【洛阳万家乐热水器故障】前言：新产品开发过程中，无论是产品经理，还是研发工程师，亦或其它团队成员，都需要有广度、有深度、有高度的思考、分析和解决问题。本文是作者2006年在国内某知名家电企业任职期间所写的一篇文章。不想让这篇文章一直躺在电脑里吃灰，特意分享出来，希望能够帮助到正在求知路上的朋友。
众所周知，国内冰箱行业已多年没有重大技术进步，产品质量、功能、性能日趋同化，整个行业已步入微利时代，其制造商之间竞争拼的实际是生产成本和品牌。为了提高产品竞争力、甩掉竞争对手，各制造商都不约而同的扩大规模、降低成本。扩大生产规模，利用规模巨大的优势，整合上下游资源，以扩大有限的利润空间。随着经济全球化的发展，中国的许多企业都把扩张摆在优先考虑的地位：海尔在美国建立工业园，实现设计、制造、销售的本地化布局；美的相继收购荣事达、华凌，扩大冰箱产能；海信收购科龙，增强其在白色家电领域的实力。生产成本的降低，一部分源于对供应商的打压、对经销商的利润挤占；一部分源于材料的替换；一部分源于员工待遇的限制。显然，成本降低的空间非常有限：过度的打压供应商和经销商，就会影响原材料的质量及其供应渠道的稳定，影响经销商的积极性。选用过多廉价材料，必然导致产品质量的下降，影响公司的产品形象；过于限制员工待遇，就会降低员工的责任心和忠诚度，造成人员的频繁流动，引起产品的质量波动。
综上所述，生产成本终将降无可降，生产规模也必定受限于市场容量和竞争对手。与此同时，冰箱巨头间的价格战仍在继续，产品卖得越来越多，挣得的利润却越来越少，而员工依然在望穿秋水的期望加工资。
如何使企业在激烈的价格战中脱颖而出，摆脱上述困境呢？一个可行的方法是加强设计创新、提高产品的技术门槛、扩大利润空间。因为良好的设计不但可以提高产品本身的价值，还可以提升企业的产品形象和品牌价值。可以说，设计不仅仅是在设计产品，同样也是在设计企业本身。由于新材料、新工艺层出不穷，新技术日新月异，消费者需求变化多端，良好的设计必须被时时思考、全面考虑、不断改进才能达到至善境界。本文将分别从不同的方面阐述冰箱设计中需要考虑的因素：
由于国内冰箱技术日渐成熟稳定、而市场竞争日益激烈，企业如何提升产品的核心竞争力、建立差异化品牌形象，以在残酷的市场竞争中赢得主动，是国内所有冰箱企业面临的一个难题。一般地说，消费者在选购商品时，由于缺少专业知识，往往先从外观来判断产品的好坏优劣。总体上说，随着国内消费者购买能力的增强和审美水平的提高，外观已经与价格、品牌一同成为影响消费者购买行为的三个主要因素。因此，随着行业竞争的加剧，冰箱企业越来越重视产品的外观设计，一些大企业甚至将其提高到与技术研发同等的高度。研究显示，在素有“家电王国”美誉的洛阳，自1985年到2002年6月共申请家用电器方面的专利2716件，其中外观设计专利1910件，高达70.32%[1]。
外观设计为何如此受企业重视呢？首先，优良的外观设计与外观加工质量可以更多地吸引消费者的注意力、引发消费者的喜爱，使其产生强烈的购买欲。因此，从消费者的角度来看，外观设计增加了产品的附加价值，将其与在技术、质量和价格上相近的其它产品拉开了档次，扩大了市场占有率。
其次，外观设计还可以弥补企业在核心技术上的缺失，延长产品的生命周期，帮助企业获取更多利润。由于美、日、韩等发达掌握着大多数家电产品的核心技术，国内的家电企业要直接在技术上和他们进行较量是得不到好处的；相比之下，外观设计的技术含量较低，而且其投入成本比技术研发要低很多，国内的家电企业完全可以在外观设计领域与发达展一争高下。因此，在当今产品生命周期越来越短的情况下，国内的冰箱企业都不断在旧产品型号上通过加入新的时尚元素(包括新色彩、新材料、新工艺等)，或通过一些局部零件的化使整个产品的档次提高，从而在较低投入的情况下增加旧型号产品的出货量，延长该型号产品的生命周期，使公司的利益更大化。
