制造强国的“最后一公里”

钛禾产业观察 · 2020-12-31
工艺+手艺,高精尖的制造业需要双剑合璧。

编者按:本文来自微信公众号“钛禾产业观察”(ID:Taifangwu),作者:李富强,36氪经授权发布。

2014年,故宫“看门人”单霁翔果断叫停了已经启动12年的故宫百年大修。一年后单老近乎“哭诉”的解释了个中缘由:老工匠到了退休年龄无法返聘, 是停工的最主要原因之一。院里“八大作”的传承人因年高老迈相继离开,而年轻工匠尚不能挑起大梁。

《光明日报》在评述此事时用了8个字概括:匠之不存,技将安在。

近年来, “人工将被人工智能取代”的话题频现热搜。实际上,这种对人工智能的焦虑已经蔓延了将近一个世纪。然而直到现在,甚至可以预见的未来,工业产品的高度依然离不开手艺人的才华托举。

能工巧匠是制造业中的稀缺资源,从过去到未来一直都是。工匠操作是制造链上的最后一环,决定着最终的成品是精品还是次品。

01工艺不足,手艺来补

新中国的工业自诞生以来,就在强国时而援建、时而封锁的环境中蹒跚前进。基础科研和工艺技术都屡受制约的条件下,产业工人队伍异军突起,依靠手工技术的突破,成为新中国工业建设一支不容忽视的力量。

建国后的中国工业,机床设备落后,几乎只能完成钻孔、车外圆、铣平面等简单操作;工艺流程粗放,只能对工种、顺序和结果做说明,无法对操作过程进行指导;操作环境更是简陋,尚不知标准化厂房为何物。频繁技术封锁倒逼“自力更生”,种种先天不足倒逼“艰苦奋斗”,中国产业工人以这八个字作为精神指导,摸索出了一套“工艺+手艺”高效协同的模式。

1970年某车间技术比武

不同于西方国家按部就班的标准化、规范化操作,中国这套模式更充分地发挥出了操作者的能动性和创造性。在新中国的工业化进程中,培养出众多手艺精湛乃至拥有独门绝技的技术工人。

2014年5月,上海飞机制造有限公司的钳工组接到了为ARJ21-700飞机起落架钛合金作动筒接头特制件制孔的特急任务。36个孔,精度要达到0.24毫米,不到头发丝的一半,还必须保障孔位不偏移。而研制周期非常紧张,根本来不及等数控机床的编程。

被誉为“航空手艺人”的胡双钱临急领命,但他能依靠的只有一台传统铣钻床和一个钳工工具包。校验钻头和铰刀、加工过程中的冷却、“圆柱销”辅助定位、钻套引导,这些在工艺操作手册中完全不会涉及到的“细枝末节”,曾让胡双钱攻关了无数疑难件。这一次,钻孔同样是一次交检通过,胡双钱35年100%合格率的神话始终不破。

中国早期集成电路发展,也是大量依靠“能工巧匠”来弥补基础研发的不足。老一辈集成电路科学家王守武在行业里被誉为“八级钳工”。光刻机时不时渗油,椭圆偏振测厚仪小毛病不断……都是王守武亲自上阵,趴在地上查原因,换配件,一点点调整过来。基础辅助材料、超纯水、MOS级化学试剂,也是他一次次测出来的。

靠工匠手艺弥补生产工艺上的不足,让中国创造了一个又一个产业英雄和劳模的奇迹。但这毕竟是中国在特殊时期的无奈之举,与现代工厂的管理理念背道而驰。短期内虽然高效灵活地解决了眼前问题,却在传承性和可持续性发展上遭遇瓶颈。

手艺与工艺,不可偏颇,如同一把剪刀的两片,合在一起才能发挥威力。

02日本精工的得与失

上世纪80年代,数控加工在欧美和日本逐渐普及。自动化生产线、无人工厂从概念变成现实。一时间,精密仪器代替技术工人的浪潮汹涌而来,“工匠手艺”似乎面临被淘汰的命运。

