连接器行业的智能化转型
1 连接器行业市场营销动态根据统计数据显示，2019年我国连接器市场下游主要为汽车、通信、计算机，分别占比为22%，21%和16%。2020年受益于5G通讯、新能源汽车等消费电子崛起，我国16家连接器上市企业成绩斐然，企业营收总额达1465.29亿元，归母净利润达111.92亿元，其中营收及归母净利润增长企业超8成(表1)。16家上市企业在5G通讯和新能源汽车连接器两大市场均有所布局。虽受疫情、芯片紧缺和原材料涨价等影响，部分企业汽车连接器销量增速缓慢，盈利水平下滑。但也不乏有企业在车用连接器业务上实现逆势增长。从整体发展态势分析，连接器行业发展仍将看好。2021年是“十四五”规划开局之年，“新基建”、“碳达峰”、“碳中和”等政策将继续给连接器行业带来新的海量需求。连接器行业如何抓住机遇和利好政策智能化转型谋发展，是摆在每个企业面前迫切需要解决的问题。2 连接器行业集成创新现状国家“强基工程”、“互联网+行动计划”和“中国制造2025”等政策方针，为连接器行业智能制造提供难得的发展机遇。目前我国连接器企业集成创新可分为以下三种类型;企业应根据自身集成创新现状制定智能制造发展规划。2.1 生产中低档连接器的众多中小企业集成创新仍处于拷版模式本世纪初世界制造业大规模转移进入我国沿海地区，特别是长三角、珠三角地区。建立了众多与制造业配套的通信、工业连接器企业。共同特点是技术集成度低、产品大量类同和质量水平普遍属中低档。这些企业采用手工加机械的组装流水线生产方式，技术集成创新仍处于改革开放初期的拷版模式。2.2 生产髙端连接器的大型国企和部分民企已进入渐进模式承担航空、航天、军用和通讯等髙端应用领域连接器生产任务的大型国企和部分民企，拥有多条为国家重点工程或手机、汽车、轨交等民用市场热销配套急需的连接器生产流水线，釆用手工加机械的工业2.0和自动化的工业3.0并举生产方式。企业具备一定的技术选择和整合能力，能在现有技术基础上对产品工艺进行功能或特性渐进式创新(微创新)，企业集成创新已进入渐进模式。2.3部分拥有主导产品设计实力的国企和外企进入突破模式随着我国汽车、电信与数据通信、计算机及周边设备、工业、军工、航空等下游企业对高端连接器需求增长，使高端连接器市场快速增长。国外知名连接器企业纷纷把生产基地转移到我国，加上航天、航空、通讯等连接器龙头企业对高端连接器投入的不断增加，使我国连接器行业整体水平迅速提高。部分拥有主导产品设计实力的国企和外企，已进入能整合内部和外部资源的集成创新突破模式。企业拥有自主研发的专业化、国际化、品牌化产品自动化生产线，实现生产效率和性价比最髙的大规模批产自动化工业3.0生产。3 连接器行业智能化转型步骤智能制造是将物联网、云计算、AI等新—代信息技术应用于产品制造全生命周期，以通过自主深度感知、自主优化决策和自主精准执行提升制造各环节的质量和效率。我国制造业正处在由数字化、网联化向智能化发展的重要阶段，制造业+AI应运而生(图1)。图1 制造业智能化发展史连接器行业智能化转型将通过数字化、网联化、智能化三步实现。1) 数字化釆集海量数据，“感受”工业过程。工业传感器作为工业数据的釆集感官，多类别、广应用，为智能化奠基。目前连接器企业在设计生产过程中广泛应用计算机辅助设计(CAE)和计算机辅助制造(CAM)技术。例如深圳有限元的CAE仿真软件成功应用于连接器产品插拔力、正压力、温升和模流等仿真设计和可靠性分析。扬州精艺研制的多种型号数控专用机床或加工中心成功应用于连接器壳体零件高效、精准的成形加工。2) 网联化通过互联互通、高速传输、云端计算，打破“信息化孤島”。—方面打通工厂内部数据流，另—方面进—步打通产业链上下游企业各个环节数据流。最终实现产品全生命周期数字化。