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          能在頭發絲上刻字母,這家公司的銑刀創下世界紀錄

          2022-09-23 09:42 來源:中國企業家 次閱讀
           
          這家公司的銑刀創下世界紀錄

          【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,出于職業的渴望和增強核心競爭力的內在驅動,中國五礦所屬中鎢高新金洲公司的技術團隊,踏上了卓絕的自主創新之路。在克服了重重困難之后,他們終于創造了世界最細銑刀的紀錄,突破了制造領域關鍵技術的“卡脖子”難題。

            創新不是為了炫技,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,在一根頭發絲上銑出7個字母,這一產品誕生于中國五礦所屬中鎢高新金洲公司,被譽為“最精致的工業牙齒”。如此極致的精細度,不僅代表了公司的創新研發能力,更突破了制造領域關鍵技術的“卡脖子”難題。

            銑刀,是具有一個或多個刀齒的旋轉刀具,主要用于鋁合金、不銹鋼、模具鋼、樹脂、玻纖等各類工業材料加工,其精度是制造加工業的重要參考指標。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,多條產業鏈都會面臨停擺。

            2021年10月,我國首次實現直徑0.01毫米極小徑銑刀的上機加工實驗。據了解,在研制過程中,金洲公司突破傳統工藝設計,開創新型微小刀具磨削工藝,有針對性地解決了結構難設計、制作狀態難監控、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著名的“隱形冠軍”,目前擁有330多項發明和實用新型專利。在一個競爭激烈、產品更新換代極快的市場里,金洲公司主產品PCB微鉆不斷實現進口替代,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品加工?!敝墟u高新董事長李仲澤近日接受《中國企業家》專訪時說。近些年,因為市場變化太快,很多歐洲和日本企業退出了。在他看來,市場起伏很正常,關鍵是保持進步?!拔覀儾话褍r格競爭作為手段,要確保成本領先?!?/span>

            2016年,經歷過重整的中鎢高新,以技術創新為引領,制定了一系列新發展戰略。據了解,中鎢高新每年的新產品貢獻率超過30%,技術研發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新成果的獎勵超過2000萬元。

            一個高精密加工的時代已經到來,精密刀具可以成為破壁者。一把小小的銑刀,可以改變器具,提升產品性能,推動行業發展,直至影響產業鏈,催生全面的高精度加工需求?!罢f到底,真正的競爭要靠領先的技術,技術創新能力就是我們的核心競爭力?!崩钪贊烧f。

            破壁:實現“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“發現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”。

            現年42歲的厲學廣,是0.01毫米極小徑銑刀項目研發負責人。最初的研發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。經過多年發展,精密加工的級別已經不同往日,隨著通信等現代技術對小體積、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到來。此外,這個工具涉及重點行業,所以極小徑精密刀具的供給變為關鍵點。在此大環境下,金洲的精密刀具不能停在概念階段,技術不能只用來儲備,而要轉化為產品,切切實實應用在這些關鍵領域,發揮作用。

            還有一個原因是,雖然日本也有同類產品,但要么因為人家不愿意賣,要么因為交期長、價格非常高,而且幾乎沒有技術服務,只能望而卻步?!扒笾思屹u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改變,也能改變很大的事,這是一種職業的渴望。醒來我覺得,這件事,必須要干?!比缃窕仡櫰饋?#xff0c;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工程碩士。研發突破的想法讓他感到興奮,直到后來,他發現,困難著實不少。

            2021年5月,厲學廣著手研發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,優勢發揮,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整,通過改造,消除掉一些波動?!?/span>

            除了硬件,決心和信念也是一大考驗?!澳阍趺醋尨蠹矣行判母愀上氯?#xff1f;”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和產品無法成功之前,我們就要堅定地走下去。能發現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,讓生物醫療芯片、通訊關鍵零部件實現前所未有的性能,改變行業現狀,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攻關則是個反復實驗的過程。厲學廣說,技術難點首先體現在“特別容易折斷”。

            相對于直徑0.1毫米的頭發絲,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?!八毩?#xff0c;但這不代表它沒法用,只要給它穩定精度的加工和使用條件?!?/span>

            0.01毫米極小徑銑刀結構復雜,亦是最難設計和磨削的工具。要實現周刃、端齒都能切削的完整銑刀功能,就要讓刀體具備齊全的結構。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研發人員不敢接招。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毫米銑刀典型結構的精度要求在±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?!?/span>

            厲學廣篤定,做應用工程不同于做科研,結果一定藏在大量的實驗中,所以要有耐心。僅在結構方面,團隊就來回嘗試了兩個多月,反復實驗接近200次。2021年9月,初代樣品實現產出。2021年10月,初代0.01毫米銑刀上機加工頭發、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,很多挑戰項目和創業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?!?/span>

            落地:以快“市占第一”

            多年前的一段經歷,讓中鎢高新金洲公司總經理羅春峰至今印象深刻。那是在2016年前后的多次行業展會上,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再到現場測試,相同時間內,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《中國企業家》總結道?!敖鹬薜氖姓悸实谝?#xff0c;不僅(局限)在中國內地,全球只要有PCB制造的地方,就在用金洲的產品?!?/span>

