艰巨工程

5月 9, 2022
Written By:
Debing Su
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密西根大学工程学院校友Linda Zhang (张宁宁) 肩负重任-将美国最畅销的汽车带入电动时代

不要有压力啊!但想象一下,全球媒体一直在跟踪和报道你的最新工作动态,如果他们用以下方式来描述你的工作:

“……与 1908 年的T型车一样重要的面世。”
-雅虎财经

“……将消除社会障碍。”
-InsideSources

“……它可能会加速电动汽车的发展-学者们认为这在全世界避免气候变化所带来的负面影响上起着关键作用。”
-纽约时报

“……未来的出行将会遇见美国人最喜欢的方式——一次重要的相遇……对我们所有人来说,无论我们开车、骑车还是步行。”
——《纽约客》

这是密西根工程学院校友张宁宁(Linda Zhang) 肩负的重任。经历多年的研发,福特汽车公司今年春天将发售其全电动 F-150 闪电皮卡车( Lightning pickup)。闪电是美国 40 多年来最畅销皮卡车的全电动版。

Outside the Robert H. Lurie Engineering Center during a visit to U-M’s campus in March.

张宁宁.

包括福特公司和皮卡狂热者、气候变化活动家和电动汽车行业在内的所有人都对该车寄予厚望。闪电彰显多层涵义,包括福特大胆进军逐渐饱和的电动汽车市场,以及让大众接受这一可能拯救地球的技术产品。

张宁宁的“肩膀”似乎是为重任而生的。作为闪电的首席工程师,她的足迹遍布车辆的设计、开发、交付、新工厂的创建以及市场营销。此外,她还扮演着闪电的网络营销大使角色。

她16 岁就读密西根大学,拥有两个工程学位和一个 MBA 学位。这意味着张宁宁[BSE EE ’96,MSE CE ’98(迪尔伯恩),MBA ’11 ] 完全有能耐设计、制造并出售下一代皮卡。

去年,福特北美首席运营官丽莎·德雷克 (Lisa Drake) 称赞张宁宁“独特地结合了工程和商业敏锐度”。她的团队成员也对她啧啧称赞。闪电的越野体验经理 Anthony Magagnoli 表示:“与闪电团队共事非常好。跟张宁宁共事很棒。她显然是领导者,她也是团队的导师。她让我觉得自己的声音对团队有价值,真的很赞。”

张宁宁在闪电扮演的角色,使她在过去两年中成为名人。她是该项目的形象大使—与拜登总统共度一个下午;登上《时代》杂志的封面;出现在摄像机和麦克风前,接受无数媒体采访,并出镜在福特的宣传片。

Linda Zhang gives President Joe Biden his first look at the F-150 Lightning in May 2021. Image Credit: Ford Motor Company

张宁宁2021年5月给拜登总统展现最新的 F-150 闪电 Image Credit: Ford Motor Company

她不是唯一为闪电设计和推广做出贡献的密西根大学校友。 2021 年 5 月福特发布了一系列视频,宣传皮卡及其中有主要贡献者。出现在镜头前的六人拥有密西根大学学位,从机械和电气工程到 MBA到哲学学位。

另一位密西根工程学院校友克里斯·斯卡格斯(Chris Skaggs)在闪电的生产中发挥了关键作用,他清楚地看到张宁宁的重担。“她的工作非常艰巨,既要设计又要启动。我的工作是建造,我们合作得很好。她是一个很棒的人。”

然而,就个人而言,张宁宁很随和,毫无架势,对她是谁以及她所取得的成就,实事求是。面对来自工作的压力,她喜怒不形色,沉稳自信–这应该就是工程师对其产品的信念。 张宁宁说:“这是我们至今制造最好的卡车。”

我们在哪儿

由于对气候变化的担忧和传统汽车排放所扮演的角色,从内燃机 (ICE) 转向电动汽车的趋势急剧加速。这一趋势正渐高点,全球几乎所有主要汽车制造商都宣布了混合动力或全电动产品的计划,有些甚至为仅生产电动汽车设定时间表。

自世纪之交以来,消费者对轿车(sedan) 的兴趣急剧下降。 2021年,彭博社巧妙地表示,“轿车(sedan)的消亡是十年来最大的汽车趋势。” 取而代之,SUV、皮卡车受益于驾驶者偏好的转变,销量上升。

