探訪戴森新加坡總部,我們找到了戴森爆品的「源動力」

2019年05月15日   •   7866次閱讀

發跡於英國威爾特郡,每一台產品上都標註著「馬來西亞製造」,但戴森真正的「源動力」來自馬六甲海峽的一個彈丸之國。

距離新加坡市中心大約半小時車程的工業園區 West Park,是戴森先進位造中心的所在地,這個成立於 7 年前的工廠,僅僅承擔一個零部件的生產——數碼馬達。

從最近被網友調侃為「吸柳絮利器」的無繩吸塵器,到 Tony 老師們人手一把的吹風機,到能夠自動吸附頭髮的卷髮棒,一個不足拳頭大小的數碼馬達,以超高的轉速和科技含量,驅動了戴森絕大多數產品線,以及這家家族企業百億的商業利潤。

戴森 West Park 工廠 圖片來自:straitstimes.com

七年如一日,伴隨著機械切割、傳送帶以及機器脈衝的噪聲,20 多種零件在這個占地 4200 平方米的車間裡開始了從坯件到馬達的奇幻之旅,50 台全自動化的機器周而復始分工協作,製造出的馬達會被運送至馬來西亞的製造基地,產品會在那裡完成最後的組裝,然後銷往全球 75 個國家和地區。

在社會化分工如此發達、生產外包成為製造業主流方式的今天,戴森正在用既古老又現代的方式,牢牢地把控自己的核心競爭力。

戴森創新千萬條,數碼馬達第一條 我們進入某個市場只是因為我們對某個技術感興趣。比如我們做干手器時也不是因為我們想開拓廁所器材市場……而是因為我們正好有合適的技術,想製造出一些功能良好、受到人們喜愛的產品。

戴森創始人詹姆斯·戴森口中「合適的技術」就是數字馬達對於氣流的操控。吸塵器、干手機、吹風機、電風扇……看似紛繁複雜互不相干的產品,其實都內藏一顆馬達。

戴森創始人詹姆斯·戴森

與馬達的淵源幾乎伴隨了這家公司的誕生與發展。1979 年,詹姆斯·戴森買了市場上最好的 Hoover 牌吸塵器,但吸塵效果卻令他失望。戴森意識到馬達是吸塵器產品的核心,他決定打破業界直接從第三方採購馬達的做法,自己動手豐衣足食。

什麼是好的吸塵器?戴森地板清潔品類副總裁 John Churchill 給愛范兒列了三個指標:「吸塵表現,即使是地板縫隙和地毯里深藏的微塵也能夠吸走,其次是持久的吸力,不會隨使用時間導致吸力衰減,然後就是持久的運行時間。」

戴森 V11 吸塵器

這三個要求對馬達的功率和效能提出了很高的要求。但是當時市面上的馬達,不僅體積和重量龐大,而且效率低下。這些採用了碳刷的馬達,是以移動部件相互接觸的方式推動馬達轉子的旋轉,日積月累的摩擦會使碳刷磨損,導致吸塵器的吸力減弱。

此外,傳統馬達通常需要採用大型電容器來克服電壓波動的影響,以確保電壓的穩定。因此在設計家用吸塵器時,為了使用方便而不得不控制馬達體積,吸力往往十分有限,不少人都只能把吸塵器作為輔助清潔工具。

數碼馬達放棄了碳刷設計,馬達的轉子並不與任何物體產生接觸,動力源於馬達內部的磁鐵所產生的強勁磁場,而馬達中的微處理器則對馬達的轉速進行控制。加上馬達內部的電子元件被重新整合,不再需要大型電容器穩定電壓。

戴森的 12 人工程師團隊花費了將近五年時間,開發出了第一台切換式磁阻數碼馬達——X21,它用在了日本市場銷售的 DC12 氣旋吸塵器上。

從 X21、V2、V6、V7 直到最新的 V11,戴森最初的切換式磁阻馬達已經演變成如今的無刷直流馬達,不僅體積更小,而且提供的功率密度更高。正是因為同時兼顧了體積和性能,才使得許多標新立異的設計得以實現。

鏤空的吹風口是 Supersonic 最引入注目的設計。與傳統電吹風馬達安裝在吹風口不同,Supersonic 的馬達是裝在手柄里的,這也減小了傳統電吹風所謂的「啞鈴效應」——頭重腳輕式的電吹風會使手臂酸疼。

這就要求馬達必須擁有更小的體積以及更高的轉速。

戴森 Supersonic 吹風機和 V9 馬達

Supersonic 里的那顆 V9 是戴森迄今為止體積最小的馬達,但它能每秒帶動 13 升的空氣吹過直徑僅有 27 毫米、相當於 2 便士硬幣大小的圓孔。每分鐘轉速 11 萬,是傳統馬達的 8 倍,但重量和尺寸都大幅縮小。

外觀和設計可以被山寨,但那顆馬達卻難以複製,所以戴森並不擔心市面上抄襲戴森的對手。

在接受愛范兒的採訪時,John Churchill 說:

把數碼馬達技術把控在我們自己手上非常重要,它涉及了大量智慧財產權,所以在設計和製造的整個環節我們都親力親為。 為了製造理想的馬達,戴森做了哪些事? 我們的產線可以連續跑 4 個小時,不需要人工的介入。

