“制造”智能制造：均普智能工业数字化实践样本

“制造”智能制造：均普智能工业数字化实践样本：

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文：卢或者正文共：7982字预计阅读时间：20分钟

2022年6月，40辆披着红花的重载卡车从宁波均普智能制造有限公司（以下简称“均普智能”）的工厂内驶出，一路北上，目的地是位于辽宁沈阳沈北新区的采埃孚伦福德汽车系统有限公司（以下简称“采埃孚”）。

卡车上装载的是均普智能为采埃孚设计的一条超大规模电驱系统自动装配线，由80+工作站组成，包含装配、测试等200多道工序。这是宝马第五代电驱系统 “Heat”的生产线。“这套产线生产节拍达49秒/件，在满产状态下每年可以为宝马释放近40万台新能源电驱产能。”均普智能上海总经理汤瑾俊对《商业江湖》如此表示，“业内常规电驱系统产线的节拍在120-180秒不等，而我们此次将节拍提高到49秒/件，相当于将生产效率提高了2-3倍。”“Heat”电驱系统是宝马新能源汽车最重要的零部件之一，两个月后诞生于这条产线的电驱系统就成了宝马i3、i4、ix3、ix等车型的“心脏”。

因此如果将采埃孚形容为智能制造工厂的话，那么均普智能就是“制造”智能制造的公司。

这是均普智能在中国区验收完成的最大单体项目（截至2022年底），前后投入了60名工程师、花费了18个月才完成这条产线的研发搭建、多轮额外的样件生产和验证工作。汤瑾俊说，从某种角度看，这个产线是主机厂商（宝马）、零配件厂商（采埃孚）和制造装备服务商（均普智能）三方联合研发的产品，“我从业十几年也只遇到这一次。”装载成品产线的物流货车出发之前，宝马、采埃孚和均普智能的同事们一起拍了张合影。“三个团队，30多人，一起合影，那种感觉就像是嫁女儿。”汤瑾俊说。

身处宁波的均普智能为何能得到欧洲厂商宝马和采埃孚如此的信任？这或许要从均普智能“从欧洲到中国，再从中国到全球”的历史发展说起。

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工业4.0：从德国到中国，再从中国到全世界


2013年，在汉诺威工业博览会上，德国联邦教研部和联邦经济技术部提出了“工业4.0”的概念，随后以智能制造为主导的第四次工业革命就席卷全球，为制造业智能化转型提供了具象的未来。而很少有人知道，这个概念起源于德国巴伐利亚州东部城市安贝格的西门子工厂。这里是德国政府、企业、大学以及研究机构合力研发全自动、基于互联网智能工厂的样板工厂，因此这里也被称为工业4.0的“诞生地”——而该工厂的产线正是由均普智能的安贝格工厂制造。这家工厂的前身是德国著名的自动化产线供应商IMA Automation。从这次收购开始，此后几年间，均普智能又相继收购了包括奥地利M&R、美国Evana在内的多家“行业隐形冠军”级别的自动化公司，最终成为一个在全球拥有8家工厂、4大技术服务中心、1800多名员工的全球智能制造装备及工业数字化服务的供应商巨头。“我们收购这些企业时，秉持着两个原则，一是相互之间有可协同性；二是在国内有机会的行业。”均普智能董事长周兴宥对《商业江湖》说，作为制造业大国，中国有着丰富的制造产业生态，因此在收购装备制造企业时，他们希望“收购的范围稍微广一点，那么我们工具箱里的工具会多一点，在中国市场应用的机会也会多一些。”

世界范围的收购给均普智能带来先进的自动化技术，同时也拓宽了业务渠道。“我们欧洲公司早在上世纪90年代就和采埃孚合作，帮他们建立了多条产线，所以在中国市场他们会选择继续和我们合作。”汤瑾俊说。