然而近半个世纪过去了,自动化程度再高、再精密的机械也只能在可控、可测的场景下操作,而加工过程中最精微的窍门,只有每天与工件、产品和设备打交道的操作者才能掌握。人们发现,越是高端精密的行业,越是离不开手艺高超的工匠。

日本京都府长冈市一条不起眼的小街道上,有一家百年老厂木村制作。这家仅有37人的工厂从事着超精密的非球面加工,用于制作光学透镜的生产模具,精度高达纳米级。这些模具加工出来的光学产品被广泛用来制造信息处理、IT成像或者感应设备,是物联网设备的关键元器件。木村制作所生产的模具,即便采用了先进的数控加工技术,最后的精加工也要依靠手工修正。

这种“小而美”的企业在日本并不鲜见,哈德洛克工业株式会社、北岛绞制作所、小林研业等企业都是有着深厚根基的精工作坊,每家企业都有自己的独门绝技。比木村制作所更精小的是小林研业,只有5名员工,这其中还包括了老板小林一夫本人。但就是这5个人,承揽了苹果公司ipod背板镜面刨光1.3亿美元的订单。

小林研业是一个家族企业,过去90年都只做着汤勺、烹饪用具等低端产品的研磨加工。即使员工不多,也能以高品质、好口碑在业内立足,甚至一度垄断了真空焖烧锅内胆的研磨业务。

小林研业社长 小林一夫

上世纪90年代后期,小林研业平淡安稳的日子开始遭遇来自发展中国家竞争者的挑战。小林一夫到中国工厂实地调研,看到生产线上几十号工人麻利地分工合作,不由感慨:

“这样的方式,无论我们四五个人如何努力研磨也毫无胜算。”

此后几年,小林研业一些其它业务也被劳动力成本更低、产能更大的马来西亚工厂陆续抢走,小林一夫终于承认在这一领域里已经丧失了优势。

没有量产优势,工匠们必须向更高附加值的领域钻研,占据为数不多的精尖细分市场,从而避免被大规模的流水线工厂所淘汰。

流水线分工作业为这些技艺精湛的工匠们提供了一条出路:通过模块化分解来细化工艺流程,以此降低对操作者的要求,甚至可以借助数字化、自动化的工具来实现产能的提升,而工匠们则专攻高精尖的技术环节。

抢占了小林研业焖烧锅研磨业务的中国工厂,短期内招募的操作工人不可能一下子就具备工匠们几十年经验沉淀出来的手艺,但是却可以通过短时间的上岗培训,把整个操作流程中的一两个小环节做到尽可能完美。

这种模式有点类似医院的分诊制度,通过规范、细化的检验流程将患者进行分流。轻症和一般病症由普通医师处理,危重和疑难杂症交给专家问诊。

在制造业的链条中,人们常常容易忽略的一个现实是——越是高端精密的生产越像手工作坊,关键环节由卓越工匠精心雕琢;反而是产品精度要求不那么苛刻、且标准化程度较高的产品,才适用于规模生产。

03“口不能言”的缄默知识

ipod问世时,不锈钢背板如镜面的光泽震惊世人。800度以上级别的研磨,几乎与玻璃镜面相差无几。正是小林研业的5位老人,保持高水平研磨质量的同时能月产4万。他们打败了规模大工厂,再一次印证了手工技艺的价值。

研磨ipod背板的老工匠

与冰冷的机器相比,工匠们拥有神秘的优势:缄默知识,也称为隐性知识。

1958年,迈克尔•波兰尼(Michael•Polanyi)把缄默知识的概念写入《个体知识》(Personal Knowledge)一书,第一次尝试对这类难以用符码系统完整表述的知识进行描述和研究,并将其与显性知识区分开来。

