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六合开奖结得到大学学员张拯宁:把神舟飞船送

发表时间:2019-11-01

  10月27日,得到大学在北京奥体中心体育馆举办2019秋季开学典礼暨夏季毕业典礼。本次活动依然是“接力演讲”,5位重量级得到老师和9位得到大学夏季班优秀毕业学员依次登场进行主题分享,8小时高密度输出各行业顶级的认知框架和行业智慧。

  得到大学北京四期五班学员张拯宁分享的是:想要突破自己的认知边界,怎么办?作为一名航天工程师,张拯宁曾经参与神舟飞船研制,把第一个中国人送入太空,也见证了嫦娥、北斗等国家重大科技工程的从无到有。他说,最让航天工程师恐惧的词是“没问题”,这意味着可能存在由路径依赖导致的认知盲区。一名优秀的工程师必须永远假设“不知道自己不知道”,从“以为没问题”到“知道有问题”再到“解决真问题”,不管问题是啥,都必须排除它、解决它、掌控它,从而不断突破自己的认知边界。在演讲中,张拯宁分享了中国航天发明的一种彻底解决问题的心法:“归零法”,这种方法由于极为有效,已经正式成为国际标准。

  大家好,我是一名航天工程师,我叫张拯宁。今年是我在这个岗位工作的第17个年头,我曾经参与了神舟飞船研制,把第一个中国人送入太空。也荣幸的作为一枚小螺丝钉,参与和见证了嫦娥、北斗等国家重大科技工程的从无到有。

  但是今天,我就不跟大家说航天工程师最牛的事了,我和你们说说我们最怕的事吧。大家不妨猜一下,最让我们航天工程师恐惧的一个关键词是啥?一听到这个词,就会让我们立即汗毛倒竖、手脚冰凉?

  你可能会问了,说没问题还不行,难道是要听有问题啊?其实不是。你看啊,我所从事的这项工作,实在太复杂了,脱口而出“没问题”才是最大的问题。

  就拿神舟飞船来说:飞船重8吨,总长8m,它是由13个分系统组成,装有52台不同推力的发动机,飞船上的电缆总长度超过30km,共有600余台设备,10万余个元器件。你知道有多少家单位参与研制吗?差不多1000家!而航天飞机有多少个零件?250万个!

  面对这么一个复杂的系统,谁敢随便说没问题?没问题,并不意味着真的搞定了,而是意味着当事人可能陷入了一种“不知道自己不知道”的境地,这才是最危险的。换句话说,不是真的没问题,而是他看不到问题。

  我说的问题,不见得是一个故障。更多的情况是这件事本来完全在你的认知范围之内,但是由于路径依赖,你完全忽略了它。

  在载人航天早期阶段,最悲剧性的事故是阿波罗1号飞船。因为失火,三名宇航员在地面模拟试验中被活活烧死。这起事故并不是一次人为事故,不是哪位工程师粗心大意造成的悲剧,而主要是工程师对纯氧方案的潜在威胁缺乏认识。

  太空中没有氧气,所以飞船里就需要充填氧气,当时的阿波罗飞船采用了1/3大气压力的纯氧气,这是一个很自然也很合理的选择。但超出工程师认知的是纯氧环境下,很多本来不易燃的东西都变得易燃了,一些在正常空气中本属于耐火材料的塑料制品,在纯氧中却成了易燃物品,这就是路径依赖导致的认知盲区。舱门设计得也有问题,90s内绝对打不开。着火后飞船内形成负压,短时间内从外面也无法打开。这就导致大火在短短几十秒内就夺去了三名宇航员的生命。三十秒,三个生命。

  因此,一名优秀的工程师,就必须有这样一种能力:永远要假设“不知道自己不知道”。只有这样我们才有可能从这种状态进步到“知道自己不知道”,从“以为没问题”到“知道有问题”再到“解决真问题”,不管问题是啥,我们都必须排除它、解决它、掌控它,从而突破认知边界。阻碍你前进的不是大山,而是“我知道”。

  因此,我今天就想跟大家聊聊,想要突破自己的认知边界,怎么办?其实,我们航天工程师之所以要面对这种级别的难题,是我们的初心决定的。

  人类探索宇宙的原始目的就是要探索未知宇宙:我们既不知道要去的地方那里有什么?也不知道那里没有什么?不信你可以试着想象一下太阳系边缘的海王星上会是什么样子?

