揭密蘋果製造工廠:每年的支出可以造兩艘航母
衡量蘋果製造業務規模的一個很好的指標是資本支出,即用於廠房和設備等方面的資本支出。蘋果資本支出令人難以置信地高。要想了解蘋果的資本支出,看看它位於庫比蒂諾的太空飛船園區就會“心中有數”了,這是全球建造成本第四高的建築物,耗資約50億美元。蘋果每半年花在生產設備上的資金與太空飛船園區不相上下。
蘋果巨額的資本支出
蘋果每年的資本支出約為100億美元。為了使讀者對蘋果資本支出有一個更直觀的認知,蘋果分析師霍勒斯•德杜(Horace Dediu)把蘋果每年的資本支出與美國海軍採購航空母艦的費用進行了比較。航空母艦是美國海軍採購的最大的設備,通常建造週期為10年。
德杜表示,“一艘航空母艦的建造成本高達四、五十億美元,蘋果每年的資本支出可以購買一、兩艘航空母艦。”
他補充說:“這是一筆普通人難以想像的巨額資金,……美國海軍出手都沒有蘋果大方。”
蘋果資本支出的大部分似乎都用在生產設備上。蘋果資本支出主要用於兩大用途——數據中心和生產設備。令人遺憾的是,蘋果沒有披露用於每項用途的資金,不過德杜稱,在資本支出中佔有更大份額的是生產設備,數據中心所佔份額較小。
“據我所知,唯一另外一家在生產設備方面投入巨資的美國科技公司是英特爾,讀者可以對蘋果和英特爾的這一數據進行比較,它們應當處於同一水平。”
英特爾投入巨資建設大型的芯片製造工廠——也被稱作“晶圓廠”。新晶圓廠的建造成本約為30億至40億美元。德杜表示,“晶圓廠建造成本非常非常高”,英特爾每年投入巨額資金,“也只能建造一、兩座晶圓廠。”
蘋果不建造晶圓廠,但它採購大量生產設備,例如數控切割設備,這些設備用於利用整塊鋁合金生產iPhone和iPad機身。據估計,蘋果已經連續數年採購了市場上全部數控切割設備。這些設備每台售價高達100萬美元,這意味著蘋果在採購大量生產設備。
德杜稱,“蘋果必須採購大量生產設備。這真是讓人感到震驚,要搞清楚這些設備中有多少是必要的很難。小道消息稱,到蘋果生產工廠,映入眼簾的全是各種生產設備,成千上萬台設備同時開動,生產蘋果產品的某些零部件。這就是蘋果製造業務的規模。”
蘋果資本支出金額有多高?太空飛船園區甚至都沒有被單列在其資本支出報告中,而是與其他資本支出項目混合在一起。對於大多數其他公司來說,50億美元在支出報告中還是可以清楚地顯示出來的,即使這筆錢是在數年中支出的。
但在蘋果資本支出報告中,過去數年的資本支出並沒有明顯增加,看不到它正在建造世界上有史以來最昂貴建築物之一的蛛絲馬跡。蘋果每年資本支出太高了,建造太空飛船園區的資金一點都不顯山露水。德杜估計,太空飛船園區僅占到5年內蘋果資本支出的10%左右。
蘋果開創的混合外包模式
蘋果把製造業務外包了出去,它怎麼還會在生產設備上投入巨資?答案是,蘋果首創了一種獨特的混合外包模式。
就像喜歡控制其主要技術一樣,蘋果也控制著供應商工廠中的設備。
歷史上,大多數廠商擁有自己的工廠和設備,並在自家工廠生產產品,或者將製造業務外包給擁有生產設備的第三方。蘋果融合了這兩種模式:蘋果為部分代工合作夥伴提供工具和融資,採購安裝在它們工廠中的生產設備。蘋果出生產設備,代工合作夥伴出工廠和工人。
這是一種獨特的混合外包模式。在大多數外包業務中,代工製造商擁有並控制自己的生產設備,但似乎蘋果出資採購生產設備、然後安裝在代工合作夥伴工廠中。這使蘋果對生產過程具有了更高控制權,要求生產過程符合自己嚴格的標準。
德杜表示,“我認為,蘋果作出了在戰略層面上參與生產過程的決策。它需要出現在生產車間,出現在工廠車間意味著,蘋果不僅僅只是派人去與富士康接觸,還要解決優化生產過程的問題。”
這種模式還可以防止蘋果知識產權洩露,以及代工廠商非法使用生產設備。與離岸代工廠商合作,一個常見問題是假冒偽劣產品。工廠在非工作時間進行生產並不罕見,例如在夜間生產仿品在黑市上出售。德杜說,“代工廠商可以生產出足以以假亂真的仿品,因為正品和仿品是使用相同設備生產的。”
當產品被淘汰後,擁有所有權,使蘋果可以處置這些生產設備,或讓它們閒置。德杜說,“如果蘋果控制著生產設備,它可以以任何方式對它們進行處置,防止任何公司再使用這些生產設備。這是蘋果防止仿品的另一個舉措。”
