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工业的基本逻辑—质量与成本

发布时间:2021-05-24 11:23:16 作者:宋华振 说东道西 点击次数:743

   

谈到能否回答工业的基本逻辑是什么?—这个可是太大的话题了,我感觉完全不是我能Hold的住的话题,不过,过年的时候,我想了想,想到了最近Richard兄提到的阅读史纲类的书籍,他提醒到,实际上如果我们抓住一个大的逻辑主线,其实,就很容易展开,这启发了我。

     

只有利益才能驱动灵魂

克强总理在担任总理的新闻发布会谈到改革,说道“只有利益才能驱动灵魂”—可见改变之难,也看决心之坚,其实,这就是工业的本质逻辑,盈利能力,而工程思维的核心在于“解构”,如果我们把盈利进行解构,就变成投入产出的问题,那么,任何技术都是服务于这个目标的,对于企业的确如此,民营企业不能和国企比,毕竟,中国邮政能够把快递送到阿克苏的某个乡下,送到边防哨所,这不是商业快递公司能干的,他们肩负着社会公益的职责,但是,对于企业来说,盈利就成为了必然—为消费者提供好的产品,也为股东谋取利益,解决就业问题,这是企业基本使命,这一切以为消费者提供良好的产品进而好的利润,让员工一同获得成功与发展。

     

郭老师总是谈到技术的经济性、谈到质量、市场需求,这些才是数字化转型的驱动力,也是目标、目的,任何技术、系统,都服务于为用户创造高品质、低成本的产品,而且要超出竞争者,这就是基本逻辑。

这个时候,我们再看一切就会很容易理解

        

大规模制造怎么赢利?

1颗芯片,不谈任何其他成本,仅谈一个流片成本,对于高性能芯片最新工艺的话,可能流片需要300万美元,前面设计成本、后面制造、销售成本都不考虑,那么,如果你就生产100片,光流片的成本分摊就是30000美元/片,但是,如果你生产到10万片,就是分摊到30美元/片,当你到1亿片(100KK),到分摊0.03美元/片—所以以前一个半导体行业的老同学跟我说如果200KK的话,芯片的成本就是沙子的成本,不过,200KK—想想吧,除了手机外,还有哪几个行业的客户需要单一芯片达到2亿片的量?

      

      

所有的大规模生产都是这么盈利的,只要量足够大,就能赚钱,就像很多年前去海宁皮革城,看到普通的街道上卖的那种皮带,我问多少钱,20,我说我买10000条,他说“1块2”,人家1.2元还赚钱肯定。

     

再讲个例子,2002年,有一次去定制个产品的塑料外壳,我跑去找了做塑料件的,说开模20万,我听了疯了,我就做个最简单的塑料壳子啊!又不是要做个艺术品,他们说就这个价格,没啥商量的,但是,如果你要打100万这个产品的话,这个开模费可以不收,制造业就是这样,没有量,啥利润都没有,啥玩意都是天价。不要以为人家跟你说服装面料1万/米,你以为那是赚黑心钱,但是,在行业里的人可能不会觉得稀奇,我给你把机器开起来,然后你这个料材料还比较特别,我得调试很长时间,穿纱,水电煤各种成本,然后,你就给我要求生产100米?我本来这个产线一天干别的活产值是100万赚,我就要100万—这很好的向大家解释了什么叫机会成本。

       

变化是质量与成本难题

但是,大规模生产是回不去的,为啥个性化—原因很简单,女人不想撞衫,连江小白这种据说极其难喝的酒都能生意火爆—就冲那个个性化,好玩。但是,对于生产制造而言,变化是非常不经济的,这不难理解,开车的话,你会知道,城市道路的频繁启停最耗油,在足球场上,你带球冲刺不累,但是,过人很累,因为,过人时候要加减速切换,中央空调的最佳控制策略就是“开了别轻易关,关了就别随便开”。

     

     

为啥?变化最耗费成本,而且还影响质量—你去打个塑料件,经常变化,每次得得换模具吧?装上模具你得调校参数吧?500kG的模具换成1000kG,它的参数调校并不是线性的放大2倍就好了,然后螺杆、料斗都是按照你想像的那么给你进给、放料吗?你换了模具,你还换了材料,聚四氟乙烯和聚乙烯这两种材料所需的成型温度、压力参数是一样的吗?你要知道,这些材料的种类可能有几百种,你温度高了,压力大了…这个影响的相关参数可能有10多种。你的传感器就一定不受环境影响,准确的反馈了温度吗?电子尺一直稳定在运行?你尺寸变了,10cm变成12cm了,你是等比例放大参数吗?今天的机器和昨天的机器是一样的吗?早上刚开机和运行了2小时的机器是一样的吗?