例如中航光电、航天电器等连接器龙头企业通过企业资源计划(ERP)、产品数据管理(PDM)和制造企业生产过程执行系统(MES)等软件应用，成功实现企业内部信息互联互通、高速传输、云端计算，打破“信息化孤島”。并通过供应商关系管理(SRM)和客户关系管理(CRM)软件打通产业链上下游企业各个环节数据流。3) 智能化提高自主决策水平，通过对生产过程中海量数据信息进行自主理解、学习沉淀，形成知识，最终由智能设备自主执行。智能制造的核心是在海量工业数据基础上，通过对数据的深度集成和分析，实现智能化决策，并通过柔性生产、动态调控，网联协同等新型制造模式，提升企业质量效率。例如航天电器智能立体仓库投入使用，产品通过出入库流水线，具备每天8小时出入库800盒产品的能力。自动扫描成品盒上二维码，录入产品信息，实现产品订单自动化批次管理，出库时只需选择订单，即可自动出库发货。在减轻出入库劳动強度同时，有效提高成品订单管理的准确性和可靠性。4 连接器行业智能制造发展现状4.1龙头企业智能制造发展起引领示范作用近年来航天、航空、通讯等电连接器龙头企业在“中国制造2025”“工业互联网发展行动计划”等政策支持下，智能制造技术发展业绩卓著。1) 航天电器实现宇航级超微矩型连接器智能制造2016年航天电器贵州航天电器坚持创新驱动和绿色发展理念，瞄准航天、通讯等领域对高可靠超微矩型电连接器的市场需求，组织自动化装备事业部精英团队坚持长期攻关，率先建成绞线插针自动生产线(图2、图3)，可自动完成绞线插针校直、自测、校正和监测等工序，效率提升十倍以上。车间人员由60人减至28人，减员53.3%。人均月产量由3.3万件提升至10.7万件，效率提升近240%，产能由月产200万件提升至300万件，产品合格率由80%提升至95%以上。通过和贵州工业云合作，将云平台、PLM、ERP等七大系统无缝集成，从客户下单到生产的数据可同步共享，将生产流程中的信息孤岛全部打通。实现生产组织内部信息与生产设备之间互联互通，以订单驱动生产，从用户发布需求到产品交付周期大大缩短，生产效率大大提高。2021年贵州航天电器完成中德合作智能制造样板车间的建设，实现了多品种小批量电子元器件产品混线生产，从客户下订单到最终交付，从技术研发到客户服务实现了全流程的信息化集成。绞线插针矩形连接器智能制造生产车间建设，实现了微米级器件的智能化加工，月产量过千万只。宇航级超微矩型电连接器的智能化、集约化、绿色化生产水平处国内领先地位。2)中航光电建成耐环境圆形连接器智能制造生产线2020年中航光电推进制造技术升级工程，加快智能及数字化车间建设。加快建成全数字化制造管理、物料按需定点智能配送、质量全生命周期管控相统一的智能生产线，形成示范带动效应，推动制造工艺技术水平和现场管控水平提升。38999系列是航空、航天、通讯、军用等高端应用领域广为选用的耐环境圆形电连接器，具有多品种、小批量、高可靠等特点，每天出入库产品和零件种类多、流量大。新建成的38999智能制造生产线，分拣作业单元、中央立体仓库、物流传送作业等工序衔接流畅，现场秩序井然。该项目实施涉及17万个产品BOM关系变更，涉及零件90多万种。38999智能制造生产线成为国内连接器行业领先、物流配套最好的系统。3)华丰史密斯互连建成多条替代进口的高端连接器产品线2018年四川华丰和全球领先的连接器和微波组件生产商史密斯英特康出资组建华丰史密斯(四川)互连技术有限公司在绵阳成立。以连接器技术为核心，为中国的铁路和商业航空航天领域提供高可靠高性能的连接器和互连产品应用解决方案。华丰史密斯新工厂2020年建成8条航空和铁路连接器生产线，预计2023年在绵阳生产基地将建成19条高端连接器产品线的组装生产，以实现高端连接器技术本土化供应链发展目标，深度参与“中国制造2025”，“一带一路”战略发展。通过华丰史密斯互连的本土制造和研发优势，可加速将优化协调和创新产品投放市场，满足客户需求。