“ 30% 是技術(shù)創(chuàng)新，30% 是產(chǎn)品可靠性，剩下的 40% 就是量產(chǎn)?！敝茜f道
“解決量產(chǎn)問題后，心情有輕松點(diǎn)嗎？”億歐提問道。 周琨抿了抿嘴，說道：“現(xiàn)階段解決了年量產(chǎn)幾十萬臺的事情，下一階段又會有新的事情去解決。畢竟量產(chǎn) 50 萬臺和 100 萬臺遇到的問題又會不一樣?！? 近日，一篇“流水線上的深圳博士”在網(wǎng)上廣泛流傳，為大家掀開了科研博士們投身創(chuàng)業(yè)需奔赴制造一線的故事。時隔半年，億歐再次采訪了文章中的主人公之一-歡創(chuàng)科技創(chuàng)始人周琨，聽聽他在量產(chǎn)激光雷達(dá)過程中的故事。
順“服務(wù)機(jī)器人”之勢，瞄準(zhǔn)激光雷達(dá)
近幾年，在懶人經(jīng)濟(jì)興起的牽引，消費(fèi)升級趨勢的助力，以及智能家居風(fēng)口的帶動下，我國掃地機(jī)器人迎來了初具規(guī)模的發(fā)展市場。深耕計(jì)算機(jī)視覺空間定位領(lǐng)域的周琨也曾在多種場合表達(dá)自己對掃地機(jī)器人市場的看好。
根據(jù)中怡康數(shù)據(jù)顯示，2013-2017 年間中國掃地機(jī)器人銷售量及銷售額雙升，且維持高速增長，5 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)了翻倍式發(fā)展。但相對于歐美，中國掃地機(jī)器人滲透率仍然較低，未來仍面臨廣闊的市場。
掃地機(jī)器人經(jīng)歷了三次技術(shù)變革，根據(jù)清掃路徑進(jìn)行劃分，分為隨機(jī)類和規(guī)劃類。第一代的隨機(jī)行走式掃地機(jī)器人用戶體驗(yàn)及其糟糕，直到智能導(dǎo)航式的掃地機(jī)器人出現(xiàn)后，才將市場潛力激發(fā)出來。
周琨認(rèn)為，掃地機(jī)器人的更新升級、升級換代是勢在必行，最終一定會從隨機(jī)盲撞式的掃地機(jī)器人走向智能的、導(dǎo)航式的掃地機(jī)器人的方向發(fā)展，而標(biāo)配激光雷達(dá)的掃地機(jī)器人將成為市場主流。
利用幾何原理進(jìn)行測量的激光雷達(dá)的工作原理并不難理解。光源發(fā)射出一束激光，光束在碰到物體后再返回至圖像傳感器，雷達(dá)模塊根據(jù)發(fā)送和接收信號在圖像傳感器上的成像，利用事先標(biāo)定的幾何參數(shù)，就能計(jì)算出發(fā)射器與物體的距離。
在整個測量過程中，激光雷達(dá)憑借較高的距離分辨率、角分辨率，可以反饋距離、角度、反射強(qiáng)度等豐富信息，進(jìn)而生成多維度的圖像，來協(xié)助系統(tǒng)對探測目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)認(rèn)知。
根據(jù)路透社的數(shù)據(jù)整理，過去三年約有 50 家激光雷達(dá)初創(chuàng)公司獲得了總計(jì)超過 10 億美元的投資，其中 2018 年獲得了 4.2 億美元。不難看出，激光雷達(dá)成為了從業(yè)者趨之若鶩的沃土。而在探索業(yè)務(wù)場景的過程中，歡創(chuàng)也早早瞄準(zhǔn)了這一領(lǐng)域。
經(jīng)過兩年的探索和準(zhǔn)備，歡創(chuàng)科技的激光雷達(dá)產(chǎn)品線已于去年量產(chǎn)出貨，并成為國內(nèi)外不少機(jī)器人客戶的獨(dú)家雷達(dá)供應(yīng)商。“我們今年整體業(yè)務(wù)重點(diǎn)是在掃地機(jī)器人領(lǐng)域，預(yù)計(jì)占比將會達(dá)到 90% 以上，其中，Camsense X1 是我們今年的主要產(chǎn)品?！敝茜硎?。
與大多數(shù)掃地機(jī)廠商昂貴的市場采購價相比，通過技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，歡創(chuàng)的激光雷達(dá)成本大幅降低。
“激光雷達(dá)與其他電子產(chǎn)品一樣，有淡旺季之分。我們一般按單生產(chǎn)，淡季的出貨量大概在 3 萬臺，旺季的會達(dá)到 10 萬臺甚至更高?！敝茜f道。
打開市場，評價和可靠缺一不可
在高額成本的桎梏下，激光雷達(dá)一度被認(rèn)為只可炫技，無法量產(chǎn)，其成本主要由物料成本和生產(chǎn)成本兩部分構(gòu)成。
目前，市場上主流的機(jī)器人用激光雷達(dá)大多采用工業(yè)級線性圖像傳感器，其傳感器幀率高，但昂貴的價格的成本讓激光雷達(dá)在機(jī)器人領(lǐng)域的普及受到很大的限制。加上其垂直視野只有0.15 到0.16°左右，對裝配精度和穩(wěn)定性要求極高，規(guī)模量產(chǎn)受到挑戰(zhàn)。
“在使用過程中，產(chǎn)品的跌落、外部震動以及高低溫造成的輕微形變，都會對產(chǎn)品的穩(wěn)定性造成影響，無形中增加了售后成本。”周琨指出。
除傳感器之外，另一高昂的成本來源就是芯片。
