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林雪萍 | 制造的巅峰走向反分工主义

www.cechina.cn2021.03.02阅读 68

  为应对客户多变的需求,对工厂的制造能力要求越来越高,它隐约指向了一个企业的制造基因。多年来,专业化分工之外,一直存在着一种非主流的一体化制造:深度制造。品牌制造商不仅制造产品,还自己生产制造的机器,以确保独特的制造优势。《隐形冠军》就注意到了这个现象,大部分隐形冠军企业都有同时自己鼓捣机器的传统。这种一反专业化分工的制造信念正在找到更多的市场。而在制造的极限之处,巅峰之上www.cechina.cn,制造本身需要以一种硬碰硬的王者姿态,来实现更加刁钻的设计师的“非分之想”。
  单打独斗的工业母鸡,是不是都会被吃掉?
  日本最大的军火商三菱重工集团,在本月初宣布出售旗下的三菱重工机床。这是世界上三大齿轮机床之一,跟瑞士莱斯豪尔的马格和美国格里森机床齐名。年销售额为25亿元人民币。这次,要卖身了。
  三菱重工这几年不太走运。重型燃气轮机市场萎靡不振,民机业务深受波音的拖累。而多年来挣扎的日本三菱支线飞机MRJ计划,则一直是亏损的无底洞。去年日本正式冻结大飞机计划,元气大伤。于是三菱重工,不得不撒手旗下的重型机床。其实三菱重工集团,对机床产业早有动摇的念头。这个寻找卖家的行动CONTROL ENGINEERING China版权所有,自2018年就开始洽谈,彼时日本国产支线飞机梦还没有完全停止。
  三菱重机的齿轮机,在日本占有率超过60%,拥有从机床到刀具、到检测设备的全套工艺链,有很强的解决方案能力。但这种专注于齿轮尤其是汽车齿轮的小机床,恐怕很难确保能够长期在利基市场存在。
  而并购方,则是以20亿人民币全盘接手,实在是白菜价的捡漏。
  不同寻常的接盘侠
  接盘侠是日本电产NIDEC公司。这家是硬盘马达的王者,全球市场份额达到80%以上。电脑里面经常听见的嘎吱嘎吱声音,就是从硬盘而来。电产2020年财年收入大约900亿人民币,包括精密小型马达、大型电机、以及家电汽车专用马达这三大业务。
  昔日它的核心技术是液体动压轴承的小型马达,在计算机崛起的时代拔得头筹,现在轮到了汽车。汽车的电气化和智能化的发展趋势,使得一辆汽车上的马达数量已经有一百多个,电产在这里大展身手。在中国车窗玻璃的电动马达中,有70%是日本电产。而这些都只是小马达,电产还有更大的生意。
  2014年,电产本田手中收购艾莱希斯Axle,拥有了防抱死ABS、助力转向EPS、车身稳定VSA等技术,业务范围也从微小型马达,拓展到超大型电机。频繁的收购,为车载电机业务创造了条件。而在2018年电产正式推出“电机、变速箱和逆变器”的三合一马达驱动系统E-Axle,包括广汽新能源Aion以及蔚来都是它的客户。在这个电动汽车的马达上,电产希望续写它在硬盘马达的王者地位。
  然而作为三菱重工机床的多年用户,日本电产为何要向上吞并设备制造商?背后情景,大大值得揣摩。
  推倒重来再设计
  机械硬盘的内部结构说来并不复杂,最核心的三大件就是主轴马达、磁头和盘片。主轴马达基本被日本垄断,日本电产尼得科是绝对的霸主,后面厂商则是同样来自日本的美蓓亚Minebea。
  尼得科的马达攻克了一个制造上的难题。在PC机小型化、薄型化的过程中,最大的挑战就是内置设备的薄片化。2012年前后正是“轻薄笔记本电脑”的天下,日本东芝也是其中一大品牌,它带有的希捷硬盘正是采用了尼得科的马达。彼时,笔记本电脑中使用的硬盘主流产品的厚度为7mm,而内置的主轴马达厚度约为磁盘厚度的70%左右,约5mm。这么薄的缝隙,很难确保支撑转子的轴承与磁道之间留下足够的空间,小型化走向了绝路。
  尼得科反向考虑,抛开内部挡块小型化的方法,而是将设计大而化之到马达之外的驱动。它将马达技术与驱动器、传感器等捆绑在一起CONTROL ENGINEERING China版权所有,整体设计。就像当前半导体非常热门的技术SoC,强调集成制造。