4.2企业加速生产工序自动化(数字化)升级步伐连接器生产企业，为满足客户小批量、多品种、高质量和高可靠需求，通过生产装备更新改造，在零件加工(冲压、机加工、塑压、表面处理等)、装配(压接、焊接、粘接、压配等)，在线检测(尺寸、外观、分离力、保持力、机械寿命、导通、绝缘、耐压和镀层深厚等)工序，广泛采用自动化(数字化)设备仪器代替原来手工操作，提高了生产效率和质量一致性。连接器行业生产自动化(数字化)升级步伐加速。4.3 企业工业互联网应用总体水平偏低随着企业自动化(数字化)水平不断提升，大量独立的信息化系统导致“信息化孤島”问题。因知识产权和专利保护，企业之间横向信息数据不能共享。这是连接器行业自动化(数字化)升级发展必须突破的瓶颈。根据信息通讯研究院2018-2021年对150家平台企业测试结果，我国工业互联网平台能力整体偏低，工业数据管理作为平台基础性能力，总体掌握程度并不理想(图4)。图4 150家企业 工业互联网平台的能力积累测试结果智能制造是电连接器行业由“制造”走向“创造”的关键，是提高产品质量可靠性整体水平和效率、提升价值链地位、提高创新能力、应对就业人口不足问题的重要手段。目前连接器行业正处在由数字化向网联化、智能化发展的重要阶段。只有通过互联互通，建立高速通信网络和云计算平台，才能实现海量数据的汇集和处理，解决“信息化孤岛”问题，通过深度学习等AI技术广泛应用 ，连接器行业未来才有望实现自主智能决策。4.4 企业智能化转型促进业态创新纵观四次工业革命产生的两大基础：社会需求和技术成熟程度。发达国家，特别是德国传统制造技术相当成熟，已达到大力发展智能制造时代。而我国制造业基础技术水平与发达国家相比存在明显差距。虽连接器产品销售市场规模超过美日德，但产品设计生产所需的关键材料、工艺技术装备、和产品基础标准等软、硬件仍依靠发达国家企业引进。基础共性技术的薄弱和落后，严重制约我国连接器行业智能化转型。5 连接器行业智能制造发展关键要点5.1 调整产品结构提升技术集中度2020年全球连接器销售额达到近800亿美元，其中中国约300亿美元，占全球销售额37.5%。虽自2016年起我国就已成为全球连接器最大的制造和消费大国，但2020年全球十强连接器厂商销售额排名中没有中国大陆企业。台湾富士康紧随美国泰科、莫仕、安费诺和法国法马通后排名第五,中国立讯精密、星坤控股、中航光电、得润电子分别排名第11、12 、14、15位。说明我国连接器行业和发达国家相比技术集中度仍较低，还有很大提升空间。面对中低端连接器产能过剩、关键高端连接器仍依赖进口的现状，必须调整产业结构。政府应运用财政货币杠杆向连接器智能制造创新企业倾斜，促使承担航空、航天、电子、通讯、兵器等高端应用领域连接器生产任务企业，加速智能化转型和集成创新步伐，不断提升企业在全球连接器销售额中占比和排名。未来智能制造将促使生产模式由“大规模流水线”向“定制化规模生产”发展，组织模式由“竞争与垄断”向“竞争与协同共享”发展，产业模式由“生产型”向“服务型制造”发展。我国连接器行业龙企业正在努力实现这—目标。例如中航光电研制的56G背板连接器具有结构紧凑、高速率、高密度、高可靠等优点，突破了高速差分信号传输模型设计、性能仿真设计、性能测试、高精度冲圧及塑压加工等关键技术，产品能满足物联网、车联网、智能家居等新业态所需数据传输速率和5G通讯等国家战略层面重点行业关键技术发展，数据传输性能可满足通讯行业未来10-15年的需求。5.2分工细化培育连接器智能制造生态体系“大而不强”是行业发展急需解决问题，行业要转型升级，由“制造”转向“创造”，由“速度”转向“质量”。不仅要发展一批世界级大型龙头企业，还应培育一批长期专注于连接器行业细分领域，能引领该领域发展，占据市场领先地位的“单项冠军”。