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揭密苹果制造工厂:每年支出可以造两艘航母

番茄小子 |2019-4-11 22:12:21 显示全部楼层 |阅读模式 |复制链接 |查看:90
衡量苹果制造业务规模的一个很好的指标是资本支出,即用于厂房和设备等方面的资本支出。

▲苹果中国工厂的一名工人在检测相机模块
苹果资本支出令人难以置信地高。要想了解苹果的资本支出,看看它位于库比蒂诺的太空飞船园区就会“心中有数”了,这是全球建造成本第四高的建筑物,耗资约50亿美元。
苹果每半年花在生产设备上的资金与太空飞船园区不相上下。
苹果巨额的资本支出
苹果每年的资本支出约为100亿美元。为了使读者对苹果资本支出有一个更直观的认知,苹果分析师霍勒斯•德杜(Horace Dediu)把苹果每年的资本支出与美国海军采购航空母舰的费用进行了比较。航空母舰是美国海军采购的最大的设备,通常建造周期为10年。
德杜表示:“一艘航空母舰的建造成本高达四、五十亿美元,苹果每年的资本支出可以购买一、两艘航空母舰。
他补充说:“这是一笔普通人难以想象的巨额资金,......美国海军出手都没有苹果大方。”
苹果资本支出的大部分似乎都用在生产设备上。苹果资本支出主要用于两大用途——数据中心和生产设备。令人遗憾的是,苹果没有披露用于每项用途的资金,不过德杜称,在资本支出中占有更大份额的是生产设备,数据中心所占份额较小。
“据我所知,唯一另外一家在生产设备方面投入巨资的美国科技公司是英特尔,读者可以对苹果和英特尔的这一数据进行比较,它们应当处于同一水平。”
英特尔投入巨资建设大型的芯片制造工厂——也被称作“晶圆厂”。新晶圆厂的建造成本约为30亿至40亿美元。德杜表示,“晶圆厂建造成本非常非常高”,英特尔每年投入巨额资金,“也只能建造一、两座晶圆厂。”
苹果不建造晶圆厂,但它采购大量生产设备,例如数控切割设备,这些设备用于利用整块铝合金生产iPhone和iPad机身。据估计,苹果已经连续数年采购了市场上全部数控切割设备。这些设备每台售价高达100万美元,这意味着苹果在采购大量生产设备。
德杜称,“苹果必须采购大量生产设备。这真是让人感到震惊,要搞清楚这些设备中有多少是必要的,这很难。小道消息称,到苹果生产工厂,映入眼帘的全是各种生产设备,成千上万台设备同时开动,生产苹果产品的某些零部件。这就是苹果制造业务的规模。”

▲苹果太空飞船新园区
苹果资本支出金额有多高?太空飞船园区甚至都没有被单列在其资本支出报告中,而是与其他资本支出项目混合在一起。对于大多数其他公司来说,50亿美元在支出报告中还是可以清楚地显示出来的,即使这笔钱是在数年中支出的。
但在苹果资本支出报告中,过去数年的资本支出并没有明显增加,看不到它正在建造世界上有史以来最昂贵建筑物之一的蛛丝马迹。苹果每年资本支出太高了,建造太空飞船园区的资金一点都不显山露水。德杜估计,太空飞船园区仅占到5年内苹果资本支出的10%左右。
苹果开创的混合外包模式
苹果把制造业务外包了出去,它怎么还会在生产设备上投入巨资?答案是,苹果首创了一种独特的混合外包模式。
就像喜欢控制其主要技术一样,苹果也控制着供应商工厂中的设备。
历史上,大多数厂商拥有自己的工厂和设备,并在自家工厂生产产品,或者将制造业务外包给拥有生产设备的第三方。苹果融合了这两种模式:苹果为部分代工合作伙伴提供工具和融资,采购安装在它们工厂中的生产设备。苹果出生产设备,代工合作伙伴出工厂和工人。