手工操作中,缄默知识的传播矛盾尤为突出。老师傅多年生产实践中遇到的丰富场景,日积月累下来的手感和眼力,使那些高超的手工操作者对复杂因素形成了近乎直觉的判断和反应。他们电光石火之间的预判和动作,如同神秘的黑箱,很难通过语言、公式或者其他编码工具传播。

中国古人对此也早有总结,《庄子》中描写过一个制作车轮的老工匠,他说自己的技艺“口不能言,有数存乎其间。臣不能以喻臣之子,臣之子亦不能受之于臣。”这大概是对缄默知识的最早描述了。

来自日本的知识创新大师野中郁次郎用四种活动概括了隐性知识的显性化过程,建立了SECI模型:

社会化(Socialization)、外显化(Externalization)、结合化(Combination)、内隐化(Internalization)。四种活动在组织内部不断交互进行,形成了“知识转移螺旋”。

SECI模型

然而,用模型来辅助隐性知识传播还只是一个探索,实际操作中依然面临诸多困难,尤其将一板一眼的技术知识放到博大精深的中文语境里。

全国劳动模范机车钳工张素丽可以徒手摸出毛衣针0.02mm直径的细微差别,但是她总结的操作指南却远不如她的手艺来得精细:

“工件要装夹牢固,伸出钳口的部分不能太长;锯条要安装松紧适当,过松或过紧都容易使锯条折断;开始锯割时要逐步切入,左手大拇指挡住锯条定位;手的压力要小,往返行程要短……”

不能太长、松紧适当、要小、要短……都是无法量化的概念。中餐厨师带徒弟也经常遇到这样的问题:“火候适中,酱油少许,盐适量,翻炒片刻”,但是对适中、少许、适量、片刻的分寸掌握,却取决于徒弟自己的感官和领悟。

这种描述上的模糊实际上可以通过定义得到部分解决。例如西餐食谱相对中餐会严谨不少,容量、克数、温度、计时器甚至设备都有精确说明,一个烘焙新手只要严格照此操作,也有很大几率可以成功出品。

2005、2010、2015年三届全国劳动模范徐小平谈到工匠培养,用了两句话概括——“多练生感觉,多记生数据”。这位曾经师从6位中国师傅,10多位德国师傅的大国工匠感慨:

“中国师傅教会我两个字叫感觉,德国师傅教给我两个字叫数据。”

徐小平朴素的语言,道破了缄默知识传承的两条主要路径:一条是重视“匠”的价值,通过长期观察模仿整体的操作行为来学习,先知其然,再知其所以然。一条是关注“技”的价值,让缄默知识“开口”,并通过编码进行高效传播。

前者需要花费更多的时间,用来复刻操作行为甚至习惯。后者则更要把大量精力用于知识的拆解、编码、传递。但是吸收知识的过程,却都没有跳脱出标准化的逻辑内核。

04匠能存,技可传

2012年,57岁的装配钳工顾秋亮与蛟龙号潜水器一起,向7000米的水下深度发起极限挑战。顾秋亮刚出发便收到老伴病重的消息,经历一夜的思想斗争,他最终还是决心坚持到载人潜水器的前线,甚至下潜到4500米的水下作业。

顾秋亮的家国情怀背后,却折射了一个令人唏嘘的现实:全国能把潜水器维修做到丝级精度的技能工人,仅顾秋亮一个。

“博士硕士满街跑,高级技工难寻找”,民进中央副主席朱永新对中国技术人才发展的不均衡一针见血。中国在从制造大国向制造强国的迈进过程中,高水平技工“一匠难求”成为现实的绊脚石。

2017年发布的《中国人才发展报告(No.47)》指出,当前中国,“大国工匠”型的高端技能人才缺口达上千万人。高水平技术工人的稀缺,短期内会限制产品稳定性、质量、产能的发展。长期来看,技能人才青黄不接,好手艺后继无人,会影响产品、企业的存续,甚至带来产业水平的退化。