此外，外观设计的投入少、风险小，能在短时间内显现投入成果，一般只需要半年左右；而技术研发投入大、风险大，资金回收时间长，至少需要一到两年时间。当今市场竞争日益激烈，企业不允许犯任何大的决策性错误，风险小、投入少的外观设计毫无疑问成为企业市场竞争的。国内一些大的冰箱企业（像海尔、科龙等），每年都会推出几款新外观，每款外观都从小容积到大容积、从低端到高端全面覆盖（形成一个外观系列），满足不同层次消费者的需要，并营造新品不断的市场印象、保持其品牌活力。
虽然冰箱的外观设计在国内已普遍受到重视，但对冰箱的内观设计依然重视不够（考虑开发成本，冰箱的内部装饰件包括抽屉、层架、搁架等通常设计成通用件，在多种型号冰箱上使用），这在很大程度上制约了不同型号冰箱档次的区分和提升。不过，可以预测，随着市场竞争的进一步加剧，企业必定会逐渐加强冰箱内观的个性化设计。
近年来，全球“电荒”、“油荒”频发，欧美经济强国除了在全球范围内积极扩大自己的能源产地外，对家电产品的能耗要求也越来严格，甚至利用能耗标准作为技术壁垒来制约包括中国在内的发展中对其家电出口[2]；在国内，节能也已成为众多冰箱制造商的一个重大竞点和卖点，冰箱是否节能直接关系到产品开发及日后产品销售的难易程度。由于冰箱是一个通过消耗电能驱动制冷剂循环来实现制冷的绝热箱体，降低冰箱能耗可以从减少冷量泄漏和提高循环效率两个方面考虑。其实，冰箱的节能技术并不神奇，只是需要综合考虑节能与成本的关系，选择一个更佳结合点。下述几项措施均可有效地降低冰箱能耗、实现节能：
【洛阳万家乐热水器故障】2.1 选择合适的泡层厚度
降低冷量泄漏达到节能的一个最直接方法就是增加冰箱泡层厚度。一般地说，随着冰箱泡层厚度的增加，冰箱能耗逐渐降低，但增加到一定程度后，其节能效果越来越不明显。而且随着泡层厚度的增加，冰箱的材料成本增加、有效容积下降。因此，产品开发过程中，需要综合考虑能耗、成本和容积等因素，选择合适的泡层厚度。通过多年的产品开发和性能测试，冰箱泡层厚度的更佳值为50~90mm。对于普通冰箱，一般冷冻室泡层厚度为80mm，冷藏室为50mm；对于节能冰箱，冷冻室泡层厚度为90mm，冷藏室泡层为60mm。为了降低发泡材料的消耗，设计时一般都会采取针对性措施，在热负荷大的部位（如压缩机仓上部）适当加厚泡层。
实际上，泡层厚度的选择还与发泡剂性能有关，发泡剂的导热系数越低，保温效果越好、越有利于节能。当前市场上有部分泡层非常薄的节能冰箱销售，这类冰箱都采用了一种新型材料真空绝热板（VIP板）。VIP板利用板内真空环境消除了空气对流和热传导，其导热系数极低，只有2~5mW/m.k，大约是普通发泡剂的1/10~1/4。因此，采用VIP板的冰箱，在大大减薄泡层厚度的条件下依然能够实现节能。在公司2006年推出的新产品中，有一款超级节能冰箱BCD179S/D，日耗电量达到了0.28度，该款冰箱就采用了VIP板。
【洛阳万家乐热水器故障】2.2 采用双门封设计
降低冷量泄漏的另一项措施是采用双门封设计。多年的设计经验表明，由于门封质量问题或使用过程中变形使得门封与箱体贴合不严造成箱内冷气大量泄露，是冰箱能耗超标的重要原因，而箱内冷气通过门封向周围环境传热是冰箱热负荷的一个重要组成部分。在冰箱的冷冻室设计双重门封（见图1），可有效地减少冰箱冷气泄漏：重门封（普通冰箱均有重门封，但由于箱内温度与环境温度相差较大，传热效率高、冷量泄露大）外层是磁条和箱体壳紧密吸合，内层是气囊与内胆相挤合，阻止箱内冷气外泻到周围环境；双门封设计的关键在于第二重门封，它减少了重门封两侧的传热温差，降低了箱内冷气通过重门封向外传热的效率，从而减少了冷气泄漏。
