世界(jiè)紀錄:最精(jīng)致的工(gōng)業牙齒”可以在頭發上刻(kè)字母。
被譽為(wéi)“最精致的工業齒”。
高精度銑刀是精密加工領域不可缺少的工具。由於基礎材料和加工(gōng)工藝的限製,我國在這一領域長(zhǎng)期處於(yú)受製於人的局麵。
麵(miàn)對迫切的需求,中國五礦集團公司(sī)下屬(shǔ)中鎢高科(000657)錦州地區公司的技(jì)術團隊,在職業欲望和提升核(hé)心競爭力的內在驅動下,走出了一條令人矚目(mù)的自主創新之路。他們克服重重困難,終於創下了世界最精細銑刀的紀錄,突破了製造領域關(guān)鍵技術的“卡脖(bó)子”難題。
創新不(bú)是炫耀(yào)技能,而是有效(xiào)服(fú)務客戶,占領(lǐng)市場份額,才能保證企業立於不敗之(zhī)地(dì)。在爭取盡快進入世(shì)界一流陣營的同時,他們把未來錨定在高附加值產品上。
精密刀具的加工極限能達到哪(nǎ)裏?
世界上最精細的銑刀,直徑隻有0.01毫(háo)米,可以在米粒(lì)上刻(kè)出56個漢字,在一根頭發上刻出7個字母。該產品(pǐn)誕生於(yú)中國五礦集(jí)團旗下中鎢高科錦州地區公司,被(bèi)譽為“最(zuì)精致的工(gōng)業牙齒”。如此極致的精細,不僅代表了公司的創新R&D能力,也突破了製造領域關鍵技術的“瓶頸”問(wèn)題(tí)。
銑刀是一(yī)種帶有一(yī)個(gè)或多個齒的旋轉刀(dāo)具,主要用於加工鋁合金、不鏽鋼、模具鋼、樹脂(zhī)、玻璃(lí)纖維等各種工(gōng)業材料。其精度是製造業和加工業的重要參(cān)考指標。尤其是高(gāo)精度銑刀,是精(jīng)密加工(gōng)不可缺少的工(gōng)具。一旦斷供,很多(duō)產(chǎn)業鏈都會(huì)被關停(tíng)。
2021年10月,我國首次實現0.01 mm直(zhí)徑銑刀的加(jiā)工實驗。據了解,金州區公司在研製(zhì)過程中,突破傳統工藝設計,開創了微型刀具磨削新工藝,解決了結構設計難、製造狀態難監(jiān)控、磨削力難控(kòng)製、刀片直徑小(xiǎo)、易斷裂等一係列問(wèn)題。
專注於精密(mì)微(wēi)型刀具研發的錦州(zhōu)地區公司,是國內著名的“隱形冠軍”,目前擁有330多項(xiàng)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(chǎng)中,金州區公司的主要產品PCB微鑽不斷被進口(kǒu)替代,市場(chǎng)份額居世界(jiè)第一。2018年至2021年,公司淨利率從15%增長到19%,也處於同行前列。
"每三部手機中就有一部是由我(wǒ)們錦州地區公司的產品加工的."中鎢高科董事長李忠澤近日在接受《中國企業家》專訪時表(biǎo)示。近年來,由(yóu)於市場變(biàn)化迅速,許多歐洲和日本公司已經退出。在他看來,市場起(qǐ)伏很正常,關鍵是要不(bú)斷進取。“我們不以價格競爭為手段,必須保證成本領先。”
2016年,經曆了重組的中鎢(wū)高科,以科技創新為先導(dǎo),製定了一係列新的發展戰略。據了解,中鎢高科每年新產品貢獻率超過30%,技(jì)術研發投(tóu)入也超過公司(sī)總收入的5%。“金州區投資多”。此外,公司每年為(wéi)科技人員的創新成果獎勵(lì)2000多萬元。
高精度加工時代已經到來,精密工具可以成為破(pò)壁人。一把小小的銑刀,就能(néng)改變設備,提升產品性能,推動行(háng)業(yè)發(fā)展,直至影響產業鏈,催生高精(jīng)度加工的全麵需求。“歸(guī)根結底,真正的(de)競爭要靠領先的技術,技術創新能力是我們的核心競爭力。”李中澤說。
