【編者按】
高精度銑刀是精密加工領域不可或缺的工具。由于基礎材料和加工技術(shù)的限制,我國在該領域長期處于受制于人的局面。
面對迫切的需求,出于職業(yè)的渴望和增強核心競爭力的內(nèi)在驅(qū)動,中國五礦所屬中鎢高新金洲公司的技術(shù)團隊,踏上了卓絕的自主創(chuàng)新之路。在克服了重重困難之后,他們終于創(chuàng)造了世界最細銑刀的紀錄,突破了制造領域關(guān)鍵技術(shù)的“卡脖子”難題。
創(chuàng)新不是為了炫技,切實為客戶服務、占領市場份額才能確保企業(yè)立于不敗之地。在力爭盡快進入世界一流陣營的同時,他們把未來錨定在了高附加值產(chǎn)品。
精密刀具的加工極限能做到哪里?
全世界最細的銑刀,直徑只有0.01毫米,能在米粒上刻出56個漢字,在一根頭發(fā)絲上銑出7個字母,這一產(chǎn)品誕生于中國五礦所屬中鎢高新金洲公司,被譽為“最精致的工業(yè)牙齒”。如此極致的精細度,不僅代表了公司的創(chuàng)新研發(fā)能力,更突破了制造領域關(guān)鍵技術(shù)的“卡脖子”難題。
銑刀,是具有一個或多個刀齒的旋轉(zhuǎn)刀具,主要用于鋁合金、不銹鋼、模具鋼、樹脂、玻纖等各類工業(yè)材料加工,其精度是制造加工業(yè)的重要參考指標。尤其是,高精度的銑刀是精密加工不可或缺的工具,一旦斷供,多條產(chǎn)業(yè)鏈都會面臨停擺。
2021年10月,我國首次實現(xiàn)直徑0.01毫米極小徑銑刀的上機加工實驗。據(jù)了解,在研制過程中,金洲公司突破傳統(tǒng)工藝設計,開創(chuàng)新型微小刀具磨削工藝,有針對性地解決了結(jié)構(gòu)難設計、制作狀態(tài)難監(jiān)控、磨削力難控制、刃徑小易折斷等一系列難題。
聚焦于精密微型刀具研制的金洲公司是國內(nèi)著名的“隱形冠軍”,目前擁有330多項發(fā)明和實用新型專利。在一個競爭激烈、產(chǎn)品更新?lián)Q代極快的市場里,金洲公司主產(chǎn)品PCB微鉆不斷實現(xiàn)進口替代,市占率全球第一。2018~2021年,公司凈利率水平由15%增長至19%,亦位于同行前列。
“每三部手機里,就有一部使用我們金洲公司的產(chǎn)品加工?!敝墟u高新董事長李仲澤近日接受《中國企業(yè)家》專訪時說。近些年,因為市場變化太快,很多歐洲和日本企業(yè)退出了。在他看來,市場起伏很正常,關(guān)鍵是保持進步?!拔覀儾话褍r格競爭作為手段,要確保成本領先?!?/span>
2016年,經(jīng)歷過重整的中鎢高新,以技術(shù)創(chuàng)新為引領,制定了一系列新發(fā)展戰(zhàn)略。據(jù)了解,中鎢高新每年的新產(chǎn)品貢獻率超過30%,技術(shù)研發(fā)投入亦超過公司總營收的5%,“金洲投入更大”。此外,公司每年給到科技人員創(chuàng)新成果的獎勵超過2000萬元。
一個高精密加工的時代已經(jīng)到來,精密刀具可以成為破壁者。一把小小的銑刀,可以改變器具,提升產(chǎn)品性能,推動行業(yè)發(fā)展,直至影響產(chǎn)業(yè)鏈,催生全面的高精度加工需求。“說到底,真正的競爭要靠領先的技術(shù),技術(shù)創(chuàng)新能力就是我們的核心競爭力?!崩钪贊烧f。
破壁:實現(xiàn)“米粒上刻字”
眼瞅著第一支目標刀具即將磨削成型,厲學廣難抑興奮地跑回辦公室,呼喊同事們來圍觀。當晚,團隊一起吃飯慶祝。100多天,“煎熬、緊張、疲累感終于煙消云散,仿佛來到了美麗新世界”,他形容說,自己有一種“發(fā)現(xiàn)了新大陸和攀登珠峰成功的雙重喜悅,有能夠改變未來的暢想”。
