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赢在精度:制造企业的核心竞争力

工业4.0时代会越来越关注企业设计精度和管理精度的提升,中国制造想要达到世界一流水平,其核心关键在“赢在精度”。笔者认为,智能制造与制造精度的可靠提升没有必然关系,赢在精度,要靠有竞争力的流程打造精度品质,用缝隙市场考验精度实力,其他所谓的捷径都是弯路。
工业4.0时代会越来越关注企业设计精度和管理精度的提升,中国制造想要达到世界一流水平,其核心关键在“赢在精度”。笔者认为,智能制造与制造精度的可靠提升没有必然关系,赢在精度,要靠有竞争力的流程打造精度品质,用缝隙市场考验精度实力,其他所谓的捷径都是弯路。

至今,中国制造业依然面临“底层根基不牢固”的问题。具体而言,中国制造业体量非常大,规模产值在2010年就已经跃居世界第一,但中国制造的精度普遍不够。中国制造体系长期存在的那些薄弱环节,包括先进航空发动机、高端汽车发动机、高档数控机床、高端医疗器械、计算机CPU等,无一不是对“中国精度”的极大考验。 当今全球制造业的梯次分级中,中国仍处于第三梯队,远远落后于第一梯队的美国和第二梯队的西欧、日本。细究起来,“中国制造”要冲击世界一流,很大程度上是“中国精度”在冲击世界一流。我们制造强国建设的核心关键,倒不在于“互联网+”或是工业4.0,而是一点一滴、一步一步切实做到“赢在制造精度”。

设计精度和管理精度 定制化、数字化生产是实现工业4.0或是智能制造的必经之路,而这一过程更关注工业设计精度和管理精度的提升。简而言之,工业1.0、2.0、3.0时代,制造厂商无法低成本地了解每一个客户的需求,往往采用“标准化”的方法,将需求最多的性能组合成为一款产品。工业3.0时代的规模化、标准化和自动化,带来成本、效率的极大优化,同时也导致当前全球性的产能过剩和制造厂商之间的激烈竞争。工业4.0将促使制造商只生产客户最想买的东西,产、供、销整个链条都服从于这一宗旨,同时,力求将各个环节的运营成本控制在可接受的范围之内。 具体做法集中在前台驱动和后台驱动两个方面:

前台驱动——积累客户需求数据,提升“设计精度”建立基于互联网的数据连接,追踪不断放大的个性化需求。人们越来越喜欢个性化的东西,而个性化的东西需求量没有那么大,这就需要工业企业能够实现小批量的快速生产,和多品种的定制化生产。而产品只是入口,产品销售出去只是开始,此后制造商需要跟客户建立持久联系,不断积累客户需求数据,寻求制造业价值链的持久延伸。

后台驱动——弥合内部系统断层,提升“管理精度”工业企业力求打通MES(制造执行系统)和ERP(管理信息系统),弥合内部系统断层。ERP倾向于财务信息的管理,而MES倾向于生产过程的控制。ERP主要用于连接客户,包括客户需要生产多少产品、哪天下单、哪天要货等;而MES主要负责监控和管理生产这些产品的每一个步骤和工序如何实现。要设法使ERP完全理解客户的产品设计,同时尽力消除制造环节的偏差事项,确保设计、制造、采购、客户关系、品牌管理等各个系统的信息畅通。各方相互理解对方在干什么,干到哪一步了,即使出现问题,也能尽早发现、迅速修正。 客户需求(数据)清晰以后,ERP给MES下达生产计划指令,产品设计和生产管理都是在“确定性、精准度”很高的情况下有序进行,避免外部与上游供应链、下游客户的关系不协调而产生的耗损和成本。 设计精度和管理精度的有效提升,是客户数据连接积累的必然结果。这也是工业4.0的标杆企业青岛红领被圈外人追捧,却被圈内人视同寻常的原因。 青岛红领整座3000人的工厂,相同的流水线,却找不出两件一模一样的西服。每一件服装都是“手工订制”,在流水线上实现了老裁缝铺中60岁老师傅那种“个性化”精细制作。制版平台上存储了200万个版型数据,有多达100万亿种以上的款式组合。只要输入客户量体数据和个性化选择,马上就能设计出版样……这样的定制化、数字化生产形态,在外行人看来是一大步,但相对制造业体系基石的整体构建来说,这只是前进路上的一小步。 其实,传统意义上的“制造精度”提升,才真是耗时费力、考验意志并富有戏剧性的惊险跳跃。