千万的缺口哪里去补?人才的问题,一定要到培养环节里找答案。

培养工匠的第一个基地是职业技术院校。与高等院校连年扩招相反,职业技术院校的生源连年缩水。统计数据显示,各类职校招生人数在10年之内降了270万。比起上个世纪靠手艺谋生,新世纪的家长们更信奉靠头脑赚钱,盼孩子进象牙塔,出来后再找一个坐在格子间里的“体面”工作。连家务活都舍不得让孩子做的家长们,很难接受自己孩子去做干体力活的“蓝领”。

扭转这一现象,首先必须消除人们的思想误区——大量60-80后家长对工人的认知还停留在上世纪抡铁锤、扛沙袋,单纯出卖劳动力的传统印象里。实际上,规模制造乃至智能制造的今时今日,技而优则士,各级劳模、技术能手在工厂的待遇早已超过普通白领;中华技能大奖的获得者甚至被誉为“工人院士”——技能人才同样可以拥有自己的“体面”。

2018年,中共中央办公厅、国务院办公厅发布《关于提高技术工人待遇的意见》,缓解技能人才的后顾之忧。2019年3月,李克强总理首次提出高职院校要扩招100万人,并鼓励青年扎实学技术,凭借一技之长实现人生价值。国家层面的鼓励和支持,是培育和壮大技术工人发展的基石。

10年内普通高等教育与中等职业教育招生对比

即使生源基数能够通过扩招补足,坐在教室里仍然培育不出好工匠——为保证人才的够用、堪用,向生产一线源源不断的输送优质产业工人,各类职业技术院校在“产”与“学”的紧密结合上,也纷纷因地制宜,各显神通。

培养工匠的第二个基地在制造业一线。在常年的实践中,中国工匠手艺传承也摸索出一条“工作室”模式。以张素丽、胡双钱等大师级工匠为典型的“师带徒”工匠工作室,不仅在科研攻关中承担突击队的任务,也发挥着缄默知识的基础传递作用,成为各制造领域高技能人才的孵化器。

匠心的传承,一是匠、二是心。工作室模式有助于师徒之间长期的相处和磨合。“润物细无声”的不仅是匠(技术),还有心(品性),工匠精神的传承是无法完全用标准化的逻辑去套用的,这也是大国工匠生生不息的根源。

24岁的曹彦生被称为航天科工最年轻的高级技工,凭借对数控铣工的技艺的钻研取得了博士学位。在283工厂学习期间,曹彦生自学建模、编程,把五轴联动加工摸清摸透,还发明了“高效圆弧面加工法”等绝技,为企业节省数千万元成本。

作为“名师出高徒”的典型代表,曹彦生的师傅马景来是曾经登上过60年国庆阅兵彩车的“航天老兵”。以他命名的“马景来工作室”,是航天科工集团大师级工作室的标杆。这个18人的工作室里,有7人获得过全国五一劳动奖章。而曹彦生又将这种师徒传承沿袭下去,他的徒弟常晓飞也是全国数控技能竞赛的冠军,出师后的常晓飞又带出了两个冠军徒弟。

制造大国的成长过程中,中国逐渐有了硬怼外界金枪锁喉的底气。从制造大国到制造强国的迈进过程中,我们还需要拔除工艺中一根根卡住喉咙的鱼刺。而这“最后一公里”,则需要靠技术人才的匠心匠艺来托举。

大国产业不仅要“前无古人”,更要“后继有人”。匠能存,技可传——让工匠技艺有序、有效地传承,将是维持中国制造持续攀升的又一项长期性课题。

参考文献:

[1] 任秋君《大国工匠研究》,2019

[2] Michael Polanyi, Personal Knowledge: Towards aPost-Critical Philosophy,1958

[3] Ikujiro Nonaka, HirotakaTakeuchi 《TheKnowledge-Creating Company》,1995

[4] 严鹏《工匠革命:制造业的精神与文化变迁》,2020

[5] 雷晓斐《匠之不存,技将安在》,光明日报,2016

[6] CCTV《大国工匠》,2019

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