▲苹果开创的混合外包模式
这是一种独特的混合外包模式。在大多数外包业务中,代工制造商拥有并控制自己的生产设备,但似乎苹果出资采购生产设备、然后安装在代工合作伙伴工厂中。这使苹果对生产过程具有了更高控制权,要求生产过程符合自己严格的标准。
德杜表示,“我认为,苹果作出了在战略层面上参与生产过程的决策。它需要出现在生产车间,出现在工厂车间意味着,苹果不仅仅只是派人去与富士康接触,还要解决优化生产过程的问题。”
这种模式还可以防止苹果知识产权泄露,以及代工厂商非法使用生产设备。与离岸代工厂商合作,一个常见问题是假冒伪劣产品。工厂在非工作时间进行生产并不罕见,例如在夜间生产仿品在黑市上出售。德杜说,“代工厂商可以生产出足以以假乱真的仿品,因为正品和仿品是使用相同设备生产的。”
当产品被淘汰后,拥有所有权,使苹果可以处置这些生产设备,或让它们闲置。德杜说,“如果苹果控制着生产设备,它可以以任何方式对它们进行处置,防止任何公司再使用这些生产设备。这是苹果防止仿品的另一个举措。”
苹果模式可行的一个原因是涉及的设备数量太多。德杜称,部分苹果代工制造合作伙伴很难获得采购如此大量设备所需要的资金。它们无法通过银行等传统融资渠道获得资金,因此不得不与苹果合作。不过苹果不是把资金借贷给代工厂商,而是自己采购生产设备。对于代工厂商来说,这个过程通常比向银行贷款更快、更容易一些。
产品测试过程
苹果产品的生产过程始于原型——或者更可能是数百个原型——它们的设计和制造在苹果总部完成。
第一个原型和第一个量产产品之间的时间跨度为6个月到18个月或者更长,这取决于具体产品,有些产品的这一时间跨度甚至需要数年。在此期间,技术人员会发现并解决数百(甚至数千)个问题。
这个过程几乎完全是由技术人员手工完成的。它要求工程师不时飞到工厂,在生产线上琢磨数小时、数天甚至数周时间,仔细观察产品的组装过程。
这一过程从一系列样品开始,目的是对实际的生产过程进行测试。首先是工程验证测试(以下简称“EVT”)。EVT是一个或一系列样品,大致相当于软件开发中的α测试版本。EVT之后,产品进入“设计验证测试”(以下简称“DVT”)阶段,最后是“生产验证测试”(以下简称“PVT”)阶段——大致相当于软件开发中的β测试版本。
前苹果产品设计工程师安娜-卡特里娜•谢德列茨基(Anna-Katrina Shedletsky)表示,“在产品量产之前,我们就制造了这些样品。”谢德列茨基在苹果任职近六年,参与了四代iPod的设计,之后担任Apple Watch产品设计负责人。她现在是Instrumental首席执行官,这是一家利用机器学习帮助企业发现并解决工厂生产线问题的创业公司。
谢德列茨基补充说,“这是行业标准做法。这些样品本质上是原型产品,因此,技术人员可以利用它们对设计进行测试和迭代,确保设计适合进行量产。”
在这一过程中,产品设计可能出现多种多样的问题。某些组件可能很容易损坏,相当高比例的组件在装配过程中会受到损坏。有时,组件设计可能很糟糕,在装配时没有能正确装配,然后在产品第一次开机时不能正常工作。
谢德列茨基专门提到胶水——广泛用于多种苹果产品中。将部件粘合在一起可能是组装组件的好方法,但这一过程可能会出现多种问题。工人涂抹的胶水可能太多或太少,可能存在间隙,或者胶水可能会流到产品中不应该有胶水的区域。如果生产车间温度太高或太低,胶水可能无法正常凝固。在制造过程的另一阶段使用的化学物质可能会影响胶水的粘合力。可能出错的因素有很多,而其中一些错误要在很久以后才会被发现。
谢德列茨基说,“这些都是在开发过程中可能会出现且必须要解决的问题。”
一些生产问题可能非常难以发现。例如,也许有一个螺丝偶尔会被忘记拧上,但这种情况通常会出现在后半班、工人休息回来继续工作、感到困倦之后。通常情况下,一个轮班中只会有一、两件产品少拧螺丝,这看起来并不是什么大不了的事,但如果工厂每天生产一百万件产品,累积起来就很可怕了
谢德列茨基说,“只有一或两件产品存在这个问题影响确实没有那么大,但是,如果一家工厂每天要生产一百万件产品,那就可能会有很多产品都存在这个问题。当只有一、两件产品存在某一问题时,最好就设法解决了,厂商就永远不会遭遇数以千万计产品存在瑕疵的问题。”
设计“黄金线”
生产过程从建造“黄金线”——作为之后生产线参考的原型装配线——开始。
建造“黄金线”需要工业设计团队、产品设计团队,机械工程师,来自制造和运营部门以及代工厂商的工程师的参与。
他们将对“黄金线”调优,以实现最好的速度和最好的良率。通常,厂商需要在良率和速度之间进行妥协。在较慢的速度下更容易获得更好的良率,但大规模生产需要速度和效率。“黄金线”的目的是在这两者之间求得平衡。
厂商的想法是,建立完美的生产线,一旦确定各种参数,以后的生产线照着它来建造就好了。
谢德列茨基表示,“‘黄金线’不断进行改进,直到某一点,它的参数将被固定下来。它基本上就成为标准,是不会轻易改变的。”