至今,大部分电动汽车产品都是轿车,想想丰田普锐斯、日产聆风和特斯拉的各种型号。但消费者对轿车越来越厌恶,这意味着许多人在放弃传统汽车之前一直在等待可靠的电动皮卡上市。这就是为什么行业分析师将电动 F 系列皮卡视为潜在的游戏规则改变者。自 1980 年代初期以来,f系列一直为美国最畅销的卡车,以 F-150 居首,更甚是它远离拥挤的市场。 2022 年初,购买全电动皮卡的人只有两种选择:Rivian R1T 和 GMC 的悍马 EV。今年 1 月,特斯拉宣布其Cybertruck 要到 2023 年才会到货,而雪佛兰则公布了其下的 Silverado EV,交付时间也延至2023年。

这仿佛是闪电的天赐良机,但福特的赌注很高。福特每年售出约 90万 辆 F 系列卡车,销售额达 400 亿美元。 因此,为美国人最爱的车辆做修改,不是一件易事。 张宁宁和福特高层游走在传承和创新的钢丝绳上。

5 月,加拿大皇家银行资本市场的分析师 Joseph Spak 写道:“F-150 是它们(福特)的金鹅。 他们必须保护这个特许经营权。 福特现在必须在电动皮卡领域占据滩头,以保持其主导地位。”

张宁宁(Linda Zhang)

“我爸爸总说我小时候有些很疯狂的问题。我一直想知道事物是如何运作的——云是如何形成的,它们为什么是这样的形状,或者,你知道,地球中心发生了什么。为了建立联系,我会问一些疯狂的事情。“ 张宁宁在12月份的采访说道。

Linda Zhang as a child.

张宁宁小时候.

“我父亲表扬地说道 ‘你总是充满好奇心,总是有一些让情况不同或更好的疯狂想法’。”

张宁宁第一次坐上汽车的时候,是 1985 年,她当时 8 岁。“即使在中国东部,在 80 年代,也没有那么多汽车,”她回忆道。而同一天,她也第一次坐上了飞机。一年之前,她的父亲(John Zhang) 开始在普渡大学攻读博士学位。汽车和飞机把张宁宁和她母亲从宁波带到美国中西部与父亲团聚。

“我们三个人在这里自己靠自己。 在家里,总是有祖母、祖父、阿姨和叔叔(帮忙)。不过,我们在美国也有一个非常好的社区。”她说。

她们在学期结束前到达,这让张宁宁在第一个暑假之前有足够的时间结交朋友。“当你还是个小孩的时候,即便你不大懂语言,和其他孩子在一起很容易。 不大需要太多闲逛、玩耍来变成朋友。所以语言障碍并不是什么大问题。”

她之前在中国接受的教育让她领先于美国同龄。三年级时,她正在上五年级和六年级的数学课。在她的父母(两位工程师)的鼓励下,她按照自己的节奏前进。

“在中国的学校里,我们有强制性的午睡。我很不喜欢(午睡)。当我们搬到美国时,不再强制午睡,我喜欢这一点。”

她在获得驾照资格的同一年(美国通常获得驾照是16岁)抵达安娜堡——这是一种与大多数人不同的经历,但她欣然接受。“我享受了很多大学体验,但我当时只有 16 岁,所以你不可能拿到假驾照去酒吧。也许我错过了一些体验。”

她的目标是在三年内完成本科学位。她在周中致力学习,以便在周末让自己有一些自由时间。 “我有参加派对。 实际上,我在大一的时候在 Division Street 的一次派对上认识了我的丈夫。在我们(正式)约会之前,我们做了很长一段时间的朋友。我们认识 29 年,结婚将近 20 年。”

张宁宁如期获得了电气工程学士学位。同年,她在 19 岁时开启福特职业生涯。两年后,她获得了密西根大学迪尔伯恩分校的计算机工程硕士学位。2002 年,她回到密西根大学,攻读罗斯商学院的兼职Mba。

随着知名度高涨,她经常成为媒体报道的主题,记者通过他们带来的各种棱镜讨论她的故事。有些人对她的移民背景有所了解。 The Drive 的副标题写道:“张八岁时来到美国,不懂英语。现在她是福特 F-150 闪电背后的大脑。”其他人则将她的移民背景与她的性别结合起来。 “福特的 F-150 首席工程师是一名来自中国的女性移民,这太棒了”来自 motor1.com 的在线标题。还有其他文章指出,张可能被视为领导福特开展这一关键项目的“不太可能”或“令人惊讶”的选择。这可能是因为她不符合汽车行业工程师的传统白人男性范式。就在 2019 年,女性仅占汽车制造业的 23.6%。

对于张来说,如果其他人选择为她的故事赋予更深层意义,那随他们。她只是按照父母曾经的鼓励-按照自己的时间表追求知识。当被问及她将如何概括自己的生活时,她的回答很简单:“做自己。”(原话:Just be who you are. Be yourself.)