激光雷達(dá)以旋轉(zhuǎn)掃描的方式工作，一個光源掃一圈，得到一條 360 度的水平環(huán)形視線。光源越多，視線越密集，實(shí)時地圖的分辨率越高。以傳統(tǒng)的方式增加激光雷達(dá)線數(shù)會造成產(chǎn)品體積成倍放大，同時增加量產(chǎn)難度。為縮減激光雷達(dá)的體積，這就需要運(yùn)算能力強(qiáng)，效率高的專用芯片。
出于成本上的考慮，同時避免“卡脖子”現(xiàn)象的發(fā)生，歡創(chuàng)采用了定制面陣消費(fèi)級傳感器和自研的激光雷達(dá) ASIC 專用芯片 Camsense C1。其面陣消費(fèi)級傳感器成本達(dá)到了消費(fèi)級水平，垂直視野能達(dá)到 30-40 度，同時內(nèi)置了自主知識產(chǎn)權(quán)的圖像處理算法，可使得幀率達(dá)到 2000Hz 以上。
近年來許多傳感器都在走這樣的路線，即使用普通消費(fèi)級元件+獨(dú)特算法，所以成本一下子就降下來了。
“我們從17年初就著手準(zhǔn)備做自己的芯片，于 18 年底研發(fā)成功并成功推出市場?！敝茜硎荆壳捌渌放扑捎玫募す饫走_(dá)的幀率其實(shí)能達(dá)到 4000Hz，但是受限于后端的運(yùn)算能力和效率，只達(dá)到了 1800Hz。
想要打造一款市場接受度高的產(chǎn)品，光平價不夠，可靠性也至關(guān)重要。在成千上萬次實(shí)驗(yàn)中，歡創(chuàng)設(shè)計(jì)了非常嚴(yán)格的研發(fā)測試標(biāo)準(zhǔn)以確保產(chǎn)品的穩(wěn)定。
舉個簡單例子，當(dāng)一臺掃地機(jī)在室外工作時，從視覺傳感器的角度來看，攝像頭極其容易受到背景光或者強(qiáng)光的干擾，導(dǎo)致信號被陽光淹沒，測距功能完全失效。因此，歡創(chuàng)的測試中包含了高強(qiáng)度抗強(qiáng)光的干擾測試，保證產(chǎn)品在夏天室外正午都可以正常工作。
其他測試還包括長時間使用壽命測試、嚴(yán)酷的高低溫存儲測試、嚴(yán)格的震動、跌落測試以及高強(qiáng)度抗粉塵測試。
一款產(chǎn)品在上市之前，會經(jīng)歷研發(fā)、測試、試產(chǎn)、量產(chǎn)等幾個階段。據(jù)悉，歡創(chuàng)科技擁有自己的試產(chǎn)車間，所有的產(chǎn)品在量產(chǎn)之前都會在試產(chǎn)車間進(jìn)行試生產(chǎn)。
“自 2018 年建成自己的試產(chǎn)車間，我們前后已經(jīng)試生產(chǎn)將近幾千臺產(chǎn)品，這些產(chǎn)品僅用規(guī)?；慨a(chǎn)前的試生產(chǎn)，不會作為最終產(chǎn)品售賣，最后是全部報(bào)廢?！敝茜f道。
講完了研發(fā)、測試和試產(chǎn)，接下來談?wù)勵H具挑戰(zhàn)性的量產(chǎn)環(huán)節(jié)。
量產(chǎn)不易，嚴(yán)控供應(yīng)商選擇和生產(chǎn)流程
站在技術(shù)理論的前沿，將理論落地生產(chǎn)，并不是一道容易跨過的關(guān)口。一路走來，歡創(chuàng)在量產(chǎn)激光雷達(dá)這條路上也經(jīng)歷了各種關(guān)口的考驗(yàn)。
這期間最大的挑戰(zhàn)莫過于標(biāo)準(zhǔn)建立的過程。
當(dāng)前，激光雷達(dá)行業(yè)尚未形成業(yè)內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)客戶并不清楚自己所需的激光雷達(dá)產(chǎn)品的使用壽命、抗沖擊性、抗高溫低溫性等參數(shù)具體應(yīng)該設(shè)置在哪些閾值區(qū)間，一般都是等到產(chǎn)品出貨，客戶遇到問題后再進(jìn)行反饋。
一來一回，生產(chǎn)調(diào)試的成本特別大。
“前期由于缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對于什么是合格、可靠的激光雷達(dá)并沒有統(tǒng)一的判斷規(guī)則。好在我們接觸的客戶比較多，而且前期都是以業(yè)內(nèi)品牌客戶和大型的方案公司為主，他們具備較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，會給我們提出這樣、那樣的要求?！敝茜赋?。
“當(dāng)時我們的做法就是采集各個客戶的標(biāo)準(zhǔn)，將其中的最高要求作為基礎(chǔ)，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拔高，并經(jīng)過實(shí)際量產(chǎn)的反復(fù)檢驗(yàn)和迭代，最終形成我們自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，我們服務(wù)的很多客戶都要求我們提供自己的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，作為他們的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)?！?
