴趣是如此的广泛与持久。是未知，一次又一次地驱使着人类，去发现新世界，去拓展科学和技术的边界。 所谓对航天技术"无用"的争论，不过是没有认识到"无用"的技术对认知边界拓展的价值。而今天，汽车碰撞、防火、扫雷、净水等技术无不是源自航天工程。 格兰仕研发的航天微波炉，就是航天领域"无用"的技术体系中的一项。在2021年9月1日播出的开学第一课中，航天员们在空间站向孩子们展示了这台"独一无二"的航天微波炉。从2011年的一个想法到如今"一步登天"，格兰仕历经了十年的研发挑战。 2011年，格兰仕董事长梁昭贤收到了中国航天中心发来的问询，希望开发未来在空间站中使用的微波炉。 梁昭贤听了眼前一亮。此前他只是听闻中国准备上马空间站工程，但是从来没有想过格兰仕有一天也能加入这个工程。他跟员工交流时谈到，"有机会给国家做点贡献，也是一种荣誉。" 其实在航天中心发出邀请之前，专家们已经对各种烹饪方式做过评估，给出的意见是，只有微波炉最高效，而在各项调研评估之后，格兰仕成为"不二之选"。 在微波炉行业，格兰仕已经占据全球50%强的市场份额，国外的品牌已经很难与格兰仕相抗衡。梁昭贤认为，如果这个项目连格兰仕都没有信心去做，可能就没有人敢接手了。 航天工程为航天员设计了一套完整的食谱，在三个月的空间站工作期内配备了约120种菜品，充分考虑到色香味和营养的均衡。中国人喜欢吃热饭热菜，希望烹饪之后这些菜品能保留原有的味道。 为此，格兰仕迅速组织起一个专业开发团队，抽调了8名研发主力全职从事航天微波炉的开发，由航天微波炉项目负责人李工负责，此外还有20多人的辅助团队。 李工2003年加入格兰仕，主持开发过众多型号的产品，其中充满现代感的UOVO圆形炉腔微波炉彻底颠覆了方形微波炉传统的加热方式，但是与航天微波炉另起炉灶的设计相比，这些都只能算是微创新。 在前期的讨论中，格兰仕只有一个极为粗略的框架。由于空间站能源有限，仅靠太阳能发电，航天微波炉的参数设定为100V左右的直流电，功率在 600瓦左右，体积控制在7升，比家用的10升~15升小的多。强度加强的同时重量也受到了限制，航天中心千算万算，最终给出13公斤左右的额定重量。"家用微波炉通常在10公斤左右，但是微波炉在火箭发射的过程中要承受剧烈的颠簸，对产品强度有极高的要求，所有材料都要重新选择。"李工说。 这是在"螺蛳壳里做道场"，研发人员要像巧妇那样，掰着指头算能源、算重量、算体积，算这算那，对此，梁昭贤只有一个要求——不计成本。 闯关 航天科技集团有限公司五院空间站系统副总设计师柏林厚曾经在一次采访中说，开展空间站工程，将从国家全产业链角度，极大地引领和带动包括空间科学、生命科学等多种前沿学科和原材料、元器件、智能制造等多领域先进技术发展，发挥着不可替代的作用。 格兰仕在这段探索的旅程中也将改进并且学习全新的方法。 "所有的零部件都是全新研制的。"李工很是感慨。 项目开始时，在交流的过程中，研发团队不断地想象航天微波炉的模样，这是一个从0~1的开发过程，电影《星球大战》里的飞行器毕竟是科幻，微波炉还得扎扎实实地发挥专业功能，为中国航天员烹饪营养健康的一日三餐。 第一个难点是失重状态下微波炉如何工作。失重对微波没有影响，但是食物会在烹饪箱里漂浮。 太空食品分成多个真空包装。不就是固定食物嘛！看着简单，就这么一个细节，一位工程师投入了一年多时间和精力才找到解决方案。而这里的难点是，微波炉工作过程中不能有金属，否则会着火，食材分固体和液体，包装规格也有差异，但微波炉必须满足所有食材的烹饪要求。反复试验之后，从最初夹子的设计改成了魔术扣，两边一搭撕开就行了，且适应各种尺寸。 最后的方案是，在微波炉箱体中加入一个餐盒，加热时将包装食材放入到餐盒中，以此达到固定的作用。整机可在7分钟内快速烹饪不同分量的食品，且食品的温度达到85℃左右。 为了达成全食材烹调的目标，研发团队在设计时充分考虑到波导盒导波的合理性、搅拌器组件传输微波的合理性和搅拌器均匀打散微波的合理性，通过不同方案对烹饪食物的均匀性进行对比，使产品加热速度快并且烹调均匀。 