工程艰难

某些人可能会让给两三次机会,但是皮卡车主给予的机会就没有那么多。她的团队对闪电所做的大部分工作都集中于开发一款能够与消费者期望完全一致的电动皮卡。在皮卡车的世界中,这意味着这是一款坚固的产品。

Cox Automotive 的执行分析师米歇尔·克雷布斯 (Michelle Krebs) 说:“电动皮卡车主会想要和传统皮卡车车主一样的东西。他们希望它能够去任何地方,坚固耐用,并能承载重物。”

这就为什么在 2019 年夏天,你可以在皮卡车和火车车厢包围的一个铁路站看到张宁宁的身影。在福特进行的一次演示中, F-150 闪电将超过 100 万磅的双层货运列车车厢拉到 1,000 英尺外,这让不少年长的卡车车主感到惊喜。而在驾驶座的位置上是张宁宁。随后,福特将 42 辆 F-150 卡车装载到货车上,并以 125 万磅的重量重复该过程。

她说:“当你想到电动汽车时,你通常不会与强悍、能耐联系起来。很多人会立即想到像早期普锐斯车型这样的车辆。为了让人们摆脱这种心态,我们真的需要证明电动汽车可以很坚固、强大,甚至更强。”

如今的电动汽车在本质上车轮上的电池。为了达到每次充电 200 到 300 英里的典型续航里程,车载电池(通常是锂离子电池)需要装入尽可能多的电池和模块。为了适应这种尺寸,电池通常覆盖车辆底部的大部分区域。闪电也不例外。它有两种电池选项:98 kWh 型号,充满电后可行驶 230 英里;131 kWh 型号,可行驶 300 英里。

闪电车主能从后轴发现与传统 F-150 设计不同之处。典型的皮卡在后部有一个活轴,将后轮连接起来的非独立悬挂系统,以及颠簸的冲击分布到两侧。这些车轴通常与钢板弹簧搭配。这是一种应用多年,坚固且相对便宜的做法。

然而,闪电具有后独立悬架,允许每个后轮对道路上的颠簸做出不同的反应,并提供更平稳的行驶。福特在设置中添加了螺旋弹簧,这是张宁宁和她的团队做出较昂贵的选择。其原因为闪电与其 F-150 之间的主要区别之一:马达在前后轴上的位置。这种布置提供了卡车全轮驱动所需,但增加了后独立悬架/螺旋弹簧的要求。

“如果我们只是提供前轮驱动,那么后轴简单地跟随,那没必要做这样的所择。将马达放到后轴,让我们选择了独立悬架,这样做是为了强调电动汽车体验的好处之一:安静的行驶体验。”

前车厢

对于那些驾驶过大众甲壳虫或特斯拉 Model S 的人来说,前行李箱并不是什么新鲜事。但是闪电能提供的空间非常罕见,很多网红都评价道这是卡车最酷的功能之一。 张宁宁对评价表示欢迎,并指出测试组发挥了重要作用。

制造闪电

在她成为福特员工之前,她早已为对汽车工厂环境有所了解。在全家从西拉斐特搬到密西根州后,她父亲为福特工作。他偶尔带女儿上班的做法让她一早涉猎于工程和汽车行业。

“我第一次接触福特, 可能是在我 14 或 15 岁的时候。 我们会去工厂看看它长啥样。他的工作重点是降低玻璃的报废率——改进系统以减少生产过程中的损失。在那种环境中让我觉得‘哇,这就是工程师所做的事’很有趣,从而激发了我的好奇心。”

多年后,当她在闪电的角色要求她帮助设计最先进的生产厂房时,她先前的经验派上用场。

福特的迪尔伯恩装配厂从 1918 年至 2004 年生产汽车,之后大部分设施被拆除。而张宁宁是最后几年在那工作的数百名人员之一。

现在这个“旧厂”是创建闪电的新址。“实际上,当它还是生产野马(汽车)工厂的时候,我就在那工作过……那是在车身修理厂,”她回忆道。这种经历来自她参与福特的大学毕业生项目(Ford’s College Graduate program )——这是一项让她接触到汽车制造商运营方方面面的内部课程项目。

