制造企业如何驾驭“学习曲线”

制造企业如何驾驭“学习曲线” 在制造业企业中,经验非常重要,因为生产成本不仅仅是来自于工人的现场劳动,同时还包括研发、原材料、等诸多因素。充分释放“流水线各个环节的学习能力”,形成一条螺旋上升的学习曲线,是企业家精神的载体。 诺贝尔经济学奖得主埃德蒙?费尔普斯曾有一个判断:“经济在于活力,而不在于研发。”对于当今世界的制造业格局而言,这其实是一个十分难得的精准描述。 国内很多人可能并不是十分了解,在“中国制造”强势崛起的今天,中国工业企业的技术积累整体上仍与一流工业强国相距甚远。举例来说,在复合材料领域,杜邦积累的工艺数据,就是目前国内已掌握数据的25倍以上;在涡扇发动机领域,国内做完的材料和工艺试验数量,不过是GE的5%而已;国内大企业如果没有安捷伦仪器的实验室,都难称一流……不过,这似乎并不妨碍中国制造业总产值在2010 年超过美国,跃居世界第一,也不影响中国制造业规模于2016年超过三大一流工业强国(美国、德国、日本)的总和。 欧美和日本工业企业大多处于前沿创新阶段,其发展路径主要是从研发到创新,再到赢得市场份额,进而推动经济增长。中国工业企业主要处于跟随学习阶段,其发展路径主 要是先在商业上获得成功,在这一前提下再增加研发投入,实现技术创新和积累。 从2015年开始,国内一些世界级顶尖科技公司在政府的有力支持下获得快速发展,在不远的将来,中国也将不再依靠廉价制造业为经济增长提供动力。希望中国企?I能在10年时间内在一些尖端科技领域(例如精密芯片制造、人工智能、电动汽车等)中占据主导地位,经过产业结构调整和创新升级之后,中国企业应当能够提供更多高技术含量的工作机会,而且不再以牺牲生态环境为代价。 不过,中国企业在工业技术的积累和创新突破上并不是总能走出“一条平滑上升的学习曲线”。比如,目前国家费很大力气扶持半导体产业,但进展仍旧缓慢,本质上是“学习曲线”上升缓慢。为什么采用国产集成电路生产设备及材料如此困难?由于没有被大量采用,无法积累可信的过往记录(track record),“试错、学习的机会”都很少。所以,这就造成“集成电路(芯片)制造”是目前少有的中外技术差距仍在不断拉大的关键领域。 核心技术是买不来、偷不走的,那是竞争对手的技术门槛和利润保障,其实真正买不到的,是自主创新能力和对“学习曲线”的掌控能力。 制造业的核心是“学习曲线” 1914年,亨利?福特干了一件当时足以惊世骇俗的事 情――大幅提高工人工资和降低产品价格,这引起股东普遍不满,遭到外界普遍质疑,没有哪一条经济学原理会教企业家这么干。 回头来看,人们可能认为福特汽车公司已经掌握“流水线生产”的核心技术,生产效率的极大提升足以覆盖工资上涨和产品降价。通常看来,“流水线生产”方式似乎只是一种并不复杂的流程创新,就是设计一个非常完整的生产流程,然后把它分解成很多很多步骤予以标准化,再去找一大群不需要特殊技能的操作工,他们每个人只要把一个动作学好,管理者能够将所有人一系列的动作无缝连接起来,那就能带来精致的分工和效率的提升。 确实,在规模化的工厂流水线里,真正的成本可能只有梅子核一样小。而如果仅仅只是这样,亨利?福特不足以名垂青史。事情的真相是,福特发现“把低价格(产品)作为目标,就需要不断释放产能,产能的释放又需要工人的热情和学习能力,这是一个互为因果的联动关系。”经验非常重要,因为生产成本不仅仅是来自于工人的现场劳动,同时还包括研发、原材料、设计等诸多因素。 充分释放“流水线各个环节的学习能力”,形成一条螺旋上升的学习曲线,是企业家精神的载体。亨利?福特曾多次向管理层和股东表示:“如果你们把这些(工资上涨、产品降价、释放产能、完善学习曲线)都做到了,金钱将滚滚而 来,都能把你们埋起来。”果不其然,从1914年的经济萧条期到1920年代的大复苏,短短六年时间,福特汽车公司的产品已经占据美国60%的市场份额,企业资产净值的利润率达到了300%。古典经济学甚至因此被颠覆。 如果“流水线生产+学习曲线”只是福特个人的思想精髓,那么,美国飞机制造业则积极将学习曲线以经验曲线的形式进行量化。1936年,美国学者T.P.怀特首次在航空工业杂志中指出了学习曲线的实际效果――就平均水平而言,在飞机制造业的装配操作中,产出增加一倍,劳动时间需求大约降低20%,即无论生产第一架飞机的时间是多少,第2n 架用时只是第n架的80%。