  设计方案被根本性的改变。整体制造也发生了变换,于是它一举突破市场瓶颈,在2010年就可以量产支持7mm厚的硬盘驱动器,后续则进一步缩小到5mm厚。
  现在电动车领域,电产正在再次复制“整体设计”的思维。它将分立的逆变器整合其中,形成包括牵引电机、变速箱以及逆变器在内的牵引电机系统(E-Axle)。又是一体化设计,极大简化了零部件之间的外部布线,实现了驱动系统的小型化和轻量化。重量非常轻。日本电产驱动马达E-Axle在中国扩大供给已供的6种车型 ,包括广汽新能源、吉利几何C等。这个产品正在成为电产的新拳头,2025年期望达到60亿元人民币的销售额。而到了2030年,则意图在新能源汽车用驱动马达市场的全球份额达到35%。
  笔记本电脑硬盘驱动器的传奇,正在电动汽车这一全新的市场上重新生长。
  这背后还要得益于工业软件的使用。
  独立开发仿真软件
  自1994年起,尼得科就开始量产用于硬盘驱动器的液态轴承。随着硬盘驱动器在数据存储密度方面的惊人进步,传统的滚珠式轴承在原理上已经无法做到让每一颗滚珠的大小都完全一致。为了探索液态轴承的最佳结构,尼得科逐渐走上了自主研发建模与仿真软件之路。
  在产量从几万台、几十万台上升至几百万台的过程中,采用检查少量试制品生产中的品质管理方法显然已经不合时宜。因为要检查到异常现象,往往需要制作1000个以上的试制件来代表不同的模式,耗时耗力控制工程网版权所有,成本也相当高。
  如何让这项工作从车间转向设计室?尼得科决定采用仿真软件CAE进行测试,从而改变传统“创意、修改和再设计”的试错式检测流程,一次设计对。然而,市场上通用的仿真软件,针对这种特殊产品应对乏力,于是尼得科决定在公司内部开发独有的解析软件。这样最大的好处是www.cechina.cn,可以将范围锁定为液体动压轴承的特有机能,用二维模型定义三维模型,降低振动模型的自由度,仅以设计上特别需要的现象作为对象,进行建模并实施计算。这样就可以在有限的计算能力内,进行必要的刚性和衰减性的仿真计算。
  有了仿真计算,就可以随时将轴和轴承之间的间隙参数变更为1000~2000不同的模式,也能在几十分钟内迅速得出计算结果。最后,这种技术也陆续用在使用液压动态轴承的风扇以及鼓风机上。而随着社会再电气化的发展,汽车、家电等产品对高效率、静音、低振动等的要求也愈来愈高,这种针对性极强的CAE技术正在逐渐发挥更大的作用。
  从零件设计到模块和单元设计,一直到安装有模块或单元的壳体侧的结构设计,尼得科都可以通过CAE技术自主地完成。从一家马达、轴承供应商逐步进化成一个OEM厂商所依赖的关键战略伙伴,其中自主研发的CAE软件起到了重大作用。
  挑战巅峰:不同寻常的制造 
  设计理念的突破和设计工具的使用,大大地拓展了制造的疆土。这使得传统制造也跟着进入了全新的视野。许多天才设计师不拘一格的想象力,给制造工程师留下了很多的难题。如苹果的设计师,总是在挑战工程师的神经。许多设备制造商,在拿到苹果的新一代设计方案的时候,第一个反应都是,“这不可能”。
  日本电产的设计视角独特,一般不是局限于单个产品的性能,而是考虑平台化支撑、系列化产品。它往往是在同时考虑未来几代产品线的设计突破,这无疑也将制造能力逼到极限。经常会让设备供应商很紧张。市面销售的标准机器开始变得笨拙起来。它们通常适合加工常规任务,而不是用来接受设计的挑战。如电动汽车比以往需要更低的静音效果,齿轮需要很高的精度,这使得马达、变频器、减速器等构成的驱动系统,走向一体化的加工。而在这样的背景下,汽车零部件厂商的上游加工设备和技术,就要开始做出更改,为模块化和系统化的用户迈出新的步伐。
  但制造商没有坐等机器供应商来提供方案。它一定要拥有跟出色设计能力相匹配的加工能力。苹果选择了与设备制造商共同攻克,掌握设备技术但不参与制造。而更多有雄心的制造商,开始挑战专业化分工,建立自己的设备制造能力,用自己制造的机器来完成自己设计师的创意。日本电产就走上了这样的深度制造的路径。