現(xiàn)年42歲的厲學廣,是0.01毫米極小徑銑刀項目研發(fā)負責人。最初的研發(fā)契機源自客戶的抱怨。2020年末,曾有客戶跟厲學廣說有些刀具買不到,“你們金洲既然做微型刀具,能不能做這個?”而在他印象中,當時市場上的銑刀,直徑較小的是0.1毫米。
2021年初,與客戶幾經(jīng)研討后,厲學廣意識到高端精密刀具“卡脖子”問題的嚴重性。經(jīng)過多年發(fā)展,精密加工的級別已經(jīng)不同往日,隨著通信等現(xiàn)代技術(shù)對小體積、低功耗、多功能、高效率等要求的提出,市場對精密加工需求已不僅僅局限在1毫米、0.1毫米,0.01毫米、0.02毫米也有真實需求,10微米級別的精密加工年代已經(jīng)到來。此外,這個工具涉及重點行業(yè),所以極小徑精密刀具的供給變?yōu)殛P(guān)鍵點。在此大環(huán)境下,金洲的精密刀具不能停在概念階段,技術(shù)不能只用來儲備,而要轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,切切實實應用在這些關(guān)鍵領域,發(fā)揮作用。
還有一個原因是,雖然日本也有同類產(chǎn)品,但要么因為人家不愿意賣,要么因為交期長、價格非常高,而且?guī)缀鯖]有技術(shù)服務,只能望而卻步。“求著人家賣刀具這件事,真的很痛苦。他們既然找到我們,我覺得,這件事我們一定要做,這是刀具人的擔當?!眳枌W廣說。
構(gòu)思初步方案時,他先在腦海里過了三五天,找到核心點,作圖、模擬、驗證。后來做夢時,還得到了新想法?!澳切┳钗⑿〉募夹g(shù)改變,也能改變很大的事,這是一種職業(yè)的渴望。醒來我覺得,這件事,必須要干。”如今回顧起來,他將之前的決心歸為熱血赤誠。
同事口中的厲學廣有個稱呼:阿廣。阿廣從小就想當科學家。2004年,本科機械專業(yè)的他通過校招,從遼寧奔赴深圳,加入金洲公司。2013年,基于工作需求,厲學廣又去讀了光學專業(yè)工程碩士。研發(fā)突破的想法讓他感到興奮,直到后來,他發(fā)現(xiàn),困難著實不少。
2021年5月,厲學廣著手研發(fā)0.01~0.04毫米極小徑銑刀。首要困難就是沒有設備去加工如此精密的刀具。如何找到加工設備?他的答案是“改”?!拔覀冊扔行┻M口高精度設備,可以適當做些改造,優(yōu)勢發(fā)揮,劣勢克服,比如,精度再提高,磨削力再降低。軸的磨削運動也要調(diào)整,通過改造,消除掉一些波動。”
除了硬件,決心和信念也是一大考驗。“你怎么讓大家有信心跟你干下去?”厲學廣有自己的方法。首先是消除大家的顧慮。他對團隊說:“做項目是用科學的理論指導實踐,在沒有誰能論證這項技術(shù)和產(chǎn)品無法成功之前,我們就要堅定地走下去。能發(fā)現(xiàn)不可逾越的難題或者理論錯誤,反而是幸運的事,這正是我們要集中攻克的難點?!?/span>
其次是引導團隊去憧憬未來?!叭绻斐霰阮^發(fā)細多倍的銑刀,打破目前銑削刀具的極限,真能銑削出0.01、0.02毫米寬的槽,讓生物醫(yī)療芯片、通訊關(guān)鍵零部件實現(xiàn)前所未有的性能,改變行業(yè)現(xiàn)狀,解決供應鏈受制于人的問題,讓精密制造騰飛,你們是否愿意為之努力?這是你們肩上使命的重量?!?/span>
做好思想準備后,接下來的0.01毫米極小徑銑刀技術(shù)攻關(guān)則是個反復實驗的過程。厲學廣說,技術(shù)難點首先體現(xiàn)在“特別容易折斷”。
相對于直徑0.1毫米的頭發(fā)絲,0.01毫米銑刀的直徑是其1/10,截面積是其1/100,強度降低到直徑0.1毫米刀具的1/1000,吹振可斷。厲學廣認為,銑刀做到這個層級,一定要應用才有它的價值。“它太細了,但這不代表它沒法用,只要給它穩(wěn)定精度的加工和使用條件。”