第二大關(guān)口就是硬件制造領(lǐng)域中普遍存在的供應(yīng)鏈管理問題。實(shí)體制造業(yè)大多存在產(chǎn)能爬坡的過程，特別是從 0 起步的階段。
周琨告訴億歐，當(dāng)訂單量比較小的時候，大型代工廠根本看不上這些訂單，初期的時候只能依靠自己業(yè)內(nèi)積累的人脈找供應(yīng)商提供。
說到這，在供應(yīng)商選擇和生產(chǎn)流程的控制上，周琨將對待科研的嚴(yán)瑾性可謂發(fā)揮得淋漓盡致。
過去一年，為了找到最合適的供應(yīng)商，周琨幾乎跑遍了珠三角，與各個駐廠負(fù)責(zé)人交流，下廠看生產(chǎn)線，不敢有一絲一毫地懈怠。
周琨表示，經(jīng)過多次的改進(jìn)，歡創(chuàng)總結(jié)出了一套完善的管控流程。其擁有嚴(yán)格的供應(yīng)商導(dǎo)入流程和高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量保證協(xié)議，遵循嚴(yán)格的 IQC 入檢標(biāo)準(zhǔn)，甚至對于螺絲的精度都要管控。
在制程過程控制中，歡創(chuàng)制定了詳盡的作業(yè)指導(dǎo)書，并設(shè)置了嚴(yán)格的制程過程駐廠巡檢和違規(guī)作業(yè)處罰。
比如，一個點(diǎn)膠的工序，需要檢查出膠量和位置；位于雷達(dá)不同位置的螺絲需要采用扭矩不同的電動螺絲刀、工人需佩戴靜電手環(huán)和穿好靜電服等。
據(jù)介紹，歡創(chuàng)所有的產(chǎn)品都會經(jīng)過高溫、低溫沖擊測試、震動沖擊測試以及老化運(yùn)行測試。一系列流程下來，才能保證高的直通率和低的市場返修率。
“通過技術(shù)上創(chuàng)新，包括傳感器和芯片，我們降低了 40% 的成本；同時嚴(yán)格的質(zhì)量管控體系又給我們提高了 10% 的生產(chǎn)成本?！敝茜χf道，2019 年，歡創(chuàng)年出貨量將達(dá)到數(shù)十萬臺。
毫不意外，產(chǎn)能的上升可以帶動價格下降的趨勢，研發(fā)成本也將得到逐漸的平攤。激光雷達(dá)的江湖入局者眾多，出局的也不少。其路漫漫，周琨表示，未來還有很多新的問題要去解決。
周琨，清華大學(xué)深圳研究生院碩士生導(dǎo)師，深圳市高層次人才，南山區(qū)領(lǐng)航人才，深圳市歡創(chuàng)科技有限公司 CEO，清華大學(xué)本科、碩士，師從 973 首席科學(xué)家，長江學(xué)者戴瓊海教授。十余年 IT 和人機(jī)交互技術(shù)行業(yè)產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)。先后就職于貝爾實(shí)驗(yàn)室，中國移動，對視覺人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行了非常深入的研究，作為主要發(fā)明人，擁有二十余項(xiàng)國際和國家專利，并先后獲得山東省科技進(jìn)步二等獎和深圳市科學(xué)技術(shù)專利獎。2014 年初創(chuàng)辦歡創(chuàng)科技，擔(dān)任 CEO 職位，引領(lǐng)公司致力于計(jì)算機(jī)視覺空間定位與位置追蹤技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化，目前產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電視機(jī)、VR 與機(jī)器人領(lǐng)域。