图1 冷冻室的双门封设计示意图
【洛阳万家乐热水器故障】2.3 采用高效压缩机
压缩机的能效比COP对冰箱的能耗影响显著，任何节能冰箱的开发，都需要采用高效压缩机。根据高效压缩机COP值的差异，可将其分为两类：一类是COP值为1.3~1.5的普通高效压缩机，一般国产，成本较低，广泛使用在普通节能冰箱中；第二类是COP值为1.6~1.8的高效压缩机，大多由国内合资公司生产或从国外进口，成本较高，只应用在超级节能冰箱上（如公司畅销多年的超级节能冰箱BCD209系列产品）。
企业要生存发展，就必须赢利。2006年初，公司严格规定：凡是毛利率低于25%的内销产品和低于10%的出口产品，禁止立项。有两种途径可帮助企业盈利，一是扩大销售，二是降低成本。研究表明，尽管设计费用只占产品总成本的5%，却决定了产品总成本的60%~70%[3]。因此，产品开模前（一旦开模，产品的大部分成本将被锁定而难以改变或改变费用很大），在设计图纸上通过设计师的巧妙构思、精心计算、优化设计，对降低生产成本具有重要意义。以下几种措施可以帮助企业降低生产成本：
【洛阳万家乐热水器故障】3.1 零部件及其设计要素的标准化
成功的捷径应该是汗水加更大限度的利用现有资源。在我们开发一款新冰箱的过程中，大部分工作内容都是成熟的，有现成的设计成果可供参考或直接借用；只有小部分内容是创新的，需要设计人员自行考虑。一般地说，成熟的东西经过了实践的反复检验，质量可靠，我们直接拿过来用，基本上不会有问题。而创新设计的东西是否可靠，还需经过生产和销售的进一步检验。为了把工作做得既快又好，我们应该把大部分时间用在小比例的创新工作上，而把小部分时间用在大比例的成熟工作中。
标准化其实是一种“软件复用”，使得开发工作不必从零开始，直接使用现有零部件或进行简单修改就可设计出新产品。企业可进行如下标准化工作：把优选零部件形成标准件或通用件，在许多型号的冰箱上通用；固定冰箱的宽度系列，让内部附件（包括抽屉、层架、门搁架等）在同宽度系列的冰箱可相互借用；将箱体内腔、侧板、后板、门内腔、门面板等主要开模件的局部结构形成通用设计要素，在设计工作中强制遵循。标准化工作的实施与加强，大大降低了新开模具的成本，缩短了开发时间，减少了设计失误；同时还减轻了开发人员的工作量、提高了工作效率，让其有更多时间和精力投入到创新工作中。
【洛阳万家乐热水器故障】3.2 简单化设计
一般说来，结构和功能太过复杂的产品，轻易是不会受用户喜爱的。用户在购买产品之初，会花一些时间学习该产品的使用，但没有人会长期停留在初学者的阶段，当他们的经验与能力达到适当水平后，就会停止进步。也就是说，大多数用户既不是初学者，也不是专家，而是中间水平。如果产品的结构和功能太过复杂，用户可能在学会使用前就大受打击，从而拒绝使用该产品。如果零件结构太复杂：设计人员制图将颇费力气；模具师不易理解设计意图，零件成本和加工难度随之加大；还降低了零件的质量稳定性，容易产生缺陷。简化零部件结构，不但可以减少开模费用、提高结构可靠性、节省材料成本，还简化了用户操作。产品的功能也同样需要简化：功能既有正面质量，又负面质量；过多的辅助功能，会影响主要功能的体现、模糊产品功能卖点、加大结构复杂性。而且，每项功能都需要增加成本，如果功能的增加不能带来价格的适当提升，企业将得不偿失。
