学记48 | 《发明》: 工程师应该永远寻找更好的解决方案


戴森,最近几年非常流行的品牌,一个吹风机卖三千元,吸尘器卖五千元,净化器卖六千元…很多人觉得这是在割中产阶级的韭菜,于是好多国产的「平替」如雨后春笋般冒了出来,它们主打高性价比,宣称有戴森一样的性能但是价格只是戴森的三分之一到四分之一。
但戴森依然畅销。

它好在哪呢? 买戴森的人真的是人傻钱多吗?
这本《发明》的作者——戴森的创始人詹姆斯•戴森,讲述了关于他本人和戴森这个品牌的一系列故事。为了和戴森这个品牌区分,我暂且称詹姆斯•戴森为戴大爷。
这本书是我最近几个月看过最受触动的书,故事很长。由于个人水平有限,我把他的故事压缩在了5000多字,不过我依然希望你能看完这个故事,这个设计师、工程师和发明家的故事。

1.开端
戴大爷出生在1947年的英国诺福克郡。1965年,18岁的他进入皇家艺术学院学习设计,在那里他遇到了他后来的妻子——戴尔德丽,并在两年后结婚。然后,20岁的戴大爷开始了他不平凡的故事。

他结识了一位发明家&工程师杰里米•弗莱(Jeremy Fry),杰里米是罗托克工程有限公司的老板,也是戴大爷的伯乐。杰里米在戴大爷还没毕业的时候就给了他很多项目,从能在水上漂浮的滑雪板,到海上卡车,再到水陆两用轮型船。这让戴大爷明白:产品是由结构主导的,技术和工程的内核将变得比工业设计外壳更重要。

1969年,22岁的戴大爷从皇家艺术学院毕业,他意识到自己真正想做的是发明一些新奇的东西,而不是为了能卖出去就做一些大家都在做的东西。虽然当时英国人普遍瞧不起制造业和销售业的工作,认为那是肮脏的行业,但是他依然想要像本田宗一郎或者索尼的创始人盛田昭夫所做的那样,从设计到制造和销售有创意的全新产品。
杰里米作为戴大爷的人生导师,在戴大爷毕业后就给了他施展的机会,任职罗托克海事部门总经理。不仅如此,杰里米还让戴大爷倾听客户的意见,并在必要的时候改进产品。
杰里米说:“企业家绝不是盗窃者,他们可以成为更好产品的创作者和制造者,不管这些产品多么古怪或离奇。”
当然戴大爷也没有辜负杰里米。5年后,他们的海事部门一年能卖200艘盖舱艇,为40个国家的客户提供服务,并且不断地升级和改进海上卡车。
2.重新创业
20世纪70年代中期,英国经济不景气,杰里米鼓励他出去单干。正好戴大爷和妻子买了一座旧农舍。在装修的时候。他发现在搬运水泥和土的过程中自己的手推车非常难用,不仅容易陷到泥土里,而且很难控制平衡。
没有人真正在意过,也没有人投入时间和精力去解决。
戴大爷想重新设计独轮手推车。得益于他曾系统地学习过设计,他画好了设计草图,制作出了一个原型,轮子是球形的。球轮不会陷入泥土里,箱体是用低密度聚乙烯制作的,坚固且水泥不会粘在上面,非常好用。

接下来他想把球轮手推车投入生产并销售。
于是他做了个决定——把房子抵押了,背起了巨额债务并建立了第一家工厂。好消息是,球轮手推车很受欢迎。销量上升之后,戴大爷给手推车上添加了一个草箱延展配件,让手推车可以多放一些重量轻的物品比如剪草或树叶。这个配件同样很受欢迎,进一步增加了球轮手推车的销售量。戴大爷说这是关于配件非常有用的一课(我想后来戴森吸尘器推出了那么多实用的配件,可能跟这个经历有关)。
后来他们租了一个工厂,在制造手推车金属框架的时候,戴大爷学会了用带电的环氧粉末喷涂球轮手推车的钢架,为了不让干粉涂料到处都是,需要用大电风扇把喷料吸到一块很大的棉布上。这种方式效率低且麻烦,每隔一小时就要把棉布上的喷料抖掉,否则棉布过滤器就会被堵塞。于是,戴大爷四处打听寻找更好的解决方案。
很快他找到了答案——用气旋分离器。这个东西通过离心力收集灰尘和颗粒,不需要像棉布那样的膜状过滤器(就是后来吸尘器上的那个装置,这是他的灵感来源)。
虽然面对故障和临时维修会让戴大爷苦恼,可是这让戴大爷学会了很多关于部件的工程、强度和适用性的知识。对他来说制作东西、思考如何制作东西以及如何把它们做得更好,都是一种享受。他也学会了怎么从一个设计师变成制造商和企业家。
不过后来,董事会的另一个大股东的儿子接管了公司经营。此后公司不再重视发明创作,戴大爷在1979年被股东赶下了台。他得到了一个教训——不要转让专利,也不要有股东存在。
戴大爷失业了。
3.再次创业
他想做气旋吸尘器。
自从他知道气旋分离器这个东西以后,就发现这个装置非常有用,可以用在吸尘器上。而且这么多年在吸尘器市场一直没有创新,所以市场应该已经成熟,可以推出新产品了。
以前的吸尘器都会有一个尘袋,尘袋不仅是存放吸进去的垃圾和尘土,而且起着过滤的作用。如果吸尘器显示「尘袋已满」,实际上它可能并没有满,而是说「尘袋已堵塞」。也就是说,从换上新尘袋之后,尘袋的堵塞问题就开始了,吸尘器的吸力和清洁能力也会慢慢下降。但是没有人会改变「吸尘器+可更换尘袋」这种结构,因为尘袋更换业务利润丰厚。
戴大爷把想法告诉杰里米,杰里米非常支持他,拿出25000英镑,持有49%的股权,留下51%给戴大爷,让戴森筹集剩下的钱(这里不得不说杰里米这个人真的是太慧眼识珠了,而且格局之大,一生能遇到这么一个人真的是太幸运了)。
戴大爷又把自己家的花园卖了,加上从银行借的钱,终于凑够了启动资金。他在他家的马库开始设计吸尘器的原型机,一共做了5127个原型机,也就是说,他失败了5126次,第5217个模型终于可以用于找代工厂授权生产。