蘋果模式可行的一個原因是涉及的設備數量太多。德杜稱,部分蘋果代工製造合作夥伴很難獲得採購如此大量設備所需要的資金。它們無法通過銀行等傳統融資渠道獲得資金,因此不得不與蘋果合作。不過蘋果不是把資金借貸給代工廠商,而是自己採購生產設備。對於代工廠商來說,這個過程通常比向銀行貸款更快、更容易一些。
產品測試過程
蘋果產品的生產過程始於原型——或者更可能是數百個原型——它們的設計和製造在蘋果總部完成。
第一個原型和第一個量產產品之間的時間跨度為6個月到18個月或者更長,這取決於具體產品,有些產品的這一時間跨度甚至需要數年。在此期間,技術人員會發現並解決數百(甚至數千)個問題。
這個過程幾乎完全是由技術人員手工完成的。它要求工程師不時飛到工廠,在生產線上琢磨數小時、數天甚至數週時間,仔細觀察產品的組裝過程。
這一過程從一系列樣品開始,目的是對實際的生產過程進行測試。首先是工程驗證測試(以下簡稱“EVT”)。EVT是一個或一系列樣品,大致相當於軟件開發中的α測試版本。EVT之後,產品進入“設計驗證測試”(以下簡稱“DVT”)階段,最後是“生產驗證測試”(以下簡稱“PVT”)階段——大致相當於軟件開發中的β測試版本。
前蘋果產品設計工程師安娜-卡特里娜•謝德列茨基(Anna-Katrina Shedletsky)表示,“在產品量產之前,我們就製造了這些樣品。”謝德列茨基在蘋果任職近六年,參與了四代iPod的設計,之後擔任Apple Watch產品設計負責人。她現在是Instrumental首席執行官,這是一家利用機器學習幫助企業發現並解決工廠生產線問題的創業公司。
謝德列茨基補充說,“這是行業標準做法。這些樣品本質上是原型產品,因此,技術人員可以利用它們對設計進行測試和迭代,確保設計適合進行量產。”
在這一過程中,產品設計可能出現多種多樣的問題。某些組件可能很容易損壞,相當高比例的組件在裝配過程中會受到損壞。有時,組件設計可能很糟糕,在裝配時沒有能正確裝配,然後在產品第一次開機時不能正常工作。
謝德列茨基專門提到膠水——廣泛用於多種蘋果產品中。將部件粘合在一起可能是組裝組件的好方法,但這一過程可能會出現多種問題。工人塗抹的膠水可能太多或太少,可能存在間隙,或者膠水可能會流到產品中不應該有膠水的區域。如果生產車間溫度太高或太低,膠水可能無法正常凝固。在製造過程的另一階段使用的化學物質可能會影響膠水的粘合力。可能出錯的因素有很多,而其中一些錯誤要在很久以後才會被發現。
謝德列茨基說,“這些都是在開發過程中可能會出現且必須要解決的問題。”
一些生產問題可能非常難以發現。例如,也許有一個螺絲偶爾會被忘記擰上,但這種情況通常會出現在後半班、工人休息回來繼續工作、感到困倦之後。通常情況下,一個輪班中只會有一、兩件產品少擰螺絲,這看起來並不是什麼大不了的事,但如果工廠每天生產一百萬件產品,累積起來就很可怕了
謝德列茨基說,“只有一或兩件產品存在這個問題影響確實沒有那麼大,但是,如果一家工廠每天要生產一百萬件產品,那就可能會有很多產品都存在這個問題。當只有一、兩件產品存在某一問題時,最好就設法解決了,廠商就永遠不會遭遇數以千萬計產品存在瑕疵的問題。”
設計“黃金線”
生產過程從建造“黃金線”——作為之後生產線參考的原型裝配線——開始。
建造“黃金線”需要工業設計團隊、產品設計團隊,機械工程師,來自製造和運營部門以及代工廠商的工程師的參與。
他們將對“黃金線”調優,以實現最好的速度和最好的良率。通常,廠商需要在良率和速度之間進行妥協。在較慢的速度下更容易獲得更好的良率,但大規模生產需要速度和效率。“黃金線”的目的是在這兩者之間求得平衡。
廠商的想法是,建立完美的生產線,一旦確定各種參數,以後的生產線照著它來建造就好了。
謝德列茨基表示,“’黃金線’不斷進行改進,直到某一點,它的參數將被固定下來。它基本上就成為標準,是不會輕易改變的。”
“黃金線”將成為其後建造的所有其他生產線的模板,所有元素會不差分毫地被複製。