  这就是电产为什么会非常钟情于机器制造的本身。正如格力电器投资建立格力机床,美的收购机器人KUKA一样,电产在冲压机等工厂自动化设备方面,非常注意形成产业链条。
  这一次,三菱重工集团旗下机床业务整体转让给日本电产集团,包括中国常熟工厂。日本的机床厂,一般比较长寿,这是从机械时代走过来的历史产物。这家机床也有80年的历史,曾开发出世界最大级别的龙门机。目前的业务主要集中在齿轮机、大型龙门机的综合解决方案。这类专有机床最大的特点就是要保障一站式的服务能力。国内齿轮机床翘楚,陕西秦川机床有一个观点就是,“做好用户的工艺师、装备师”,说的就是这个道理。只有研发、生产之间相互协作,并且能够理解用户的声音,这种专用机床,才可能形成畅销品。
  而三菱重工机床,作为制造汽车齿轮的机床,拥有日本同类设备市场60%的份额。日本电产的这一收购,形成从马达到齿轮的完整动力链条。作为电动汽车的完整牵引解决方案提供商,Nidec正在全力备战,它甚至为2025年前规划了100亿美元的投资预算。
  日本电产的方法最能表明一种全新的潮流,那就是反向整合供应链,以制造能力制胜。这种反向收购供应链的方式,对于强调分工的日本公司,不同寻常。但对于日本电产而言,这是一条长盛不衰的路。
  并购狂人
  这或许也跟创世人的信念有关。日本电产有着清晰的战略原点,它高度聚焦在“转动体”这样一个领域。转动的马达,无论它在哪里,都是日本电产可能的聚焦对象。
  “一定要成为世界第一”是电产的理念 。创始人叫“永守重信”,真是会起名字,听起来就是在捍卫一种理念。这家公司非常强调自己研发,而配套战略就是快速并购,“用金钱换取时间”。
  在过去的几年,日本电产的策略就是买买买,它已经收购了近十家自动化及机床公司。光2016年到2019年,4年发生了20起。这可不是心血来潮,实际上,贯穿了它的发展历史,截止2019年底,共并购66家企业。并购,是电产成长的原动力之一。
  它在2012年收购美国冲床明斯特之后,第二年就宣布正式进入伺服冲床领域,推出加压能力在200吨~1200吨的7款大型冲床,面向汽车和建筑机械。此后,先后收购了西班牙知名冲床公司arisa和美国顶级送料机Genmark Automation公司,提升面向汽车行业的大型冲床能力。2018年~2019年,它收购了五家跟冲压机相关的机床和机器人零部件,大举布局工厂自动化。它在收购了生产机器人减速器的德国MS-Graessner之后,将机器人巨头ABB也纳入自己的供货范畴。这个并购代价,只有3亿人民币左右。类似这种小型制造商,德国其实有非常多。很多很好的小珍珠,等待淘金者前来摘取。日本人在这方面轻车熟路,狂飙猛进。
  小记:未来变局,双重的困惑
  如果这些设备都仅仅为自己使用也未免过于奢侈,因此这类机器制造商被并购之后,会形成独立的事业部,也会单独对外销售。例如日本电产的机器装备部的收入,能够占到企业营业额的10%左右。它对外销售的无人搬运车AGV,用的就是自己的精密减速机产品。而这种减速机的生产,也采用自家的AGV。一个“自己造自己”的循环制造的典型。
  日本电产吃掉了自己多年的供应商,给我们留下了两个困惑的思考。
  一方面,从三菱重工机床而言,专业机床的未来在哪里?小机床,要么会被大用户吃掉,要么追随机床集团战略。世上机床,恐怕再无小而美。这是机床产业在大整合潮流下的寒冰时代。
  而一方面,电动车的制造,似乎正在悄悄地复古。一反多年来专业化分工的精细,似乎走向了当年福特主义的一体化制造时代。许多设备都是自己做,零部件也自己做。特斯拉最为典型,它已经在自动化设备上多次并购,强化制造能力。而日本电产,也悄悄地尾随其后。
  随着对制造能力的极限挑战,反专业分工正在迎来新的高潮。
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