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用航天科技溫柔人間煙火。

文丨華商韜略 黑森林

1960年秋天的一個(gè)下午，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所的操場(chǎng)上，爆炸聲響起，一塊鋼板瞬間被炸成了個(gè)凹下去的小碗。

只見(jiàn)錢學(xué)森走入場(chǎng)內(nèi)，親手把小碗舉了起來(lái)，因?yàn)樗P(guān)系到接下來(lái)的一項(xiàng)國(guó)家重大任務(wù)：

制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件——拉瓦爾噴管。

拉瓦爾噴管很薄，兩頭大中間小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積巨大，是火箭超音速氣流生成的關(guān)鍵組件。

彼時(shí)國(guó)內(nèi)機(jī)械加工技術(shù)不足，錢學(xué)森創(chuàng)造性地提出用爆炸壓力使噴管成形。頂著外界懷疑，摸索足足一千多個(gè)日日夜夜，中科院力學(xué)研究所的研究人員小心翼翼、一點(diǎn)一點(diǎn)精準(zhǔn)掌控爆炸效果，成功炸出了形狀復(fù)雜、精度極高的拉瓦爾噴管，以及爆炸力學(xué)這一新興專業(yè)。

中國(guó)航天事業(yè)的騰飛，是奇思妙想與千錘百煉的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。

六十年后，中科院力學(xué)研究所與廚電科技企業(yè)展開(kāi)跨界合作，把這項(xiàng)國(guó)之重器的制造技術(shù)送入了尋常百姓家。

【水滴石穿，創(chuàng)新從底層技術(shù)開(kāi)始】

今天，航天科技在生活中可以說(shuō)無(wú)處不在。

摩絲噴發(fā)膠、強(qiáng)效紙尿褲、凍干食品、紅外測(cè)溫、滲透凈水、煙霧報(bào)警等等無(wú)不是源自高大上的航天領(lǐng)域，從底層技術(shù)帶動(dòng)行業(yè)風(fēng)向，默默支撐起便利舒適的現(xiàn)代生活。

但在很多事情上，這種跨界創(chuàng)新還有不少無(wú)人區(qū)，比如洗碗機(jī)。

洗碗機(jī)并不新鮮，三十年前就從西方傳到中國(guó)，但是東西方飲食文化有別，沿用西方的技術(shù)路線，并不能很好地清洗干凈中式重油污餐具，至今沒(méi)能普及，家庭滲透率僅2%。

▲西方最初發(fā)明的洗碗機(jī)容量小而體積笨重

發(fā)達(dá)國(guó)家能源價(jià)格相對(duì)低，而且是分餐制，餐盤(pán)少、餐具形制單一，不是餐餐都需要洗，用純水慢慢沖洗兩三個(gè)小時(shí)都沒(méi)關(guān)系。

這樣的洗碗機(jī)來(lái)到中國(guó)，自然水土不服。

所有人都知道要?jiǎng)?chuàng)新，但行業(yè)現(xiàn)狀是，大多數(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新總是停留在噴淋臂的角度、噴嘴數(shù)量排列、水溫水壓等淺層次，本質(zhì)是清潔力不夠的核心問(wèn)題沒(méi)解決，產(chǎn)研機(jī)制無(wú)法良性循環(huán)。

早在2019年，在海量專利支持下，方太洗碗機(jī)就已經(jīng)能輕松解決大多數(shù)餐盤(pán)果蔬污漬，但為了徹底攻克所有“中式重油污”清洗場(chǎng)景，比如蒸蛋碗、鍋巴底、火鍋牛油等等，方太的工程師們繼續(xù)絞盡腦汁。

方太集團(tuán)洗碗機(jī)產(chǎn)品線總經(jīng)理徐慧說(shuō)：

“我們認(rèn)為要真正地在洗碗技術(shù)上做到突破還是要關(guān)注底層技術(shù)?！?/p>

當(dāng)時(shí)方太洗碗機(jī)采用了一種叫“超聲波空化”的技術(shù)，利用水中的無(wú)數(shù)個(gè)小氣泡爆裂的空化效應(yīng)來(lái)清洗果蔬。

“水滴石穿”的現(xiàn)象所有人都見(jiàn)過(guò)，但很少有人知道真正破壞石頭的不是水本身，而是水滴濺射時(shí)那一瞬間的空化效應(yīng)。

為了改進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，方太從潛艇水下清洗技術(shù)中捕捉靈感——空化射流。

因?yàn)樵诟咚倏栈淞飨?，不斷炸裂的?shù)以千億計(jì)剛性氣泡，能夠擴(kuò)散堪比子彈出膛速度的微射流沖擊，對(duì)碗盤(pán)展開(kāi)2.7倍于純水的沖擊覆蓋效果，黏性再?gòu)?qiáng)的蛋白質(zhì)、再頑固的油脂也在頃刻間土崩瓦解，連結(jié)構(gòu)復(fù)雜孔洞無(wú)數(shù)的“蜂巢”都能一掃而凈。