这种在重复生产同一产品时,随着产量增加,单位产品用时有规律降低的现象可以用学习曲线来表示。生产成本和总累计产量之间存有一致相关性。 在飞机制造中,“第2n架用时只是第n架的80%”中的80%就是学习率,意思是“每次产量翻倍之后单位产品用时是之前的百分之多少”。美国宇航局经过深入研究,具体还计算了下列学习率:航天85%,造船80%~85%,用于新模型的复杂数学工具75%~85%,重复性的电子制造90%~ 95%,重复性的机床或冲床操作90%-95%,重复性的电气操作75%~85%,重复性的焊接操作90%。当然,学习曲线也不是万能正确的,应该属于一种经验性的推测。不过,这是产品量化生产的必要环节。 简而言之,学习能够带来成本的降低,学习曲线体现了熟能生巧,也是工业企业分析采购成本、实施采购降价的一个重要工具和手段。随着生产经验的丰富,流水线上的操作人员提高了操作速度,心智上变得更加自信,用更少的时间去犹豫、学习、实验或者犯错误。因为工作过程、零件、产品变得更加标准化,效率不断提高,同时降低了报废率和更正率,改进了操作程序。 美国供给学派的领军人物乔治?吉尔德甚至将学习曲线视作制造业的精神核心。乔治?吉尔德在里根时代推动了美国政府的改变,类似于当今中国的供给侧改革。所谓“从供给方出发”,就是要充分发挥企业家自主的空间和能动性,进而在诸多行业中形成各自的学习曲线。美国工业史上有三大“时代巨人”――爱迪生、福特、乔布斯,他们都极具创新精神,不只发明了很多新产品,更是开辟了一个个新的产业,全面、系统地改变了美国产业格局。爱迪生发明留声机、电影放映机、电灯,开辟了商业音乐产业、电影产业、商业照明产业;福特最先发明流水线和规模化生产,现代工业出现了;乔布斯使人们理解手机除了是通信工具,更是“个人移动应用平台”。 真要论高低的话,爱迪生和乔布斯可能都不如福特。爱迪生专注于做原创发明,至于新发明、新技术的商业化推广则投入有限,可是很多东西爱迪生不去做发明创造,别人也 会发明出来。而乔布斯更专注于产品创新的设计环节,制造环节则是外包出去的。因为福特,美国被称为“架在车轮上的国家”。以至于乔治?吉尔德在乔布斯缔造了苹果辉煌之后也不得不感慨,由于乔布斯没有理解学习曲线的重要性,导致了他没能达到亨利?福特的高度。 其实,历史上很多工业巨头的衰落正是始于疏忽了学习曲线的重要性。2008年,索尼公司关闭了其在美国的最后一家电视机工厂,并将厂址迁往临近的墨西哥。这并非世界工业史上的重大事件,在此之前,世界上大多数制造厂商已经将电子产品的具体生产交给一些亚洲国家。戴尔电脑每年投向中国大陆的订单就有数百亿美元之多,而苹果公司的订单规模肯定在此之上。 故事的精华部分发生在索尼迁移美国工厂的前一年。在那一年的一次国会听证会上,曾作为克林顿总统决策顾问的普林斯顿大学经济学教授艾伦?布林德断言,这种产业转移实际上意味着美国经济的成功,因为这表明美国已经因向高端产业发展而不再需要这些落后产业了,“如果美国想保住在国际竞争中的优势地位,就必须专注于新兴产业而非落后产业。” 可是此后不久,英特尔联合创始人之一的安迪?格鲁夫就公开强硬驳斥了这一观点:“失去电视制造业绝不是一种成功,美国不仅因此失去了大量工作岗位,更重要是损失了建 造产业链过程当中积累的经验。对于科技进步而言,产业链上和制造环节中的经验积累至关重要。”安迪?格鲁夫当年的忠告其实也是在警示所有工业企业,学习曲线被扰动甚至被破坏,绝对是一场灾难。 从效率到市场占有率 学习曲线最初主要被用于解决工业企业的效率和成本 问题,20世纪60年代末期,随着PLC(可编程逻辑控制器)的发明和工业自动化的兴起,制造厂商普遍基于学习曲线市场占有率,尤其是最近10年,学习曲线开始在中国政府大力推进的战略产业(包括集成电路制造、3D NAND Flash 和DRAM存储芯片研发制造等)、新兴产业(包括太阳能、物联网等)中得到很大重视。 正是因为学习曲线所发挥的持久积极作用,大规模流水线生产方式当中的诸多弊端得到完美解决,也使传统制造在向智能制造的过渡中获得更多创新突破。 当初,日本企业很想将福特汽车工厂的大规模流水线引入日本,不过很快发现了问题。