“单项冠军”企业是行业创新发展基石，也是核心竞争力重要体现。特别是中小连接器企业，一定要“有所为、有所不为”，长期专注于企业擅长领域，走“专、特、优、精”发展道路。“单项冠军”企业将助推实体经济向更高端层次发展，促进行业智能制造发展。专精特新“小巨人”是国家为鼓励中小企业实现专业化运营、精细化产出、特色化工艺和新颖化产品四方面发展而专门设立的荣誉奖项，旨在培育出—批专注于细分市场、创新能力强、市场占有率高、掌握关键核心技术、质量效益优的排头兵企业，助力实体经济特别是制造业做实做强做优，提升产业链、供应链稳定性和竞争力。例如中航光电西安富士达公司长期专攻射频连接器世界高地，是杰出的“单项冠军”企业。2020年公司获国家级专精特新“小巨人”荣誉称号，2021年公司入榜国家级重点专精特新“小巨人”企业。5.3 培育智能制造人才团队连接器产品可靠性是设计出来的，制造出来的，不是检验出来的。连接器智能制造包括智能设计、智能加工、智能装配和智能服务四个关键环节。其中智能设计是智能制造的引领。为此必须借助国家的政策和资金扶植，培育坚强的智能制造创新研发团队。要有人潜下心来花数年乃至更长时间去研究连接器产品正向设计，在设计过程中考虑用户使用可靠性，通过定性可靠设计或定量可靠性设计保证设计的高可靠性。连接器产品制造过程的工艺设计、物料检测、供应链管理都是基于可靠设计或可靠性设计转换而来，形成由一个源点(用户需求)到终点(用户使用)的完整链条。例如USB插座端子智能设计时，要同时考虑冲压、电镀、塑压、装配、检测和物流等工序智能化的可行性和可靠性(图5)。图5 智能生产USB插座端子(铜带髙速冲压、镀金、塑压)5.4 建立连接器智能制造知识库和行业标准智能制造包括知识库/知识工程、动态感知/实时感知和自主学习/自主决策三大核心技术。其中制造知识是智能制造中的灵魂。连接器行业协会应充分利用“国家强基工程”政策扶持，向国标委申报立项，组织制定连接器智能制造接触件、绝缘体等关键零部件的基础材料标准、性能、可靠性和寿命标准指标，集中研制智能化机械加工、注塑、表面处理等基础工艺和制造设备标准，破解行业发展瓶颈。连接器智能制造本质是对“大数据”有目的的搜索利用，将有用“数据”转化为“知识”，通过自学习系统自动柔性控制生产过程。目前连接器行业智能制造还处于初级启蒙阶段，数据利用率非常低。建立连接器智能制造行业标准的基础是共性技术研究成果，目标是通过共性技术合作研究平台数据共享搜索获取的“该怎么做的公认知识”,制定为行业标准。实现航空、航天、信息通讯等重点领域选择核心企业与上游材料、工艺装备、检测设备等基础配套企业对接，运用综合标准化方法，开展智能制造关键材料、零部件制造工艺标准研制和达标活动，系统解决连接器智能制造所需的基础产品设计、材料、工艺和检测标准衔接问题，全面提升行业智能制造的专业化、国际化、品牌化水平。例如苏州金江铜业为满足航空、航天等高端应用领域连接器绞线插针、线簧插孔等接触件智能制造用铍铜细丝替代进口的需求，和中航光电、航天电器开展联合攻关，2020年向国家有色金属标准化委员会提出了“射频线簧连接器用细铍铜丝”行业标准项目建议书。为实现连接器接触件智能制造用铜材替代进口目标迈出了坚实一步。5.5构筑连接器行业智能制造+互联网创新服务平台连接器行业智能制造创新，必须先形成在互联网+环境下产学研共同参与、技术和产品市场同步开发、多行业、多学科深度融合的开放性协同创新新格局。柔性流动成为吸引智能制造高端人才和资源配置的重要机制，小企业为市场提供智能制造成果，大企业为智能制造成果提供市场。知识产权正在成为智能制造创新动力和合作纽带。构筑连接器行业智能制造+互联网创新服务平台作用愈显重要，第二、三产业功能融合催生新型智能制造平台型企业和平台型经济正在崛起。