這就是方太自主研發(fā)的高能氣泡洗清洗技術(shù)，也是一次勇闖無(wú)人區(qū)的創(chuàng)新。

“所謂的跨界也不是簡(jiǎn)單的拿來(lái)主義?！?/p>

2016年，徐慧帶著團(tuán)隊(duì)剛剛開(kāi)始攻關(guān)“空化射流”，也明白把這項(xiàng)服務(wù)于萬(wàn)噸巨輪、石油鉆井的技術(shù)微縮到碗碟方寸之間，看似原理相同，實(shí)則誰(shuí)也不知道“大炮打蚊子”能不能行。

比如，洗碗機(jī)小小的空間里，如何找到最佳的平衡位置，讓“空化泡”在到達(dá)碗碟位置時(shí)爆炸形成最大的沖擊力，就要考慮起氣壓、水流、流速、空泡間隙、氣泡成長(zhǎng)速度等等幾十個(gè)變量，難度實(shí)在太大。

“當(dāng)時(shí)希望借鑒一些案例，但是發(fā)現(xiàn)這個(gè)技術(shù)在民用領(lǐng)域還沒(méi)有先例?！?/p>

“我們跑了全國(guó)的許多家高校，很多，很多人都和我們說(shuō)這個(gè)想法幾乎不可能?！?/p>

沒(méi)有參考，方太的工程師只能在不斷跌倒和爬起中度過(guò)了兩年多時(shí)間，直到在一次偶然中發(fā)現(xiàn)噴射工藝的小改進(jìn)可以形成局部高速細(xì)流，因此大受啟發(fā)。

徐慧說(shuō)，當(dāng)時(shí)她興奮到睡不著覺(jué)。

通過(guò)直驅(qū)系統(tǒng)為水流定量補(bǔ)氣，以局部負(fù)壓配合高速水流，方太終于研發(fā)出了夾雜無(wú)數(shù)空化泡的高能氣泡洗技術(shù)，不但洗得更快更徹底，還更節(jié)水省電。

2021年，方太拿著這套自主研發(fā)的方案，敲開(kāi)了中科院力學(xué)研究所的大門(mén)——這個(gè)由錢學(xué)森親手創(chuàng)立的國(guó)內(nèi)力學(xué)科研頂級(jí)殿堂。

在這里，經(jīng)過(guò)一次次測(cè)試，高速攝像下，高能氣泡洗的優(yōu)越性成了雙方的共識(shí)。

中科院力學(xué)研究所出具的蓋章認(rèn)證的權(quán)威檢測(cè)報(bào)告，不但宣告方太以往單純的水洗升級(jí)為水氣混動(dòng)的氣泡洗，帶領(lǐng)行業(yè)進(jìn)入了氣泡洗的2.0時(shí)代，也拉開(kāi)了雙方更進(jìn)一步課題合作的序幕。

【數(shù)字孿生，緊跟時(shí)代的工匠精神】

在最開(kāi)始，對(duì)于把空化效應(yīng)放在洗碗機(jī)里會(huì)有什么結(jié)果，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)室主任郭亮博士心里其實(shí)也在不斷打鼓。

隨著課題的深入，在一次次觀測(cè)高能氣泡的產(chǎn)生和潰滅過(guò)程后，郭亮博士不但認(rèn)可了高能氣泡洗的價(jià)值，還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，氣流與液體在力學(xué)中都屬于“流體”，而用于航天發(fā)動(dòng)機(jī)的拉瓦爾噴管能夠在出口形成超聲速氣流，與方太洗碗機(jī)新式噴淋結(jié)構(gòu)非常相似。

▲拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)

于是，嫁接火箭噴管的技術(shù)來(lái)進(jìn)一步提升洗碗機(jī)空化效應(yīng)的靈感涌入郭亮腦海。

但跨越式創(chuàng)新的背后，也意味著技術(shù)落地難度的倍增。

為此，中科院力學(xué)研究所祭出了科研殺手锏——數(shù)字孿生。

數(shù)字孿生是什么？

讓我們把視線拉回到1970年4月13日，離地球33萬(wàn)公里的外太空。

當(dāng)時(shí)阿波羅十三號(hào)飛船即將進(jìn)入月球軌道，突然艙外氧氣罐爆炸，艙內(nèi)電力中斷、維生系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，宇航員卻兩眼一抹黑，搞不清楚狀況，只能在無(wú)盡的黑暗中等待死亡降臨。