智能制造与“制造精度” 智能制造中的“智能”,主要指“机器智能”,推进智能制造,一定程度上也是在推进机器换人。可是,机器换人未必能带来“制造精度”的可靠提升。推进智能制造,生产车间内不断增加自动化设备,并逐步减少人力。在“未来制造”的生产线上,“人”与“机器”的关系是否必然面临重构? 以苹果iPhone为例,如果开发一条全自动化的生产线,至少需要半年以上,但按照目前手机行业的创新周期,一款智能手机从完成设计到实现量产,普遍只在几个月内。此时,生产线上大部分的工作只有依靠人来完成,速度才会更快,并且保证可靠的“制造精度”。 电子产品生产线的更新周期太短,付出很高的自动化成本,但生产效率和制造精度并没有得到明显提升。所以,全球所有的手机制造方案几乎都不会用自动化生产线来完成,而组装环节也很少采用机械臂。 富士康曾计划部署100万台机器人,但很快取消相关计划,原因是无法达到核心客户所要求的制造精度。绝大多数手机、平板电脑等智能产品之所以使用人工组装,就是因为精确度要求高,而机器设备不如人手敏捷,无法精确组装微小零部件。苹果要求组装零件时误差不能大于0.02毫米,比头发丝还细,但富士康的机器人误差在0.05毫米左右。 富士康创始人郭台铭有一句经典名言:“执行力Execution(E)=速度Speed(S)+准度Accuracy(A)+精度Precision(P)。”郭台铭认为,执行力是一种精准度。“要精确、精确、再精确,要像黄金的纯度一样,即使达不到100%,也必须达到99.99%。”在被迫面临速度和精度的取舍时,郭台铭紧紧抓住“制造精度”的生命线。 制造虽易,精度不易。管理学家赫尔曼·西蒙认为,真正构成“德国制造”强大竞争力根基的,是那些“隐形冠军”企业。这些制造业的“隐形冠军”极为专注自己的细分领域,在精度品质和创新研发上不遗余力,拥有出色的产品和服务,并且在全球化的进程中释放出强劲竞争实力。 在德国,企业文化中总是把“精度品质”置于至高地位,而追求“精度品质”并不是要跟风追求工业4.0。目前,并非所有德国企业都达到工业3.0阶段,德国企业的很多关键工序甚至停留在1.0至2.0之间。比如,全球最大的工程机械用关键零部件公司凯奥集团,其液压件铸件清砂工序,仍是由很年长的工人慢悠悠手工进行。