可能是因为福特公司太有钱了,所以一切都是用自动化和机器来生产,这就忽略了人的因素。就是生产线上的每一个产品,都是由不同的人来进行生产,一人做一小块。但是,上一道工序出了错,下一道工序是没法发现的,他只负责他那一块,所以这个产品一直到最后检测出来才发现有质量问题,然后再来返工。表面上是 追求了快,实际上最后就很慢。就是效率和效果有些时候是矛盾的,有效率没有好的效果。后来,日本企业通过一系列精致的流程改造,发明了“细胞式”生产方式,日本佳能是其中翘楚。 过去,佳能也采用福特流水线,一个照相机,你安装一个螺丝我安装一个镜片,这个操作工每天弄镜片,那个操作工每天弄螺丝。薪水又不高,工作又枯燥,一线操作工很容易产生挫折感。由日本人发明的“细胞式”生产方式,就是放弃流水线,改成一种圆桌,很像细胞。十个人围一桌,同样一款照相机就由这十个人做,边做边聊。照相机拿过来,我插个螺丝,然后你放个镜片,互相探讨工艺技巧,只要有需要,我的工序你也能做,你的工序我也可以参与。 也就是每一个人每个工作都会,加上大家相互之间原本就是协作关系,现在更有利于相互学习技术技巧,进而带动整个生产流程的效率和优良率提升。1997年,佳能公司废除了16000米长的流水线,采用“细胞式”生产方式,第二年就开始取得显著成效,劳动生产率平均提高了50%。经过数年的精细化改造,佳能公司的边际利率润由1999年的2%提高到了2004年10%,升幅达五倍之多。 过去,整条流水线是不能请假的,操作工要连续工作12个小时,是不能中断的。流水线不可能只来一半,必须走完整个流程才能做出整个产品。可是“细胞式”生产不一样, 如果销量下跌,我有100个“细胞”,用50个“细胞”做就好了。不用像流水线,要么是零,要么是100%,严重缺乏弹性。 “细胞式”生产明显优化了“学习曲线”的实际效果。对于一套生产流程而言,开始生产新产品,不仅是作业者在学习,而是整个生产系统都在学习。工艺人员在学习如何实现作业方法的优化;生产线的一线管理人员在学习如何,如何把各有特?c的作业者调整到合适的岗位;品质人员在学习新产品的标准,会越来越早发现真实的不良状况…… “学习曲线”同时也是“成本曲线”和“市场占有率曲线”的关键性影响因素。比如,给供应商一个新物料长期订单,供应商在这个产品上投入的成本也是会随着产量的增加而减少,如果合理的预算和谈判,可以获得一个合乎“学习曲线”(依据累计采购量降低)的采购价格。销售价格也是类似情况,早年华为科技的商业模式就是“新产品投入市场即以两三年后量产的模型来定价”,这是基于一开始会亏损,但两三年后一定会占领市场的假设,这当中也能看到学习曲线的痕迹。 最近几年,中国政府几乎是动用国家力量倾力发展半导体产业,半导体被称为“工业和信息化的粮食”,一直是中国的产业盲点。2013年以来连续四年,中国集成电路芯片的进口金额都超过2000亿美元,是中国最大单一进口产品。 中国制造的手机、电脑、彩电都是销量世界第一,但嵌在其中的芯片,才是成本的最大一块。毫无疑问,半导体产业属于超高精度的极端制造,当前Intel、韩国三星和台积电的工艺制程已经达到7纳米(一纳米等于十亿分之一米)的领先水平,再进一步就要逼近超微观的原子尺度了。半导体制造的“精度战争”本质上是极少数几个产业巨人“在学习曲线上的竞逐”。台积电创始人张忠谋先生曾经用讲故事的方式,精彩描述了几个工业巨人在DRAM(动态随机存取内存)芯片市场的激烈竞争――DRAM芯片的“学习曲线”是每一次生产累积量增加一倍,成本就降低30%。现在假设有两家公司A和B争夺这一市场: 在第一年进入产品市场时,两家公司各占有50%的市场份额,生产成本也差不多,产品单价200元。但是A公司将所有利润转为研发费用,以开发可以减低生产成本的技术。B公司因为第一年就利润可观,所以慷慨给员工增加福利、给股东分红。 第二年市场成长了50%,A公司因为研发先进技术降低了成本,所以将产品售价先砍一半到100元,大幅提高了市场占有率,B公司只好跟着降价,同时也被迫投入大笔研发经费。在这一年,A公司略微有点亏损,B公司则是大幅亏损。 到第三年,B公司总经理涕泪纵横地辞职了,换了一个 新总经理来。A公司因累计产量增加,市场占有率再上升,依据学习曲线成本再降,因此售价也再砍一半至50元。