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林雪萍 | 制造的巔峰走向反分工主義

發布時間:2021-12-31作者來源:金航標瀏覽:1864

為應對客戶多變的需求,對工廠的制造能力要求越來越高,它隱約指向了一個企業的制造基因。多年來,專業化分工之外,一直存在著一種非主流的一體化制造:深度制造。品牌制造商不僅制造產品,還自己生產制造的機器,以確保獨特的制造優勢。《隱形冠軍》就注意到了這個現象,大部分隱形冠軍企業都有同時自己鼓搗機器的傳統。這種一反專業化分工的制造信念正在找到更多的市場。而在制造的極限之處,[敏感詞]之上,制造本身需要以一種硬碰硬的王者姿態,來實現更加刁鉆的設計師的“非分之想”。


單打獨斗的工業母雞,是不是都會被吃掉?


日本最大的軍火商三菱重工集團,在本月初宣布出售旗下的三菱重工機床。這是世界上三大齒輪機床之一,跟瑞士萊斯豪爾的馬格和美國格里森機床齊名。年銷售額為25億元人民幣。這次,要賣身了。


三菱重工這幾年不太走運。重型燃氣輪機市場萎靡不振,民機業務深受波音的拖累。而多年來掙扎的日本三菱支線飛機MRJ計劃,則一直是虧損的無底洞。去年日本正式凍結大飛機計劃,元氣大傷。于是三菱重工,不得不撒手旗下的重型機床。其實三菱重工集團,對機床產業早有動搖的念頭。這個尋找賣家的行動,自2018年就開始洽談,彼時日本國產支線飛機夢還沒有完全停止。


三菱重機的齒輪機,在日本占有率超過60%,擁有從機床到刀具、到檢測設備的全套工藝鏈,有很強的解決方案能力。但這種專注于齒輪尤其是汽車齒輪的小機床,恐怕很難確保能夠長期在利基市場存在。


而并購方,則是以20億人民幣全盤接手,實在是白菜價的撿漏。


不同尋常的接盤俠


接盤俠是日本電產NIDEC公司。這家是硬盤馬達的王者,全球市場份額達到80%以上。電腦里面經常聽見的嘎吱嘎吱聲音,就是從硬盤而來。電產2020年財年收入大約900億人民幣,包括精密小型馬達、大型電機、以及家電汽車專用馬達這三大業務。


昔日它的核心技術是液體動壓軸承的小型馬達,在計算機崛起的時代拔得頭籌,現在輪到了汽車。汽車的電氣化和智能化的發展趨勢,使得一輛汽車上的馬達數量已經有一百多個,電產在這里大展身手。在中國車窗玻璃的電動馬達中,有70%是日本電產。而這些都只是小馬達,電產還有更大的生意。


2014年,電產本田手中收購艾萊希斯Axle,擁有了防抱死ABS、助力轉向EPS、車身穩定VSA等技術,業務范圍也從微小型馬達,拓展到超大型電機。頻繁的收購,為車載電機業務創造了條件。而在2018年電產正式推出“電機、變速箱和逆變器”的三合一馬達驅動系統E-Axle,包括廣汽新能源Aion以及蔚來都是它的客戶。在這個電動汽車的馬達上,電產希望續寫它在硬盤馬達的王者地位。


然而作為三菱重工機床的多年用戶,日本電產為何要向上吞并設備制造商?背后情景,大大值得揣摩。


推倒重來再設計

機械硬盤的內部結構說來并不復雜,最核心的三大件就是主軸馬達、磁頭和盤片。主軸馬達基本被日本壟斷,日本電產尼得科是[敏感詞]的霸主,后面廠商則是同樣來自日本的美蓓亞Minebea。



尼得科的馬達攻克了一個制造上的難題。在PC機小型化、薄型化的過程中,最大的挑戰就是內置設備的薄片化。2012年前后正是“輕薄筆記本電腦”的天下,日本東芝也是其中一大品牌,它帶有的希捷硬盤正是采用了尼得科的馬達。彼時,筆記本電腦中使用的硬盤主流產品的厚度為7mm,而內置的主軸馬達厚度約為磁盤厚度的70%左右,約5mm。這么薄的縫隙,很難確保支撐轉子的軸承與磁道之間留下足夠的空間,小型化走向了絕路。


尼得科反向考慮,拋開內部擋塊小型化的方法,而是將設計大而化之到馬達之外的驅動。它將馬達技術與驅動器、傳感器等捆綁在一起,整體設計。就像當前半導體非常熱門的技術SoC,強調集成制造。


