我们前面已经分析过,商业航天面临的产能、成本、效率问题,本质上是工业化程度不足。但过去我们对工业化的理解,普遍存在三个问题:
这也是《能不能用开发软件的方式造火箭》专题用大量篇幅从不同角度回顾工业化历史的原因,意在建立一套完整的底层逻辑,支撑我们对工业4.0,乃至航天工业㊣未来框架的思考。经过一系列分析,我们得出的结㊣论包括:
工业化本质是利用机器替代(或解放)人类劳动(包括体力形式和脑力形式),以最大化提升生产规模和生产效率,满足市场需要。
工业化这种手段,从最开始牺牲个性化的福特式生产模式,到逐步开始多样化的丰田模式,进入到以快速迭代为特征的特斯拉模式,以及3D打印进入家庭,满足个性化和实现量产达到一种新的平衡。
工业革命的一般过程是从市场终端向产业链上游渗透,比如从轻工业到重工㊣业、从消费互联网到产业互联网。在国际市场较为成熟、我们处于后发阶段时,重在对上游的系统布局以建立自主能力,比如新中国初期先重工业后轻工业,以及在计算机芯片领域的前沿研究(1952年开始计算机科研、1959年开始量产,1965年诞生第一块自主研制的集成电路,1971年研制出第一台光刻机……相关技术与国外差距5年左右)。当全球市场处于爆发前夜时,重在对下㊣游终端应用市场的前瞻性把握,快速打通商业闭环,比如当前的商业航天。
理解了工业化✅的本质,我们就能够结合已经完成的工业1.0、2.0,把握㊣正在进行的工业3.0、4.0基本规律和发展趋势。航天工业作为重工业行业的一部分,其发展规律,既有与整体工业发展大势相符合的部分,也有其㊣自身的特点。我们整体结合分析。
一方面是基础科研、专项技术研究向生产技术转化,产生新的行业或✅改进原有行业的生产工艺,比如物理上核聚变反应的发现与控制技术的研✅究成果,缔造了庞大的核工业;中国古代冶炼技术从“块炼钢”、“炒钢法”演进到“灌钢法”。
另一方面是主流的工业化技术成果应用到工业生产中以提高生产效率,比如工业1.0的蒸汽机、2.0的发电机和内燃机、3.0的✅计算机与互联网、4.0的人工智能与新能源。
这两方面技术进步相互结合,共同带来物质生产的极大丰富,以及工业化能力(供应链、产能、质量、成本、效率)的优化升级。其中主流的工业化技术成果向所有工业行业渗透,正是整个工业革命演进的核心过程。
对于刚刚开始面对规模化需求的航天工业而言,智能化㊣是必然的方向。要解决当前最关键的成本和效率门槛,就离不开航天专业技术(航天以及材料工程等相关技术,包括航天器回收)与通用技术(数字化、智能化)的深度融合。比如,智能仿真系统在在航天器设计建模、测试验证中的应用,能够显著缩短设计研发测试周期,同时增强航天器的安全性和可靠性;火箭㊣返回着陆过程中,智能算法赋予了控制系统更强的自适应和精确控制能力。
值得注意的是,利用太空特殊的环境以㊣及3D打印等技术,将“工厂”搬到太空是一个新的研究方向。例如,2023年㊣6月,SpaceX用猎鹰9号火箭发射了瓦尔达公司开发的W-1太空制造舱,这是一个自动化的药物生产实验室。
以终为始看航天工业与数字化、智能化技术的融合,一定不是单方向解决部分环节或场景的数字化、智能化,而是基因层面的相互融合。相关技术路线非常值得系统探索,但国内目前笔者只在智库文章《运载火箭产业深度研究报告》中有看到,具体见下图。至于面向规模化㊣民用市㊣场的航天技术路线,核心依然是成本和运载能力✅自动开锁器,可参考2017年中国运载火箭技术研究院发布的《2017-2045 年航天运输系统发展路线
从“工业中的工业”汽车行业看,汽车产品的智能化、新能源转型为中国汽车产业带来全球化高速增长机遇,将传统汽车制造霸主美国、德国、日本挤下神坛。但不能忽视的是国内众多车企的内卷式竞争,以及特斯拉相对高的利润率。特斯拉式敏捷迭代生产线时代具有标志性意义,在快速响应市场方面具有显著优势,这种生产线模式也要求较强的供应链管理能力。
这方面的另一典型案例来自中国最大的跨境女装零售平台Shein(希音),通过数字采销一体化,向上整合周边6000余家各类制衣和辅料厂商,向下㊣管控电商及代工代销渠道,从2014年开始形成小批次、高频次快速滚单的敏捷型柔性供应链,从设计到销售物流闭环仅需21天(设计到排产14天,生产、销售到物流7天)。希音也因此快速发展,一度达到1000亿美元估值,吸引了国内消费互联网平台在高度重叠的海外赛道直接复制希音模式,国内企✅业在海外市场开始内卷。
我们看汽车的发展,从传统汽车交付“硬件”汽车,到新一代交付“硬件+可迭代软件控制系统”的汽车产品,再到网约车平台连接调度大量汽车所有者的闲置运力对✅消费者交付运输服务。
一方面是从场景出发,相关服务的需求闭环,产生新的平台服务商。比如全屋智能控制场景产生的第三方集成平台、打车场景产生的㊣网约车平台。
单就卫星互联网而言,从网络服务场景出发,星地融✅合的空天地一体化、手机直连卫星是必然的业务方向;从星座运营场景出发,天女散花式的星座孤岛一定不是最佳模式,跨星座协同也是必然需要考虑的。
此外,从卫星的组成结构看,卫星由标准的支撑结构、调控系统以及星上专用载荷构成。以通用平台为基础、在其上集成不同功能的星上载荷,实现通信、导航、遥感卫星统一规划部✅署运营,效率会更高,也更加㊣安全可控。
具体实施上,需要能打破通信卫星、导航卫星、遥感卫星各运营体系之间的壁垒。依托✅制的优势、强大的制造业基础和经济实力,以及仅次于美国的在轨卫星数量和发射频次,应该说我国是最适合开展快速验证、也最有能力实现通导遥一体化的。
以美国的体制特征,要打破巨头企业之间的利益壁垒进行整体统筹可能没那么容易,这也是美国基础设施建设老大难、5G远远落后于中国的原因之一。但SpaceX按既定路线发展成为巨无霸以后,将终端业务向遥㊣感进行扩展,同时与美军的GPS导航系统进行结合,这种可能性也是存在的。已有研究人员证实了星链星座能够用于导航,并且可以弥补传统GPS导航的漏洞,这表明,
此外,通导遥一体化,能够利用已有卫星业务基础设施和商业闭环加速卫星互联网场景布局,平台化整合也将产生新的商业模式,推动软件组网控制等关键能力的突破,为当前挤在㊣卫星制造和火箭发射环节低水平重复的商业航天企业打开更多创新机会。
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