戴大爷说:
我学到的一个非常重要的原则就是,一次只改变一件事,看看会带来什么不同。
他认为,重大突破不是靠灵光乍现,即使有也很罕见。更多的是从测试一个特定的设置开始,一次做一个改变,慢慢了解什么是有效的、什么是无效的。通过经验积累,再到突破。
在这个过程中,他通过很多数学方法来定不同尺寸的气旋分离器在不同气流和颗粒大小下的效率。最后他确定了锥形截面的正确角度、气旋分离器的最佳直径、进出口的最佳直径、理想的入口管道形状和气旋分离器出口的最佳长度。这个漫长的过程持续了接近四年(这就是基线,戴大爷搞发明,还是依据了一些原理和计算的,并不是靠奇思妙想去瞎搞)。
1982年底,戴大爷35岁。他终于做出了正常工作的气旋分离器原型,然后申请的专利并寻求厂商合作。遗憾的是诸如西门子、博世、飞利浦等等著名厂商都不愿意生产带有气旋分离器的吸尘器,因为相比之下,尘袋的市场更大(也就更赚钱)。
后来戴大爷把吸尘器设计授权给了罗托克公司(也就是他伯乐所在的公司),并寻找其他设计代理商。同时戴大爷和杰里米成立了原型机设计有限责任公司,并启动了13年前水陆两用轮型船项目,在这个过程中,戴大爷想起吸尘器风扇叶片的工作方式,把他们应用到水陆两用轮型船项目中,发现跑得更快了,他们又做了一些改进,再次提高它的效率和速度,并申请了专利。
罗托克公司把发明授权给美国的安利公司生产,但是合作一段时间后安利公司终止了协议并发起一场欺诈诉讼。戴大爷并没有说其中的具体原因,只是说美国法庭上和安利公司抗争会花很多钱,而且在诉讼期间无法授权给其他人,所以他们决定赔钱了事。
1985年,一家名叫Apex的日本小公司看到了气旋吸尘器的照片,希望和戴大爷合作生产。
这时候戴大爷38岁。
于是他去日本,花了很多时间重新设计了吸尘器的清洁吸头,改进了吸尘器的分离系统之后并生产,Apex公司把这款吸尘器称为G-Force。它于1986年上市,售价25万日元,相当于今天的2000英镑。

随着日本G-Force吸尘器投入生产,戴大爷还去了美国,去寻找美国和加拿大的公司出售生产许可。在马上和爱欧纳公司签订合作协议的时候,戴大爷发现之前打官司的安利公司推出了自己吸尘器的盗版产品。这让戴大爷非常恼火,但是他没有足够的钱来和安利公司打官司。后来爱欧纳公司同意分担诉讼费用,通过法庭向安利公司抗争。
对安利公司的诉讼漫长而艰难。到了第五年,当他快坚持不下去的时候,安利公司表示愿意和解了。他分到了100万美元的赔偿。他得到了教训,不再去做授权生产了,还是自己造靠谱。
4.从吸尘器到各种发明
到了1992年初,45岁的戴大爷在马库工厂继续推进研发工作。戴大爷和妻子商量过后,再一次的抵押了他的房子,借了60万英镑,决定自己制造和销售吸尘器。
这是一场赌博。
幸运的是,戴大爷成功了,他和工程师们成功开发出了DC01吸尘器。在宣传的时候,他没有谈精巧的气旋分离技术,而是强调其他吸尘器的致命弱点——需要经常更换尘袋和性能不足。