時(shí)間一分一秒流逝，遠(yuǎn)在地球的指揮中心，迅速啟動(dòng)了地面一比一仿真模型，配合飛船從33萬(wàn)公里外傳回的數(shù)據(jù)，進(jìn)行了上百萬(wàn)個(gè)零件與參數(shù)的模擬測(cè)試操作，短時(shí)間內(nèi)找到了事故原因與應(yīng)急逃生辦法，然后發(fā)送給宇航員，成功脫險(xiǎn)，最終安全返回了地球。

這次太空救援背后的一整套計(jì)算機(jī)模擬體系，成為了人類數(shù)字孿生技術(shù)的源頭。

經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)三維建模技術(shù)不斷成熟，數(shù)字孿生在航天航空等高端制造領(lǐng)域大放異彩。

比如，英國(guó)羅羅公司打造的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字孿生體，能同時(shí)分析上萬(wàn)個(gè)參數(shù)，以每秒十萬(wàn)個(gè)樣本模擬葉片震顫測(cè)試，效率之高嘆為觀止，不負(fù)世界航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商兩強(qiáng)的威名。

在中國(guó)中科院力學(xué)研究所，數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用到了拉瓦爾噴管設(shè)計(jì)中，將當(dāng)年曠日持久的研發(fā)測(cè)試工作進(jìn)化成為了多快好省的數(shù)字仿真模擬，極大提高了研發(fā)效率，也提升了噴管的綜合效能，為天舟系列貨運(yùn)飛船立下汗馬功勞。

麻雀雖小，洗碗機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣也是一個(gè)系統(tǒng)工程，既要考慮水流的壓力，也要考慮空氣混合比例，還要考慮在多達(dá)17個(gè)噴嘴情況下，彼此影響的效果。

此外，在極其有限空間內(nèi)，如何平衡空化射流的威力、噪音、清洗效果？如何調(diào)整洗碗機(jī)噴管與水流系統(tǒng)中其他位置的水流效率變化關(guān)系，保證整體最優(yōu)？

這一切都要測(cè)試了才知道。

如果人力一點(diǎn)一點(diǎn)做實(shí)驗(yàn)，打樣，測(cè)效果，不但工作量太大，而且難以保證找到“最優(yōu)解”，甚至只能靠運(yùn)氣去碰。

所以郭亮博士借鑒火箭噴管設(shè)計(jì)的思路，為方太洗碗機(jī)設(shè)計(jì)了如出一轍的數(shù)字孿生模擬方案，綜合模擬多孔噴射噴口的運(yùn)行，分析各種參數(shù)值結(jié)果，一步步優(yōu)化，持續(xù)逼近最佳方案，最終讓空化效應(yīng)提升了一倍以上。

▲數(shù)字孿生技術(shù)，為最優(yōu)清洗效果賦能

傳統(tǒng)上，我們說(shuō)“工匠精神”，往往是贊揚(yáng)工匠終其一生把一件簡(jiǎn)單的事情做到極致的堅(jiān)持。比如方太的一線工人在手工打磨水槽洗碗機(jī)的槽體時(shí)，手中角磨機(jī)的使用力度、角度、轉(zhuǎn)速、磨盤(pán)大小，都有著嚴(yán)格的要求，最后還要刻上工匠個(gè)人的印章。

而數(shù)字孿生同樣代表著“有限時(shí)間內(nèi)窮盡一切可能”的現(xiàn)代高精尖的工匠精神。

無(wú)論是傳統(tǒng)手工打磨槽體還是與航天技術(shù)同源的高能氣泡洗，一直以來(lái)，方太都在企業(yè)內(nèi)部推行工匠文化，打造工匠精神，再簡(jiǎn)單的工序、再難的問(wèn)題，都力求極致與完美。

唯有如此，才能把創(chuàng)新當(dāng)作一種沒(méi)有止境的修行。

【從零到一，把論文寫(xiě)在大地上】

2011年，方太洗碗機(jī)研發(fā)團(tuán)隊(duì)正式組建，目標(biāo)是研發(fā)出更適合中國(guó)家庭的產(chǎn)品。

瞄準(zhǔn)中國(guó)廚房洗碗機(jī)安裝復(fù)雜、使用不便的痛點(diǎn)，方太決定開(kāi)發(fā)全球第一款水槽洗碗機(jī)，擔(dān)子落在徐慧和當(dāng)時(shí)寥寥數(shù)人的團(tuán)隊(duì)肩上。

工程師們走訪了大江南北25個(gè)城市的1000多戶家庭，行程十萬(wàn)公里，還邀請(qǐng)其中25位顧客共同參與設(shè)計(jì)、研發(fā)，用上了五百多個(gè)專利。

一次次提交方案，一次次被方太集團(tuán)董事長(zhǎng)兼總裁茅忠群推翻，逼得徐慧日思夜想，走路都在思考洗碗機(jī)，一度想放棄了之。

有天開(kāi)車途中，徐慧突然靈感迸發(fā)，聯(lián)想起汽車的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理，帶著團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)“開(kāi)放式雙泵”系統(tǒng)，配合高頻超聲和湍流沖擊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一餐一洗，農(nóng)殘的去除率高達(dá)90%以上。