关于功能复杂性，下面将对两个相当有创意却值得商榷的设想进行分析：一是在冰箱中增加信息功能，向用户提供诸如天气、新闻等信息；二是增加微波炉功能，方便用户对食物进行加热。为什么说这两个设想值得商榷呢？首先，提供信息的媒体很多，有电视、广播、网络、报纸等；提供食物加热功能的，有微波炉、电磁炉、燃气灶等。我们再提供这些功能是否有狗拿耗子的嫌疑呢？其次，用户购买冰箱看重的是其制冷功能，有无信息功能或加热功能，都无关紧要。如果这些功能是无偿或低价提供给用户的，用户当然乐于接受；但如果代价太大，用户肯定不会买账。可见，上述两种设想目前在国内尚不具备可行性。
【洛阳万家乐热水器故障】3.3 材料替代、零件减薄
针对具体应用选择合适的材料是结构设计师的一项重要责任，也是设计成功的前提条件。冰箱的结构变化其实并不多，材料的选用对其性能和成本影响非常大。结构设计师应该对所用材料的性能和成本有清楚的了解，尽量采用性能合格的低廉材料，既满足产品的质量要求，又避免质量过剩。此外，设计师还应该常常考虑是否有更合适的新材料以替代现有材料。
当前，采用塑料件代替金属件已成为冰箱企业降低生产成本的一个重要竞争策略。与金属材料相比，塑料具有成本低、重量轻、电绝缘和耐腐蚀等优点；且塑料材质多样、设计结构、形状多变，使其具有更理想的设计特性，既避免了金属件必需的价格不菲的二次加工（如冲孔）和表面处理（如喷涂），又减少了制造对设计的限制、扩大了设计自由（塑料件可以设计成复杂的形状）。因此，随着塑料件质量的不断提高，冰箱中应用的塑料件越来越多，除了一些重要的制冷件（蒸发器、冷凝器）、外观件（门面板、侧板）、支撑件（压缩机托板）等外，其余大部分都是塑料件，大大降低了冰箱的材料成本。
材料减薄是另一种直接降低材料成本的方法。近年来，因石油价格上涨导致冰箱大宗化工原材料（包括冰箱内胆材料ABS、HIPS）成本提高。在保证内胆能抵抗发泡压力与热变形的前提下，企业适当的对冰箱内胆板材进行减薄，有效地抵御了原材料价格上升的不利因素。当前，对冰箱中使用的钣金件进行适当减薄也被企业广泛采用以降低成本。
此外，取消一些对外观要求不高零件的表面处理也可以降低成本，例如：冰箱后板原来使用喷涂钢板，费用较高，现将其改为镀铝锌板，不喷涂，成本得到了较大程度的降低、且具有不错的外观效果，该措施目前已在冰箱企业中大量推广。
产品设计过程中，还应该考虑生产工人操作是否方便、设计是否具有防呆功能；冰箱发泡过程中会出现空泡、漏泡等质量缺陷，发泡后会出现门体收腰变形等工艺问题，需要在设计阶段就加以考虑、解决。
【洛阳万家乐热水器故障】4.1 防呆设计
由于冰箱是流水线生产，工人并没有太多的时间去仔细检查手中的零件是否正确、装配是否正确。因此，良好的设计应该易于装配、且不易发生误操作。如果设计师考虑不周，正确的装配方向难以识别、又没特别设计防呆特征，忙乱的生产过程中就会很容易出现错误装配、造成返修甚至报废，给企业造成不同程度的损失。为了防止误操作的发生，可在制件上设计一些防错特征，保证装配方向不正确的时候，零件装配不上；如果受结构所限，不能添加防错特征时，就应该增加标志（如文字、图形）指明正确的装配方向。另外，将零件设计成对称结构也可以起到很好的防呆作用。
【洛阳万家乐热水器故障】4.2 防漏泡设计