設計方案被根本性的改變。整體制造也發生了變換,于是它一舉突破市場瓶頸,在2010年就可以量產支持7mm厚的硬盤驅動器,后續則進一步縮小到5mm厚。


現在電動車領域,電產正在再次復制“整體設計”的思維。它將分立的逆變器整合其中,形成包括牽引電機、變速箱以及逆變器在內的牽引電機系統(E-Axle)。又是一體化設計,極大簡化了零部件之間的外部布線,實現了驅動系統的小型化和輕量化。重量非常輕。日本電產驅動馬達E-Axle在中國擴大供給已供的6種車型 ,包括廣汽新能源、吉利幾何C等。這個產品正在成為電產的新拳頭,2025年期望達到60億元人民幣的銷售額。而到了2030年,則意圖在新能源汽車用驅動馬達市場的全球份額達到35%。


筆記本電腦硬盤驅動器的傳奇,正在電動汽車這一全新的市場上重新生長。


這背后還要得益于工業軟件的使用。


獨立開發仿真軟件


自1994年起,尼得科就開始量產用于硬盤驅動器的液態軸承。隨著硬盤驅動器在數據存儲密度方面的驚人進步,傳統的滾珠式軸承在原理上已經無法做到讓每一顆滾珠的大小都完全一致。為了探索液態軸承的最佳結構,尼得科逐漸走上了自主研發建模與仿真軟件之路。


在產量從幾萬臺、幾十萬臺上升至幾百萬臺的過程中,采用檢查少量試制品生產中的品質管理方法顯然已經不合時宜。因為要檢查到異常現象,往往需要制作1000個以上的試制件來代表不同的模式,耗時耗力,成本也相當高。


如何讓這項工作從車間轉向設計室?尼得科決定采用仿真軟件CAE進行測試,從而改變傳統“創意、修改和再設計”的試錯式檢測流程,一次設計對。然而,市場上通用的仿真軟件,針對這種特殊產品應對乏力,于是尼得科決定在公司內部開發獨有的解析軟件。這樣最大的好處是,可以將范圍鎖定為液體動壓軸承的特有機能,用二維模型定義三維模型,降低振動模型的自由度,僅以設計上特別需要的現象作為對象,進行建模并實施計算。這樣就可以在有限的計算能力內,進行必要的剛性和衰減性的仿真計算。


有了仿真計算,就可以隨時將軸和軸承之間的間隙參數變更為1000~2000不同的模式,也能在幾十分鐘內迅速得出計算結果。最后,這種技術也陸續用在使用液壓動態軸承的風扇以及鼓風機上。而隨著社會再電氣化的發展,汽車、家電等產品對高效率、靜音、低振動等的要求也愈來愈高,這種針對性極強的CAE技術正在逐漸發揮更大的作用。


從零件設計到模塊和單元設計,一直到安裝有模塊或單元的殼體側的結構設計,尼得科都可以通過CAE技術自主地完成。從一家馬達、軸承供應商逐步進化成一個OEM廠商所依賴的關鍵戰略伙伴,其中自主研發的CAE軟件起到了重大作用。


挑戰[敏感詞]:不同尋常的制造 


設計理念的突破和設計工具的使用,大大地拓展了制造的疆土。這使得傳統制造也跟著進入了全新的視野。許多天才設計師不拘一格的想象力,給制造工程師留下了很多的難題。如蘋果的設計師,總是在挑戰工程師的神經。許多設備制造商,在拿到蘋果的新一代設計方案的時候,第一個反應都是,“這不可能”。


日本電產的設計視角獨特,一般不是局限于單個產品的性能,而是考慮平臺化支撐、系列化產品。它往往是在同時考慮未來幾代產品線的設計突破,這無疑也將制造能力逼到極限。經常會讓設備供應商很緊張。市面銷售的標準機器開始變得笨拙起來。它們通常適合加工常規任務,而不是用來接受設計的挑戰。如電動汽車比以往需要更低的靜音效果,齒輪需要很高的精度,這使得馬達、變頻器、減速器等構成的驅動系統,走向一體化的加工。而在這樣的背景下,汽車零部件廠商的上游加工設備和技術,就要開始做出更改,為模塊化和系統化的用戶邁出新的步伐。


