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海尔生物:突破极限背后的创新密码

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生产制造
作者:业界
2022-04-09 21:50
6个月的太空“出差”生活里,有两个“小家伙”默默陪伴——海尔生物提供的空间站食品冷藏箱和航天医用冷储箱,一个为航天员储存保鲜食品,一个为空间生物医学、生物实验样本提供存储保障。

  再过几天,三位“神舟十三号”航天员就回家了!

  6个月的太空“出差”生活里,有两个“小家伙”默默陪伴——海尔生物提供的空间站食品冷藏箱和航天医用冷储箱,一个为航天员储存保鲜食品,一个为空间生物医学、生物实验样本提供存储保障。

  “可上九天,可下五洋”,自2001年开始研制超低温冰箱,海尔生物在突破国外品牌技术封锁的同时,也让“中国智造”屡屡投身各种极限科考场景:随“雪龙号”奔赴南极,伴“蛟龙号”探测海底,助“彩虹鱼”探秘马里亚纳海沟。

  极限场景,还有最高温度超过40℃的沙漠地区,海尔生物研发的太阳能疫苗冰箱为非洲儿童带去健康保障;还有要求极其苛刻的生物样本存储,海尔生物首创的-150℃物联碳氢深低温冰箱近日下线交单海外市场,让生物样本深低温保存这个世界级难题,有了一个稳定高效、环保节能的新答案。

  打破垄断:中国掌握航天冰箱技术

  从2011年到2021年,从“神舟八号”到“神舟十三号”,海尔生物航天冰箱“六入太空”,成为中国载人航天的标配。

  极限的空间环境,要求航天冰箱必须具有极致的品质——轻强结构、抗震性能优、制冷效率高。海尔生物2006年启动研发,2011年让第一台航天医用冷储箱随“神舟八号”飞船入轨。

  “我们主要突破了三项关键技术。”海尔生物航天冰箱研发团队负责人陈海涛介绍,第一是轻强结构。航天冰箱研发过程中的最大难点就是要克服瞬时重力加速度给产品带来的冲击,要能承受振动12g和冲击500g的瞬间最大加速度。这意味着航天冰箱要能承受自身重量500倍的瞬间冲击。

  “同时,在研制过程中,我们通过在制冷系统、结构设计等方面进行颠覆性设计,大幅降低了箱体重量,节约了飞船发射成本。”陈海涛说。

  第二项技术突破是高效智能控制。飞船运行中的能源供应来自太阳能帆板,十分宝贵,海尔生物采用智能化控制,使航天冰箱的制冷效率提高25%。

  第三项技术突破则是高效恒温蓄冷。这使得在飞船上升及返回阶段,没有能源供应的条件下,航天冰箱可以恒温存储20个小时。

  值得一提的是,通过应用物联网技术,食品冷藏箱实现了全程遥测、遥控及状态分析,降低了航天员的在轨工作量。

  突破极限:入极地、赴深海、探深渊

  2014年4月,中国第30次南极科学考察队带着丰硕成果,乘“雪龙号”凯旋。采集300余份南极生物样品,是30年南极科考历程中采集里程最长、采样数量最多的,首次在南极半岛采集到海蜘蛛等生物样品……一个个科学考察亮点背后,海尔超低温冰箱承担着珍惜样品的保存重任。

  彼时,“雪龙号”上的大部分设备是进口的。“超低温冰箱是海尔的,让我很自豪。”参与此次科考的上海海洋大学博士贾书磊说。

  极寒、昼夜大温差的极地环境,对科研设备的性能要求极高。海尔超低温冰箱被选中,除了优良的制冷、保温性能,可以充分保证样品安全,还因为其占地面积小、单位存放样品更多,节约了宝贵的装船成本。

  “雪龙”之后,还有“蛟龙”。2015年,海尔超低温冰箱装备“向阳红09号”,用于第一时间存放“蛟龙号”海底探测器获取的深海样本。

  长年累月颠簸、震动,远洋科考对超低温冰箱的稳定性、可靠性要求极为苛刻。海尔超低温冰箱优化设计、制造精良,二氧化碳后备系统等系统确保存放的深海样本万无一失,而且采用全球领先的碳氢制冷系统,无氟环保,制冷效率也提高了一倍。