            這是一個產品更新極快的領域。盡管受新冠疫情影響,全球經濟承壓,但疫情催生線上活動,提升了對電子產品的需求。同時 5G 基建推進,使得全球PCB產品需求呈現較為強勁的增長。未來 5G、汽車電子、工業 4.0、云端服務器等,將成為驅動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,對產品的開發更新速度能不能更快。而行業也反推我們,對產品的開發一定要貼近市場需求?!彼f。金洲現有330多項專利,其中發明過百項。在研發投入上,“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本科和研究生的羅春峰,一畢業就進入了金洲公司,此后6年一直從事技術研發工作。直到一個契機,讓他與市場“接軌”?!拔規ьI的涂層產品項目研發成功后,市場卻推不動,當時的總經理找到我說,要不你自己去市場上推廣一下?”

            2012年,羅春峰“轉戰”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品,已在市場上領先,并成為公司業績貢獻的“金洲法寶”之一。

            2017年,中鎢高新在金洲公司開展了首批職業經理人管理試點,明晰職業經理人的“責、權、利”,嚴格執行任期目標考核,按業績考核兌現薪酬,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理。他希望通過拓展國際市場,“各區域都能做到第二、第一”。

            “沒想到產能翻一番?!闭劶皩嵭懈母镂迥觊g金洲公司的變化,李仲澤感慨稱。據其透露,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位居世界前四,他希望在“十四五”之內,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濟及產業發展的重要因素。李仲澤認為,對于中鎢高新這樣的全產業鏈公司而言,最大的機會是中國新發展格局的構建,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毫米微鉆產品,全球PCB工具企業,目前只有三家可以批量交付,國內只有我們一家?!绷_春峰說。金洲雖處于行業領先地位,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,市占率雖落后于金洲,但技術與品控水平排第一,曾長期是金洲的對標公司;第二類是臺資企業,它們強調成本領先,不舍得為研發、為未來去花錢;第三類是來自內地的民營企業,成本控制做得好,但研發投入也低。

            “大者恒大確實是行業的發展格局,但每家企業的路徑選擇不同?!绷_春峰稱。

            他總結了金洲公司實現增長的兩個引擎:一個是科技創新能力,意在“開源”;另一個則是精益生產能力,“追求成本控制,即節流”?!皩κ忠埠荜P心,我們的研發投入怎么達成,資產周轉率怎么提高,雙方的差距到底在哪兒?!绷_春峰說。

            另據羅春峰介紹,金洲還在研發體系上下功夫,通過設置不同層級實現不同領域和體量的創新。第一個是公司級研發項目,由研發副總主持,力求跨部門突破;第二個是部門級研發項目,“前面這兩個都是以研發團隊為主;第三個是技師主導,追求產線研發與突破?!?/span>

            最近三年,公司自動化建設被提上日程。2019年5月,金洲公司建成了業內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互聯生產系統。

            而今,在金洲公司自動化車間中,作業人員相比傳統工序已減少一半,清洗與打字工序亦實現無人化生產;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,當時口罩產能僅為需求量的1/30。其中熔噴布是口罩的核心材料,生產它需要噴絲板,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。在關連儲備技術支撐下,通過多部門高效合作,一周后即研發成功。4月初,第一批產品鋪貨下線,一直到5月中下旬解決市場所需。該系列產品大量用于口罩噴絲板模具行業,一個半月時間創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?!靶袠I都關注我們,加上現在國際形勢錯綜復雜,怎么突圍向前、實現既定目標、發展得更加穩健,都是我們要思考的。壓力疊加,運行效率不能低,人均年度產出要不斷提高,還要向日本和歐美先進制造企業看齊?!?/span>

            “0.01毫米銑刀目前還未實現產業化應用?!绷_春峰說。研發成功后,公司亦在努力尋找相關機會和應用場景,比如醫療領域。去年底,曾有一家海外公司聯系到金洲,探討合作可能?!斑@一年我們一直在思考,既然這種能力已經體現出來了,就要努力推進商業化?!绷_春峰說。

            去年10月以后,厲學廣帶領技術研發團隊陸續做了幾項工作。一是保證產品方面的穩定和批量生產,另一方面就是更加貼近應用需求?!拔覀內フ倚袠I專家聊,他們的需求是什么,我們有沒有可能快速把握。大的技術方向要往哪里走,如何才能發揮研究的最大效益?!?/span>

            當下,0.01毫米銑刀所體現的技術研發能力,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毫米及相近規格的產品出貨量,“很多原來不知道我們的芯片封測和精密醫療器械企業都找過來了”。

            羅春峰還表示,金洲現在大批量出貨的是0.1毫米極小徑微鉆,跟市場上0.2毫米~0.5毫米的常規產品相比要小很多,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工具技術要求最高,也是附加值最高的產品”。

            文|《中國企業家》記者 李艷艷

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