保持“黃金線”不發生改變可能很棘手。有時建造生產線和完全量產之間間隔時間長達數週或數月,這期間很多事情會發生改變。
如果稍後要對生產線進行任何更改,需要首先在“黃金線”上進行測試。
裝配線上的一個常見問題是,當有經驗的工人離職時,必須有新工人來取代老工人。新工人缺乏經驗,且工作速度較慢。如果整條生產線每9秒生產一件產品,這意味著生產線上的每個崗位必須在相同的9秒間隔內完成工作。經驗豐富的工人可以跟上生產線的速度,但新工人不行,所以不能用一名老工人取代一名新工人,而是要用三名沒有經驗的工人來替換經驗豐富的工人。這樣,這一工位就可以繼續以相同的9秒鐘間隔運轉。
上市銷售時機和聖誕節
對於像蘋果這樣的消費品公司來說,聖誕銷售季是一年中最重要的時段。在這一時間段內,其產品銷量很大,因此每年的新款iPhone都會在聖誕銷售季之前發布。
行業通行的做法是新產品應在9月1日之前發售,這使得在關鍵的聖誕銷售季,產品可以有足足三個月在市場上銷售。
為此,工廠必須能夠在9月和10月使產量達到最高水平,次年1月份時產量會下降。
產能提升
在完成“黃金線”建造並進行全面測試後,工廠會對它進行複制,這個過程稱為“產能提升”。
生產線的數量取決於“黃金線”的生產速度和每班需要生產的產品數量。
謝德列茨基解釋說:“非常熟練的工人完成一個工序可能需要9秒,這意味著生產線每小時可以生產一定數量的產品,每班產量可以達到3000至5000件。”
如果廠商每天需要生產5000件產品,則只使用一條生產線就可以了。如果每天需要生產2萬件產品,則工廠將需要四條生產線。如果每天需要生產10萬件產品,工廠就需要有20條生產線。“
估計蘋果工廠每天要生產75萬部iPhone,需要約150條生產線。
工廠建好數條生產線後,生產線負責人會開始對工人進行培訓。工廠會逐步建造數十條,甚至數百條生產線。蘋果工程師和生產線領導會一直密切關注產品良率,目的是避免出現大量殘次品。
謝德列茨基表示,“bone pile”是電子產品製造領域的一個行業術語,指殘次品,在被修復前不能發貨。
蘋果等公司會在夏季開始增加產能,使產量能在9月和10月達到最高水平。
提升產能需要時間,通常是數週甚至數個月,使產量一下子達到最高水平是不可能的。
預測是關鍵。理想情況下,供應與需求完全匹配——企業能銷售出去生產的每一件產品。
產品發布是一個複雜的過程,特別是對於像蘋果這種規模的公司,和像iPhone這樣發售第一周銷量就可能達到1000萬的產品而言。實現這一目標是一項龐大的工程,不僅涉及製造,還涉及營銷、物流、零售店、渠道合作夥伴、倉庫,船運和航空公司、海關檢查等。
謝德列茨基說,“一家大公司推出產品涉及很多因素。”
有時像蘋果這樣的公司會在提升產能方面做出妥協。如果提升產能不順利、生產線良率低、殘次品過多,公司可能會決定推遲發售日期,或者忍受較低的良率(這會增加產品成本)。
這就是為什麼每年旗艦機型iPhone供應情況都不相同的原因。旗艦機型iPhone通常在9月下旬發售,但偶爾會推遲。例如,在2018年,iPhone XR發售時間就推遲到了10月底。
提高良率的挑戰
廠商總是想最大限度地提高生產線的良率。如果在100件測試樣本中有一或兩件產品存在質量問題,一旦產品產量以數百萬計,有質量問題的產品將以萬計。
有時,存在質量問題的產品會被報廢,有時會被修復或返工。
蘋果擁有運營專家團隊,專門研究產品良率。團隊會仔細分析存在質量問題的產品。即使沒有發現重大質量問題,這一過程也需要數週時間。
但是,他們經常會發現重大質量問題,甚至可能導致產品發售跳票。
謝德列茨基稱,“由此造成的產品發售跳票非常普遍。這類產品發售跳票的兩大主要原因是,很晚才發現問題,以及發現質量問題後,找出原因並解決問題所需要的時間。”
生產過程中質量問題的例子:彎曲的天線
謝德列茨基講述了Instrumental一家客戶遭遇產品質量問題的故事。客戶被產品中的問題天線所困擾。在早期的開發版本中,這款產品出現逾20個天線故障,這是一個相當大的數字。天線工程師進行了故障分析,仔細查看每件問題產品並進行拆解,試圖找到造成這一故障的根本原因。他們懷疑這是一個設計問題,但他們最終發現組裝線工人在安裝天線時損毀了天線,並使之彎曲。產品故障的根源不在天線,而在於生產過程。