打破圍牆:實現“米(mǐ)粒上刻字”
眼看第一個打(dǎ)靶工具就(jiù)要磨出來了,李學光興衝衝地跑回辦公室,喊來同(tóng)事們一起看。那天晚上,隊員們一起(qǐ)吃飯慶祝(zhù)。100多天後(hòu),“痛(tòng)苦、緊張和疲勞的感(gǎn)覺終於煙消雲散,仿佛我們來到(dào)了一個美麗的新世界”。他形容自己擁有“發現新大陸(000997)和成功攀登珠穆朗瑪峰的雙重喜(xǐ)悅,以及改變未來的想象力”。
42歲的李學光是0.01毫米極小直徑銑(xǐ)刀項目(mù)的R&D負責人。最初(chū)的R&D機(jī)會來自客戶投訴。2020年底,一個客戶告訴李學光,有些刀買不到了(le)。“既然你是錦州(zhōu)地區的微縮刀,你能這樣做嗎?”在(zài)他的印象中,當時市麵上的銑刀直徑更小,為0.1mm。
2021年初,經過(guò)與(yǔ)客戶的幾次討論,李學光(guāng)意識到高端精(jīng)密工(gōng)具“卡脖子”問題的嚴重性。經過多年的發展,精密加工的水平已經和過去不一樣了。隨著通信等現代技術對小尺寸、低功耗、多功能(néng)、高效率的要求,市場(chǎng)對精密加(jiā)工的需求(qiú)不僅僅局限(xiàn)於1mm、0.1mm、0.01mm、0.02mm,而是實實在在的需求。10微(wēi)米的精(jīng)密(mì)加(jiā)工(gōng)時代已經到來。此外,這種工(gōng)具涉及關鍵行業,因此非常小直徑精密工具的供應成為重點。在這種環境下,錦州地區的精密刀具不能停留在概念階段,技術不能隻作為儲備,而應該轉化為產品(pǐn),在這些關鍵領域(yù)實際應用,發揮作用(yòng)。
還有一個原因就是日本雖(suī)然也(yě)有類似的產品,但是因為人家不願意賣,或者因為送貨時間長,價格很高,幾乎沒有技術服務,所以隻能望而(ér)卻步。“乞(qǐ)討賣刀的人真的很痛苦。既然他們發現了我們,我想我們必須這麽做,這是切割者的責任。”李學光說(shuō)道。
在構思初步方(fāng)案的時候,他先在腦子裏花(huā)上(shàng)三五天,找到核心點,畫(huà)圖,模擬,驗證。後來做夢(mèng)的時候有了新的(de)想法。“最小的技術變革也能改變大事情,這是一種職業抱(bào)負。當我醒來時,我覺得這是必須要做的。”現在回想起來(lái),他把之前的決心歸為真誠和激情。
同事口(kǒu)中的(de)李學光有個名字:阿光。弘從小就想成為(wéi)一名科學家。2004年,作為一名機械工程(chéng)專業(yè)的本科生,他從遼寧來到深圳,通過(guò)校招加入錦州地區公司。2013年(nián),基於工作需要,李學光去讀了光學工程(chéng)碩士。研發的(de)想法讓他(tā)興(xìng)奮不(bú)已,直(zhí)到後來,他發(fā)現困難重(chóng)重。
2021年5月,李學光開始研發0.01~0.04毫米(mǐ)的極小直徑(jìng)銑刀..第一個困難是沒有設(shè)備加工這麽精密的工具。怎麽找加工設備?他的(de)答案(àn)是“改變(biàn)”。“我(wǒ)們以前有一些進口的高精設備,可以做一些改裝,發揮優勢,克服劣勢。比如精度會提高,磨削(xuē)力會降低。軸的磨削運動也要調整,通過修(xiū)改消除一些波動。”
除了硬件,決心和信念也是(shì)一大考驗。“你怎麽讓大家(jiā)有信心和你合作?”李學光有(yǒu)自己的方法。首先是消除大家的顧慮。他對團隊說:“做一個項目,就是要用(yòng)科(kē)學理(lǐ)論指導實踐(jiàn)。在沒有人能證明這個技術和產品不能成功之前,我們一定要堅定的走下去(qù)。發現不可克服的問(wèn)題或理論錯誤是一件幸運的事情,這是我們應該重點關注的難點。”