▲苹果iPhone生产线
“黄金线”将成为其后建造的所有其他生产线的模板,所有元素会不差分毫地被复制。
保持“黄金线”不发生改变可能很棘手。有时建造生产线和完全量产之间间隔时间长达数周或数月,这期间很多事情会发生改变。
如果稍后要对生产线进行任何更改,需要首先在“黄金线”上进行测试。
装配线上的一个常见问题是,当有经验的工人离职时,必须有新工人来取代老工人。新工人缺乏经验,且工作速度较慢。如果整条生产线每9秒生产一件产品,这意味着生产线上的每个岗位必须在相同的9秒间隔内完成工作。经验丰富的工人可以跟上生产线的速度,但新工人不行,所以不能用一名老工人取代一名新工人,而是要用三名没有经验的工人来替换经验丰富的工人。这样,这一工位就可以继续以相同的9秒钟间隔运转。
上市销售时机和圣诞节
对于像苹果这样的消费品公司来说,圣诞销售季是一年中最重要的时段。在这一时间段内,其产品销量很大,因此每年的新款iPhone都会在圣诞销售季之前发布。
行业通行的做法是新产品应在9月1日之前发售,这使得在关键的圣诞销售季,产品可以有足足三个月在市场上销售。
为此,工厂必须能够在9月和10月使产量达到最高水平,次年1月份时产量会下降。
产能提升
在完成“黄金线”建造并进行全面测试后,工厂会对它进行复制,这个过程称为“产能提升”。
生产线的数量取决于“黄金线”的生产速度和每班需要生产的产品数量。
谢德列茨基解释说:“非常熟练的工人完成一个工序可能需要9秒,这意味着生产线每小时可以生产一定数量的产品,每班产量可以达到3000至5000件。”
如果厂商每天需要生产5000件产品,则只使用一条生产线就可以了。如果每天需要生产2万件产品,则工厂将需要四条生产线。如果每天需要生产10万件产品,工厂就需要有20条生产线。“
估计苹果工厂每天要生产75万部iPhone,需要约150条生产线。
工厂建好数条生产线后,生产线负责人会开始对工人进行培训。工厂会逐步建造数十条,甚至数百条生产线。苹果工程师和生产线领导会一直密切关注产品良率,目的是避免出现大量残次品。
谢德列茨基表示,“bone pile”是电子产品制造领域的一个行业术语,指残次品,在被修复前不能发货。
苹果等公司会在夏季开始增加产能,使产量能在9月和10月达到最高水平。
提升产能需要时间,通常是数周甚至数个月,使产量一下子达到最高水平是不可能的。
预测是关键。理想情况下,供应与需求完全匹配——企业能销售出去生产的每一件产品。
产品发布是一个复杂的过程,特别是对于像苹果这种规模的公司,和像iPhone这样发售第一周销量就可能达到1000万的产品而言。实现这一目标是一项庞大的工程,不仅涉及制造,还涉及营销、物流、零售店、渠道合作伙伴、仓库,船运和航空公司、海关检查等。
谢德列茨基说,“一家大公司推出产品涉及很多因素。”
有时像苹果这样的公司会在提升产能方面做出妥协。如果提升产能不顺利、生产线良率低、残次品过多,公司可能会决定推迟发售日期,或者忍受较低的良率(这会增加产品成本)。
这就是为什么每年旗舰机型iPhone供应情况都不相同的原因。旗舰机型iPhone通常在9月下旬发售,但偶尔会推迟。例如,在2018年,iPhone XR发售时间就推迟到了10月底。
提高良率的挑战
厂商总是想最大限度地提高生产线的良率。如果在100件测试样本中有一或两件产品存在质量问题,一旦产品产量以数百万计,有质量问题的产品将以万计。
有时,存在质量问题的产品会被报废,有时会被修复或返工。
苹果拥有运营专家团队,专门研究产品良率。团队会仔细分析存在质量问题的产品。即使没有发现重大质量问题,这一过程也需要数周时间。
但是,他们经常会发现重大质量问题,甚至可能导致产品发售跳票。
谢德列茨基称,“由此造成的产品发售跳票非常普遍。这类产品发售跳票的两大主要原因是,很晚才发现问题,以及发现质量问题后,找出原因并解决问题所需要的时间。”
生产过程中质量问题的例子:弯曲的天线
谢德列茨基讲述了Instrumental一家客户遭遇产品质量问题的故事。客户被产品中的问题天线所困扰。在早期的开发版本中,这款产品出现逾20个天线故障,这是一个相当大的数字。天线工程师进行了故障分析,仔细查看每件问题产品并进行拆解,试图找到造成这一故障的根本原因。他们怀疑这是一个设计问题,但他们最终发现组装线工人在安装天线时损毁了天线,并使之弯曲。产品故障的根源不在天线,而在于生产过程。
她说,“在提升产能时很容易出现这类问题,投产多条生产线时,虽然工人接受了必要的培训,但他们仍然是新手,可能会引起这类问题,生产线会出现大量残次品。”
最近被苹果取消的AirPower充电垫可能就遭遇了这类问题。苹果只是声称AirPower不符合其严格的标准。AirPower已出现在最新款AirPods的包装上,这暗示它是在最后一刻被取消的,反过来表明它遭遇了制造问题。
富士康的规模
要理解苹果业务规模还是有一定难度的。被称为“富士康城”的富士康观澜科技园雇佣有超过80万名员工,几乎与旧金山等城市的人口相当。