DC01销量非常好,后来又在很多连锁百货公司商店销售。戴大爷还跑到各个百货公司的分店去对店员培训,他告诉店员戴森吸尘器是用一种坚韧而昂贵的热塑性聚合物制成的,比普通的塑料坚固耐用而且不易老化。除此之外他还假扮顾客去纠正店员的误导。
售价199英镑的戴森吸尘器越来越火爆(普通吸尘器只卖40英镑)。
有人说,戴森的产品纯粹是为中产阶层准备的,其实根本不是这样的。伪心理学可能会说,一个人对吸尘器的兴趣与他的财富成反比。我们的产品也许很贵,但这个定价主要是根据产品的研发、制造和性能来确定的。
两年后,1995年49岁的戴大爷还清了巨额银行贷款并推出了新款DC02
DC02是一款圆筒双气旋吸尘器,它可以安稳地放在楼梯上
DC03可以分离刷头,这样刷头被乐高积木卡住时,可以把刷头卸下,避免损坏传动带,保证使用寿命
DC04改进了气道,阀门以及气旋分离器。来提升功率和吸力
DC05 第一次使用电动吸头、电动刷头来深度清洁地毯
DC06是一款吸尘机器人
DC07直立式吸尘器,是第一个拥有多个气旋分离器的吸尘器
DC08是一款多气旋筒式吸尘器,取代了DC05,吸力大幅提升,还配备了一个更大的电动刷头
没有DC09,也没有DC10(这两个型号被麦道客机用过)
DC11解决了塑料软管又长又笨重,以及软管和杆子的存放问题
DC12是戴森第一款装有数码马达的吸尘器
也没有DC13(数字13被认为不吉利)
DC14是2004年推出的一款新型直立式吸尘器,它重心较低而且做了其他设计改进
DC15球形筒式吸尘器,采用了戴大爷多年前设计球轮手推车时使用的球体
DC16第一款带电池的手持式吸尘器,终于摆脱了电源线的束缚
…
后来的V系列我们都很熟悉了,直到现在的V15,带有数码马达的手持吸尘器,戴森依然在不断创新。
当然他们还在此期间发明了很多其他东西,比如双滚筒的洗衣机,售价虽然高达1 099.99英镑,但相对于成本来说依旧太低了,导致无法盈利(后来的汽车项目失败也是这个原因)。还有一款特别的气旋分离器,用来收集柴油废气以减少污染,不过最后也没有商用。

2006年,戴森推出了Airblade系列干手器, 它们的碳排放量是干手纸的1/7。但是也没有大规模流行起来,就像「吸尘器尘袋」一样,干手纸利润丰厚,厂商们不愿意承认戴森干手器的好处。
不过他们在研发Airblade系列干手器的过程中为开发其他产品做了铺垫,在研究气流时注意到,干手器的核心技术——超高速片状气流可能会在它的后面产生大量额外的空气(伯努利原理)。也就是说,很小的气流就可以变成比它大很多倍的气流。
于是戴森气流倍增无叶风扇诞生了。
他不需要传统的风扇叶片来加速气流,运行时既安静又安全,后来戴森的暖风扇、加湿器和空气净化风扇也是利用类似的原理。
在数码马达项目启动时,戴大爷和工程师们想制造一种比吸尘器马达更小的马达,它可以放在吹风机的手柄上,这样就可以把重心放在手上。戴大爷和103名工程师通过4年的开发,耗资5500万英镑,制作了大约600个吹风机原型机(可能这就是贵的原因)。但是回报也是明显的,上市之后供不应求。
与此同时,戴大爷和团队对于康达效应也很痴迷,这种效应能使空气顺着曲面流动,利用气流而不是高温来给头发定型,对头发损伤较小,于是戴森在2018年推出了Airwrap美发造型器。他们还研究了直发器以及它们在210℃甚至230℃的温度下可能对头发造成的伤害,然后做出了加热均匀的Corrale美发直发器。
5.电动汽车
2014年,戴森正在开发高效电池,而且他们研究高性能的电动马达也很成功,同时也有净化风扇的研究项目。戴大爷突然想到,是否能把这些技术组合起来,制造一台电动汽车呢?