“精度品质”源于有竞争力的流程 管理学家亨利·明茨伯格有过一段精彩论述:“过去30年,精英阶层一直在大谈特谈我们生活在一个巨大变革的年代。事实并非如此。我们周围绝大多数事物都与从前毫无二致。衣服的性质、家具的材料、汽车、飞机,福特公司100年前就使用与现在相同的四轮内燃技术,彗星飞机自1952年就开始使用喷气式技术。这个时代发生变化的主要是信息科技,尤其是软件。但我们只注意到了正在变化的东西,却忽视了更多一成不变的东西。如果一定要说这些东西发生了什么实质变化,那么只有制造的精细程度在经年累月持续提升。” 制造精度的可靠提升,也不可能按规划进行,这需要组织上下所有人都认真、投入、持续地关注细节,亦即产品、服务、市场、原材料等具体细节。很多能够明显提升制造精度的关键工艺技术,往往源于普通员工。 例如,皮尔金顿玻璃公司的一位工程师想出了一种新的浮法玻璃制造工艺。他获得了高级管理层的有力支持,花了近10年的时间不懈钻研。这种新的工艺流程最终重塑了皮尔金顿公司,也重塑了整个行业。 那些世界顶级的工业企业都拥有很多聪明的技术工人,但是,有个比聪明的技术工人还要聪明的东西,就是流程,好的流程是很多聪明人智慧融合的结果。企业的人员总是在流动,只有流程可以保证企业的长治久安。流程可以帮助企业制定好的游戏规则,工艺技术、制造细节因而得以持续精益改进,制造精度得以持续可靠提升。 为何国产汽车现在陷入15万元以下的怪圈,难道国产汽车做不到15万元以上的品质吗?现在,国产汽车的制造流水线设备都非常先进,流线型的产品设计师都可以设计出来,但因为制造环节不能做到图纸规定的精度,只能修改设计进行妥协,最终产品价格和品质也没有底气。 即使用最好的机器设备也未必能造出高精度品质的产品,因为这还涉及机器的改良和合理运用、材料的选取、工艺的衔接等问题,这都需要长期的摸索。所以,吉利汽车要成立汽车大学,先培养工匠,再逐步形成协同效应,最终建立一个真正有竞争力的流程。 日本丰田汽车跟美国同类型的汽车(技术、设计)几乎是一样的,而丰田汽车能在世界上销量第一,原因是它比其他同类型的汽车密封系数高1%,省油1%,噪声小1%。1%是差多少,实在是没差多少,但这就是距离,而且这个优势完全是在制造过程中形成的。 制造业向来很推崇“丰田生产方式”,而现代信息技术已经使准时生产(just in time)不难实现,高度自动化、信息化、集成化的制造设备也为均衡生产、工序中保证质量提供了条件和支持。但是,与人相关的基于“活的隐性知识”的管理方法、思路,才是实现“丰田精度”的根本所在。 “丰田制造”的精度品质,源于流程制度上的精益求精,工人作业动作分解的细致以及动作的节约,工艺的不断改进,生产节拍和周期的尽可能缩短,工人操作的熟练程度,对细节改善的热衷,以及传承、保持“持续改善”功能的组织文化机制,推动丰田汽车在制造环节上的不断精进。 汽车是成熟的工业产品,它的技术可改进的空间已经不是那么大了,它是很传统的一个产业。而“丰田精度”带来的优势在于,同样的产品由丰田来制造就更省钱,质量也会更高,这跟技术没有太大关系,而是因为丰田能够把一个流程改造得极端精细。

“缝隙市场”考验精度实力 工业企业的利润源头大致分为两类:一是源于市场机会,二是源于精细管理。工业企业如果输在“制造精度”上,即使有很多市场机会带来的利润,也是短命的,反而会掩盖精度缺失造成的长期问题。 专注,才能催生精度品质。在德国、瑞士、日本等工业强国,很多企业可以对一件产品、一个零部件保持上百年的专注,以求深度掌握技术诀窍和制造工艺,将产品做得极端精细。品质更好,成本也能更低。专注于技术细节,埋头做好产品,利润是自然而然的回报。 业界普遍认同,制造精度上的创新突破源于专注,但并不表示专注攻关就一定能产生“精度效益”。很多制造环节的精度提升,往往源于专注、精细带来的意外突破。 专注于塑料镜头镜片研发制造的大立光电,深刻领悟“精度即实力”。每一台苹果iPhone的摄像头都是由多达5个大立光电的镜片组成的。大立光电2015年的净利润率是40%,大约是苹果的两倍。中国内地有很多为苹果供应零部件的公司,有的直供,有的是分包商,但没有任何一家能达到大立光电的规模和盈利能力,实际上,没几家公司能实现高于10%的净利润率。 大立光电只做摄像头内的镜片,不做上游(镜片原材料仍从日本采购,设备也大多是美国企业制造),也不做下游组装。有很多企业做摄像头模组,这部分整装工作需要相当大的人力和物力投入,但是只有不到5%的利润率,中国有多家上市公司就是在做这部分事情。 大立光电寻求务实的生存方式,不在大市场去制造一些很一般的产品,而是在“缝隙市场”中投入自己拥有的独特技术,制造那些其他企业绝对赶超不上的产品。专注于一个小的领域,争取在这个领域做到最强。大立光电给手机摄像头制造的光学品质塑料镜头在价格和性能方面都没有对手。所有高端手机——不论是iPhone还是售价400美元以上的安卓(Android)手机,使用的都是大立光电的镜头。高精度、高像素塑料摄像头基本上无法进行“逆向工程”——无法仅凭购买一台机器,投入一些塑料颗粒,就生产出完美的球面、轻量化的1600万像素的镜头。 大立光电在塑料镜头行业已经有20年经验,作为全球获利能力最强的苹果零组件供应商,其“精度实力”的深厚积累,是多年随机性创新的结果。一如既往的聚焦和专注,往往能在自发性、偶然性中产生很多技术诀窍和秘方。大立光电的生产总部如同一个巨大的黑箱,无人能一探究竟。因为大立光电要杜绝客户泄露口风给其他同业的可能性,很多时候制造精度高、良率高的诀窍,常常只是那一点小秘方,被学走就没有了。 国内一些企业倾向基于“互联网思维”,构建五花八门的“生态圈”,而且非常高调浮夸。大立光电则是基于“精度实力”扼守产业链关键环节,低调务实地协助创建一个更大的网络,包括供应商、客户和手机以外的商机。高精度、低成本、轻量化的镜头也正在被越来越多的物联网(IoT)设备采用。

