江南官方体育网页版:装备制造业:抄结果容易学到能力难

2024-02-25 05:26:37 1 来源:江南官方体育app 作者:江南综合体育app下载安装

  能力真正赚钱的、卡脖子的都在产业链的上游,更为关键的是上游的制造装备、设计的软件以及装备自身的嵌入式软件(即现在的工业软件领域)、以及设备相关的材料、传感器

  能生产芯片的设备就像是能下蛋的鸡一样重要,人们总是讨论芯片的重要性,把焦点聚焦在我们如何生产出芯片,却往往忽视设备的重要性。但实际上,最为重要的是如何生产出这些设备才是关键,这就是“授人以鱼,不如授人以渔”的道路。

  直到最近几年,美国对中国半导体的封锁才让“光刻机”这个词成为了流行词,网络和视频号里传出了各种科普、解读多了起来,使得它成为了个尽人皆知的热词。

  大部分人对制造业的理解都是我们能生产出什么产品,比如能造出28nm的芯片,或者,我们能造出像iPhone一样工艺精湛的手机,我们也能造出航母,或者隐形战斗机,我们能造出高铁、我们能造出电脑、空气压缩机。但是,这都是“终端产品”,属于在产业链的最下游的,其实,真正赚钱的、卡脖子的都在产业链的上游,更为关键的是上游的制造装备、设计的软件以及装备自身的嵌入式软件(即现在的工业软件领域)、以及设备相关的材料、传感器。

  不可否认,制造本身也是需要非常强大的“集成能力”的,很多专业人士意识到我们是一个科技应用型的国家,因为我们制造设备所需的装备基本上都是进口的。如果要谈卡脖子,可能大家被最近的芯片设备所关注,很多人聚焦到了光刻机身上,但是,在芯片制程里可不止光刻机被卡脖子,基本上离子注入、机械/化学抛光、各种沉积设备,都是比较落后的,这就像你能造28nm芯片,但如果别人把设备这个源头卡住,那这些产品可能就会造不出来了。其实,除了这些设备,包括光刻胶、电子特种气体 (超超高纯气体) 、半导体产线所需的仪表、传感器、运动平台、乃至于整个半导体工厂的空气过滤系统所需的材料、设备,要求都是极高的。 比设备更为关键的还在材料, 材料上卡脖子的地方可能会比设备还要多,这 需要专业人士解读。

  如果把整个制造分为流程、离散两大块, 可以看到,流程工业基本上是在为离散制造业提供原材料,比如冶金为制造业提供各种板材 (板材、棒材、型材等) 、化工则提供了像纤维、化学原料、添加剂、包括制药所需的原料药等,而硅酸盐工程则提供了像玻璃、陶瓷等材料。石油炼化则会提供一部分直接到消费端的 (汽油、天然气) ,但也包括大量如聚合物材料。凡此种种,基本上流程工业都在生产原材料。流程工业的装备需要的是大型装置,它往往由前处理配料系统、反应釜、蒸馏塔、干燥床、分离装置,以及为之配套的锅炉/燃气轮机、空分、压缩机组、变压器等涉及动力与辅助气体等装置。当然,在流程工厂后道也会有离散的,如钢铁后道的冷轧、热轧设备,就会偏向于离散装备。

  而离散制造业的工厂,其实,它分为了两个大的部分,首先是用成型类设备生产出零配件,例如一个手机工厂里会需要来自于切削研磨的手机金属外壳、注塑机用于生产精密的结构件,以及来自于半导体工厂提供的各种芯片、功率器件、镜头。当然,这些本身都是由各种成型设备生产的。进入后道组装,比如将芯片贴装到基板的SMT,以及波峰焊、回流焊,机器人来输送到各个单元,当然,早期也可以通过人工来完成组装过程,然后贴标、检测、包装、装箱—这些都是组装类设备来实现的。

  制造业,早期都是组装,因此,我们对于制造的很多理解来自于组装,因为劳动力成本低,但是随着很多因素导致了自动化水平必需的提高。包括人口红利的消失,现在人工成本已经不再像90年代那会,几百块钱就能找到工人,回不去了。其次,随着产品的复杂度的提高,个性化也导致了人工组装不经济,因为品质一致性无法得到良好的保障,以及竞争不断加剧,使得成本不断苛刻。大部分产品的便宜都来自于高速的生产线在不断降低着产品的成本,但是,这种降低无法依靠人工组装的效率,就像很多人都惊讶于饮料灌装设备一小时可以灌装10.8万瓶一样,而报纸印刷机可以一小时印刷多达21.6万份报纸一样。