第二个攻克的难点是微波的干扰。民用微波安全的国际标准是每平方厘米不超过5毫瓦，格兰仕的内控标准是每平方厘米不超过0.7毫瓦，但空间站要求是接近于零，原因是微波的频段与空间站Wi-Fi的频段恰巧一致。李工说："这个频段是避不开的。"从0.7毫瓦到几近0毫瓦，这个挑战就像珠峰登顶前的最后百米冲刺。 微波密封性能是指磁控管产生的微波不能通过传送路（例如波导管）和腔体库泄漏至机体外。扼流槽是在炉门内设置的一条异型槽结构，发挥着引导微波反转相位的作用。在扼流槽入口处，微波会被逆向的反射波抵消，炉门口处呈很高的阻抗，炉腔内的微波被阻挡，不能从门缝处逸出。由于航天微波炉的结构是全新设计，扼流槽的设计也要从理论上的可行性开始，一步一步地验证。 第三个难点是解决在太空飘浮的环境中航天员整机维修且快速装卸的问题。李工说："在失重的环境下，每个螺钉都要固定住，否则飘到哪儿都说不准。" 格兰仕将所有要维修的零部件设计成ORU组件，以模块组件ORU方式进行维修，所有要维修装拆的ORU都用松不脱螺钉固定，以防止在装拆的过程中零件在失重的状态下飘浮。 即便上述难点都解决了，在火箭发射的过程中，航天微波炉还要经过高频振动的考验。在测试阶段，微波炉要在2000Hz的振动实验台上"活"下来，高于民用频率的六倍。李工说："市场上销售的任何一台微波炉在2000Hz的高频下振动一个来回，所有焊接的地方该裂的裂，该脱节的脱节。" 为了加强强度，格兰仕全部材料采用航空铝合金，尽量少用焊接，一体成型。最早的原型机有20多千克重，研发人员要把每一个受力点仔细计算一遍，对每一块铝合金板材进行"瘦身"，从内部挖空打薄。 为减轻发射升空过程中的振动冲击，研发人员还为微波炉设计了一件软包"外套"。软包的设计不能过厚，也要经过振动测试，否则会在发射的过程中引起共振。 还有一些设计要充分考虑太空运输和使用的场景。为了便于在失重环境下取出产品，软包上下都安装了拉链，正面与底部装有尼龙搭扣，取产品时尼龙搭扣粘在维修台上，软包外还设计有拉手，方便装卸和运输。 航天微波炉前后共申请了10项专利，用于固定的专利有磁控管的固定结构，微波炉食物盒及其固定结构，微波炉的微波搅拌器连接结构等。泡沫铜则是一种用于微波炉的防微波打火和泄漏的结构以及微波炉的门体结构。 从2013年格兰仕交付第一台工程样机开始，整个项目经过工程样机、初样设计阶段、初次模样阶段、结构热控件测试模拟阶段、数据传输模拟阶段、电性件阶段、鉴定件阶段到最后的产品正样阶段，一路攻坚克难。 2019年10月，格兰仕交付一台正样件样机，并且通过航天中心专家的测试与评审，它便是出现在"开学第一课"中，由航天员们亲自"代言"的中国第一台航天微波炉。 如今，格兰仕在研发大楼专门辟出一间展厅，分门别类地存放着航天微波炉全套的零件和样机模型。如同中国航天"士不可以不弘毅，任重而道远"的精神，格兰仕起步于筚路蓝缕，通过扎实的研发和科技积累，向高端制造迈进。 收获 格兰仕是一家敢于砸重金投研发、高度重视知识产权的企业。当大多数企业还在忙于低端制造时，格兰仕已经前瞻性地在全球吸纳权威技术专家，从事家电产品尖端技术以及新材料、智能化的应用研究。"饭碗要牢牢端在自己手上。"梁昭贤在不同场合强调掌握核心技术的重要性，这也是格兰仕的底色。 早年格兰仕起步做微波炉时，磁控管技术掌握在日本和韩国厂商的手中，公司时时面临被断供的风险。为了解决这个"卡脖子"的技术，梁昭贤决定投入重金，立项自主研制磁控管，真诚感召一批国内专家和上游合作伙伴共同攻关。 有韩国厂商为此还提醒过格兰仕，说韩国三星投巨资做磁控管，三年无果，最后还是花重金请来日本的技术人员才解决问题，让格兰仕有心理准备。 格兰仕磁控管项目立项于1999年—2000年，到2004年便达到年产616.4504万只，让韩日厂商颇为吃惊。 2011年格兰仕接下航天任务时，将其视作公司成长的良机，要跟着航天项目一同成长。"