何为工程师思维?

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编辑导语:无论是在生活、还是工作中,“工程思维”,也许会是你必备的思维模式之一;这一思维方式要求人们找到事物潜在的结构,并对未来交付结果有所评估,做好平衡取舍。本文作者就对“工程思维”做了分析解读,一起来看一下。

之前有思考过:

“懂得很多道理,依然过不好一生”到底是哪里的问题?听过不同的答案,如:停留“知道”的舒服区、别人道理未必适用自己、甚至能力欠缺等诸如此类的回答。

后来发现这是「工程问题」。

把每个道理嚼碎如同把手机拆开了解每个部件一样,若把手机再装回去不能做到了解就够,还要亲自实验一遍。

不过历史告诉我们,就算不懂原理依然可以造出手机,技术和工程都跑在科学前面。

不信你幻想下,几百年前没有优质教育体系时,四大发明如何出来的?

再把视角转向商业,中底层员工往往“经济金融类出身”较多,而核心高管团队总有几个理工科人士;他们思维有什么区别?

文科生逻辑更擅长从原有特征推演分析做决策,理科生更讲究遇到问题客观看待事物、从根本上进行改变,这背后直接影响到“公司的运作效率”。

就连百度创始人李彦宏,在新工科技论坛上也曾说:每个人都要具备工程思维,这也是许多毕业生的短板,要深度了解它不妨从“软件工程”说起。

一、工程思维是什么

市面PM、开发、测试以及运维所做的工作均属于软件工程「代码080902」,是现在大学主流的专业之一;学习内容包括数据结构、算法、人际交互、需求分析等模块。

在英文环境中,工程(engineering)的档次要比科学(science)低很多,为什么?

主要原因是,软件从诞生之日起一直解决不好「交付问题」,即:项目不能按照履约时间、质量、成本完整交给客户。

为解决此疑难杂症,1968年10月北约科技委员会的专题会上,思考者们才真正提出“软件工程”的概念,它是什么呢?用软件的手段去满足客户需求吗?并非如此。

方便理解,举个例子:

在某工厂包装车间产品线经常出现“漏装问题”,客户收到货后打开包装一看是空的。

于是负责人找专家询问解决办法,专家建议装上监控系统,通过视频识别操作就不会出现此现象。

得知改造下来需要百万费用,厂长当场掀桌子决定「内部开会解决」,有位老师傅说很简单:

我们只需通过测量产品重量,然后在流水线最后装个大型吹风机,把它设定到相关风力即可。

若包装盒被吹跑证明就是空的,若没有则是完整的,众人怒赞得到老板赏识。

据此,工程的目的是客户需求的问题,至于解决的手段,只要在限定条件内是否用软件显得并不是那么重要。

计算机专业中,清华大学出版的教科书《软件工程—理论与实践》开篇谈道:

一位计算机芯片从业者认为代码是解决芯片问题的唯一办法,但一位软件工程师,只不过把软件当做满足客户需求的其中一个办法唯一。

所以,工程学指满足客户需求为目的的一门学科,而非单纯地开发软件。

它需要将客户的需求捕捉、分析、进行定义,并给出整体的系统需求,并分解各子系统;直到每个细节的需求可以由一个现有的组件直接满足,或通过修改满足。

而工程思维最大的特点是“要把事情做成”,也就是可交付、可使用、并做到开源节流”。

何为工程师思维?

换个视角来看定义:

特斯拉、SpaceX创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)并非是技术工程天才,从他创业发展史可看出横跨三大领域(互联网、清洁能源、太空)。

似乎三者并没有直接联系,为什么能够如此游刃有余呢?主要有两大要素:工程思维,第一性原理。

在某采访中有人问他,制造火箭降低成本这件事NASA那么多专家都没做到,为什么SpaceX能完成,他回答说“我想,是因为他们资源太多了”。

这如同他优化特斯拉电池组一样,首先思考该目标是否可能,其次从商业和第一性原理出发,再研究电池的材料的组成部分。

进而通过可操作路径想办法找到这些材料,然后逐步压缩每个材料的成本,最后组装完成就拥有更便宜的电池。

也就是说,他认为每件产品(项目)依赖于结构,我们只需在封闭的结构中不断得拆解、类比、优化、模仿就能把它完成。

再比如说:

