第三帖:材料与结构的关系
开说之前,先回应坛友几个问题。
有人问我,不锈钢好啊,坚硬又耐腐蚀,怎么不用不锈钢做蒙皮啊?
我心说,用什么材料做蒙皮,不是企业的良心决定的,而是企业逐利的天性决心的,美名其曰,市场决定的。
举个例子吧。现在的家用汽车很多部位的材料都用塑料,有人辩解说,那些地方不受力,所以放塑料安全还省油。但放眼十年前的老皇冠(也许其他车也是,但我身边只有这么一辆老爷车),几乎全身都是钢/铁皮,重达3吨,当然油耗也是杠杠的,20-30个油。
我问开这“老爷车”的同事,为啥不换了它,这么耗油。他吐着烟圈说:车子还能用,最主要安全,你看这车身,全都是厚实的钢/铁皮,蹦蹦蹦。
所以,同样是丰田的车品,用不用厚铁皮绝不是技术问题,而只是成本问题,更为直接的说,是利润问题。
其实稍微用点头脑,用反证法就能证明,到底用铁皮好还是塑料好,到底是用厚一点的铁皮好,还是用薄一点的铁皮好?这个方法就是:看看该品牌的低端车与高端车的用料是否一样,或者看看该品牌的进口车与国产车的用料是否一样。如果一样,哎呀,我自己掌嘴。如果不一样,再看看刚才丰田老皇冠的例子,啥都不用说了。
同理,用不用不锈钢做蒙皮,自然也不是技术问题,而只是成本问题。在我的心里,我还希望用形状记忆合金呢,没事撞个车啥、撞个树啥的还能自动恢复。但是说真的,这么高的成本,你真的喜欢吗?真的承受的起码?
说到不锈钢,我至今印象深刻的是,造船界的明珠LNG,里面所用的隔热瓦(又叫殷瓦)据说就是不锈钢,还是法国原装进口的不锈钢。为了把这个瓦焊接好,该船厂花重金培训了一批焊接工程师,科技攻关一年多才搞定(这就是工艺不行,需要补课的结果)。焊接的时候工程师们全副包裹,一滴汗都不能留在舱内,导致脱掉隔热服,里面哗啦啦就是一身子的汗水。条件之艰苦,难度之高,你可以想象。
不光是液化天然气船,包括很多的油船,为了耐腐蚀,甲板、船舱都用的不锈钢。造价之高昂,有钱才能如此任性。
第二个问题,忘记了,想到再回应。
回到正题。
有个同行说,材料、结构、工艺,结构应该排第一位,结构是王道,材料和工艺次之。我不辩与否。因为这个问题跟职业有关。我单单说说我的观点。
举个例子,一个鸡蛋和一个和他相同形状的石头相碰,结果咋样?
在这个例子,只有唯一的一个变量,就是材料。
那么,我们再实验一次,用一个鸡蛋的尖部撞鸡蛋的圆滑不部,结果怎样?
在这个例子里,只有唯一的一个变量,那就是结构。
前者证明了材料的重要性,而后者证明了结构的重要性。
材料一直是中国工业的痛。
中国是造船大国,但一直到现在也不是造船强国。虽然中国的造船总吨位超过了日本、韩国,但技术含量很低。低到什么程度?
举些例子。
毕业后,博士生做项目,硕士生负责翻译(将买来的英文图纸翻译成中文,将设计图纸翻译成施工图纸),本科生负责监造施工,作项目管理。在规范制定、图纸设计、受力分析特别是设计软件设计等高端领域,中国的科研机构毫无话语权,中国的工程师严重缺少原发性发明创造。进入船厂实习的时候,培训的讲师、技术学校出身的工人直接鄙视这些名牌大学的博士、硕士。对技术人才的“不重视”或者说技术人才的“无能”已经到了严重扭曲的程度。
中国造船,说白了就是造船壳。在高附加值的装备、电器设备等领域,中国工业还在蹒跚学步。材料,是最大的瓶颈。船东除了造船壳放在国内,所有的重要的机电设备比如轮机,螺旋桨全部进口。中国也有轮机制造商、螺旋桨制造商,但这些装备火力全开后连续试车,没多久统统趴了窝。后来一查,发现是轴承不行,在试车阶段就产生了变型。大家想想看,轴承有什么结构上的难度吗?就是一个圆柱粱,就是让你用放大镜研究,你也山寨不了。很多机密的设备,国外企业都是选派工程师自己组装,但轴承这种装配,人家不用盯着你,他知道你学不会,你制造不出来。
前一段时间看《大国重器》,里面也提高中国装备制造业的飞速发展,但材料问题一直没有解决。一直到最近,中国菜突破发动机单晶叶片核心技术,使制造大型涡轮发动机、蒸汽轮机等重要装备成为可能。
可以说,材料是工业的基础。每一次材料的革新都能带来整个制造业的划时代变化,铜使原始人告别了石器时代,铁使奴隶社会大踏步进入封建社会,硅晶体的应用使我们进入电子时代,乙烯的应用,使我们告别了缺棉少衣。
为了发明电灯泡,爱迪生实验了五万余次,就为了找到一个可靠的材料。
现代工业强国,哪一个不是材料强国。就那我们的近邻日本,至今牢牢占据着硅晶体产业链的最高端。无数的电子芯片,都需要向日本进口硅晶体。
还记得二战时,德国发明了虎式坦克,就是这种装备高性能装甲的坦克差点成了苏联人的噩梦。为了打掉一辆虎式,苏联人不得不出动20辆坦克,用群狼战术、车轮战术、人肉战术去围剿。
因为材料不行,中国的车床至今没有完全解决精度问题。在高端制造业,哪怕头发丝的20分之一的位移、倾斜,都不允许。一丁点的精度差,在机械成百上万次次一秒的旋转工况下,很快就达到了疲劳的极限。
不否认,结构很重要。但结构是以材料为依托的。材料能带来产业革命,但结构,在我看来只能带来技术上的突破。这种突破,在材料革新面前是轻而易举的。
比如说,为了使青铜剑锋利耐砍,工匠又是锻打,又是淬火,又是投身火炉子渗碳,但造一把铁剑轻松解决上述问题。
造汽车,特别是造低性能的买菜车,对大多数企业来说,没有结构上的难度,难的只是材料以及工艺,材料以及工艺的细微差别,在巨大销量的放大下,就演变成了难以控制的成本。
之前,我一直在强调,一分钱一分货。因为,汽车工业发展到今天,门槛已经很低,市场细分越来越明显,就跟单反市场一样,各个价位呈现插空现象(你推15万的车型,我就出个16万的车型,密不透风,不留间隙)。但品牌间的台阶依然存在,发达工业国占据高端品牌,中国品牌汽车则逐步挤占低端市场,实际上是在倒逼大众、日系等合资品牌升级换代。如果依然沿用保守思维,看待新生代买车族,就等着被市场抛弃吧。
结论:材料与结构的关系,就好比DNA结构的两条链,两者相辅相成,而工艺恰恰是连接两者之间的化学键。三者结合才能成为一个有生命力的整体。