但制造商沒有坐等機器供應商來提供方案。它一定要擁有跟出色設計能力相匹配的加工能力。蘋果選擇了與設備制造商共同攻克,掌握設備技術但不參與制造。而更多有雄心的制造商,開始挑戰專業化分工,建立自己的設備制造能力,用自己制造的機器來完成自己設計師的創意。日本電產就走上了這樣的深度制造的路徑。


這就是電產為什么會非常鐘情于機器制造的本身。正如格力電器投資建立格力機床,美的收購機器人KUKA一樣,電產在沖壓機等工廠自動化設備方面,非常注意形成產業鏈條。


這一次,三菱重工集團旗下機床業務整體轉讓給日本電產集團,包括中國常熟工廠。日本的機床廠,一般比較長壽,這是從機械時代走過來的歷史產物。這家機床也有80年的歷史,曾開發出世界最大級別的龍門機。目前的業務主要集中在齒輪機、大型龍門機的綜合解決方案。這類專有機床最大的特點就是要保障一站式的服務能力。國內齒輪機床翹楚,陜西秦川機床有一個觀點就是,“做好用戶的工藝師、裝備師”,說的就是這個道理。只有研發、生產之間相互協作,并且能夠理解用戶的聲音,這種專用機床,才可能形成暢銷品。


而三菱重工機床,作為制造汽車齒輪的機床,擁有日本同類設備市場60%的份額。日本電產的這一收購,形成從馬達到齒輪的完整動力鏈條。作為電動汽車的完整牽引解決方案提供商,Nidec正在全力備戰,它甚至為2025年前規劃了100億美元的投資預算。


日本電產的方法最能表明一種全新的潮流,那就是反向整合供應鏈,以制造能力制勝。這種反向收購供應鏈的方式,對于強調分工的日本公司,不同尋常。但對于日本電產而言,這是一條長盛不衰的路。


并購狂人


這或許也跟創世人的信念有關。日本電產有著清晰的戰略原點,它高度聚焦在“轉動體”這樣一個領域。轉動的馬達,無論它在哪里,都是日本電產可能的聚焦對象。


“一定要成為世界第一”是電產的理念 。創始人叫“永守重信”,真是會起名字,聽起來就是在捍衛一種理念。這家公司非常強調自己研發,而配套戰略就是快速并購,“用金錢換取時間”。


在過去的幾年,日本電產的策略就是買買買,它已經收購了近十家自動化及機床公司。光2016年到2019年,4年發生了20起。這可不是心血來潮,實際上,貫穿了它的發展歷史,截止2019年底,共并購66家企業。并購,是電產成長的原動力之一。


它在2012年收購美國沖床明斯特之后,第二年就宣布正式進入伺服沖床領域,推出加壓能力在200噸~1200噸的7款大型沖床,面向汽車和建筑機械。此后,先后收購了西班牙知名沖床公司arisa和美國[敏感詞]送料機Genmark Automation公司,提升面向汽車行業的大型沖床能力。2018年~2019年,它收購了五家跟沖壓機相關的機床和機器人零部件,大舉布局工廠自動化。它在收購了生產機器人減速器的德國MS-Graessner之后,將機器人巨頭ABB也納入自己的供貨范疇。這個并購代價,只有3億人民幣左右。類似這種小型制造商,德國其實有非常多。很多很好的小珍珠,等待淘金者前來摘取。日本人在這方面輕車熟路,狂飆猛進。


小記:未來變局,雙重的困惑


如果這些設備都僅僅為自己使用也未免過于[敏感詞],因此這類機器制造商被并購之后,會形成獨立的事業部,也會單獨對外銷售。例如日本電產的機器裝備部的收入,能夠占到企業營業額的10%左右。它對外銷售的無人搬運車AGV,用的就是自己的精密減速機產品。而這種減速機的生產,也采用自家的AGV。一個“自己造自己”的循環制造的典型。


日本電產吃掉了自己多年的供應商,給我們留下了兩個困惑的思考。


一方面,從三菱重工機床而言,專業機床的未來在哪里?小機床,要么會被大用戶吃掉,要么追隨機床集團戰略。世上機床,恐怕再無小而美。這是機床產業在大整合潮流下的寒冰時代。


而一方面,電動車的制造,似乎正在悄悄地復古。一反多年來專業化分工的精細,似乎走向了當年福特主義的一體化制造時代。許多設備都是自己做,零部件也自己做。特斯拉最為典型,它已經在自動化設備上多次并購,強化制造能力。而日本電產,也悄悄地尾隨其后。


隨著對制造能力的極限挑戰,反專業分工正在迎來新的[敏感詞]。

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