  此外,海尔超低温冰箱还曾陪伴“彩虹鱼”,探秘马里亚纳海沟。2016年6月,海尔超低温冰箱、深冷液氮存储系统入驻中国第一艘深渊科考船——“张謇号”,与11000米全海深载人潜水器“彩虹鱼”一起,投身深海探测和深渊科研。

  对深渊科研而言,生物样本的获取、储存至关重要。“彩虹鱼”号深潜器抓取的海洋生物样本及菌种必须及时进行超低温和深低温储存,才能确保样本的活性及研究价值。搭载“张謇号”的海尔超低温冰箱不仅存储表现优异,而且碳氢制冷系统完全无氟,绿色环保,可以有效保护海洋环境。同时,海尔医用冷藏箱用于流动实验室短期样本及试剂存放,依靠独有的风冷系统和专利风道设计,使箱内温度更均匀,而电加热玻璃门则轻松化解海洋潮湿环境带来的门体凝露问题。

  创新基因:有科技才有底气

  不管是航天冰箱、太阳能疫苗冰箱,还是超低温冰箱、碳氢深低温冰箱,“从0到1”的创新,对海尔生物而言,可谓“从开始到现在”,一直处于进行时。

  海尔生物的发展始于生物医疗低温存储设备研发,当时,这一领域被国外垄断,技术壁垒高,欧美、日本品牌对中国企业实施技术封锁,中国科研工作者只能花大量外汇引进设备。

  “我们怎么能在国际竞争中站稳脚?必须依靠创新支撑,咬定目标自主研发。”这是海尔生物总经理刘占杰对团队的要求,也是对自己的提醒。他带领团队,突破了压缩机等核心技术难题,成功打破国外垄断,生产出中国第一台超低温冰箱。随着海尔超低温冰箱量产上市,国产替代变为现实。

  此后,海尔生物不断强化技术创新战略,着力打造涵盖生物医药、自动化等领域的多元化复合人才队伍。公司建立了科技人才供应链体系,制定了中长期科技人才配置规划,形成了人才储备池并进行梯队培养,不断激发员工创新潜力。2021年,公司新增人员中(除一线生产人员),研发和市场人员占比达 78%。

  “海尔集团为我们提供了实现自身价值的平台。”刘占杰表示, “海尔的‘人单合一’模式让我们从科研工作者转变为创业者。”“人单合一”模式鼓励员工以企业家的心态为用户创造价值,在“人人皆创客”的环境里,刘占杰从大学讲师成长为掌握超低温存储技术的博士和海尔生物的负责人。

  持续加大研发投入,持续汇聚研发人才——目前,海尔生物已经形成了面向生命科学和医疗创新两大领域的科技创新体系,对创新的坚持也收获了丰厚的回报:率先实现-196℃至常温全温域、全场景存储;突破大冷量斯特林超低温制冷等核心技术,引领全产业链绿色低碳转型;推出全球首款-150℃物联碳氢深低温冰箱;截至2021年年底,累计拥有专利539项,获得行业唯一的国家科技进步奖;20余项技术成果通过国际领先鉴定,29款产品入选世界卫生组织PQS全球采购目录……

  全球首款-150℃物联碳氢深低温冰箱“深蓝”下线交单。

  2019年10月,海尔生物成为青岛首家登陆科创板的企业。刘占杰表示,海尔生物登陆科创板,不仅是因为超低温制冷技术打破了国外垄断和实现产业化,更是因为物联网的生物安全科技生态带来了无限的发展空间。

  现在,海尔生物已经发展为生命科学与医疗创新数字场景生态品牌,从销售硬件转向提供“产品+服务”,在样本安全、疫苗安全、药品及试剂安全、血液安全四个场景,满足多样、多元的用户需求。比如,在疫苗接种领域,海尔生物通过创新融合物联网与低温存储技术,围绕疫苗接种安全,打造出“社区+移动”的数“智”化安全接种全场景方案。


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