在巨额研发投入的拖累下,A公司亏损扩大,但属于可控范围, B公司则是亏损极大,逼近生死边缘。 这样发展到第三年结束时,B公司因为一直亏钱,且数额一直增加,公司士气大坏,他们自己知道在打败仗,市场占有率一直下降,价格主控权又在A公司手上,就决定不做了。所以到第四年,A公司拥有百分之百的市场占有率,也不用再调降售价,所以大赚,远远覆盖了此前连续两年的亏损,一切彷佛雨过天晴。 这个故事就是1984到1986年之间的全球DRAM市场竞争,其中A是日本DRAM制造商,B是美国DRAM制造商,日本企业在存储芯片市场成了一时的赢家。但是雨过天晴的时间很短,假设以上的故事是舞台剧的第一幕,几年之后,第二幕上演了,韩国人变成A公司,日本人变成B公司,戏码到现在还在上演。 张忠谋先生有几点观察:第一,学习曲线在快速成长的高科技产品市场中应用最为适宜。第二,产量的累积会给予厂商减低成本的机会,但并不是自动减低成本,以前以为拿到市场占有率,成本就自动降低,这观念是错的。第三,高科技产品的快速成长压缩了时间,成本变化降低就非常快,只有极少数的绝对强者才能活下来,假如是很静态的市 场,很多人都有时间赶上。 超越“学习曲线” 时间永远是最宝贵的资源,这是中国工业企业未来驾驭好时间曲线的关键精神动力。错失时间机遇、贻误战机,这将使很多中国制造商承受难以想象的代价。 综观全球市场,现今主流的手机智能芯片都在使用什么制程?苹果iPhone X使用的A11芯片,制程10nm;华为Mate10使用的麒麟970芯片,制程10nm。主流制程已经到10nm了。中国最强芯片制造商中芯国际目前在什么位置? 28nm。而且中芯国际在28nm的HKMG工艺(高阶工艺)技术上遇到了很难克服的问题,量产良率一直不能提升。说白了就是产品质量要撞运气,运气好是良品,运气不好就是废品。何以至此? 2008-2016年这八年间,在全球集成电路的制造精度一路精进之际,恰恰是中国泛金融、房地产最容易赚快钱的一个阶段。可是越是高技术的产业、产品,越是需要“在学习曲线上持续竞逐”,这一过程又离不开持续、庞大的资本开支。 在合适的时间,进行决定性的资本开支,决定了企业未来10年的生死征途(例如台积电);在关键的时刻,资本开支掉链子,投入不到位,技术落后之后为了赶上竞争对手,就可能需要更加庞大的投入(例如中芯国际),或者要冒投 产即淘汰的风险(例如中??制造商曾经投巨资开发的CRT显示器);而没有资本开支,又身处技术替代迅速、竞争激烈的行业里,死掉就是必然。可见,要真正驾驭好学习曲线到底有多难。 当然,中国工业企业在驾驭学习曲线上所做出的巨大努力,并非没有成效。比如,中国汉能集团在薄膜太阳能领域的全球技术整合,就是借助全球智力资源,走通学习曲线的一个经典案例。汉能集团先后并购美国米亚索能(MiaSole)、德国索力比亚(Solibro)、全球太阳能(Global Solar Energy)、阿尔塔设备公司(Alta Devices)四家领先的薄膜太阳能科技企业,技术方向涉及硅锗、铜铟镓硒、砷化镓等。只要是需要的技术,汉能就会买下来,即使技术一时不成熟,汉能也会继续做针对性研发。汉能买了美国和德国的技术,可能会发现,美国技术存在的某些问题德国解决了,德国技术存在的某些问题美国解决了。这样,汉能在技术研发和应用上将会扫清不少障碍。 另外,中国在推进“全产业链的系统性学习”方面也是卓有成效。比如,中国政府一直在推进半导体产业的设备和材料、芯片设计、制造、封装和测试几乎所有主要环节的协同共进。对于半导体工厂来说,除了关注设备的性能,设备厂商的协同跟进也是其重点考虑的因素之一。 试想,万一设备坏了,售后服务几天不响应,那么生产 线的损失将会是多么巨大?这正是本土厂商赢得战争的机会。这很类似于当年华为赢得设备订单的经历。派出一支售后服务小分队进驻各地运营商,随时随地抢修,立即解决问题,由此赢得了运营商的深度信赖,双方是在共同实现技术精进。 中国光伏产业这十几年的强势崛起,也是从上游设备领域,到中游各类组件,再到下游电站,“全产业链的系统性学习”、共同实现技术精进,这也是中国高科技领域唯一一个从上游到下游,全产业链都被本土厂商吃下的市场。未来,中国拥有本土市场优势,又有全产业链的体系配套,加上中国政府的坚定意志,中国制造商强化技术研发、驾驭好学习曲线的进度和前景将超乎想象。