二是引導團隊(duì)展(zhǎn)望未來(lái)。“如(rú)果製造出比頭發絲還要細很多倍(bèi)的銑刀,打破(pò)目前銑刀的(de)極限,真的可以銑(xǐ)出0.01毫米和0.02毫(háo)米寬的槽,讓生物醫學芯片和通信的關鍵(jiàn)部件達到前所未有的性能,改變行業(yè)現狀,解決供應(yīng)鏈受製於(yú)人的問題,讓精密製造騰飛。你願意為此努力嗎?這是你們肩上使命的重量。”
做好心理準(zhǔn)備之後,接下來0.01mm小直徑銑刀(dāo)的技術研究(jiū)就是一個反複(fù)實驗的過程。李學光說,技術難度首先體現在“特別容易破”。
0.01mm銑刀與0.1mm的頭發相比,直徑是其直徑的1/10,截麵積(jī)是其(qí)1/100,強度(dù)降為0.1mm銑刀的(de)1/1000,吹振即可(kě)折斷。李學光認(rèn)為,銑刀必須應用(yòng)到這種程度才有其(qí)價值。“太(tài)薄了,但不代表不能用。隻要(yào)給它穩定準確的加工和使用條件就(jiù)行了。”
0.01mm極(jí)小直徑銑刀因其結構複(fù)雜,是設計和磨削難度(dù)最大的(de)刀具。為(wéi)了實現既切削外周刃又切削端(duān)齒(chǐ)的完整銑刀功能,必須使刀(dāo)體具有完(wán)整的結構。磨削時,刀體不能附著,隻(zhī)能(néng)懸掛。另一方麵,磨削時砂輪的線(xiàn)速(sù)度與汽車的線速度相等,衝擊大,容易折斷。
目前,0.01mm銑刀作(zuò)為(wéi)精度要求最高的刀具,讓很(hěn)多(duō)R&D技術人員不敢接手。當直徑縮小到普(pǔ)通刀具的1/10和1/100時,精度也要(yào)求縮(suō)小到1/10和1/100,這(zhè)樣(yàng)0.01mm銑刀典型結構的精度(dù)要求達到0.0005mm,難度極(jí)大。“我們的要求不僅是(shì)要做成,還要到位。”
李學光堅信,做應(yīng)用工程不同於做科研,結果一定藏在大量的實驗中,要(yào)有耐心。單就結(jié)構而言(yán),團隊來回試了兩個多月,重複實(shí)驗近200次。2021年9月,第一(yī)代樣品實現產出。2021年10月,第(dì)一代0.01mm銑刀(dāo)成功加工頭發(fā)和米粒。
銑削字符用0.01mm銑刀。來源:受訪者(zhě)
2019年底,錦州(zhōu)地區(qū)公司成功研發出直徑0.01mm的超細微型鑽頭,打破了我國在該領域長期受製於人的局麵。僅用一年半時間,金州(zhōu)區公司就實現(xiàn)了直徑0.01mm超細微型(xíng)鑽頭和直徑0.01mm極小(xiǎo)銑刀鑽銑“雙劍合璧”。
“這個成(chéng)績絕對不(bú)是一(yī)蹴而就(jiù)的(de),而是之前十年的不斷研究和(hé)積累。”李學(xué)光說,很多(duō)事情,第一個階段,往(wǎng)往會(huì)很順利;第(dì)二階段,有點困難,但我努力克服了,以為自己覺得自信了。第三階段,困難解決不了,困難突破不了;第四階段(duàn),軍心動(dòng)搖,很多有挑戰性(xìng)的項目和(hé)創業公司基本都死在這個階段。“那麽理性複盤的問題在哪裏?不迷信不消極是很重要的。通常,有韌性、科學、客觀、理性的團隊能夠生存(cún)下來,做得更好,能力更強,涅槃重生。”
落地:快速“市場第一”。
多年前(qián),中鎢高新金州區(qū)公司總經(jīng)理羅對此深有感觸。那是在2016年前後的多個行業展會上,他被一個日本競爭對手的高管問到“為什麽同一個客戶,從捕捉客戶需(xū)求到R&D再到實地測試,在同樣的時間(jiān)裏,能夠比我們多測試兩(liǎng)到三倍?”