Cheng Yue 指著車間鱗次櫛比的裝配線說道。2012 年 West Park 的工廠開工投產不久,畢業於新加坡國立大學她以機械工程師的身份加入了戴森,機械工程專業的她對馬達的製造流程輕車熟路。

數碼馬達的精密結構要求極高,人工無法在保證生產效率的同時保證精確性,只能把工作交給機器人。

轉子是馬達的核心部件,充當旋轉磁場。在開發馬達中的轉子時,每一個轉子都必須保證質量的平衡,才能讓轉子減少振動,降低噪音。

這一關鍵的環節用到了一種叫平衡機的設備,它能以最高達每分鐘 120000 轉的速度測出轉子不平衡的部分,然後交給另一台機器做不平衡的矯正。

零件的黏合也是機器人的優勢,由於馬達的精簡結構非常緊湊,零件的黏合精準度要達到 1mm 以內,同時不能有膠水溢出,這項工作只能交給機械臂完成,機械臂上的針孔可以保證位置的精準度,同時控制膠水的量。戴森使用的 17 種膠水,除了一部分是市面上現成的,其他都是專門找供應商研發的膠水。

轉動軸的材料同樣決定了馬達的性能。Cheng Yue 告訴我們,在 V10 之前,戴森使用的都是鋼材質,但鋼軸心可能會造成 2-3 微米的誤差,影響馬達運轉性能。戴森工程師最終找到了新的材料——陶瓷。陶瓷的硬度是鋼的 3 倍,但是密度更小,更加穩定。

聲音同樣是馬達需要考慮的性能指標——大功率意味著噪音。不管是 F1 現場還是駕駛噴氣式飛機,降噪耳塞都是必備外設。

「馬達的設計並不是轉得越快就越好。」工程師向愛范兒解釋。為此,戴森在新加坡研發中心建了一間聲學實驗室。

戴森聲學實驗室

工程師會把產品放在這間驗室中央進行試驗,牆壁布滿的楔形吸音海綿能夠完全消除低至 100 赫茲的音波反射,周邊數個高靈敏度定向采音麥克風會對噪音進行採樣分析,然後馬達和空氣動力學工程師會綜合聲學對馬達進行改進。

吹風機 Supersonic 的 V9 馬達就這裡完成了一次蛻變。當時,工程師發現 V9 體積太小,轉速太大,吹風機會發出類似牙醫鑽機那種尖銳的聲音,令人感到不適。

後來,戴森在傳統馬達 11 個葉片的基礎上增加了 2 個,這使得馬達產生的其中一個聲音頻率調協到人類聽覺範圍之外,也就是超聲波。正因為如此,Supersonic 的噪聲遠小於同類吹風機。

Supersonic(超聲波)這個名字也由此而生。

行業中的異類

戴森新加坡科技園區前台

在家電和消費電子行業,「貼牌」是一個公認的秘密。

貼牌猶如顧客去蛋糕店定製生日蛋糕:代工廠(蛋糕店)設計出好幾款樣品,供品牌商(顧客)挑選,再根據品牌商的要求,在設計上做一些修改和定製,然後貼上品牌商品牌進行銷售。

這類代工廠被稱為 ODM(Original Design Manufacturer)。從飛利浦彩電,三洋洗衣機到網易嚴選的家居,那些頂著歐美日本品牌光環的家電,背後都藏著一家不為人知的原始設計製造商。

上世紀 70 年代,在社會化分工和專業化利益的驅動下,電器行業的設計、生產和品牌逐漸分離。ODM 其實社會化生產的產物,它意味著低成本和大規模製造。

代工產品未必低劣,卻難逃平庸的魔咒——品牌商日益增長的性能要求與不斷壓低 ODM 價格的矛盾,使得突破性創新很難在 ODM 模式下孕育。

這一定程度上可以解釋戴森今天的成功:它不但在上游研發和設計投入大量成本,還把核心技術的製造環節牢牢地把控在自己手上。

相比頂著光環的上游的研發與設計工作,下游的製造難以被人關注,但恰恰是這些機械、低調與隱秘的工作,決定每一顆馬達的吸力是否強勁,軸承是否堅固、噪聲是否合理,影響著千萬消費者最直接的感受。

John Churchill 告訴愛范兒,市面上沒有現成的設備可以滿足戴森的設計和大規模生產需求,於是他們找供應商設計開發了整個生產流程。研發人員需要親自參與機器人的設計,包括機械手如何移動,應該達到何種標準。

「在過去 15 年,我們在數碼馬達的投資超過了 3.5 億英鎊。」戴森全球工程及運營副總裁 Scott Maguire 告訴愛范兒,West Park 的工廠耗資 5000 萬英鎊,但換來了一勞永逸的成果:平均算下來,每 2.6 秒一個數碼馬達就可以完成組裝。截至目前,已經有 4000 萬台數碼馬達從工廠下線。

外界常常把戴森比喻成家居界的蘋果:產品體驗優秀,精於設計,但價格不菲,公司也具有濃厚的工程師文化。但詹姆斯·戴森並不希望把公司做成蘋果那樣的規模——他拒絕上市。

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