0.01毫米極小徑銑刀結(jié)構(gòu)復雜,亦是最難設計和磨削的工具。要實現(xiàn)周刃、端齒都能切削的完整銑刀功能,就要讓刀體具備齊全的結(jié)構(gòu)。而磨削時,刀體亦無法托附,只能懸空。另一方面,磨削時砂輪線速度與汽車速度相當,沖擊力大,易折斷。
作為目前精度要求最高的刀具,0.01毫米銑刀讓很多技術(shù)研發(fā)人員不敢接招。當直徑降為普通刀具的1/10、1/100,精度也要求相應降為1/10、1/100,以至于0.01毫米銑刀典型結(jié)構(gòu)的精度要求在±0.0005毫米級別,難度極高?!拔覀兊囊蟛粌H是做出來,還要做到位。”
厲學廣篤定,做應用工程不同于做科研,結(jié)果一定藏在大量的實驗中,所以要有耐心。僅在結(jié)構(gòu)方面,團隊就來回嘗試了兩個多月,反復實驗接近200次。2021年9月,初代樣品實現(xiàn)產(chǎn)出。2021年10月,初代0.01毫米銑刀上機加工頭發(fā)、米粒成功。
2019年底,金洲公司成功研制出直徑0.01毫米的超細微型鉆頭,打破了長期以來我國在該領域受制于人的局面。僅用一年半的時間,金洲公司又實現(xiàn)了直徑0.01毫米超細微型鉆頭和直徑0.01毫米極小徑銑刀的鉆銑“雙劍合璧”。
“這個成果肯定不是一蹴而就,而是前面十年的持續(xù)研究積累?!眳枌W廣說,很多事情,第一階段,往往比較順利;第二階段,稍微有點困難,但努力克服了,以為摸到底,信心十足;第三階段,遇到困難解決不了,困頓無法突破;第四階段,軍心動搖,很多挑戰(zhàn)項目和創(chuàng)業(yè)公司基本死在了這個階段?!八岳硇詮捅P問題在哪兒,不要迷信、不要消極非常重要。通常韌性強、科學、客觀、理性的團隊能活下來,做得更好,能力更強,涅槃重生。”
落地:以快“市占第一”
多年前的一段經(jīng)歷,讓中鎢高新金洲公司總經(jīng)理羅春峰至今印象深刻。那是在2016年前后的多次行業(yè)展會上,他被一家日本競爭對手的高管問詢,“為什么同一家客戶,從捕捉客戶需求到研發(fā)再到現(xiàn)場測試,相同時間內(nèi),你們能夠做到比我們多測試兩到三次?”
“我們的策略就是:以快打快?!绷_春峰對《中國企業(yè)家》總結(jié)道?!敖鹬薜氖姓悸实谝?#xff0c;不僅(局限)在中國內(nèi)地,全球只要有PCB制造的地方,就在用金洲的產(chǎn)品。”
這是一個產(chǎn)品更新極快的領域。盡管受新冠疫情影響,全球經(jīng)濟承壓,但疫情催生線上活動,提升了對電子產(chǎn)品的需求。同時 5G 基建推進,使得全球PCB產(chǎn)品需求呈現(xiàn)較為強勁的增長。未來 5G、汽車電子、工業(yè) 4.0、云端服務器等,將成為驅(qū)動PCB需求增長的新方向。
在羅春峰的切身感受中,競爭已愈發(fā)激烈,作為龍頭的金洲公司,團隊的危機感始終相隨。
“我們時刻提醒自己,對產(chǎn)品的開發(fā)更新速度能不能更快。而行業(yè)也反推我們,對產(chǎn)品的開發(fā)一定要貼近市場需求?!彼f。金洲現(xiàn)有330多項專利,其中發(fā)明過百項。在研發(fā)投入上,“前年是營收占比的5%、去年6%,今年的目標是7%”。
2006年,在中南大學讀完材料學專業(yè)本科和研究生的羅春峰,一畢業(yè)就進入了金洲公司,此后6年一直從事技術(shù)研發(fā)工作。直到一個契機,讓他與市場“接軌”?!拔?guī)ьI的涂層產(chǎn)品項目研發(fā)成功后,市場卻推不動,當時的總經(jīng)理找到我說,要不你自己去市場上推廣一下?”