在收购了一系列公司后，均普智能就拉开了整合的大幕，希望挖掘这些“行业隐形冠军”的最大价值，应用于中国蓬勃发展的智能制造行业。“我们从2017年6月开始对全球公司资源进行整合，到现在我们完成了客服、技术、人才、服务等领域的协同工作，最终完成‘全球协同发展、深耕中国市场’的战略目标。”周兴宥对《商业江湖》说，在制定这个战略目标的时候，部分海外员工认为这种整合让均普中国“获得了技术，并抢占了市场机会”，因此均普智能高层花了许多时间来“安抚”他们。“我直接告诉他们，你们放心好了，中国蛋糕做大了一定会反哺海外公司的发展。中国有市场、有技术，有人才，一定会将这些技术开放给海外公司，以更强大的力量反向输出。现在这些也都逐步实现了，比如我们国内研发的扁线电机现在已经开始反哺海外公司，增强他们在市场上的竞争力。”周兴宥说，当前中国制造业的自动化数字化程度还不高，如果以蒸汽机、电气、IT、大数据技术分别对应工业1.0-4.0时代，那么当前中国大部分制造企业还处于工业2.0-3.0的混合阶段。“均普智能努力的方向就是通过在关键硬件、大数据、自动化等技术上的突破，帮助中国制造业尽快的实现工业4.0。”周兴宥说。2022年11月，均普智能总经理解时来带领公司管理层走访了欧洲企业，在参观了西门子安贝格工厂时他惊喜的发现，均普智能的设备正在帮助西门子生产高端控制器。“有意思的是，我们的设备也用了西门子的控制器，我们用西门子的产品做了一个产线，然后用这个产线来生产西门子的这款产品……这就像是一个良性循环。”解时来说。如果将这个循环放大，从某种角度看在工业4.0的诞生地——西门子安贝格工厂中，均普智能的“技术反哺全球”正在变成现实。

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从实验室到工厂：赋能新产品新技术快速量产上市


经过几年的整合，今天的均普智能主要为、医疗、高端消汽车工业、费品、工业机电等行业提供智能制造装备及工业数字化服务，其中新能源智能汽车业务占比超过六成。并非所有的行业都适合非标自动化生产，业内认为非标自动化应用最多的行业有汽车、光伏、高端电子消费品、新能源、医疗等。“我们选择了几个未来可能在中国市场快速崛起的行业进行深挖，希望将这些行业做精做透，提高这些行业的自动化程度。”周兴宥说。这种“做精做透”的战略构想在博朗剃须刀的产线上得到充分体现。2020年，均普智能为博朗剃须刀在上海建造了一条全自动产线，涉及50多个精密零部件的生产组装，实现了4.2秒/件的节拍数据。


搭建完这条产线后，周兴宥曾陪同业内专家前去参观，时任大连理工大学校长的郭东明院士盯着产线上的设备研究半晌，回头问周兴宥“这个装备是你们自己做的”？得到肯定的回答后，郭东明大为赞叹，立刻邀请周兴宥加入他发起的“全球智能制造联盟”，郭院士说他本没想过邀请装备企业参加该联盟，但看到这个设备后他改变了想法。

“郭院士观察的那个设备就是我们研发的一个精巧的‘机构’，这个‘机构’可以在一个非常小的范围内完成了非常多的动作，剃须刀中有弹簧、刀片细小的零部件，都需要这种精巧的‘机构’来完成生产，均普德国公司就擅长制作这种多种类、多部件的复杂‘机构’。”周兴宥说，从某种角度看这种“机构”也是一种“机器人”，是应用范围狭窄但极为专业的机器人，与通用机器人相比，此类“机构”柔性化程度不够，但是在特定场景下它的效率远超通用机器人。“郭院士是机械专业出身，他一看就知道这个‘机构’的价值。”卓越的“硬件”设计能力强化了均普智能加工复杂零部件的能力，因此有实力承接更多前沿产品。除了博朗剃须刀这种高端消费品之外，均普智能还在医疗领域收获更多订单——他们在欧美市场设计建设了一系列医疗产品的自动化产线，涵盖抗原试剂、胰岛素、皮下避孕针等产品的生产线。以避孕针为例，这是一种在皮下注射一针就可以实现3年有效避孕的针剂，这种新型避孕技术在国内还未使用，但在欧美市场已经开始量产。均普智能为德国客户设计了该产品的产线。新型产品要求均普智能有强大的硬件设计能力，甚至能够创造出市场上没有的“机构”装备，而这些创新的“机构件”最终帮助这些前沿产品走出实验室，进入量产的厂房。“实验室里一般都是手动生产或者半自动化生产，他们不在乎效率，可能几个小时甚至几天做一件产品，而我们会帮他们做出规模化、标准化的量产全自动生产线，这个避孕针产线我们最终实现了30秒/件的节拍。这就让新产品实现了从实验室到工厂量产。”解时来对《商业江湖》解释说，非标自动化的工作可以简单地理解成将实验室研发产品的流程搬到车间内，将实验室那种手工、不稳定的、低效率的产品研发变成一个自动化的、稳定的、高效率的量产产线。这个过程既复杂又琐碎，从复杂角度看，这些产线需要将研发人员工在实验室打磨数日的精密零件以几秒钟的时间用机械加工完成；从琐碎角度看，为了拧紧一颗颗螺丝，他们需要设计专门的“拧紧工位”来满足生产需求。但正是这种精密“机构”件的创新，让均普智能有了超前的技术储备。“在欧美市场搭建医疗产线的过程让我们掌握了大量的技术，等到这些产品在中国市场量产时，我们就可以快速地实现本地化产线的建设，更快的拿到新订单。”解时来说。