    

      

算了, 不跟大家啰嗦了,这样会吓着那些没有去过现场的同学,再也不敢报考相关专业了….。

经历了近百年的发展,自动化,从手动,到继电器,到PLC、到智能控制,都是为了解决这些问题。

    

其实,你知道了背景,就知道为啥要搞转型?

一切都是在复杂的环境里,寻找对质量、成本的控制,你来看:

    

为什么要搞预测性维护?

量大的时候,你生产线突然宕机1小时,对于一个订单可以生产100小时的批量来说,还能接受,但是,对于一个10小时就完成的订单来说,这1个小时的损耗是多少?因此,必须确保产线的稳定与可靠和故障的可预测性,避免发生非计划宕机,因为,个性化把宕机的成本核算给放大了。

     

为什么要搞建模仿真?

以前,你这个机器就生产一种产品,而且量很大,没事,你研发这个机器的时候,你就拿原材料测试,一旦成功,那就像开着印钞机一样。

现在个性化了,你这个机器得生产10种材料的,速度不同,加速度不同,工艺顺序也不同,你再像以前那样试,我担保,你没有试完10%的组合,你的公司就已经面临破产了。

     

      

平时你这种测试都是小Case,打个塑料啊!印个纸啊!切个钢板呀,绕个弹簧用个钢丝啊,你去做个汽车碰撞测试、航空发动机做个风洞测试、卫星做个太空环境测试—上次被某位业内人闲聊吓到了,一次测试成本上亿。

    

这个时候,你就会发现—其实,工艺仿真软件,真好,想怎么试怎么试,想怎么改怎么改,不浪费材料,还不怕有安全问题—万一物理测试一个模具打坏了,你一年工资都赔不起。

    

为啥要搞产线互联?

如果产线不连接起来,你就得一个个单元的输送,搬来搬去的,那么,最好的办法是连接起来,那么,这个时候,中间的环节就消除了,效率就高了。所有的时间的节省都会转化为利润。

你永远记得,你这个工作,是否提高了单位产能?

    

为什么要数字孪生?

数字孪生基于建模,但是,更为看重整个流程和动态交互能力,在个性化的生产时代,整个生产必须处于一个非常“灵活”的状态,生产过程得到动态监测,以实时的对质量进行迭代,对变化的生产配置合适的工艺参数,降低在开机时候的浪费,缩短流程中的浪费—包括时间的浪费、能源的浪费、不良品造成的浪费,这些都是需要一个动态的优化过程,而如果在一个物理实体产线上进行这样的工作,那么,就会有时间的滞后性,以及缺乏数字的直观性,并无法让优化在动态环境中发生。

    

     

数字孪生构建了一个为个性化降低开机浪费、小批量质量快读迭代的生产体系,因此,它是服务于小批量这种挑战而必然产生的一种技术。

      

为啥要搞人工智能?

其实,我们工作的区间都是线性的,就像机械的成本在某个速度下是线性的,过了一个临界点,就成了指数增长了,比如F1赛车吧,它的转速达到22000RPM,可是,它那么差的乘坐舒适度的车,布加迪.威龙、阿斯顿.马丁什么你们吹牛逼的超级跑车,你也别跟它比成本,不但造一台成本高,而且开起来更吓人,一个刹车碟片1万美元,一场比赛换一次。

     

      

变频器也是这样,你要是在线性区间里工作,谁家也不比谁家差,但是,你要在非线性区间里工作,那高级的变频器可就不是你能比的。

      

我们生活的世界,本质是非线性的,线性只是非线性的特例,而且,是我们“拟合”的,为什么?因为便宜,如果你用AI去寻找这个规律,其实,你花费的代价不如拟合一个曲线,你不用AI加速器,你用一个Zilog 80的芯片都能计算出Y=X这样的公式。

    

人工智能,这个东西都发展了几十年了,工业里玩这个也几十年了,有一次,和冰老师几个一起吃饭,有位兄弟说“冰老师,你那篇10多年前的论文现在被人家捡起来开发了驱动器的控制模型”,冰老师笑呵呵的说“是啊!以前,要是实现这个算法,用FPGA好贵的,现在FPGA就几块钱了,自然可以用了”。

      

    

一切说来说去都是经济性问题,不是AI多么牛,多么先进,就是因为,现在AI芯片成本低了。记得读大学的时候,95年那会,80486的计算机,必须得配置解码卡,才能看VCD,现在你看,这个都不需要了,软件解码就好了,为什么?主CPU的处理能力很强又很便宜,达到了经济性的要求。

    

AI也是一样的,就是现在便宜了,你可以用这个。

     

所以,知道我们为什么搞智能制造、工业互联网很重要,不会走偏。

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