“我們的策略是:以快打快。”羅這樣總(zǒng)結“中(zhōng)國企業家”。“金州區的市(shì)場占有率是最高的,不僅是mainland China,全世界隻要有PCB製造的地方,金州區都是最(zuì)高的(de)。”
這(zhè)是一個產品更新非常快的領域。盡管全球經濟因新冠肺炎疫情而麵臨壓力,但疫情催生了在線活動,並增加了對電子產品的需求。同時,隨著5G基礎設施的推進,全球對PCB產品的需求呈現出較為強勁的增長。未來5G,汽車電子,工業4.0,雲服務器等。將成為拉動(dòng)PCB需求增長的新方向。
在(zài)羅的親身經(jīng)曆中,競爭變得(dé)越來越激烈。作(zuò)為錦州(zhōu)地區的龍頭(tóu)公司,團隊的危(wēi)機感一直如影隨形(xíng)。
“我們總(zǒng)是提醒自己是否能更快地開發(fā)和更新產品。行業也反推我們,產品的開發必須貼近市場(chǎng)需求。”他說。錦州地區擁有專利330多項,其中發明100多項。R&D投資方麵,“前(qián)年是營收的5%,去年是6%,今年的目標是7%”。
用0.02毫米銑刀加工不(bú)鏽(xiù)鋼。來源:受訪者
2006年,從中南大學材料科學專業讀完本科和研究(jiū)生的羅,一畢業就進入金州區公司,從事技術研發(fā)工作已有(yǒu)6年。直(zhí)到一個機會,讓他與市場“接軌”。“我主導的塗料產品(pǐn)項目研(yán)發成功後,市場推不動了。當時的總經理(lǐ)找到我說,要不你自己去市場推廣(guǎng)吧?”
2012年,羅(luó)“轉戰”營銷管理。那一年,金州區(qū)晉(jìn)級細分市場第三名。2015年(nián),金州地區主要產品市場占有率達到韓國第一。2019年(nián),東(dōng)南亞市場也取得重大突破,市場份額達到第一。羅的塗料產品在市場上處於領先地(dì)位,成為公司業績貢獻的“金州(zhōu)區法(fǎ)寶”之一。
2017年,中鎢(wū)高新在錦州地區公司啟動(dòng)了第一批職業經理人管(guǎn)理試點,明(míng)確了職業經理人的“責、權、利(lì)”,嚴格實行任(rèn)期目標考核,根據業績考核兌現薪酬,建立市場化退出機製。2018年起,羅擔任金州區公司總經理。他希望通(tōng)過拓展國際市場,“所有地區都能做(zuò)到(dào)第二第一”。
“沒想到產能翻(fān)倍了。”談及金州區(qū)公司改革(gé)五年間的(de)變化(huà),李忠澤感慨道。據其透露,在整個中鎢高科集團中,金(jīn)州區公司營收占1/6,利潤占1/3。相比一般製造(zào)業6%~7%的利潤(rùn)率,錦州地區公(gōng)司的銷售利潤率接近20%。
未來:製造高附加值產品
“我(wǒ)擔心的是(shì)我(wǒ)們(men)不夠(gòu)快。我們需(xū)要更快。”李(lǐ)忠澤向金州區公司提出了要求。中鎢高科的(de)營收水平已經躋身全球前四(sì),他希望在“十四五(wǔ)”內躋身全(quán)球前三,進入世界一流陣營。“再造一個新錦州,不能靠堆砌產能的多少,而要靠高附加值。”李中澤說。
新冠肺炎疫情和國際(jì)形勢已成為影響經(jīng)濟和產業發展的重要因素。李中澤認為(wéi),對於中鎢高科這樣的全產業鏈(liàn)公司來說,最大的機會是中國(guó)發展新格局的構建,但公司缺少的是更貼近用戶的機會。“我們的用戶進入門檻很高,中國的(de)(精密)刀具以前一直被外國壟斷。”
“小(xiǎo)到0.1mm的(de)微鑽產品,目(mù)前全球能批量供貨的PCB工具公司(sī)隻(zhī)有三家,中國隻有一家。”羅對說道。錦州地區雖然處於行業領先地位,但外部危機也無處(chù)不(bú)在。一方麵是老對手的實力;另一方麵,新(xīn)的挑戰者正在施加壓力。
在羅眼裏,目前大致有三類競爭對手(shǒu):
一是日本公(gōng)司(sī),市場份額落後於錦州,技術和品控排名第(dì)一,長(zhǎng)期是錦州地區的標杆公司;第二類是台資企業,強調成本(běn)領先,不(bú)願意為R&D和未(wèi)來花錢;第三類是來(lái)自內地的民營企業,他們在成本控製方麵(miàn)做得很(hěn)好(hǎo),但他們在R&D的投資也很低。
“恒大確實是行業的發展(zhǎn)格(gé)局(jú),隻是每個企業(yè)的路徑選擇不一樣。”羅對說道(dào)。