可是戴大爷发现没有一家汽车公司能制造出完全符合他们要求的汽车底盘,戴大爷又双叒叕做了个艰难的决定。
这次不是抵押房子了,而是投入巨大资金去从零做起。他们研究发现,只有电动汽车的续航里程达到966千米后,钟爱汽油和柴油汽车的人才会认真考虑电动汽车。有趣的是,研究还发现,人们开车长途旅行的距离在各个国家或地区都是相同的,甚至包括美国。
这就需要大量的电池。与此同时,戴森公司的科学家们也在研究新一代紧凑高效的固态电池。相比于传统电池,这种电池不会出现过热和起火现象,而且重量也更轻且效率更高。
他们还为5米长的车身设计了24英寸的轮毂,舒适透气的座椅以及高性能的马达和空气过滤系统等等。
不过这一切的都需要巨大的成本。虽然这辆车重达2.6吨,但是百公里加速只要4.6秒,最高时速可以到201千米/小时。不过15万英镑的价格太高了,和之前的洗衣机项目一样,这个项目没有成功量产。不过,他们在电池、机器人技术、空气处理和照明等领域学到了很多东西,也许会对未来的其他产品有所帮助。

伦敦《星期日泰晤士报》对于戴森放弃造车的报道
6.戴森农业
除了戴森有限公司(Dyson Ltd),戴大爷还有一家农业公司,叫做戴森农业(Dyson Farming)。
他认为,农业和制造业是一样的。只不过农业生产的是食品。而且也应该使用先进的技术让农业高效的工作。这可以减少对进口食品的依赖,实现真正的可持续发展。
戴大爷又一次从头开始了。
排水系统、沟渠、轨道、树篱、墙壁、土壤质量、林地、除草设施,野花、昆虫、鸟类和其他野生动物的培育,农场建筑、机器和庭院的质量,这些基础工作让戴大爷投入了大量的资金,现代化的粮库和水库可以保障粮食的储存和灌溉。他们在水库旁边还建了一个特别的饮水装置,让周围的动物也可以喝到水,把那里当做繁衍栖息地。

不过他认为这一切都是值得的。从长远来看,这种大规模系统地规划将大幅降低人们购买食品的能源成本和由此产生的碳排放。而且他们的农场还有一个沼气发电厂,已经为10,000多户家庭供电。沼气发电厂产生的热量不仅能够烘干粮仓中的谷物,还可以让他们在新型温室里种植反季草莓,从而进一步的实现能源的利用。
这是一个真正的现代化的农场。
除了牧羊人和农场经理之外,还有很多农学家、研究人员、工程师、无人机飞行员和技术数据分析师帮助农场在使用现代机械的同时去研究滋养土壤的方法,来让农场摆脱对化肥的依赖。
戴森有限公司和戴森农业也不是毫无联系,戴森的科学家和工程师正在寻找一种新型有机塑料,让这种材料可以用在他们的产品上,就像玉米淀粉中提取聚乳酸(PLA)一样,这是一种碳中和与可生物降解的替代石油基塑料。不过他们还在研究中,戴大爷依旧保持乐观,他认为如果能预见到戴森100年后的发展,这一切都是有意义的。
7.尾巴
这就是他目前的故事。
20岁出头的戴森意识到技术和工程比工业设计外壳更重要。他想设计,制造并销售新奇的东西。
他第一个人生的项目是设计制造并销售球轮手推车,让他学会了通过杂志和报纸塑造自己的公众形象,不仅如此,他还知道了配件可以提升实用性和提升销量。而且还让他学到不要转让专利,也不要有股东存在。所以到现在为止,戴森公司依然是一家私人公司,没有股东的阻挠,他们可以自由地做出长期和激进的决定。最重要的,他知道了气旋吸尘器的存在,给了他做吸尘器的灵感。
35岁的戴森在经历了5126次失败之后,终于做出了一款可以用于生产的原型机,让他知道成功不是灵光乍现,而是一次次的调整和改变。他的第二个人生项目是授权给制造商生产吸尘器,这让他学到还是自己生产靠谱。
45岁,戴森自己重新设计制造吸尘器,他的第三个人生项目终于成功了,随后不断地改进产品并从中找到新的灵感,从数码马达想到了做干手器,从干手器延伸出来了各种风扇。把数码马达变小去做了吹风机,在做吹风机的过程中又发明了卷发棒和直发器。
到现在,戴大爷已经75岁了,我或许要称他为「戴爷爷」了,但是他依然还在和工程师们投入巨大的人力、物力和财力,希望发明一些创新的东西。他们同时也在努力保护环境,让环境变成它应该有的样子。
他最终变成了一个合格的制造商,从设计、制造到销售,他都做到了。
前几天看得到了戴森准备发布的首款空气净化降噪耳机,经过6年研发了500多个迭代模型,他们在可穿戴设备领域又做了一次探索。

我忽然发现,
在实践中学习、通过失败来学习,敢于创新和冒险,这些都是工程师应该具有的品质。
更重要的是:
作为一个工程师,应该永远去寻找更好的解决方案。
我现在觉得戴森的产品卖的不贵了,即使这本书是对品牌的营销,我也依旧认可这个品牌。
因为在我看来,这就是一个工程师和企业应该有的样子。
感谢你花时间读到这里。
注:以上部分图片来源于网络,如涉及侵权请告知删除