某航空公司做了一个关于顾客体验的调研,询问他们有什么期待?得到的结果是期望早点儿到达目的地,或提高安检、托运的时间。

几个专家视角给出的答案均不同,空气动力学家认为,前者如何让飞机飞得更快,涉及到动力以及元件的整体改造问题,后者需要优化安检与托运流程。

但系统工程给出的答案是,解决快的问题,要从去机场、找停车位、安检、托运整体进行优化。

对比上述中厂长优化流水线的事件,你会发现也有拥有同样规律,老师傅基于封闭状态节省成本的条件,拆解环节查漏补缺来解决根本问题。

谷歌早期用互联网做地图并没有效仿的人,它也是典型软件工程思维。

在封闭任务中用克服种种困难,把每条段路精确到厘米级别,然后用激光扫描避开路面障碍,以便车子开的过程中了解路况。

说到这里,幻想下那些互联网当红的企业家们,无疑均为工程思维运用的高手,阿里的王坚、今日头条的张一鸣、美团的王兴,甚至华为的任正非。

他们善于预判并在没有结构的情况下「预见结构」,并进行通盘顶层设计,然后从第一性出发来改善根本要素。

明白工程思维,把视角拉高也能理解众多社会问题,比如:

现在可以看到2035年北京地铁规划图,2030年碳达峰的行动方案和能源绿色低碳发展制度;这种可预测能力不正是每个普通人(企业)应该学习的吗?

二、工程思维三要素

结合中信出版社,经济管理类书籍《转向:用工程师思维解决商业难题》,我总结发现工程思维有三大特点:

  1. 找到结构;
  2. 约束性设计;
  3. 懂得取舍。

首先在没有结构的情况下,第一个特点是工程师能从初步的概念到构想,看到潜在的结构。

也就是说不仅关注看得见的事物,也包括看不见的事物;并非空于幻想,而要结合实际做演绎。

他要考虑系统中各个元素,怎么在逻辑、时间、顺序以及功能方面进行有效链接,并分析元素在哪些条件下能够起作用,哪些条件下不起作用。

例如:牛顿的经典力学理论是建立在“科学观”上。

以若干基本的公理(原理)为基本假设做推导;公理无法佐证部分通过严谨的逻辑分析得到若干定理,从而不断对理论体系进行完善。

假设通过观察、实验等手段得出的证据符合结果,我们对验证越有信心;但若出现结果不符的地方,进而看看是否推导错误然后进行修补。

此类案例有很多:

瓦特基于“经典力学”发明(改造)了蒸汽机,计算机科学之父艾伦·麦席森图灵1936年提出《论数字计算在决断难题中的应用》,多年后工程师基于此发明了计算机和智能手机。

换言之,世界依赖于结构;有经验的工程师能在看似一团乱麻的事物中找到合理性的结构,在产品诞生前预判到成熟的全貌。

其次,正如“无规则的边界的自由”不叫自由,无约束的工程也不能成为工程一样,工程会遇到各种条件性的限制,如时间不够、资金不足等。

那么第二个特点是「在有约束的状态下」也要更好得完成目标,甚至说没有约束状态,也要形成自驱动力。

好比2020年黑天鹅事件(COVID-19),原本正常状态下两年才能完成的雷神山医院,从方案设计到建成交付仅用10天时间,被誉为“中国速度”;该工程最大的约束条件是“时间”。

正因如此,反过来看约束条件是某些创造性项目的动力,运用到企业场景,假设产品开发中拿到一个开放需求,你很难想象出最后产品成为什么模样。

尤其对菜鸟工程师、产品经理来说不懂得自带约束条件,过程中牵扯出来众多杂乱问题,如:

UI设计太差、用户需求没搞清楚、流程有多重方案、任务太多时间不够……..

这造成,永远开不完的会,解决不了的细节让自己身心疲惫;我看到很多个人在做任务时有此类现象,公司也同样,根本原因只怪「不会设计约束性条件」。

何为工程师思维?