  你能想出来么?很难吧?因为我们对那里几乎一无所知,人类总是难以想象一无所知的东西。当我们离开地球大气层的保护,离开熟悉的一切,会遇到很多意想不到的问题,这种巨大的不确定性让我们恐惧。

  为了抵达遥远的目标,我们需要在空间上、时间上、速度上,乃至认知上都去挑战极限。这就需要想象所有可能发生的情况、带上可能用到的一切东西,和魔术师一样,尽可能准备好所有方案。

  但是,我们和魔术师不一样的是:魔术师可以控制灯光、服装、穷尽观众挑选五种颜色书籍的所有可能组合。这些组合,极限的情况也就是几百种。但航天工程师不能,我们面对的系统太复杂了,250万个元器件,肯定无法穷尽所有可能。

  因此我每天都在面临的工作困境就是这样:为了突破认知边界,航天探索必须能应对各种变量,这导致我们只能用一个复杂系统提供所需的一切;然而系统自身太复杂了,无论每个零部件如何精心打磨,你都无法保证把它们组装到一起之后,还能够达到预期的设计目标。因此我们就没有办法提前预判哪里会出现风险,这就是 “薛定谔的风险”。

  因此一名航天工程师在观念上就要首先做到,绝不轻易相信“没问题”;紧接着,要从没问题状态中把看不见的问题暴露出来;接下来还要找到方法把大问题转换为小问题,把问题定位准确,从而使得问题可能被解决。

  那如何把看不见的问题暴露出来呢?简单概括其实就是做好两件事儿:设计阶段,通过仿真排除可能问题;制造阶段,通过测试排查潜在问题。

  比如我们会在地面模拟太空环境:先弄个巨大的罐子,抽成真空,然后用液氮降低温度到零下一百多度,再弄个人造太阳,总之就是尽可能真实的模拟太空环境。然后把整个系统都装进去,反复试验,让缺陷和故障充分暴露出来。

  我给大家讲个真实的故事。很多年以前,有一个卫星上用的设备,本来是继承已经成功型号的设计,所以大家都认为不会有任何问题。但是从西安把设备运到北京,总装好后,放到真空罐子中做试验。前几天一切正常,没想到到第七天忽然出现了故障。只好中止试验,把设备取出来,让工程师拉回西安去排除故障。

  折腾回西安后,工程师反复测试,设备完全正常,一点问题没有啊。于是,大家又忐忑地把设备重新运到北京,接着做试验。然而不妙,这次到了第五天,一模一样的问题又出现了。

  这可奇怪了,在西安就行,北京就不行。这也能水土不服?后来,工程师通过非常仔细地检查核对,终于找到为什么了。您猜怎么着?仅仅是更换了一个电阻。虽然是继承成熟的设计方案,几乎什么都没改变,但更换了一个小小的电阻。虽然电阻值完全相同,但这个新电阻是空心的。空心电阻重量更轻,看上去更适合航天用。但其实不然,因为在真空中,空心电阻会逐步把气体释放,而这会导致一个叫做低气压放电的现象,进而造成了故障。

  放气是缓慢发生的,所以第一次试验需要七天才出现故障。运输回西安的过程中,空气重新进入电阻,所以故障现象又消失了。第二次在北京测试,就只需要五天时间。由于西安的测试环境不够真实,测试时间也不够长,所以问题没有提前发现。六合开奖结,如果不是在真实环境中测试,这个问题就肯定无法暴露出来。

  找到问题还不够,更重要的是,航天工程师还需要不放过任何微小的异常,把大问题转换为小问题。

  我再给大家讲个故事。我曾经经历过一次特别让人崩溃的测试。十一月的东北,大雪纷飞,零下三十度,天气非常寒冷。我们用一个12米的巨大天线和卫星通信,某一天忽然系统不能正常工作了。这是一个需要立即解决的问题,但是整个系统实在太复杂了。完全可能是卫星有故障,地面又有几百台不同的设备、几公里的电缆,任何一个环节,任何一个设备出问题,都可能导致这个故障。

  我们用了三天时间,检查了所有可能的环节,但没有发现任何问题。这个过程让我开始怀疑人生。虽然是一个工程师,但这一次早晨起床我都想先拜拜远方的各方神仙了。

  就在望向远方的时候,我忽然灵机一动,既然接口处总是最容易出问题,但天线和卫星之间的接口,我们从没有亲眼观察,都是通过仪器设备读的参数。于是决定派人系上安全带,爬到几十米高的天线上去检查。大家猜猜我们在那里看到了什么?就是它:一只烤焦的野鸡。

  这只野鸡,因为天气太冷,啄破了信号源,也就是天线馈源的保护罩,钻进去取暖。这和北京冬天,下雪后小猫喜欢钻到汽车下取暖是一个道理。于是我们这个高大上的天线就变成了一个微波炉,所有能量都用来烤熟了这只野鸡。

  我多说一句,这不是因为这个保护罩质量不好。而是因为这个保护罩要求必须能透过电磁波,所以很难非常结实,要防止野鸡等动物入侵并不容易。具体的解决方法就不赘述了,反正,你就记住,最终我解决了这个问题,我们不会再犯同样的错误了。

  这类问题,其实在各位的工作中是不是也挺常见的?发现问题很困难,但是一旦发现了,好像事儿也不是很大。不过,如果想永久、彻底地解决这个问题,好像又不是那么容易?