她說,“在提升產能時很容易出現這類問題,投產多條生產線時,雖然工人接受了必要的培訓,但他們仍然是新手,可能會引起這類問題,生產線會出現大量殘次品。 ”
最近被蘋果取消的AirPower充電墊可能就遭遇了這類問題。蘋果只是聲稱AirPower不符合其嚴格的標準。AirPower已出現在最新款AirPods的包裝上,這暗示它是在最後一刻被取消的,反過來表明它遭遇了製造問題。
富士康的規模
要理解蘋果業務規模還是有一定難度的。被稱為“富士康城”的富士康觀瀾科技園僱傭有超過80萬名員工,幾乎與舊金山等城市的人口相當。
“富士康城”比梵蒂岡、故宮甚至耶路撒冷都要大。它是個“獨立王國”,擁有宿舍、商店、餐廳、酒吧、卡拉OK廳和醫療設施。
謝德列茨基表示,在產能最高時,每天有多達一百萬部iPhone被生產出來。為達到這一規模,工廠需要數十條生產線進行整機裝配,有時需要數百條生產線用於組裝一些組件。
她說,每條生產線每天可生產3000至5000部手機。如果工廠每天生產兩個班次——在生產任務最繁忙時可能會增加到三個班次,那麼每條生產線每天可以生產1萬部手機。為了每天生產100萬部手機,工廠需要啟動100條生產線。
不公平的供應鏈交易
蘋果業務規模這麼大,它有時行事難免會有些霸道,比如“威逼”規模較小的供應商。
為了實現龐大的生產規模,蘋果經常與規模較小的供應商合作,以開發出創新的生產工藝,然後中止與它們的合作。
謝德列茨基表示,蘋果別無選擇,在開發新製造工藝方面只能向供應鏈施壓。為此,蘋果與小型創業公司合作,這些創業公司開發了用於製造產品或材料的新工藝。受到蘋果投資以及長期合作承諾的鼓勵,它們會在完善生產工藝上投入大量資金。但是,一旦生產工藝得到進一步完善,蘋果就會拋棄它們,將生產轉移到富士康。
謝德列茨基稱,蘋果在這方面的預算每年高達數千萬美元。
謝德列茨基拒絕披露被蘋果“始亂終棄”的小公司的名稱。她說她不知道是否有小公司嘗試起訴蘋果,即使有小公司嘗試過,它們也不會成功。
謝德列茨基承認,大多數情況下,與一家獨立供應商合作的長期影響,證明把零部件業務生產交給富士康是合理的。蘋果依靠小供應商不可能達到如此高的產量,“與較小的供應商合作非常困難,零部件物流始總是一個問題。我們可以把零部件生產任務交給富士康,它會應我們的要求組建一個團隊。我之所以這麼做,是因為這是上司吩咐下來的,在蘋果,任何人都要根據上司的要求行事。”
保密是把雙刃劍
當然,保密也是蘋果對員工的主要要求之一。所有蘋果員工都要宣誓保密,並簽署大量與保密有關的法律文件。蘋果對保密非常重視,在開發Apple Watch時,謝德列茨基都不會使用“watch”這個詞,甚至是在完全不同的語境中把這個詞用作動詞, “人們進行過培訓,不會談論在從事的工作。在從事Apple Watch開發的那段時間,我都沒有把’watch’這個詞用作過動詞,例如’to watch TV’(看電視),我會換用其他動詞”(她沒有說出她使用哪個動詞代替了“watch”)。
謝德列茨基表示,“在我的職業生涯中,我從未見過比蘋果更重視保密的公司。如果透露與所從事工作有關的任何蛛絲馬跡,我們就會被開掉。即使在蘋果內部,相鄰辦公室的員工也常常不知道對方所從事的工作。保密要求就像是頂在我們頭上的一把槍,一旦我們有任何閃失,槍就會響的。”
保密能防止產品提前洩漏出去,但它也有一些副作用。其中之一就是,即使在蘋果內部,工作流程也沒有明確規定,更沒有成文的最佳實踐指南。例如,謝德列茨基就表示,在蘋果,EVT產品沒有清晰的定義。
謝德列茨基稱,產品開發中一個階段完成、下一階段開始的時間也是不明晰的,每個階段的標準沒有確切規定。這些通常要靠開發人員來蒙。
如果對保密的要求沒有這麼高,就可以製定一些成文的最佳實踐指南,但這是蘋果所堅決禁止的。在Instrumental,謝德列茨基手下的工程師制訂了一份指南,詳細闡述了每個測試階段的標準,她說這些標準已打印出來,並張貼到世界各地工廠的牆上。
謝德列茨基說,“因為要保密,所以蘋果有點亂。”