事实上，对于均普智能而言，中外市场是两个彼此互补、互相促进的市场，他们既从海外学习新的技术，同时也在国内将这些技术进行创新升级，最终再反哺海外。

“我们均普苏州工厂正在帮西门子成都搭建一条生产S-1200（PLC控制器）的CPU的生产线，这条产线只有在中国市场实现了全自动化，部分装备甚至是中国市场原创，因此产线搭建完成后海外均普甚至向苏州均普了解相关材料和技术。”解时来说，均普德国已经和西门子合作数十年，但这条成都产线反而超越了他们早前的合作水准。除了西门子之外，均普中国和济南费斯托的合作也有着类似的过程。2021年7月，全球知名的自动化技术供应商费斯托和均普智能签订了一条价值数千万、用以生产VUVG阀（气缸上的控制阀）的订单。8个月后均普智能出色的完成了这个订单，并实现了10秒/件的节拍。这个数字超过了此前费斯托和德国均普合作的节拍数据，德国那条产线的节拍数为30秒/件。“德国还是半自动化产线，而我们在中国市场设计的是全自动化产线。”解时来说，这也是济南费斯托工厂中自动化程度最高的一个项目。这些“青出于蓝而胜于蓝”的案例证明了均普智能正在用“中国成本，中国速度”来升级“从实验室到工厂”业务流程，并实现从中国到全世界的反哺战略。


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工业软件：数字化生产的“大脑”


怎样将智能制造装备协同运转起来并顺利生产制造出合格的产品？这就是工业软件在生产中的“大脑”作用。软件一直是均普智能引以为傲的技术优势，甚至在工业4.0的发源地——西门子安贝格工厂内也有均普智能的软件系统。“西门子在工业软件方面有着很强的实力，一般不需要用其他公司的软件来管理产线，但他们安贝格工厂内的一部分软件还是靠我们欧洲公司支持，所以我们很自豪地说，我们也是德国工业4.0的先驱。”周兴宥说。