  对于这种情况,我们中国航天人逐步总结出了一个方法论,叫做归零法。这个方法的本质就是放大已经发现的任何微小异常,通过反复的追问,找到问题背后的本质原因,从而彻底解决问题。

  这方法听起来挺抽象的,在航天里面执行的也很复杂,我再给你讲个当时是事故,现在是故事的真事儿:卫星在火箭上安装后,发射前,要有一个操作工程师钻进去做最后的检查。这是很久以前的事了,有一次任务中,现场的监督人发现他检查完成出来后又钻进去看了一下,觉得奇怪。于是就追问他为什么要再进去一次。操作工程师沉默之后承认是自己感觉腰带剐蹭到了什么东西。

  原来是这位工程师戴了腰带,金属腰带扣和卫星主发动机发生了剐蹭,这可能会导致严重问题,甚至任务失败。

  修理吗?当然要修理。但是,必须多问一句:为什么之前也都是他来操作,也戴了腰带,怎么就不会剐蹭呢?原来是因为前一段他家里丈母娘来了,家里伙食太好,这几个月胖了很多。

  我们继续追问,如何彻底解决问题?那就要修改工作规程,以后所有工程师都需要称体重,量腰围;进入现场要安检;工作服也改为松紧带的,这个岗位的人咱们就基本告别腰带了。

  出现腰带问题不能只解决腰带,我们还要再举一反三,去研究其它操作环节,有没有类似的人机接口问题?操作高压器件时会不会放电?手上的油脂会不会产生危害?需要戴什么样的手套?头发会不会掉入精密仪器?这样一直追问下去,这个问题到此才算是彻底解决。

  这就是归零法,不惜动员一切资源去解决一个小问题。无论问题表现为什么具体现象,都要不停的追问为什么?揪出现象背后的本质,最终彻底解决问题。

  我必须骄傲地说一句:归零法是中国航天发明的一种彻底解决问题的心法,这种方法由于极为有效,已经正式成为国际标准。归零之后是新的起点,归零之后我们并不是从零开始,而是从经验开始,从新的认知边界出发。

  不过,我必须承认,虽然全世界的航天工程师已经努力了七十年,但人类仍然没有真正彻底地解决航天事业的风险控制问题。总共的遇难人数将超过300人。www.3333tm.com,根本原因在于,以突破边界为使命的航天人,在突破一个边界之后,必然遭遇新的边界。

  1961年4月12日,第一个进入太空的人类——加加林返回地球时,由于有一根电缆没能断开,导致返回舱和服务舱无法完全分离,所以返回舱就高速旋转起来,撞向地球。幸运的是,10分钟后,高温烧断了那根电缆,返回舱这才稳定下来,加加林总算活着回到地面,但落点就偏离了很远。没想到的是,由于宇航服头盔的设计缺陷,他无法顺利打开头盔。

  此时氧气也快用完了,所以他憋的满脸通红,差点憋死。幸亏当地一个哈萨克妇女带着孙女放牛,恰好遇到他。她们开始还以为加加林是外星人,吓得半死。加加林各种比划,才让这位妇女帮助他打开了头盔。

  加加林当然运气很好,我们人类的第一次太空旅行运气也很不错。但是,请注意我是说但是,有一种情况你们想过没有?如果那根电缆没有被烧断呢?如果加加林当时没有遇到这个哈萨克妇女呢?在着陆点那一片大草原上,一个小时没有人经过,是很常见的情况啊!如果,真的遇到了这些情况,加加林会怎么样?

  毫无疑问,人类的第一次太空旅行,就会收获一具遗体。但是,我还要问大家一个问题:即使如此,就这代表这次航天任务完全失败吗?加加林的离开没有任何意义吗?

  “不对”。因为即便如此,工程师也一定会明白,必须保证返回舱和服务舱可靠分离,航天服的头盔必须能够由航天员自主快速打开。即便如此,我们全人类的航天事业,仍然会在此基础上前进一小步。我们全人类的认知边界,依然会因此向外拓展一大圈。

  正所谓:怕什么真理无穷,进一寸有一寸的欢喜!管什么宇宙无限,成一次有一次的得到!