他總結了(le)金州(zhōu)區成長的兩大(dà)引擎(qíng):一是科技創新能力,意在“開源”;另(lìng)一種是(shì)精益產能(néng),“追求成本控(kòng)製,也就(jiù)是節流”。“對手也很關心我們的(de)R&D投資是(shì)如何實現的,資產周轉率是如(rú)何提高的,雙(shuāng)方的差距在哪裏。”羅對說道。
據羅介紹,金州區還在體係上下(xià)功夫,通過設置不同層級,實現不同領(lǐng)域、不同(tóng)體量的(de)創新。第一個是公司級的R&D項目,由R&D副總裁主持,爭取跨(kuà)部門突破;第二個是(shì)部門R&D項目。“前兩個主要是R&D隊(duì);第三種是技(jì)術員主導,追(zhuī)求R&D,突破生產線(xiàn)。”
最近三年,公司的自動化建設已經提上日程。2019年5月,金州區公司建成了業內唯一具有國際先進水平的自動化車間。2022年3月,自動化車間(jiān)二期完工,與上一台機組形成(chéng)工業(yè)互聯生產體係。
現在在錦州地區公司的自動化車間,工人數量比傳統工藝減(jiǎn)少了(le)一半,清洗(xǐ)、打字工序也實現了無人化(huà)。車(chē)間(jiān)在製品從7天減少到2天,減少了71.4%。
一(yī)些意想不到的市場機會也來了。2020年新冠肺炎爆發疫情時,口罩產能僅為需求的1/30。其中熔噴布是口(kǒu)罩的核心(xīn)材料,需(xū)要噴絲頭(tóu)來(lái)生產。製造噴絲板最難的部分是(shì)加工微孔,需要一個能加工模具鋼和不鏽鋼的0.2~0.35 mm微(wēi)鑽(zuàn)。
生產口罩用熔噴布需要噴絲板,而製造噴絲板最難的部分就是微孔的加工,需要(yào)能夠加工模具鋼和不(bú)鏽鋼的0.2 mm和0.3mm微型鑽頭。來源:受訪者
口罩需求的(de)激增帶來了噴絲頭模具和鑽頭需求的激增,形勢緊迫。當年3月,金州區公司接(jiē)到市場需求,開始研發鑽頭。在相關儲備技術的支持和多部門的(de)高效(xiào)協作下(xià),一周研發成功。4月初,第一批產品(pǐn)配送下線,一(yī)直到5月中下旬,以滿(mǎn)足市場需求(qiú)。該係列產品廣泛應用於口罩噴絲板模具行業,一個(gè)半月(yuè)銷(xiāo)售收入約1000萬元。
市場增長是羅最大的KPI。從2019年開始,金州地區公司市場份額開始(shǐ)排名第一。“業界關注我們,現在國際形勢複雜。如何突破,實現既定目標,更穩健的發(fā)展,是我們要思考(kǎo)的(de)。壓力疊加,經營效率不(bú)能低,人均年產量(liàng)要不斷提高,要向日本(běn)和歐美先進製造企(qǐ)業(yè)看齊。”
" 0.01毫米銑刀目前還沒有工業(yè)化(huà)應用."羅對說道(dào)。在成功R&D之後,公司也在努(nǔ)力尋找相關的機會和應用場景,比如醫療領域。去年年底,一家(jiā)海(hǎi)外公司與錦州地區聯係,商談合作的可能性(xìng)。“這一年,我們(men)一直在(zài)想這(zhè)件事。現在這種能力(lì)已經體現(xiàn)出來(lái)了,就要努力推進商業(yè)化。”羅(luó)對說道。
去年10月(yuè)以後(hòu),李學(xué)光帶領技(jì)術R&D團(tuán)隊接連做了幾項工作。一方麵保證了產品的穩定性和量產性(xìng),另一方(fāng)麵更貼近應用需求。“我們(men)去和行(háng)業專家聊聊,他們的需求是什麽,我們有沒(méi)有可能快速把握。大技術方向何去何從,研究的效益如何最大化。”
目前0.01mm銑刀的技術研(yán)發能力(lì)為錦州地區公司開拓了更廣闊的知名度和市場(chǎng)空(kōng)間。目前,金洲極地小直徑銑刀被列為直徑為0.02毫米(mǐ)及以上的應用級刀具。羅表(biǎo)示,0.01毫米銑刀的問世直接拉動了(le)0.02毫(háo)米及類似規格產品的出貨(huò)量。“許(xǔ)多不知道我們的芯片封裝和測試(shì)以及精密醫療設備的公司已(yǐ)經找到了他們”。
羅還表示,在金州地區,現在大量出貨的都是直徑極小的0.1mm微鑽,比市(shì)麵上0.2mm ~ 0.5mm的常規產品要小很多。月出貨量已經達到400多萬片,用於(yú)加工芯片匹配的封(fēng)載板。“這是對PCB工具技術要求最高,附加值最高的產品”。
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