几年后,她和福特官员最终提出了 Rouge 电动汽车中心,这是一个 506,000 平方英尺的空间,将传统 F-150 生产的经验与闪电的最新技术相结合。

在生产车间,你首先注意到的无传统工厂的那种杂乱。这里有开阔的空间和充足的自然光线。传送带已经让位于自动引导车辆,这些车辆跟随地板上的磁轨来移动组件。

“我们的先进制造团队将 70 多种不同的产品整合到工厂中,”负责工厂日常运营的 Skaggs 说道。 “它们真的在为我们做两件事-提高我们的效率和改善我们的沟通。”

在宽广的工作层,iPad 无处不在。它们使工厂无数流程数字化——缩短了操作的反馈回路并更快地推进任务。但这不仅仅是收集数据的速度,还立即呈现给决策者数据以优化过程。

“我们选择建立两个独立的站点,一个我们多年来使用的传统设备,第二个采用具有预期效益的新技术。我们想确保内部拥有这项新技术,但也想用旧设备建立一个安全网,以保证能够在训练的同时生产车辆。”

新技术的成功使福特在 Rouge 电动汽车中心的两个站点都实施了该技术,并开始着眼于将其用于其他工厂。所有的自动化和新技术造就了一个能够生产 F-150 闪电的新工厂,其生产时间与生产普通 F-150 所需的时间大致相同-24小时。

销售闪电

如果你去年在北美收看了密西根大学对阵乔治亚大学的橄榄球赛, 你应该会留意到闪电的两个不同广告。 它们共同之处关注皮卡一有趣的功能:它作为发电机。它能为现场施工作业提供电力;为露营地供电。但最引人注目的是它可在停电时,提供房屋所需的电力。它已成为汽车的一个主要话题,也许它展现了电动汽车时代的“强硬”定义。

汽车营销活动所散发的信息,源于广泛的市场调研。张宁宁的教育选择,帮助她参与到闪电的所有决策中。

1996 年加入福特后,她寻求机会使自己的专业知识多样化,在工程、制造和金融之间跳转。她的福特经历激发了她对拓展业务的兴趣。“我想了解更多——我在业务的技术方面变得相当强,但想了解商业方面。 我在本科时从未真正接触过,但我知道它非常重要。 当我来到福特时,我正在参加大学毕业生项目,该项目让你每三到六个月轮换新的领域,以获得不同的体验。我受益良多。”

为了加深对这个行业的了解,张宁宁花了八年的时间,从底特律来回安娜堡,以攻读罗斯商学院 MBA 学位。商学院所学很好帮助她在设计过程中分析后独立悬架等功能的成本/收益比。

商学院的教育教会她不仅如何创建项目,而且如何向公众展示。张回忆早期的调研,受试者讲出他们对燃气卡车司机和电动卡车司机的看法。

“一些人说,’卡车司机会喝啤酒’,旁边伴随着一只大狗,而他们想象电动汽车司机喝马提尼酒、和一只小狗,”她提起。 “我们必须克服很多怀疑和不同思维方式。”

这些刻板印象和比喻有助于解释福特广告选择背后的策略。“我们必须改变人心及想法,就必须证明闪电耐用且功能强大。它可以完成当前卡车做的所有事情,甚至更多。”

他们所做的广告似乎奏效。 2021 年初,福特计划每年生产 75,000 至 80,000 辆闪电汽车。但随着时间的推移,皮卡的预订量攀升。到 7 月,有十万人。四个月后,这个数字是16万。而在 1 月份,这一数字超过了20万辆,迫使福特宣布将其年产量预期翻一番,达到 15万 辆。

电气化的大图

密西根大学的毕业生遍布世界各地的汽车领域,特别是在底特律与安娜堡之间。在整个更大的行业生态系统中,密西根大学的校友都参与向电气化的转变——这很可能是汽车制造商自采用流水线生产以来最大的转变。“这(转变)对我来说并不奇怪,”张宁宁说。“在某种程度上,密西根大学一直是为行业提供人才的基石。我在福特的密西根大学校招团队中,部分原因是它拥有一所很棒的工程学院,但它的商学院和科学学院也是一流。”

然而,电气化不仅仅意味着车辆本身。现在各方面都在变化,决定着我们摆脱化石燃料运输的速度和效率。

在整个北校区,研究人员和学生着力于方方面面,从延长电池寿命到提高充电性能到回收电动汽车材料。

工程学院院长Alec D. Gallimore 表示:“我们的大学、汽车行业及整个社会正处于电动汽车的转折点。在电动汽车成为社会主要汽车方式前,我们已经有教授在电动汽车行业提供指引,思想引导力。我们认为工程师必须具备技术能力,但他们还必须深刻理解所在领域如何与其他领域相结合,以多角度评估对世界影响的娴熟能力。而张宁宁是一个最好的例子。”