王川: 最大的问题是解决正确的问题 - 论第一性原理的理论和实践 (六)

本文是

的续篇。

    (1)

1959 年英国大亨 Henry Kremer 悬赏五万英镑(相当于现在的一百多万美元），奖给第一个制造出纯人工动力飞机，可以升空飞行半英里以上的团队。如果可以飞跃英吉利海峡者，奖励十万英镑.

十几年过去后，多个团队不断尝试，仍然无法造出达标的飞机.

工程师 Paul MacCready 发现，大部分团队解决的是错误的问题。“问题是，我们不理解这个问题”.

每个团队都花了将近一年的时间根据自己的理论和猜测建造飞机，而没有充分的预先测试。等飞机造好后试飞，几分钟后，一年的辛勤劳动坠落到地面上。然后团队继续回去再研究，制造新的飞机.

MacCready 意识到，真正的问题不是“人工动力飞行”， 真正的问题是流程本身，真正的问题是大部分人在没有对一个复杂问题有深刻理解之前，盲目地追求一个困难的目标.

MacCready 发现他真正要解决的问题是：“飞机测试失败后，要能几个小时内重新调试造出改进的飞机."

为了解决这个问题，他采用迈拉 (Mylar) 膜片，铝管和铝线做为制造飞机的材料. 第一个版本的飞机很脆弱，飞不起来，但是这没有关系，因为迭代改装的速度很快. 有的时候一天可以改造飞机三四次，进行试飞。重造重新测试重新学习的周期，从几个月到一年，压缩到了几天甚至几个小时.

他的团队终于在 1977年八月获得第一个 Kremer 奖，然后 1979年完成英吉利海峡的飞越.

    (2)

上世纪初美国的莱特兄弟, 是世界公认的第一个成功实现 “把比重高于空气的飞机长时间升空飞行”的团队.

他们相对于其他竞争者，不是教育程度最高的，也不是最有钱有关系的。他们胜出的核心原因之一是:

在野外实地飞行测试的成本很高。莱特兄弟自制了一个可以放在家内的小型风洞，然后制造缩小的飞机模型，在风洞内测试。这种做法，使他们尝试各种新想法和小改进非常便捷容易.

风洞现在是飞机设计和实验通行的做法，但在当时是革命性的。莱特兄弟最初测试自己的滑翔机时，发现滑翔机先驱德国人 Otto Lilienthal 的机翼数据表是错误的，于是决定自己造小型风洞收集测试数据.

可以从上面几个例子里看到，解决一个问题的最核心瓶颈，实际上是通过各种工具，设计一个流程:

把试错和改进的成本压得最低，迭代速度提得最高.

换句话说，在缺乏有效工具降低试错成本之前, 不要盲目扩大投入, 否则失败后很难迅速改进, 容易造成巨大浪费.

    (3)

建立快速迭代纠错的机制，是向内看，解决本质问题的一个重要手段.

但有的时候局部优化做到极致, 更多的投入不再有较大回报时, 拓宽视野向外看,也是解决问题的一个重要角度和方法.

特斯拉在准备大规模生产第三代电车 Model 3时 (起价三万五千美元)为了降低成本，提高性价比，在电池，马达，车型设计等各个方面绞尽脑汁. 可以参见笔者 2015年的老文章 （可直接点击下面链接)

王川：2017年, 特斯拉将敲响石油工业的丧钟

但是跳开电车设计本身，他们发现在生产电车的工厂的设计上，投入同等的时间其回报要大得多，有时效益可能高出一个数量级以上.

马斯克说，

“我们意识到, 真正的问题, 真正最困难的, 同时也是潜力最大的地方 - 是制造一个制造机器的机器。换句话说, 是建造工厂, 把工厂本身看成一个产品.

当你想象一个特定体积的工厂，输出等于 容积 x 密度 x 速度。如果你看看现在的工厂，有效  (用于生产的) 容积和无效容积的比例，低得要命。光看容积的化，大约比例只有 2-3%.

然后你再看速度。。。世界上最先进的汽车生产工厂，每 25 秒出产一辆车，听上去很快，但是如果你估算车身长度加上一些缓冲空间大约五米长的话，这等于25秒移动五米，也就是一秒钟移动 20厘米，这不比乌龟快多少. "

特斯拉的  CTO JB Straubel 说道,

“有时我们的工程师在马达，电池，电控系统上花了很多时间，只能获得千分之一的性能提高。。但是我们如果把同样的精力放在设计工厂上的时候，我们很容易得到百分之十，百分之二十，甚至百分之几百的效益的提升。。这种大幅度提升在设计领域内闻所未闻”.

    (4)

改进工厂设计, 提升效益，其复杂度比工厂产品本身大很多. 但正是因为其复杂性, 改进的手段也很多. 这里只举一个例子.

提高电车产出速度, 降低生产成本的一个重要因素, 是尽量减少需要人工干预的生产环节。

传统汽车生产, 需要把电子线束，地毯，座位等等大家伙装到车内，但传统车门可以提供进入的空间有限, 塞进去后还要精准安放, 很难完全由机器手快速完成，所以必须要人工手动, 减慢了生产速度.

特斯拉 Model 3 降低生产成本的一个方法是, 车的后半身有个巨大的玻璃车顶，这样就不需要传统的后座乘客头顶上的结构梁 (structural beam) ，这不仅简化设计，增加后座乘客头部的空间，最关键的是，它给 Model 3 的后面制造了一个巨大的开口，可以方便机器手自由地伸进去安放地毯，传感器，座位，电子线束等内部零件.

(未完待续)

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