标签: 制造业

  • 从无人机和电动汽车的崛起谈中日的不同工程思想

    之前基于自己工作经验对比了一下中日制造业。随着技术成熟,白色家电等量产型产品被中国企业在成本与规模上逐步取代几乎是必然趋势,但上游与系统交付能力仍继续由具备工程积累与信用体系的国家把持。

    有朋友以无人机与电动汽车近年来在中国的快速崛起为例,认为这已经足以证明中国技术全面碾压日本,从而反驳上述观点。因此想通过这篇文章,从一名工科生的角度,分享一下我对无人机和电动汽车为什么这两年在中国能够腾飞的理解。

    无人机

    无人机的成功在我看来是天时地利(产业结构与环境条件)。首先,从技术上来讲,无人机无非就是IMU、电机、电池、MCU、通信模块等组成的。这些东西本身不是像发电厂Gas Turbine, Steam Turbine这样高成本、无法接受失败的顶级重工业,而且珠三角恰好有全球最密集的电子模块供应链,使得硬件门槛非常低。

    正因如此,无人机的护城河并不是硬件上的,而是算法,系统调校等。再加上无人机这款产品基本是面向商用或者大众消费者的,因此,事故成本非常有限,不需要极端保守的工程文化(甚至相反需要快速迭代与不断修正)。再加上从人力与合规等成本来看,如果在欧美进行同样研发的话,从投资回报率上来讲非常不划算,大部分的部件甚至可能还得高度依赖亚洲,导致市场利润很低,这也给了中国商业机会。

    换句话说,无人机的成功就是产业链完善、开发与试错成本较低,以及劳动力与工程效率优势共同放大的结果。

    国产电动汽车

    国产电动汽车成功的原因也几乎一致。

    传统汽车的核心是机械工程,也就是内燃机。这和上述的Gas Turbine, Steam Turbine, Generator一样,需要长期的工艺积累和系统可靠性的验证。而电动汽车相当于是直接将电池,控制,软件等系统集成,与传统汽车相比,并不是线性的技术突破,只是换了一条赛道。

    因此,国产电动汽车的优势主要体现在成本控制、产品迭代速度,以及由巨大市场规模支撑的试错能力。在我看来,商业上这种模式是成功的,但这并不意味着在功能安全、长期可靠性等方面有传统汽车强国的工程积累。

    也正因如此,国产电动汽车在功能安全、长期可靠性等方面,远远不如日系汽车,只是迭代做得很快,PPT做得很多,功能天花乱坠,看上去似乎光鲜亮丽,但其实在可靠性方面没有太多技术和工艺积累。

    工程思想的对比

    因此,在讨论无人机与电动汽车的崛起时,以先进or落后进行评价过于极端以及情绪化。在我看来,中国企业与日企在这些领域的差异,主要体现出的是后发国家(中国)的工程思想与传统工程的不同。

    以我目前从事的电力系统工程为例,设计流程通常遵循高度保守的工程逻辑。比如我现在做的电力系统,几乎都是根据契约范围、甲方要求与双方责任,找到类似案件,然后拿一个既有项目作为「先行案件」的,几乎不会凭空设计。因此我们公司一般是定义(责任与场景等)、验证工程(比如Protection Coordination、Capacity Study、Trip Logic Diagram等),上游设计结束之后才允许下游产品设计,下游也有相应的下游验证,直到最后产品才能被生产出来。产品的功能范围、使用场景、失效模式和责任边界,在生产之前就被严格限定了。所有超出既定假设的风险,都不可接受,因此也很少有工程迭代,因为本身追求的就是极端稳定的工程可靠性。这种系统性的工程或产品需要高度可靠,最大限度降低事故概率,因为失败成本极高,而且责任不可分散。也正因如此,开发周期长、试错成本高、对市场变化的响应速度较慢,产业护城河极高。

    而在无人机、电动汽车等领域,中国是直接先推出产品,利用市场规模,在实际使用环境试错,再通过市场反馈进行后期修正和完善。产品在进入市场之前工程上可能都是无法验证的状态,在使用过程中逐步逼近稳定形态,而且本身试错成本就相对比较低(电动汽车可能高一点)。产品用户的行为、责任边界以及异常、错误本身是工程验证的一部分。

    加上咱们中国社会有这种忍一忍风平浪静的文化,产品失效的后果基本也可以被企业或用户分担,快速迭代与持续修正也就具有了现实合理性。但当产品一旦失效就可能造成重大安全事故、系统性风险或不可逆损失时,事后修正的工程逻辑就难以成立。相比之下,你总不能对着刚建了一个发电厂就turbine严重故障甚至报废,然后还给发电厂的甲方说:“这批Gas Turbine质量确实有点问题,你忍一忍就好了,大不了赔你点钱重新建个发电厂”。因此,日企更倾向于将大量工程验证前置,而中国这几年的新兴企业更愿意把很多工程验证后置到用户端。

    无人机与电动汽车的成功,刚好就发生在特殊的区间,一方面有不低的技术复杂度,另一方面大部分情况下失败后果具有一定可承受性。这使得先做再改的工程思想成为可能,并由于中国人吃苦耐劳,在效率与成本上展现出一定优势。尽管如此,这一模式却并不能无条件推广到所有领域,更不意味着传统的保守的工程思想已经失去意义。

    允许试错、容忍失败并依赖不断优化的产业,高速迭代的工程思想会有很大优势,而在失败不可接受的领域,工程的首要目标一定是约束风险,而非追求速度。

    我并没有否认中国制造,也没有为哪个国家背书,只是单纯从一个工科生的角度,从工程上对比,得出我的看法,有不同意见欢迎评论。