由于冰箱的形状不规则，准确的发泡剂用量往往难以计算出来，需要在正式生产前通过试模进行调整。跟发泡剂用量有关的工艺问题有空泡和漏泡等。空泡是指冰箱局部区域（尤其是一些狭窄的角落）因缺少泡料而形成空穴，其主要原因是发泡剂用量不足或结构透气性差。空泡一般不会影响冰箱外观（但可影响冰箱能耗），其处理方法也比较简单，只需要适当增加泡量或增强结构的透气性（在箱内胆、后板、后底板等零件的结构死角处设计小于1mm的排气孔）即可。漏泡是指泡料在较大的发泡压力下从冰箱未密封或密封不好的孔隙挤出形成形状不规则的溢出物。由于漏泡处往往位于难以密封的死角处，难以清理，严重时还会影响冰箱外观甚至造成冰箱报废。因此，漏泡是冰箱发泡工艺需要严格控制的一个质量缺陷。解决漏泡的方法是增强冰箱的密封性。最常见的密封结构是利用发泡剂的高粘度性、钣金件和塑料件的弹性变形进行过盈配合，采用迷宫式密封结构，依靠该结构的迂回来增大流动路线距离及阻力形成良好的密封。设计之外的工艺补救方法是：在所有可能出现漏泡的角落、缝隙处粘贴海绵胶条或免水胶纸进行密封，在人手难以触及的死角注入热熔胶进行密封。
【洛阳万家乐热水器故障】4.3 门体变形考虑
门体发泡结束后（尤其是使用过程中），泡层会冷却收缩，由于门内腔侧温度较低、且其刚度低于门面板侧的刚度，门内腔侧的收缩量会大于门面板侧的收缩量；而且由于门体中间部分缺少约束，收缩最强烈。综上所述，门体会产生如图2所示的收腰变形（虚线表示变形），左图表示门体的正面变形效果，右图表示门体的侧面变形效果。虽然这种收腰变形普遍存在，但由于一般的门体体积较小，门面板刚度足够，其收腰变形量较小，不会产生难以控制的质量问题。如果门体过大，必然产生相当大的收腰变形，引起如下两个严重的质量问题：由于门体正面中间鼓起，门面板容易脱离泡层，形成离泡缺陷；由于门内腔变形严重，使得门封与门内腔、箱体不能紧密配合，造成箱内冷气泄漏，使得产品能耗难以达标。解决过大门体变形的方法是对门面板结构进行优化、对门体进行结构加强（如增加加强铁）。
图2 门体变形示意图
由于冰箱门体需要承载一定重量的食物，在使用过程中会出现一定程度的下坠，对于无顶盖的冰箱，如果将门体设计与箱体同高，使用较常时间后，将出现门体低于箱体现象。因此，对于无顶盖的冰箱，可预先将冰箱门体设计高出箱体2mm，为将来门体下坠提供余量。
冰箱要进入市场销售，必须先通过强制性的产品认证。由于各国地理环境、生活习惯、电压等级等不同，产品所要满足的标准要求也不同，在出口产品的设计中尤其需要对产品的认证要求加以注意。根据中国强制认证（CCC）的规定，冰箱必须符合家用电器安全及电磁兼容（EMC）的相关标准。
【洛阳万家乐热水器故障】5.1 安全考虑
冰箱设计中应该考虑的安全因素主要包括：防触电、防止机械伤害、防火等。冰箱属于I类器具，其防触电保护是依靠基本绝缘+接地来实现的。因此，设计中必须考虑万一基本绝缘失效，易触及的导电部件（如门面板、侧板、后板等）不会带电，措施是将此类导电部件连接到接地保护导体上。需要强调的是，设计中不仅要考虑正常使用过程中的安全要求，还要考虑由于使用大意或错误操作而造成的不安全因素。比如，为了满足消费者不同的使用习惯，出口冰箱常常要求具备左右开门功能。在更换门开启方向时，需要拆开冰箱顶盖，导致藏在顶盖下的导线、温控器可以触及，如果消费者大意或操作不当，很容易产生不安全因素，因此，需要再设计一个保护罩将导线和温控器隔离开来，或在产品使用说明书加以警告并说明正确的换门步骤。
为了满足防止机械伤害的要求，设计中要尽量避免在人手容易触及的部位出现尖锐的边角或螺钉头；保证易触及的零部件具有一定的机械强度，使用过程中不会轻易被破坏而出现对人体造成伤害的不安全因素；运动部件不能伤害人体。比如，风冷冰箱的设计中，需要保证风扇罩的材料有足够的强度、风扇罩上的孔隙要足够小（小于10mm），防止人手触及风扇扇叶。