▲富士康观澜科技园
“富士康城”比梵蒂冈、故宫甚至耶路撒冷都要大。它是个“独立王国”,拥有宿舍、商店、餐厅、酒吧、卡拉OK厅和医疗设施。
谢德列茨基表示,在产能最高时,每天有多达一百万部iPhone被生产出来。为达到这一规模,工厂需要数十条生产线进行整机装配,有时需要数百条生产线用于组装一些组件。
她说,每条生产线每天可生产3000至5000部手机。如果工厂每天生产两个班次——在生产任务最繁忙时可能会增加到三个班次,那么每条生产线每天可以生产1万部手机。为了每天生产100万部手机,工厂需要启动100条生产线。
不公平的供应链交易
苹果业务规模这么大,它有时行事难免会有些霸道,比如“威逼”规模较小的供应商。
为了实现庞大的生产规模,苹果经常与规模较小的供应商合作,以开发出创新的生产工艺,然后中止与它们的合作。
谢德列茨基表示,苹果别无选择,在开发新制造工艺方面只能向供应链施压。为此,苹果与小型创业公司合作,这些创业公司开发了用于制造产品或材料的新工艺。受到苹果投资以及长期合作承诺的鼓励,它们会在完善生产工艺上投入大量资金。但是,一旦生产工艺得到进一步完善,苹果就会抛弃它们,将生产转移到富士康。
谢德列茨基称,苹果在这方面的预算每年高达数千万美元。
谢德列茨基拒绝披露被苹果“始乱终弃”的小公司的名称。她说她不知道是否有小公司尝试起诉苹果,即使有小公司尝试过,它们也不会成功。
谢德列茨基承认,大多数情况下,与一家独立供应商合作的长期影响,证明把零部件业务生产交给富士康是合理的。苹果依靠小供应商不可能达到如此高的产量,“与较小的供应商合作非常困难,零部件物流始总是一个问题。我们可以把零部件生产任务交给富士康,它会应我们的要求组建一个团队。我之所以这么做,是因为这是上司吩咐下来的,在苹果,任何人都要根据上司的要求行事。”
保密是把双刃剑
当然,保密也是苹果对员工的主要要求之一。所有苹果员工都要宣誓保密,并签署大量与保密有关的法律文件。苹果对保密非常重视,在开发Apple Watch时,谢德列茨基都不会使用“watch”这个词,甚至是在完全不同的语境中把这个词用作动词,“人们进行过培训,不会谈论在从事的工作。在从事Apple Watch开发的那段时间,我都没有把'watch'这个词用作过动词,例如‘to watch TV’(看电视),我会换用其他动词”(她没有说出她使用哪个动词代替了“watch”)。
谢德列茨基表示,“在我的职业生涯中,我从未见过比苹果更重视保密的公司。如果透露与所从事工作有关的任何蛛丝马迹,我们就会被开掉。即使在苹果内部,相邻办公室的员工也常常不知道对方所从事的工作。保密要求就像是顶在我们头上的一把枪,一旦我们有任何闪失,枪就会响的。”
保密能防止产品提前泄漏出去,但它也有一些副作用。其中之一就是,即使在苹果内部,工作流程也没有明确规定,更没有成文的最佳实践指南。例如,谢德列茨基就表示,在苹果,EVT产品没有清晰的定义。
谢德列茨基称,产品开发中一个阶段完成、下一阶段开始的时间也是不明晰的,每个阶段的标准没有确切规定。这些通常要靠开发人员来蒙。
如果对保密的要求没有这么高,就可以制定一些成文的最佳实践指南,但这是苹果所坚决禁止的。在Instrumental,谢德列茨基手下的工程师制订了一份指南,详细阐述了每个测试阶段的标准,她说这些标准已打印出来,并张贴到世界各地工厂的墙上。
谢德列茨基说,“因为要保密,所以苹果有点乱。



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