再者第三点和取舍有关系,若把约束性比作走钢丝,那取舍便是在可行性、可能性、可期待性的交叉拔河;你也可以把它理解成“鱼和熊掌不可兼得”。

如同:

新能源和电子行业,一款产品研发过程中热设计工程师要和结构、软件工程师以及PM之间相互沟通,多数情况下就不得不做出取舍。

在图纸的具体位置上,甚至牺牲掉软件的散热部分或者压缩电池整体空间,以保证产品系统稳固性。

因此,「取舍什么」是工程师具体的能力体现,建立该关键不仅表现在如何设计重点,还要研究资源分配的问题,甚至将弱目标从强目标中抽丝剥茧出来。

一方面工程师思维的框架我认为是系统思维,而不是单一技术或产品能力。

另一方面他是种「形而上谓之道」的能力,从技术到「找到结构」的建立比单个解决问题的方法论更有普适性意义。

总而言之,结构、约束、取舍三者是工程思维的法宝,在互联网时代它被一些线性的概念蒙蔽,比如:产品思维、项目思维均属于属于此大类。

很多人没有把它用明白的关键要素在“后两者”,若你能在拥有目标、结构的前置条件下,增加约束力懂得取舍,会发现「完成」的效率会大大增加。

这当中对于互联网公司的产品人来说,并不是那么容易完成某个项目的原因是什么呢?

我把它总结为四个字「忽悠思维」,很多软件公司销售为冲刺业绩,习惯对客户“画饼”,承诺些产品本身还未做到的功能。

客户付款后整个交付转移给了研发团队,最终完成的产品缝缝补补、如老人步履蹒跚的样子,客户怎么会满意?

那么全局思考下来,你会发现不论是「预判结构」还是「约束性」的设计,两者本身背后代表的是“组块”创新的能力。

三、工程本身是组块

此话怎讲?组块(chunk)是人类信息加工中最重要的形式之一;概念是米勒(G.MilJer,1956-1963)提出,主要分为动态和静态两种。

早些年用在工作记忆中,他注意到某一工作记忆未在10秒内复诵便会消退,同时保存容量最多为7±2个单元。

从动态视角看,人通过几个相关的小项目整合成为一个大项目,减少基础块数,从而将信息控制在记忆(物理空间)所容许的范围内。

从静态视角看,它是一个名词,具体指重新编码的结果或输出单位,为便于区别在英文中通常把前者称为“chunking”,将后者称之为chunk。

俄裔美籍作家“弗拉基米尔·纳博科夫”(1899-1977)提出的卡片写作原理与工程师思维的核心“模块化系统思维”均属于「组块」。

他们均指出这不是一项单一的才能,而是技术与原则融合;原因是:

一个系统因各模块之间的关系而成为一个整体,它们不能通过单独的分析各组成部分就能理解的。

人的神经元也是种组块,在光学显微镜下可以看到一个神经元的轴突末梢经过多次分支,最后每个分支的末端呈现杯状或球状。

这犹如,你学习的知识,慢慢形成联结均来源自于「神经元组块」。

另外,早些年美国行为心理学创始人华生基于此概念,曾向政府提出一个训练实验的要求,他说若给我10个健康婴儿,通过训练,我可以将他们培养成优秀学者、艺术家。

人们觉得很荒谬,最终没有完成该实验;若干年后一位匈奴牙的心理学讲师,对他提出的实验非常感兴趣。

然后与他的妻子围绕三个女儿进行培养,最后造就了三个女性国际象棋冠军,这便是著名的「波尔加三姐妹实验」。

何为工程师思维?

如果你了解该原理,进一步看世间万物均存在“组块”的现象;随便举个例子,如拿书架取书的动作就包含四种组块:

  1. 确认位置;
  2. 手抓书脊;
  3. 控制力度;
  4. 取出路径。

每个步骤都是小迷你块,假如要做一个取书的智能机器人,那只需把每一个小组块(活动)编写一个程序,然后整合创新即可。

要知道程序背后是函数,函数是逻辑块,逻辑块是通用代码,用计算机将每个模块标准化,最后串联就能得到想要的结果。

就像学开车,老司机看到“红灯”就自然而然完成一系列相关动作;新手则需一个个动作分解来做。

好比你在工作中遇到的问题看似连贯,实则包含多个部分,对有经验的人而言,他们不会一手抓多个组块,而是整体分析后从某个组块下手。

可见,在认识自然和文明发展的过程中,组块思想与方法无处不在;芯片是组块,谈判策略是组块,笑脸是组块,地铁是组块,地图是组块……

要是没有组块的思想也不可能制作成每件衣服,建起一座桥梁;当然也不会有家庭,这些组也不过是“形式与内容”的不同结合罢了。

因此,对照自我,你可以思考下自己的工作技能,所需软能力是不是组块呢?除外表部分外,哪些薄弱是不是把它拎出来找到规律刻意练习就能解决呢?