赢在精度,一切捷径都是弯路 当下,“互联网+”已经上升成为国家战略,甚至有企业家认为“未来一切制造业都是物联网或者人工智能”。不过,就单个企业而言,迈向工业4.0,精益生产和IE(工业工程)是绕不开的一道坎。 即使是小小的一个圆珠笔头,也是对制造环节“精度实力”的一大考验。制造一个圆珠笔头需要二十多道工序,笔头里面有不同高度的台阶和五条引导墨水的沟槽,加工精度都要达到千分之一毫米的数量级。在笔头最顶端的地方,厚度仅有0.3~0.4毫米。极高的加工精度,对不锈钢原材料提出了极高的性能要求,考验着中国制造的水平。 当前,中国制造体系的最大短板——集成电路制造,考验的正是“极限精度”。集成电路(芯片)的加工精度是纳米级别的,而且工序极其繁琐精细,65纳米工艺有500~600道工序,40纳米工艺有800~900道工序,28纳米工艺有1300道工序,14/16纳米工艺有1800道工序。以苹果iPhone为例,装载16纳米工艺的芯片,显然要比28纳米工艺的芯片能耗更低,运行效率更高,体验更好。在集成电路的制造环节,全球50%以上的份额由台积电一家独占,华为海思、展讯的芯片设计也高度依赖台积电的工艺制程,否则很难找到可替代的精度品质。要找到先进制程技术的捷径,方式有很多种,可以用买的、授权的、抄的、参考的,这些在业界都不是秘密,可是要形成和台积电一样的深厚底蕴,则一切捷径都是弯路。 当今世界上只有台积电能够在“精度战争”中贯彻“四连击模式”,即小步快跑驱动制程精度的持续可靠提升。台积电第一代的16纳米制程性能的确不如三星,但第二代(也就是用于iPhone 6s处理器的16FFP)已经与三星不分轩轾,第三代的16FFC就通吃了iPhone 7处理器订单。而后续推出的第四代几乎进化到12或13纳米FinFET。至于三星,之后仅推出一次改版——14FPC,但评价不高,连续流失市场份额。 环顾诸多世界顶尖工业企业,可以发现它们建立核心优势的方式各有侧重点:美国、德国企业关注智能制造或者工业4.0,更强调一种“面的优势”,强调战略思维和逻辑,侧重点是资源整合能力和规则制定能力,这其实是系统化思维加上商业发展阶段的平衡,是一种体系整合。 韩国企业看重垂直产业链优势,即一种“线的优势”,倒不是特别强调“低成本”和“快捷的材料供给”,而是掌握着可以随时跟进市场变化,组合出新的产品的技术能力。垂直产业链整合优势打通设计和制造多个环节,给韩国工业巨头创造了广阔创新空间,所有东西都可以改进。 而日本企业瞄准精细制造,更关注一种“点的优势”。目前,日本在制造业规模上是没有增长了,但结构正变得更专注、更精细。 中国工业企业基于后发优势,绕过很多欧美日韩企业所走过的弯路,但同时也需要注重点、线、面均衡发展。尤其“精度可靠的制造环节”是体系根基,中国企业哪怕资本积累再雄厚,人力资源再充沛,但缺乏这种精细制造能力,产业竞争力也难以真正冲击世界一流。 (来源:中国工业评论)

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