智能制造、工業(yè)制造的巔峰走向反分工主義

時間:2021-03-01

來源:知識自動化

導(dǎo)語:品牌制造商不僅制造產(chǎn)品,還自己生產(chǎn)制造的機(jī)器,以確保獨特的制造優(yōu)勢?!峨[形冠軍》就注意到了這個現(xiàn)象,大部分隱形冠軍企業(yè)都有同時自己鼓搗機(jī)器的傳統(tǒng)。這種一反專業(yè)化分工的制造信念正在找到更多的市場。

為應(yīng)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(yè)的制造基因。多年來,專業(yè)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(chǎn)品,還自己生產(chǎn)制造的機(jī)器,以確保獨特的制造優(yōu)勢。《隱形冠軍》就注意到了這個現(xiàn)象,大部分隱形冠軍企業(yè)都有同時自己鼓搗機(jī)器的傳統(tǒng)。這種一反專業(yè)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,巔峰之上,制造本身需要以一種硬碰硬的王者姿態(tài),來實現(xiàn)更加刁鉆的設(shè)計師的“非分之想”。

單打獨斗的工業(yè)母雞,是不是都會被吃掉?

日本最大的軍火商三菱重工集團(tuán),在本月初宣布出售旗下的三菱重工機(jī)床。這是世界上三大齒輪機(jī)床之一,跟瑞士萊斯豪爾的馬格和美國格里森機(jī)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?xì)廨啓C(jī)市場萎靡不振,民機(jī)業(yè)務(wù)深受波音的拖累。而多年來掙扎的日本三菱支線飛機(jī)MRJ計劃,則一直是虧損的無底洞。去年日本正式凍結(jié)大飛機(jī)計劃,元氣大傷。于是三菱重工,不得不撒手旗下的重型機(jī)床。其實三菱重工集團(tuán),對機(jī)床產(chǎn)業(yè)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(chǎn)支線飛機(jī)夢還沒有完全停止。

三菱重機(jī)的齒輪機(jī),在日本占有率超過60%,擁有從機(jī)床到刀具、到檢測設(shè)備的全套工藝鏈,有很強(qiáng)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(jī)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(chǎn)NIDEC公司。這家是硬盤馬達(dá)的王者,全球市場份額達(dá)到80%以上。電腦里面經(jīng)常聽見的嘎吱嘎吱聲音,就是從硬盤而來。電產(chǎn)2020年財年收入大約900億人民幣,包括精密小型馬達(dá)、大型電機(jī)、以及家電汽車專用馬達(dá)這三大業(yè)務(wù)。

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

2014年,電產(chǎn)本田手中收購艾萊希斯Axle,擁有了防抱死ABS、助力轉(zhuǎn)向EPS、車身穩(wěn)定VSA等技術(shù),業(yè)務(wù)范圍也從微小型馬達(dá),拓展到超大型電機(jī)。頻繁的收購,為車載電機(jī)業(yè)務(wù)創(chuàng)造了條件。而在2018年電產(chǎn)正式推出“電機(jī)、變速箱和逆變器”的三合一馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)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(dá)上,電產(chǎn)希望續(xù)寫它在硬盤馬達(dá)的王者地位。

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

推倒重來再設(shè)計

機(jī)械硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)說來并不復(fù)雜,最核心的三大件就是主軸馬達(dá)、磁頭和盤片。主軸馬達(dá)基本被日本壟斷,日本電產(chǎn)尼得科是絕對的霸主,后面廠商則是同樣來自日本的美蓓亞Minebea

尼得科的馬達(dá)攻克了一個制造上的難題。在PC機(jī)小型化、薄型化的過程中,最大的挑戰(zhàn)就是內(nèi)置設(shè)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(dá)。彼時,筆記本電腦中使用的硬盤主流產(chǎn)品的厚度為7mm,而內(nèi)置的主軸馬達(dá)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(zhuǎn)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(nèi)部擋塊小型化的方法,而是將設(shè)計大而化之到馬達(dá)之外的驅(qū)動。它將馬達(dá)技術(shù)與驅(qū)動器、傳感器等捆綁在一起,整體設(shè)計。就像當(dāng)前半導(dǎo)體非常熱門的技術(shù)SoC,強(qiáng)調(diào)集成制造。

設(shè)計方案被根本性的改變。整體制造也發(fā)生了變換,于是它一舉突破市場瓶頸,在2010年就可以量產(chǎn)支持7mm厚的硬盤驅(qū)動器,后續(xù)則進(jìn)一步縮小到5mm厚。

