林雪萍 | 向苹果学习制造 美国制造体系从未外包

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原创 林雪萍 知识自动化 2020.10.15


苹果昨日发布了iPhone12 5G新品，又是一年惊艳的时刻。新iPhone 5G手机的A14仿生芯片，是全球第一款采用5nm制程技术的手机芯片。集成了118亿个晶体管，其GPU则有目前智能手机中最快的图形处理器。 然而，大家往往只看到了这些精湛的设计和亮丽的产品，反而忽视了苹果是一家地地道道的制造公司。它对制造的理解那也是首屈一指，甚至在每一个加工工艺细节上苹果都做了严格把控，这正是苹果在制造方面的独特之处，也是与其他厂商的不同之处。 而中国制造界，其实最需要感谢的，就是苹果设计为中国制造带来的巨大提升。近年来，苹果产业链的中国供应商越来越多，从表面看，苹果把产品交给像富士康这样的超级代工厂。但实际上，苹果从来不是只做甩手掌柜。 乔布斯一向追求手机前屏面板的使用体验，这给全世界制造出了难题。每一个接到乔布斯订单的供应商，第一个反应都是“不可能”。 当年iPhone 3S出现的时候，上面听筒的凹槽结构意味着要在手机玻璃面板上钻孔。那大批量的产品生产，如何对玻璃打孔？没有人知道！原来的手机面板都是亚克力，用得挺好的，乔布斯干吗非得改用玻璃？苹果设计师坚持这个创意，并鼓动康宁公司生产出了前所未有的大猩猩玻璃。随后，苹果开始在全球制造界寻找可以加工的刀具，最后找到北京一家以小刀见长的机床企业。然而，这家中国企业从接触的一开始，直觉就是不可能。尽管小刀具雕刻，振动低、纹路少，但玻璃上钻孔，听上去仍然是变态的需求。这家企业开始试刀，果然刀具一上，玻璃直接碎。可以说，刚开始的加工良率为零。经过反复调试，苹果工程师一起助阵，最终解决了这个连设备供应商都认为不可能解决的问题。苹果设计师每一次设计，都是对全球制造界出了一道难题，然后所有的供应商都要开始研究工艺。这其中中国制造商，自然是受益巨大。 深究起来，苹果可不是一个只管设计和营销的公司，恰恰相反，它是一家卓越的虚拟制造商。准确地说，苹果是最懂材料、最懂工艺，也是最懂供应链的制造型公司，代工厂不过是按苹果的制造意图和预定设计好的标准规范进行加工而已。可以说，以苹果全面主导掌握制造工艺的能力，可以把产业链随时移到合适的地方。乔布斯在2007年推出iPhone时，就用了一句经典名言：“真正认真对待软件的人，应该自己制造硬件。” 这句话，尽管少有人注意，但其实是苹果制造的精髓。 一部苹果手机涉及到三个层面的制造：零件、模组、成品组装。而超级工厂富士康，只负责成品组装，并不负责零件和模组，甚至连采购都不参与。这些，都是苹果公司要做的工作。为了保证手机外壳加工的高光亮效果，苹果在生产iPhone5时曾找遍国内最有能力达到其加工精度和效率的机床厂，最后选定了北京一家机床厂，为富士康的生产线提供加工设备。 2011年在“屏切割”项目中为iPhone5加工手机外壳边框，苹果坚持要求镜面及高光倒角加工要特别光亮才能有好的用户体验，这需要高光倒角，采用钻石刀，进行铣削。但亮度如何描述，又是一个难题。一家机床供应商声称自己的加工效果是很亮的，像镜子一样。但苹果并不认可这种主观性说法，要求必须拿出量化指标。在苹果看来，好的设计必须与好的制造融合，产品产量和生产周期要全面满足市场需求；在质量控制上，品质量化到用数据说话，正所谓：没有测量就没有质量，没有全面测量体系，质量就会失控。为此，这家机床厂商不得不花费100多万元，采购了美国阿美特克的白光干涉仪，进行精确测量，给出具体的测量值，用数字说话，这才被苹果放行。 这正是苹果公司对质量要求的一个特点，那就是必须用能够量化、规范化和尺寸化的质量指标，才是合适的测量体系要求。而且这些测量，必须是要能够自动化实现的。苹果公司，不想让工艺判断还要依赖于人的经验和直觉。这些做法，对供应商也产生了巨大的影响。这家机床厂后来花费巨大，围绕质量管控建立了一个庞大严密的微米级质量管控测量体系，也使得机床的制造理念大幅度提升。 表面看上去，苹果只是把产品交给像富士康这样的超级代工厂。但苹果可不是只做甩手掌柜，它会深度地参与到生产制程中去。一个小小的电脑键盘，苹果加工图纸上就围绕键盘周边一圈标注了几十处测量位与标定要求。把不可能变成可能，把变态需求变成现实，这才是苹果制造背后看不见的地方。 苹果在制造方面的强项可以归纳为5个方面： 第一个是清楚的产品规划图。