目前均普智能拥有八类软件，面向自动化生产中的不同业务场景和需求，周兴宥将其分为三大类，生产管理软件、产线优化软件和物料优化软件。生产管理软件主要用以满足管理者了解产线全貌的需求，“管理者无论在全球任何地方，都可以随时查看产线的生产状况。”宝马“Heat”生产线就采用了此类软件，该产线配备了均普智能的“工业4.0套装软件”， 包含综合效率追踪模块（OEE模块），瓶颈工位追踪模块（BN模块），产线节拍优化模块（OP模块），质量分析模块（AN模块）等不同的软件系统。其中综合效率追踪模块（OEE模块）就起到了监督生产管理和工厂定制化现实应用的作用，该模块可以追踪产线的设备综合效率，以方便厂方精准判断当前的生产状况是否符合预期。“早前厂方一般用人工记录数据，如单日生产量、良品率等数据都需要人工计算，效率很低，而有了该软件之后就可以直观的看到相关数据。”汤瑾俊解释说，这是一种可以查看产线全貌的软件，会让生产者直观查看产线的关键数据。而瓶颈工位追踪模块就是一种产线优化软件，针对产线上的缺陷或者问题提出警示，让生产者快速的知道产线上哪个位置出现问题，是一种可以为产线进行效率诊断的软件。“产线优化软件是按照短板理论设定，这些系统找到整个产线上的短板，然后用算法去优化短板以提高生产效率。”周兴宥解释说，这种软件都建立在大数据基础上——他们通过分析海量生产数据，从而给出优化产线节拍和产品质量的决策。周兴宥以焊接举例，在生产过程中焊接效率和温度、距离、速度等变量相关，温度高距离近则焊接速度快；但也有可能因此而烧坏内部的元器件或者增加焊接面的凝固时间，反而降低良品率或降低生产效率。产线优化软件要做的就是在学习了大量数据后找到最合理的配比——以适合的温度、距离进行焊接，既保证成品率，又提高生产效率。“系统在学习了大量的生产数据后变成一个拥有丰富生产经验的‘老师傅’。”周兴宥解释说，博朗剃须刀产线在交付时节拍数据为4.2秒/件，而经过优化软件升级后，现在该产线的数据已经提升到3.9秒/件，并且还在持续优化中。


生产管理软件和产线优化软件帮助均普智能在产线搭建中建立了宽阔的护城河，但让他们名扬业界的还是“物料优化软件”。

“物料优化软件”并不是特定名词，业内对此类软件并没有一个标准的称谓。这指的是通过计算来提升一些关键物料、配件的组装效率的软件。

这种软件在汽车变速箱、减速齿轮箱上的组装中起到非常重要的作用。无论是传统燃油汽车中的变速箱，还是新能源汽车中的减速箱，这些零件的组装一直都是一个难题。箱体内有大量齿轮，大部分企业在组装完后都需要经历‘磨合期’的测试才能找到最佳的运行状态，而如果能将这些齿轮精准装配，一次性找到最佳运行状态，那就可以节约磨合时间提高装配效率。均普智能的“物料优化软件”就是一种可以精准装配变速箱的优化程序。“我们在齿轮的安装过程中用软件进行‘动态测量’，让齿轮一边安装一边运转，在运转的过程中去计算测量他们的最佳状态，随后按照软件计算出的最优结果来调整安装，最终实现安装和测试协同进行，节约大量的磨合时间。”周兴宥说，均普智能奥地利公司早在30年前就从事相关齿轮装配的工作，他们的装配技术不断迭代，最终研发出了这套“物料优化软件”，这项技术在全球都绝对领先。“早前自动化程度没有这么高，大部分企业都是将齿轮装配完毕后再进行检测，这两个流程分开操作，这样不仅耽误时间，同时还很容易导致良品率下降。而我们的优势在于不但将装配和测试协同进行，同时还保持了极高的良品率。”汤瑾俊说，从生产效率看，在“物料优化软件”的协助下，变速箱、减速箱的生产效率可以提升30%，同时良品率也提升5%-10%。正是这一软件优势，让均普智能在欧洲市场成为制造业的宠儿：市场有40%的差速器产品由均普智能设计的产线制造生产。现在这种优势正逐步的延展到新能源领域——均普智能在电机减速器上的装配上也有着其他同行没有的卓越效率，而这也是他们接获大量新能源电驱订单的一个主要原因。2018年至今，均普智能在全球范围交付了近30条电驱相关的智能化产线，服务于雷诺、菲亚特、捷豹、奔驰、宝马以及国内造车新势力等品牌。均普智能发布的2022年半年报指出，公司新能源智能汽车业务新接订单9.1亿，同比增长63%。显然，工业软件已经成为均普智能攻城拔寨的利器之一。“我们不是卖软件，而是售卖以软件带动的自动化升级改造服务。”周兴宥说，进行简单的二次开发后，这些软件可以应用在多种制造业场景中，最终帮助中国制造业更快速的进入工业4.0时代。实际上，工业软件不仅是部分制造企业亟需的软件系统，甚至是整个中国制造业都需要“补齐的短板”。宏观数据能更直观的看到这个缺口，当今中国制造业增加值占到了全球份额的28%以上，但根据智研咨询数据和世界银行数据，中国2020年工业软件市场规模为286亿美元，仅占全球规模的6%，远低于中国2020年制造业增加值占全球比重28%。目前，我国汽车、船舶、飞机、工程机械等重点制造行业使用的工业软件大多来自Ansys、西门子、达索、PTC、Autodesk等国外知名企业，CAD、CAE、CAM等核心工业软件国内企业市场占有率极低，关键领域和环节技术产品严重受制于人。造成这种差距的原因，一方面是由于技术门槛：工业软件是一门交叉学科，涉及数学、力学、电学、化学、机械、物理等学科，因此对设计人员提出了极高的知识要求。而另一个更为重要的原因是——工业软件是工业化过程中长期积累的工业知识的结晶，是伴随工业化发展应运而生的软件系统，它的发展需要和工业实践紧密结合，如上述均普智能的各种“智能模块、软件系统”都是经过长期工业实践总结归纳而成的软件系统。而早期国内对工业软件的认知不足，这造成了工业软件投资不足、人才稀缺等等问题。