总而言之,工程的本质是实现。

组块化应用是把一个复杂问题自顶而上逐层把“系统”分成若干模块的过程,有多种属性分别反应内部特征。

如,典型的低代码平台把常用的功能都封好,像乐高一样,让使用者快速配置;它追求以价值为导向,并用「建构性的思维以求效率」来创造价值。

四、工程思维的运用

明白这些原理,如何把工程师思维应用到日常工作或学习上呢?我把它大致分为三个方面。

1. 预见未来的结构

它分为「结构力」和「预见」两个层面,也许你会把前者理解成各种思考模型,如5W2H原则、金字塔、黄金圈理论等,其实工程中的结构有部分“科学”元素。

在这里有什么不同呢?

科学家“仰望天空”居多,很少屑于实际运用;主要阐述认识规律,发现规则;好比你经常看到科学发现新地球、海啸、巨大恒星等。

而工程讲究「脚踏实地」,将发现的原理转化并实际干出来。

也就是,在过程中首先要尊重科学规律,考虑多因素实际所存在的结构,再精益求精的持续改进。

对「预见」,最接近的两个词汇是“使命”或“梦想”。

埃隆·马斯克对火星的迷恋我相信绝对不会是因为科幻小说的影响,而是他认为自己聚合顶尖技术人才,然后又懂商业投资,加上使命的火花,才让他走上SpaceX的道路。

据此,作为普通人对我们有什么帮助呢?你不妨思考下自己的使命,梦想是什么?

也许比较天马行空理想主义,尝试把它量化成目标,思考有没有可能变成实际动作;只要勤快,拆分下大概率可以实现。

比如:工作很久的你想成为某个领域专家,也许只需花1-2年的时间深度学习理论知识,然后结合自我最新认知,通过不断分享就会被人发现,不一而论。

2. 约束内找到组块

尽可能在具体的时间,约束内交付出明确“规模”的结果,相比科学研究就没有这些限制。

因为在开始,他们就不知道具体方向在哪里?例如:直到到今天,人类也无法统一相对论、量子力学。

结合自身,我觉得拥有清晰的目标后,第一步的困难是「最后期限」原则,很多人的未完成均结束在时间、精力的管理层面。

假设能克服这一步,接下来要考虑「组块」的环节;要尝试找到形成该结构的最小单元,部分人停滞不前是没有找到组块和串联,最后盲目的付出把精力耗尽。

比如:谈钢琴有组块、写作、玩音乐更是相同。

《故事工程》的作者拉里·布鲁克斯认为,写作这类看似有灵感的事情都可以采用工程思维设计,它用工程构建的方式将故事创作分为6大核心技能:立意,人物,主题,结构,场景,风格。

对于普通人所有的一切均可以「公式化」,为保证品质你可以多做几个备份来;查理·芒格在《穷查理宝典》中把它称为冗余模型(Backup Systems)。

何为工程师思维?

3. 平衡当中做取舍

取舍的根本是什么呢?在工程思维中讲究“第一性原理”,也就是你基于未来结构的顶层设计。

若说组块是框架中的血液,那取舍关键就是你的「框架」如何设计;这个框架怎么来呢?我把它总结成「旧系统」。

试想下,你想做的事情或达到的状态,以前有没有人完成?找到并把他设计成动态对标品;私下研究三个方面:学习路径,职业发展,成功阶段。

美国神话作家“约瑟夫·坎贝尔”在20世纪50年代出版的《千面英雄》把人的经历分为三个阶段,分别是离群所居(separation)、经验考验(ordeal)、复归本源(return)正是对应此模块。

把发展路线提炼出来之后,要做是「优化旧系统」,如:第二个阶段你看到对标的人用三年经历从经理做到总监,那在此方面自己有没有更快的办法呢?

所以不局限在表面的细枝末节,挖掘背后隐藏的路径和机制才是根本,真正的工程思维是要「解构旧系统」,组合创新「新系统」。

总结一下

使命的驱动、顶层的框架设计、组块化的SOP。

这种全局观加上约束内的反馈机制,才是普通人值得学习的工程师思维。

回到文章开始,为什么学过很多道理,依然过不好一生?

因为「那个道理」背后的系统你没有躬身入局,所以听了也没用,想想看不是吗?

#专栏作家#

王智远,公众号:王智远,畅销书《复利思维》作者,人人都是产品经理专栏作家。互联网学者,左手科技互联网,右手个体认知成长。

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