内销冰箱使用的制冷剂大多是R600a，其制冷性能好，但易燃易爆（由于美国UL标准对防火要求很高，出口美国的冰箱基本上都采用R134a），设计中要仔细考虑防火要求。从设计角度讲，所有强电元件触点及连接点都应该被看作燃火源，对这些电器件应当用阻燃材料加以防护。对于风冷冰箱，由于有除霜加热器等大功率加热元件，电气系统还应该设计除霜恒温器和温度熔断器以防止过加热出现的不安全因素。
【洛阳万家乐热水器故障】5.2 EMC考虑
冰箱电磁兼容EMC包括两个方面：一方面指冰箱具有一定的抗电磁干扰能力，在特定的电磁干扰环境下仍然能够正常工作；另一方面指冰箱自身作为干扰源所产生的电磁干扰在一定的范围内，不至于影响周围其它电器的正常工作。
由于机械温控冰箱依靠机械动作控制压缩机开停，EMC不会存在什么问题。电脑温控冰箱采用单片机控制温度，存在主控制板、显示电路板、按键电路板、内藏导线等电路元器件，设计时需要多加注意。例如：在布线设计时，需要将内藏导线的强电线与信号线分开；门面板作好接地屏蔽；采用电镀按键时注意防静电等。
专利法规定，未经专利权人的许可，任何人都不得生产、销售该专利产品。因此，专利拥有量在某种程度上意味着市场占有率。当今世界，关税壁垒和行政壁垒的影响正在逐渐减少，而专利壁垒的作用正在日益突出 [4]。一些跨国公司凭借其科技优势和专利优势，通过专利许可和转让，不断将技术独占优势转化为市场垄断优势，在全球获取巨大的经济利益。可见，专利是企业技术优势、品牌优势转化为竞争优势的法律武器，是企业核心竞争力的重要组成部分。
近年来，国内的冰箱企业都迫于市场压力，跌入了价格竞争的深渊，无暇顾及设计创新，产品开发的模仿现象严重。因此，在新产品的科研开发完成后，可以考虑将其核心技术申请专利，防止竞争对手的模仿；使企业可以在专利的保护下，从市场上获得较高利润，从而弥补前期的研发投入，又为企业的发展和产品的下一轮开发积累资金。此外，当企业有一些新概念、新思路，而产品还没开发出来时，为了抢占市场先机，可以先申请专利，甚至申报一些虚假专利来混淆、转移竞争对手的视线。例如，2002年，公司为了保护其独特的分立多循环制冷技术，不但申请了多项国内专利，还申请了国际专利。该专利的申请，不但有效地遏制了竞争对手的模仿，还提高了公司的核心竞争力和国际知名度，帮助公司获得了包括伊莱克斯、GE、惠而浦等国际家电巨头的大批订单，使公司的冰箱出口销量目前几乎达到其产量的一半。
良好的设计不但可以提升产品本身的价值、帮助企业获取高额利润，还可以提升企业的产品形象和品牌价值。良好的设计必须被时时思考、全面考虑、不断改进才能达到至善境界。本文分别从外观、节能、成本、工艺、安全认证、专利保护诸多方面比较全面地阐述了冰箱设计中需要考虑的因素，对冰箱的设计开发具有一定的借鉴意义。
【洛阳万家乐热水器故障】参考文献
[1] 林楚顺，洛阳地区家电专利态势分析，家电科技. 2002, 14: 48-53
[2] 赵先美，一种节能经济型电冰箱的研究开发，家电科技. 2003, 7: 43-46
[3] 厉正平等, 产品成本估算策略及降低成本的设计方法研究. 中国机械工程. 1995, 6(6) : 31-34
[4] 袁俊, 强化专利战略设计提高企业核心竞争力. 标准与知识产权. 2006, 5 : 47-49
【洛阳万家乐热水器故障】作者简介
邓小亮：工学硕士，产品人，近二十年产品开发及管理经验。
抖音号：产品人生
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