例如苏州昆山联扬电子材料公司是—家智能制造+互联网创新服务催生的平台型企业，专业代理销售全球各著名铜加工厂商生产的高导电高性能铜材。近年来为我国高端应用领域连接器接触件智能制造保驾护航，提供了许多国内无法生产的低厚度偏差、高细表面、细晶结构的“卡脖子”关键铜材。连接器行业协会应充分利用“国家强基工程”政策，大力扶持本土连接器智能制造装备发展。向国资委申报立项，组织有条件能诚信合作的产业链上、下游企业联合攻关，攻克本土连接器模具加工、冲压、机加、注塑、电镀、组装和在线检测等智能制造关键装备在重点领域的集成应用，不断提高其质量和可靠性。连接器行业协会是指导、联系和推动中小企业智能化改造的纽带和桥梁，应通过与社会科技资源的优化配置和整合，为连接器企业智能制造创新提供技术开发推广、新技术交易、知识产权保护、科技成果转化、技术培训和筹集资金等服务。促进企业由过去单独封闭式创新转向平台式的开放创新、联盟式的协同创新。6 创建“连接器智能制造产业联盟”建议“工业互联网发展发展行动计划(2021-2023)”指出:要推动形成各方积极参与的团体赛模式。工业互联网是涉及设施建设、融合应用、技术创新、产业生态和安全保障的融合性、系统性工程，企业不能单打独斗。要充分调动工业企业、基础电信企业、工业软件企业、工业控制企业、设备制造企业、解决方案提供商等各方积极性，推动形成主体多元、协同创新的产业生态和“团体赛”模式。进一步发挥工业互联网专项工作组协调机制作用，形成跨部门、跨领域、跨行业合力，完善政策体系和推进措施。鼓励各地工业和信息化主管部门、通信管理局加强协同，形成推动合力。现在连接器产业核心竞争力已不再仅是单项优势技术或产品，更多来自于对高效集成的全产业链的高度集中，产业竞争模式巳正式向“全产业链竞争”转变。面对连接器龙头企业为构筑新的产业格局而进行的频繁兼并收购，以及由此在产业链各环节逐步形成的整体优势，应尽快建立“连接器智能制造产业联盟”，完善连接器生态环境，形成贯通我国纵横向、完整的连接器“全产业链”(图6)。图6 “连接器智能制造产业联盟”组织图目前“各自为政、相互保密”的失效分析和可靠性试验运行体制，造成国家资源和人力物力的极大浪费。创建“连接器智能制造产业联盟”最大得益是可“有章可循、优势互补”，使双方利益最大化，最大限度避免由于无序竞爭和监管不力造成资源浪费。社会进入大数据时代。建立和完善产品从原材料、工艺制造到最终使用的数据利用，对可靠性分析能起到事半功倍效果。必须创造企业诚信氛围，打破“各自为政、相互保密”现状，建立“数据共享、合作共赢”新机制。构建产业联盟的目标是通过体制机制创新，建立一个“政、产、学、研、用”五结合的跨界联合智能制造的经济实体，使国内外智能制造优秀资源、机器和人才实现实时产品和信息的互联，形成高度灵活、个性化、网络化的智能制造产业链。推动成本最低、效益最高的“工业3.0”和满足用户需求定制生产的“工业4.0”健康发展。和互联网技术发展一样，它是一个由易到难的过程。智能制造产业联盟的逐步形成是一个登顶发展过程。7 结束语我国连接器行业发展正处于由“制造”到“创造”的过渡时期。未来几年行业整合集成创新和智能制造将成为连接器行业发展的主题。实现智能制造创新的关键是体制和人才。当务之急是要调整产业结构，进行行业整合、分工细化。不仅要发展一批世界级大型龙头企业，还应培育一批长期专注于连接器行业细分领域，能引领该领域发展，占据市场领先地位“单项冠军”。要通过体制机制改革，创建连接器产业链的经济实体和跨界数据共享的合作研究平台。组织行业智能制造研发团队，利用跨界数据共享平台开展设计、材料、工艺和检测等共性技术研究，向“数据”要“知识”，并把“公认知识”制定为“行业标准”。
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