  相信芯片领域所遇到的问题,已经给了我们充分的明证,设备才是关键。因为,这些设备是包含了生产工艺在其中的,而非仅仅是一个机械的组装即可。另外,对于半导体这样的长流程,以及包含了循环加工而使得工序被拉到几百甚至上千的生产来说,精益运营水平也是相当关键的。

  但是,今天我们被卡脖子的是设备,而不是芯片,因为如果我们可以制造这些高级别的设备,我相信我们也可以生产出高性能芯片。

  其实,不止半导体,在众多的领域里同样是设备,只不过,很多领域没有半导体那么复杂。机床,作为工业母机,它本身就决定了下游各个装备的精度,无论哪个装备行业的设备,它都需要精密的加工和组装,因为,设备要达到较高的精度就需要加工设备更高一个数量级的精度。

  目前制造业卡脖子的地方,其实都不在后道那个组装,而都是在前道的成型部分。而我们更多的关注所谓的数字化,其实都是在关注组装领域的运营效率,包括所谓的MES、APS—并非不重要,而是说,真正的难题并未得到解决。

  装备为什么很关键,因为,它有非常多的配套,考验整个国家的制造业水平。记得1998年在一个大型仪表厂实习,那会有一个罗斯蒙特合资的1151差压变送器车间实习。那会就有师傅告诉我这个仪表最为关键的是那个膜片,都是进口的。然后到了2018年,又遇到该厂的人士,就很好奇问这个膜片问题是否已经可以自己生产,该人士说那个膜片还是需要进口。希望现在2023年的今天,这个已经解决了,但至少在1998-2018年这个20年里,这个问题是并未得到解决的。

  仪表算是我本专业,很多来自仪表领域的前辈都感慨过,以前四大仪表,现在也就剩下川仪还在,几家仪表的存在感也不是那么强了,大概是我在离散制造业比较久,鲜有了解该领域的进展。仪表偏向于流程领域,但是在离散制造业里的传感器,包括高精度的编码器、光栅尺,也还是需要进口的,国内目前就实而论尚在高精度的领域有待提高。

  注塑机、工程机械就需要大量的液压阀、伺服阀。设备上需要的丝杠、轴承,之所以成为了关键零配件,其实,主要是稳定与可靠,以及长寿命,还有像刀具这种领域,都是需要大量的这些零配件。

  人们经常拿当年的圆珠笔上的球珠材料说事,因为他们认为这个不是我们生产不出来,而是这个玩意市场太小,根本不赚钱,那么问题来了,我们生产就不赚钱,人家生产就可以赚钱,这个逻辑究竟该如何解释?

  所以,现在国家发展“专精特新”的确是个很令人称赞的方针政策。这就是应该由专精特新企业来进行,对于大企业不合算,但是,这种可以提高技术壁垒,获得较高的市场定价权和溢价能力的工作,特别适合中小企业来干。

  装备的设计软件,无论是大型空分装置、燃气轮机、发电机组、空压机组,还是离散装备的注塑、印刷、包装、半导体、电子设备,他们都是由大量的机械零配件构成,本身就需要设计与仿真软件来实现。

  这里就牵扯到了复杂的问题,材料的变化,印刷工艺的变化、机械传动方式的极大变化,而随着机械速度的不断提高,机械系统间的物理因素之间的干扰对于品质影响也变得难以控制,必须采用建模与仿真的方式来进行测试验证设计是否可行。每个领域都是如此,毕竟,以物理的方式进行测试验证极为烧钱,另外,知识的积累与复用才能分摊前期的成本。这是为什么数字化建模与仿真类软件成为了重要的装备设计构成。

  为什么我们的这类软件比较匮乏,因为,在这个原创性的设计过程积累中,我们较少参与,直接复制带来的最大结果就是我们欠缺对隐藏在这个过程中的知识的缺失。在形成一个稳定与成熟的工艺组合过程中,有大量的测试验证的试错过程,而这个试错过程往往会有大量的知识,以及在这个过程中工程能力的练就。如何取舍,选择,获得最短实现路径,这种能力,也产生在这个过程中,而不仅仅是结果。

  而这个过程,又是一个刚性的,没有前期的积。