一般按1-3年的规划，就像一个鱼骨图，因为要保持创新最领先，必须战略引领。 第二就是超一流的设计能力。他们擅长从白纸开始画，勇闯无人区，从而创造不同寻常的新品。 第三是很强的制程验证能力。从样品生产开始，苹果就对实际的生产过程进行测试。先是工程验证测试，然后是设计验证测试，最后是生产验证。一环扣一环，这些测试是苹果对制程的严格把控。而前期监管人员，也不是吃素的，都是卷起袖子，直接在现场解决工程问题，甚至会追溯模组和零部件的制程。 第四是运营能力很强。苹果可不是一个简单的买家，而是一个精致的制造老司机。苹果是一个非常好的帮手，会积极帮助其供应商在全球范围内去寻找先进制造技术。例如，帮助企业寻找最好的激光发射器。 最后就是物料管控和采购能力非常强。这一点上，苹果从来不需要让代工厂操心。简单地说，富士康要料，苹果马上就有料，而且全球调用资源，一般零部件的运输，都用飞机解决。可以说，今天在中国的扳手，就能把韩国昨天加工的零部件，拧到明天美国经销商柜台的手机上。而为了更好管控风险，苹果供应商一般会有两家，做好备份，避免供应链突发缺货。 可以说，苹果公司对于制造有很多自己的独特理解。例如在设计方面，与其他主机厂商的模块化设计理念不同，苹果宁肯保持复杂的非模块化。很多零部件都是放在产线上，现场进行组装的。这意味着代工厂不得不采用更多的复杂工序，但这也让设计师发挥余地很大，可以设计出更加丰富的功能。 而对于机器，苹果同样不含糊。像富士康、立讯这样的代工厂，工厂里的设备，都是苹果的。苹果购买了这些机器设备和模具，然后交给代工厂使用，这正是苹果独创的混合代工模式。这意味着苹果对生产过程具有更高的控制权，也可以牢牢地掌握所有的关键制造技术。 而且，苹果工程师会直接参与这些机器的制造。如苹果电脑MacBook机身使用了一次成型工艺，需要用一块完整的铝片制成。苹果的设计师，就与设备供应商共同开发了一种专用的新设备，先将铝合金挤压成板材，再通过数控机床进行精密加工，最终形成一整张的电脑机身。由于没有任何拼接或焊接成分，所以机身硬度、韧性更好，而且整机零件少，即使是从高处坠下甚至被碾压，也能基本保证机身完整，从而加强了极端环境下对于硬盘的保护。如果不亲自参与机器的制造，那些令人惊奇的产品性能，其实是很难制造出来的。 当然，代工厂的制造技术实力，同样非同小可。能入选苹果法眼的，都必须揽有独特的金刚钻。例如超级代工厂富士康：无论是精密模具、刀具，还是工业工程，那都是全球首屈一指。因此，iPhone外壳的生产订单有70%来自于富士康。iPhone7产品之后的“超级光滑”的外壳，加工后的组装工序要求非常苛刻，需要“高度洁净”的无尘室。每平方英尺的颗粒数不能超过1000个。操作人员需要身体素质极好，不能太胖否则容易出汗，也不允许留有长发。当然操作员的薪水，自然也远远高于普通工人。同样iPhone外框对精度要求也是非常之高，因为整个金属外框都是作为天线在使用，任何尺寸的偏差都会造成信号的不稳定。这些都是考验代工厂的精密加工能力。 近年来，苹果产业链的国内供应商越来越多。像马达、麦克风、无线充电、电池、结构件等零部件和模组等。无论是老产品iPad还是新品AirPods 等的组装，也都逐步引入中国厂商，如比亚迪电子、立讯精密、歌尔股份等。可以说，中国制造对于苹果产品的贡献越来越高。而苹果，则一直保持着对制造硬核技术的高度把控。正是这种制造能力，使得它具有高度抗风险的能力。这是苹果令人眼前一亮的设计之外，同样值得中国制造深入思考的地方。 其实特斯拉电动车全球一骑绝尘，而它在制造方面的造诣，绝不次于汽车巨头。无论是将飞船材料用于汽车，还是将70个铸件通过最大的一体成型机压铸成只需要一个零部件，还是将几公里长的线束志在压缩到百米之内，特斯拉都呈现了惊人的制造洞见。而最近五年特斯拉一共收购的8家公司之中，有7家都跟制造和自动化有关。 美国制造工厂的确是外包，但美国制造体系却从来没有外包。恰恰相反，制造体系仍然牢牢掌握在美国企业手中。而在国际化外包的过程中，中国制造商得以接触到这样的制造体系，制造水平也得到大幅度提升。当我们惊叹于苹果、特斯拉的产品设计和营销的同时，不要忘记其背后的制造体系更是需要借鉴和学习的地方。

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“真正认真对待软件的人，应该自己制造硬件。”这句话精辟！极难做到，乔帮主做到了，所以伟大！