2012年,羅春峰“轉(zhuǎn)戰(zhàn)”營銷管理。那一年,金洲在細分市場占有率挺進第三。2015年,金洲主力產(chǎn)品在韓國的市占率達到第一。2019年,東南亞市場也取得重大突破,市占率達到第一。出自羅春峰的涂層產(chǎn)品,已在市場上領先,并成為公司業(yè)績貢獻的“金洲法寶”之一。
2017年,中鎢高新在金洲公司開展了首批職業(yè)經(jīng)理人管理試點,明晰職業(yè)經(jīng)理人的“責、權(quán)、利”,嚴格執(zhí)行任期目標考核,按業(yè)績考核兌現(xiàn)薪酬,建立市場化退出機制。2018年起,羅春峰開始擔任金洲公司總經(jīng)理。他希望通過拓展國際市場,“各區(qū)域都能做到第二、第一”。
“沒想到產(chǎn)能翻一番。”談及實行改革五年間金洲公司的變化,李仲澤感慨稱。據(jù)其透露,如今在整個中鎢高新集團中,金洲公司的營收占比1/6,利潤占比1/3。相比于一般制造業(yè)6%~7%的利潤率水平,金洲公司的銷售利潤率已接近20%。
未來:做高附加值產(chǎn)品
“我所焦慮的,是我們還不夠快,要再快一點?!崩钪贊山o金洲公司提出要求。中鎢高新營收水平已經(jīng)位居世界前四,他希望在“十四五”之內(nèi),對標世界前三,進入世界一流陣營?!霸僭煲粋€新金洲,肯定不能靠量的堆砌、靠鋪產(chǎn)能,而是做高附加值?!崩钪贊烧f。
新冠疫情、國際局勢等已成為影響經(jīng)濟及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。李仲澤認為,對于中鎢高新這樣的全產(chǎn)業(yè)鏈公司而言,最大的機會是中國新發(fā)展格局的構(gòu)建,而公司缺少的,是進一步接近用戶的機會?!拔覀兊挠脩羰歉哌M入門檻,而中國的(精密)刀具以前一直被國外壟斷?!?/span>
“細到如0.1毫米微鉆產(chǎn)品,全球PCB工具企業(yè),目前只有三家可以批量交付,國內(nèi)只有我們一家?!绷_春峰說。金洲雖處于行業(yè)領先地位,但外部也危機四伏。一方面,是實力派老對手的緊咬不放;另一方面,新來的挑戰(zhàn)者亦在步步緊逼。
在羅春峰眼中,競爭對手目前大致有三類:
一類是日本企業(yè),市占率雖落后于金洲,但技術(shù)與品控水平排第一,曾長期是金洲的對標公司;第二類是臺資企業(yè),它們強調(diào)成本領先,不舍得為研發(fā)、為未來去花錢;第三類是來自內(nèi)地的民營企業(yè),成本控制做得好,但研發(fā)投入也低。
“大者恒大確實是行業(yè)的發(fā)展格局,但每家企業(yè)的路徑選擇不同?!绷_春峰稱。
他總結(jié)了金洲公司實現(xiàn)增長的兩個引擎:一個是科技創(chuàng)新能力,意在“開源”;另一個則是精益生產(chǎn)能力,“追求成本控制,即節(jié)流”。“對手也很關(guān)心,我們的研發(fā)投入怎么達成,資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率怎么提高,雙方的差距到底在哪兒。”羅春峰說。
另據(jù)羅春峰介紹,金洲還在研發(fā)體系上下功夫,通過設置不同層級實現(xiàn)不同領域和體量的創(chuàng)新。第一個是公司級研發(fā)項目,由研發(fā)副總主持,力求跨部門突破;第二個是部門級研發(fā)項目,“前面這兩個都是以研發(fā)團隊為主;第三個是技師主導,追求產(chǎn)線研發(fā)與突破?!?/span>