現(xiàn)在電動車領(lǐng)域,電產(chǎn)正在再次復(fù)制“整體設(shè)計”的思維。它將分立的逆變器整合其中,形成包括牽引電機(jī)、變速箱以及逆變器在內(nèi)的牽引電機(jī)系統(tǒng)(E-Axle)。又是一體化設(shè)計,極大簡化了零部件之間的外部布線,實現(xiàn)了驅(qū)動系統(tǒng)的小型化和輕量化。重量非常輕。日本電產(chǎn)驅(qū)動馬達(dá)E-Axle在中國擴(kuò)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(chǎn)品正在成為電產(chǎn)的新拳頭,2025年期望達(dá)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(qū)動馬達(dá)市場的全球份額達(dá)到35%

筆記本電腦硬盤驅(qū)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(yè)軟件的使用。

獨立開發(fā)仿真軟件

1994年起,尼得科就開始量產(chǎn)用于硬盤驅(qū)動器的液態(tài)軸承。隨著硬盤驅(qū)動器在數(shù)據(jù)存儲密度方面的驚人進(jìn)步,傳統(tǒng)的滾珠式軸承在原理上已經(jīng)無法做到讓每一顆滾珠的大小都完全一致。為了探索液態(tài)軸承的最佳結(jié)構(gòu),尼得科逐漸走上了自主研發(fā)建模與仿真軟件之路。

在產(chǎn)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(chǎn)中的品質(zhì)管理方法顯然已經(jīng)不合時宜。因為要檢查到異?,F(xiàn)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(dāng)高。

如何讓這項工作從車間轉(zhuǎn)向設(shè)計室?尼得科決定采用仿真軟件CAE進(jìn)行測試,從而改變傳統(tǒng)“創(chuàng)意、修改和再設(shè)計”的試錯式檢測流程,一次設(shè)計對。然而,市場上通用的仿真軟件,針對這種特殊產(chǎn)品應(yīng)對乏力,于是尼得科決定在公司內(nèi)部開發(fā)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(jī)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(shè)計上特別需要的現(xiàn)象作為對象,進(jìn)行建模并實施計算。這樣就可以在有限的計算能力內(nèi),進(jìn)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(shù)變更為10002000不同的模式,也能在幾十分鐘內(nèi)迅速得出計算結(jié)果。最后,這種技術(shù)也陸續(xù)用在使用液壓動態(tài)軸承的風(fēng)扇以及鼓風(fēng)機(jī)上。而隨著社會再電氣化的發(fā)展,汽車、家電等產(chǎn)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(qiáng)的CAE技術(shù)正在逐漸發(fā)揮更大的作用。

從零件設(shè)計到模塊和單元設(shè)計,一直到安裝有模塊或單元的殼體側(cè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,尼得科都可以通過CAE技術(shù)自主地完成。從一家馬達(dá)、軸承供應(yīng)商逐步進(jìn)化成一個OEM廠商所依賴的關(guān)鍵戰(zhàn)略伙伴,其中自主研發(fā)的CAE軟件起到了重大作用。

挑戰(zhàn)巔峰:不同尋常的制造 

設(shè)計理念的突破和設(shè)計工具的使用,大大地拓展了制造的疆土。這使得傳統(tǒng)制造也跟著進(jìn)入了全新的視野。許多天才設(shè)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(shè)計師,總是在挑戰(zhàn)工程師的神經(jīng)。許多設(shè)備制造商,在拿到蘋果的新一代設(shè)計方案的時候,第一個反應(yīng)都是,“這不可能”。

日本電產(chǎn)的設(shè)計視角獨特,一般不是局限于單個產(chǎn)品的性能,而是考慮平臺化支撐、系列化產(chǎn)品。它往往是在同時考慮未來幾代產(chǎn)品線的設(shè)計突破,這無疑也將制造能力逼到極限。經(jīng)常會讓設(shè)備供應(yīng)商很緊張。市面銷售的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器開始變得笨拙起來。它們通常適合加工常規(guī)任務(wù),而不是用來接受設(shè)計的挑戰(zhàn)。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(dá)、變頻器、減速器等構(gòu)成的驅(qū)動系統(tǒng),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(shè)備和技術(shù),就要開始做出更改,為模塊化和系統(tǒng)化的用戶邁出新的步伐。