虽然目前我们还暂时看不到航天微波炉有哪些技术可以转化，但是研制过程中向外界学习到的方法论已经在提升优化格兰仕的内部管理。"李工说。 格兰仕对照着航天工程中一些开发方法，对公司内部的管理流程进行梳理，做出一个目视化的管理系统。此后进来的员工都要求按照优化过的流程进行培训。 李工举了两个例子，一个是引入余量设计，这是指某个指标的设计最高限值和正常工作限值之间的差值。"打个比方来说，一个人正常情况下跑100米，但你给他补充的能量要大于跑100米。每个细节都充分考虑余量设计，可以大大提升产品的可靠性。" 另一个是"归零"处理。如果设计中存在一些不确定的技术隐患，那就归零从头开始。格兰仕把这个思路也引入了管理流程，有利于提高产品的质量。格兰仕在工艺上亦是收获良多。航天微波炉要在特定的环境下进行"盐雾试验"，微波炉整机在设计时所有的结构件进行零间隙的配合，防盐雾水进入整机内部，原材料表面进行烤漆、阳极氧化处理、表面喷砂导电氧化处理，可以有效防止原材料出现生锈、腐蚀、损坏现象。 设计都是相通的，航天微波炉的结构设计提高了热效率，而这样的思路也被借鉴到格兰仕其他的产品线中。 硕果 企业品牌的成功，是产品科技实力的成功。 格兰仕在微蒸烤品类里已经做到全球领先，在微波炉单品领域又不断精进，用航天微波炉引领"无用"的创新，实则是在技术领域开疆拓土。 当企业的技术占据产业的制高点，才拥有品牌分层布局的话语权。2021年7月28日，格兰仕集团在收购了惠而浦（中国）后，正式推出品牌战略升级计划。 在全新的品牌布局中，格兰仕推出全新品牌"易厨"，以格兰仕强大的家电全产业链和智能制造为依托，让不同圈层的消费者都能享受到健康便捷的烹饪体验。格兰仕全新发布有DR空气炸微波炉、RL微蒸烤一体机、高端嵌入式微蒸烤公爵系列、智能扫拖一体扫地机器人等产品；惠而浦（中国）推出"帝度"品牌，定位冰、洗、厨电等搭载核心健康科技的高品质家电产品，以创新科技、精益制造和节能高效的产品满足中国市场升级型的消费需求。 品牌战略升级的背后是技术的升级。中高端品牌仰赖的不仅仅是出众的外观，更是技术的内核。而年轻消费者的精明也促使普及型的产品拥有高性价比和出众的颜值。 如今，格兰仕的产品无论是视觉效果还是感官体验，都令人赏心悦目。这背后也是由工业4.0撑起的精工制造。 在格兰仕集团4.0基地的柔性化生产线，自动流水线完成焊接、拼接、组装的工序，每条生产线上有17个机器人，每6.7秒就能下线一个微波炉腔体，生产线由电脑数字化控制，可以瞬间切换不同的产品生产模式。这种智能化生产不仅提高产品质量，更加快了从接单到出货的整体流程。 "以前我们接到订单，由商务部门发出邮件沟通，存在一定的错误率，而且从接单到出货需要人工、半人工协调沟通各车间部门，无法快速响应市场，更难以提供个性化的定制服务。"格兰仕相关负责人表示。 市场倒逼着企业转型升级。近年来，格兰仕抓住互联网机遇，探索数字化转型，自主研发了供应链系统供应商协同平台，制造执行系统等，形成了一个完善的工业物联网生态。在这个过程中，格兰仕通过数字赋能打通产业链的所有环节，一台微波炉从接到市场的订单到完成生产，过去需要20天以上，现在的流程可以缩短到7天，劳动效率提升了40%，订单交付期缩短了67%。 更重要的是，这样的工业物联网生态不仅提高了生产效率，也带动了整个产业链的发展。据介绍，格兰仕推出的工业互联网平台对接上下游几千个供应商，生产、物流、库存等数据，通过数字化产业链，带动数字化转型。 梁昭贤认为，企业的数字化转型不仅要考虑自身的发展，更要带动上下游中小企业的协同发展，共同提质增效。他表示，"我们也需要各种人才、各种专家、各种顾问，深入到每一个中小企业，一起搭建整体的系统，使得整个系统能够有效、可持续，能够跟整个大系统不断迭代、不断升级，这样才能够使整个产业链共同成长。" （GG）

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