方案成功通過(guò)，產(chǎn)品上市后大受市場(chǎng)好評(píng)，友商紛紛跟進(jìn)，整個(gè)低迷的洗碗機(jī)行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)春天。

此時(shí)，距離立項(xiàng)已經(jīng)整整過(guò)去五年，其間被否決的設(shè)計(jì)圖紙超過(guò)了150張。

徐慧團(tuán)隊(duì)在前線攻堅(jiān)，背后是茅忠群總結(jié)的寶貴經(jīng)驗(yàn)：

“創(chuàng)新要有‘板凳愿坐十年冷’的決心，企業(yè)不能催著研發(fā)人員早點(diǎn)出成果，反而要在考核上給予他們足夠的周期?！?/p>

歸根到底，真正帶來(lái)改變的創(chuàng)新從來(lái)不是腦袋一拍就有了，而是無(wú)數(shù)次失敗與流汗后的柳暗花明。

硅谷投資大佬彼得·蒂爾說(shuō)，從零到一，才是創(chuàng)新真諦，而從一到萬(wàn)，不過(guò)是一遍遍復(fù)制改進(jìn)。

就難度而言，后者是一馬平川，前者卻如跨天塹。

對(duì)于和方太的合作，郭亮博士說(shuō)，“我們感受最大的就是，想用前沿科技的理論和先進(jìn)的算法來(lái)指導(dǎo)工程實(shí)踐，尤其是產(chǎn)品的優(yōu)化，是相當(dāng)有難度的一件事?！?/p>

科研人員具備超強(qiáng)的計(jì)算能力和深厚的理論基礎(chǔ)，習(xí)慣考慮最理想的實(shí)現(xiàn)方式，工程師則更擅長(zhǎng)實(shí)際應(yīng)用，時(shí)刻關(guān)注尺寸、功率、成本等約束條件，看問(wèn)題角度不一樣，解決思維也不一樣，少不了各種碰撞磨合。

但正是有了兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的磨合、兩種思維的碰撞，才能彼此啟發(fā)，抓住一次次靈感的爆發(fā)，最終將創(chuàng)新落到產(chǎn)品實(shí)處。

正如任正非所說(shuō)：“把一篇論文變成技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，這是科學(xué)家和工程師的共同勝利！”

對(duì)技術(shù)創(chuàng)新，方太有一股不服輸?shù)妮S勁，不達(dá)目的誓不罷休，而對(duì)消費(fèi)者，方太秉持的是仁愛(ài)、同理心、將心比心，才能逢山開(kāi)路遇水搭橋，不變初心。

當(dāng)初，為了找到“不跑煙”的油煙機(jī)方案，真正還原用戶感受，方太炒掉了一千公斤辣椒；為了一根小小的凈水膜絲，過(guò)濾雜質(zhì)還保留有益消費(fèi)者健康的關(guān)鍵微量元素，方太愣生生用掉了兩噸材料……

多年來(lái)，方太每年投入研發(fā)的資金超過(guò)銷售收入的5%，持續(xù)領(lǐng)先傳統(tǒng)家電巨頭，還與清華、浙大、上海交通大學(xué)等二十多所高校常年開(kāi)展橫向研究，共建各類實(shí)驗(yàn)室，推動(dòng)核心技術(shù)的商業(yè)化發(fā)展。單是在清洗科技領(lǐng)域，方太就拿下615項(xiàng)國(guó)內(nèi)專利、142項(xiàng)發(fā)明專利、19項(xiàng)國(guó)外專利。

今年3月，方太對(duì)外宣布將與國(guó)家航天院所開(kāi)展航天技術(shù)廚電應(yīng)用聯(lián)合課題研究，利用航天單位在空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、熱能學(xué)等層面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，助力航天技術(shù)更深一步民用轉(zhuǎn)化。

6月5日，正值神州十四號(hào)載人飛船發(fā)射成功，方太聯(lián)合國(guó)家航天局新聞宣傳中心及央視新聞推出《廚房里的航天課》特別直播節(jié)目，讓人們感受到了航天技術(shù)的深邃魅力與普惠煙火人間的親切。

科研領(lǐng)域浩如煙海，方太秉持著“為中國(guó)家庭需求而研發(fā)”的理念，與中科院“論文寫(xiě)在大地上”的口號(hào)異曲同工，相融共洽，才能實(shí)現(xiàn)“從零到一”的跨越，在科技海洋中發(fā)現(xiàn)中國(guó)人最需要的創(chuàng)新。

《論語(yǔ)》中有句話叫：智者不惑，仁者不憂，勇者不懼。

這大概是“方太式創(chuàng)新”最好的總結(jié)。

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