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

這就是電產(chǎn)為什么會非常鐘情于機(jī)器制造的本身。正如格力電器投資建立格力機(jī)床,美的收購機(jī)器人KUKA一樣,電產(chǎn)在沖壓機(jī)等工廠自動化設(shè)備方面,非常注意形成產(chǎn)業(yè)鏈條。

這一次,三菱重工集團(tuán)旗下機(jī)床業(yè)務(wù)整體轉(zhuǎn)讓給日本電產(chǎn)集團(tuán),包括中國常熟工廠。日本的機(jī)床廠,一般比較長壽,這是從機(jī)械時代走過來的歷史產(chǎn)物。這家機(jī)床也有80年的歷史,曾開發(fā)出世界最大級別的龍門機(jī)。目前的業(yè)務(wù)主要集中在齒輪機(jī)、大型龍門機(jī)的綜合解決方案。這類專有機(jī)床最大的特點就是要保障一站式的服務(wù)能力。國內(nèi)齒輪機(jī)床翹楚,陜西秦川機(jī)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(fā)、生產(chǎn)之間相互協(xié)作,并且能夠理解用戶的聲音,這種專用機(jī)床,才可能形成暢銷品。

而三菱重工機(jī)床,作為制造汽車齒輪的機(jī)床,擁有日本同類設(shè)備市場60%的份額。日本電產(chǎn)的這一收購,形成從馬達(dá)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(zhàn),它甚至為2025年前規(guī)劃了100億美元的投資預(yù)算。

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

并購狂人

這或許也跟創(chuàng)世人的信念有關(guān)。日本電產(chǎn)有著清晰的戰(zhàn)略原點,它高度聚焦在“轉(zhuǎn)動體”這樣一個領(lǐng)域。轉(zhuǎn)動的馬達(dá),無論它在哪里,都是日本電產(chǎn)可能的聚焦對象。

“一定要成為世界第一”是電產(chǎn)的理念 。創(chuàng)始人叫“永守重信”,真是會起名字,聽起來就是在捍衛(wèi)一種理念。這家公司非常強(qiáng)調(diào)自己研發(fā),而配套戰(zhàn)略就是快速并購,“用金錢換取時間”。

在過去的幾年,日本電產(chǎn)的策略就是買買買,它已經(jīng)收購了近十家自動化及機(jī)床公司。光2016年到2019年,4年發(fā)生了20起。這可不是心血來潮,實際上,貫穿了它的發(fā)展歷史,截止2019年底,共并購66家企業(yè)。并購,是電產(chǎn)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(jìn)入伺服沖床領(lǐng)域,推出加壓能力在200~1200噸的7款大型沖床,面向汽車和建筑機(jī)械。此后,先后收購了西班牙知名沖床公司arisa和美國頂級送料機(jī)Genmark Automation公司,提升面向汽車行業(yè)的大型沖床能力。2018~2019年,它收購了五家跟沖壓機(jī)相關(guān)的機(jī)床和機(jī)器人零部件,大舉布局工廠自動化。它在收購了生產(chǎn)機(jī)器人減速器的德國MS-Graessner之后,將機(jī)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(jìn)。

小記:未來變局,雙重的困惑

如果這些設(shè)備都僅僅為自己使用也未免過于奢侈,因此這類機(jī)器制造商被并購之后,會形成獨立的事業(yè)部,也會單獨對外銷售。例如日本電產(chǎn)的機(jī)器裝備部的收入,能夠占到企業(yè)營業(yè)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(jī)產(chǎn)品。而這種減速機(jī)的生產(chǎn),也采用自家的AGV。一個“自己造自己”的循環(huán)制造的典型。

日本電產(chǎn)吃掉了自己多年的供應(yīng)商,給我們留下了兩個困惑的思考。

一方面,從三菱重工機(jī)床而言,專業(yè)機(jī)床的未來在哪里?小機(jī)床,要么會被大用戶吃掉,要么追隨機(jī)床集團(tuán)戰(zhàn)略。世上機(jī)床,恐怕再無小而美。這是機(jī)床產(chǎn)業(yè)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(fù)古。一反多年來專業(yè)化分工的精細(xì),似乎走向了當(dāng)年福特主義的一體化制造時代。許多設(shè)備都是自己做,零部件也自己做。特斯拉最為典型,它已經(jīng)在自動化設(shè)備上多次并購,強(qiáng)化制造能力。而日本電產(chǎn),也悄悄地尾隨其后。

隨著對制造能力的極限挑戰(zhàn),反專業(yè)分工正在迎來新的高潮。

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