因此在工业软件领域几乎每一个细分行业都需要国产化快速跟上来。东吴证券发布的数据显示，预计未来3-5年，国产生产执行类工业软件公司相关业务营收年复合增速有望保持在40%以上。“这也是我们的机会。”周兴宥如是表示。

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做好制造业的二级工业“母机”


集合了“硬软件”两种核心技术后，均普智能也在调整自己的定位，他们希望在中国制造崛起的过程中扮演更加重要的角色——他们以 “二级工业母机”来定位自己在制造业的地位。“如果将机床视为工业‘一级母机’的话，我认为均普智能这样的装备公司就是‘二级母机’。”周兴宥解释说，机床在制造业中有着举足轻重的作用，从某种角度看，机床水平决定了整体国家制造业的水平。“德国的工业技术为什么全球领先，一个重要原因是他们机床技术比较好，高端机床生产出来的零部件精度很高，因此像在差速器、减速机等精密配件的装备中就更加的精准高效。”周兴宥说，近几年日本机床的制造精度也逐步提升，而在这方面我们和国际的差距还比较大。不过，在周兴宥看来，这些差距可以通过提升装备制造的水平来拉近。“我们通过设备来控制产线的生产质量，让产线不仅实现人工替代，同时也让产品始终保值着稳定、可控、较高的工艺水准，并且可以通过软件系统持续提升这种生产能力，而这也是提升中国制造能力，拉近技术差距的解决方法。”





简单的说，均普智能希望通过自己的努力，让我国在“一级母机”方面落下的身位，在“二级母机”领域追回来。现在，均普智能的这些愿望正一步步的转换成现实数据，目前均普智能工业数字化应用软件已成熟应用于公司70%以上的智能制造装备中，赋能SHW（施宏威公司）数字化工厂减少产线停机时间30%，降低质量成本10%-20%；协助Danfoss（丹佛斯）阀体产线减少停机时间12%；同样的，在上述采埃孚产线上，均普智能的工业软件提高了采埃孚动力总成工厂产线生产效率14%……


此外，均普智能的工业软件在改造既有产线上也有着不俗的表现，均普智能一条2020年交付的应用于奔驰EQC车型电驱产线，在2022年重新升级改造安装均普智能piaOEETracker（生产效率监测系统）软件后，设备综合效率提升了17%。而将“二级工业母机”概念落地最为典型的案例是为均胜普瑞搭建的“未来工厂”，全自动化、智能化、数字化产线由均普智能打造完成，工厂生产装备全流程自动化率达90%以上，其中包含了注塑、喷漆、贴片、装配各项工艺及自动终检。最终该“未来工厂”可通过数字软件的科学应用实现新产品研发周期比同业水平快35%。工厂还搭建元组件标准库，涉及近20种不同类型结构件、标准件超2000个，超过40种类型电子元器件上万件。“运用我们的技术将产线组装到最优化的状态，发挥装备最大的生产效率，让中国制造提高质量和成品率，这是我们这一代制造人的使命。”周兴宥说。-完-