最近三年,公司自動化建設被提上日程。2019年5月,金洲公司建成了業(yè)內(nèi)唯一且具有國際先進水平的自動化車間。2022年3月,自動化車間二期建成,并與之前單元形成一個工業(yè)互聯(lián)生產(chǎn)系統(tǒng)。
而今,在金洲公司自動化車間中,作業(yè)人員相比傳統(tǒng)工序已減少一半,清洗與打字工序亦實現(xiàn)無人化生產(chǎn);車間在制品由7天降到2天,下降71.4%。
一些意想不到的市場機會也在奔來。2020年新冠疫情暴發(fā),當時口罩產(chǎn)能僅為需求量的1/30。其中熔噴布是口罩的核心材料,生產(chǎn)它需要噴絲板,而制造噴絲板最難的部分是加工微孔,要用到能加工模具鋼、不銹鋼的0.2~0.35毫米微型鉆頭。
口罩需求量的暴增帶來噴絲板模具、鉆頭需求量的暴增,形勢緊迫。當年3月,金洲公司接到市場需求,開始研制鉆頭。在關(guān)連儲備技術(shù)支撐下,通過多部門高效合作,一周后即研發(fā)成功。4月初,第一批產(chǎn)品鋪貨下線,一直到5月中下旬解決市場所需。該系列產(chǎn)品大量用于口罩噴絲板模具行業(yè),一個半月時間創(chuàng)造銷售收入約千萬元。
市場增長是羅春峰最大的KPI。2019年起,金洲公司市占率開始位居第一。“行業(yè)都關(guān)注我們,加上現(xiàn)在國際形勢錯綜復雜,怎么突圍向前、實現(xiàn)既定目標、發(fā)展得更加穩(wěn)健,都是我們要思考的。壓力疊加,運行效率不能低,人均年度產(chǎn)出要不斷提高,還要向日本和歐美先進制造企業(yè)看齊?!?/span>
“0.01毫米銑刀目前還未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用?!绷_春峰說。研發(fā)成功后,公司亦在努力尋找相關(guān)機會和應用場景,比如醫(yī)療領域。去年底,曾有一家海外公司聯(lián)系到金洲,探討合作可能?!斑@一年我們一直在思考,既然這種能力已經(jīng)體現(xiàn)出來了,就要努力推進商業(yè)化?!绷_春峰說。
去年10月以后,厲學廣帶領技術(shù)研發(fā)團隊陸續(xù)做了幾項工作。一是保證產(chǎn)品方面的穩(wěn)定和批量生產(chǎn),另一方面就是更加貼近應用需求?!拔覀?nèi)フ倚袠I(yè)專家聊,他們的需求是什么,我們有沒有可能快速把握。大的技術(shù)方向要往哪里走,如何才能發(fā)揮研究的最大效益?!?/span>
當下,0.01毫米銑刀所體現(xiàn)的技術(shù)研發(fā)能力,已為金洲公司打開了更為廣泛的知名度和市場空間。目前金洲極小徑銑刀將直徑0.02毫米及以上范圍列為應用級刀具。羅春峰表示,0.01毫米銑刀的面世,直接拉動了0.02毫米及相近規(guī)格的產(chǎn)品出貨量,“很多原來不知道我們的芯片封測和精密醫(yī)療器械企業(yè)都找過來了”。
羅春峰還表示,金洲現(xiàn)在大批量出貨的是0.1毫米極小徑微鉆,跟市場上0.2毫米~0.5毫米的常規(guī)產(chǎn)品相比要小很多,每月出貨量已達400多萬支,用于加工芯片配套的封裝載板,“這個是PCB工具技術(shù)要求最高,也是附加值最高的產(chǎn)品”。
文|《中國企業(yè)家》記者 李艷艷
?
相關(guān)稿件