许多制造商都在谈论环保。但在行动方面,很少有公司能与国际商业机器公司(IBM)相提并论。蓝色巨人(Big Blue)位于纽约州波基普西(Poughkeepsie)的高端服务器工厂(High-End Server Plant)专注于各种精益和绿色举措,获得了2008年年度组装工厂奖(Assembly Plant of the Year)。

装配盖-蓝色变成绿色


许多制造商都在谈论环保。但是,说到行动,很少有公司能比得上国际商业机器公司(IBM, Armonk, NY)。蓝色巨人一直致力于可持续发展。

在IBM位于纽约波基普西(Poughkeepsie)的工厂装配线上,这种环保承诺显而易见。这个31.5万平方英尺的设施用于组装高端计算机服务器,传统上被称为主机。十年前,当互联网第一次流行起来时,IBM通过其企业服务器营销活动重新命名了大型机。

该工厂坐落在哈德逊河岸边一个500英亩的树木校园里,通过绿色西格玛倡议致力于环境。其目标是通过更有效地管理能源、材料和自然资源,节省资金,提高生产率,减少IBM端到端供应链操作对环境的影响,并将浪费和排放降至最低。

拆卸和再制造在67岁的波特凯西植物的日常运营中发挥关键作用。在过去的五年中,该工厂重复使用了1100多万份。超过1,450个高端系统已被恢复,翻新和重复使用,而超过25,000公吨金属已被回收。事实上,不到2%的总材料进入垃圾填埋场。

“在IBM,我们把节约能源和保护环境视为一个战略商业机会,”工厂经理吉姆•金(Jim King)表示。“我们正在积极地追求准确描述我们制造过程中的碳足迹。这主要是通过测量我们的制造过程,以及建筑能源仪表盘和集成能源到模拟建模练习来完成的。

“我们还与我们的房地产团队合作,通过照明选择、温度和湿度规格以及其他绿色技术来实现节能,”King补充道。“此外,我们正在考察入境物流,寻找回收包装的机会。我们还在出口物流中重复使用包装,我们从外地回收用于国内再利用。”

该工厂目前正在实施一个主要的回收倡议,并进行全面的废物审计,除了传统的纸和塑料形式外,还包括泡沫包装,静电放电(ESD)袋,泡沫插入物和收缩包装等材料。鼓励员工参加“午餐和学习”会议,他们讨论各种绿色举措。

iso14001和iso9001:2000认证的工厂也是精益生产活动的领导者。通过精益技术优化生产流程,如5S、kaizen和视觉系统,King和他的先进制造科学团队在过去两年中为IBM节省了700多万美元。

由于这些精益和绿色的努力,Poughkeepsie工厂获得了《装配》杂志的第五届年度装配厂奖。该工厂也取得了令人印象深刻的成果,解决了高混合、低量组装的独特挑战,如供应链管理。



IBM仍然选择在内部建立高端服务器,作为一项战略业务计划。
尽管计算机行业的许多公司都外包了硬件生产,IBM仍然选择在内部建立高端服务器,作为一项战略业务倡议。

复杂的产品

尽管美国经济疲软,IBM于2008年的上半年持续了较高的。事实上,第二季度收入增长了13%。IBM的总裁兼首席执行官Samuel Palmisano将大部分增长归因于在Poughkeepsie植物组装的产品中。该植物被认为是IBM的皇冠宝石,因为产品建立了一些最大的利润生产商。

2008年的2008年集会工厂负责开发和制造世界上最复杂的企业服务器,这些服务器广泛用于科学,工业,政府和学术界的应用。

System z和Power Systems等产品被世界各地的公司用于维护和处理大量数据。许多高端服务器位于航空公司、银行、经纪公司、汽车租赁公司、赌场、信用卡发卡机构、政府机构、医院、连锁酒店、保险公司、零售商、大学和研究实验室的后台办公室。

在过去的五十年中,Poughkeepsie植物建立了成千上万的大型机和服务器。他们中的许多人在世界上最快,最强大的电脑中排名。今年早些时候,该植物在为全球核安全管理局洛杉矶阿拉莫斯国家实验室(LOS Alamos,NM)组建了世界上最快的计算机时历史。

Roadrunner超级计算机是世界上第一个突破千万亿次运算这一里程碑的系统。千万亿次运算是指每秒运算1千万亿次的能力。这台电脑的功率相当于100,000台笔记本电脑——一个1.5英里高的堆栈——比最近的非ibm电脑快三倍多。

波基普西的组装者还建造了世界上第二和第三快的超级计算机,它们分别被安置在劳伦斯利弗莫尔国家实验室(利弗莫尔,加州)和阿贡国家实验室(阿贡,IL)。在去年夏季北京奥运会期间,当地气象局使用了poughkeepsie制造的IBM系统p575来帮助天气预报和空气质量控制。1997年在一场备受关注的国际象棋比赛中击败世界冠军加里·卡斯帕罗夫的IBM“深蓝”电脑就是在波基普西制造的。

今年早些时候,IBM在这家工厂推出了三种新产品:
  • 系统Z10主机由地下设计,通过显着提高性能,从而大大提高数据中心效率,同时降低功率,冷却成本和地板空间要求。它比其前身Z9更快的50%,提供高达70%的容量。
  • Power 575超级计算机帮助终端用户解决航空航天、能源和天气建模等领域的一些世界上最具挑战性的问题。它采用了独特的铜水管水冷系统,并配备了IBM的POWER6芯片,这是世界上速度最快的微处理器。Hydro-Cluster的性能是其前身的近5倍,能效是前者的3倍多。
  • Power 595 UNIX企业服务器旨在简化数据中心基础设施,并通过服务器整合、更容易的系统管理和节能来降低运营成本。它是世界上速度最快的UNIX系统。与Power 575不同,这台机器使用传统风扇进行风冷。

在IBM工作了20多年的King说:“市场非常愿意接受这些产品。”结果,他的工厂蓬勃发展。目前该公司每周7天、每天三班工作。为了满足新产品产生的需求,这家工厂最近雇用了更多的装配工。

超过6,000人在波夫普希校园工作,开发和制造高端服务器。除了在工厂工作的700人外,该网站还包括众多研发实验室,工程办公室和客户支持中心。

制造业与硬件开发实验室相结合。高级制造科学经理Warren Boldrin说:“这很重要,因为我们能够作为一个团队——开发、制造和工程——将新产品推向市场,以在这个细分市场中竞争和领先。”

Boldrin说:“我们负责IBM产品组合的大部分硬件,这是IBM完整解决方案的一个重要方面。”“每份订单的服务器价格从几十万美元到数百万美元不等。因此,每个订单都有可能对公司的财务业绩产生重大影响。考虑到与每一笔订单相关的收入影响,这家工厂的运作完全专注于以卓越的质量按时发货,而成本则代表了我们客户的价值。”



许多大面板子组件从波夫申卡发货到海外的IBM设施
许多大型面板组件从波基普西运到IBM海外工厂。

消费者导向的组装

波基普西工厂目前生产四种主要类型的机器和25种基本模型。每个单元的大小相当于并排放置的两台投币式汽水机。这些相对低调的黑匣子大约有72英寸高,40英寸深,36英寸宽。

但是,由于客户的要求,装配线上没有两台机器是完全相同的。每台机器都是定制的,并根据客户定制的独特规格塞满了强大的微处理器、存储卡和其他电子元件。

大约有5000个材料清单结构反映了配置的机器上的各种选项。“这些选项进一步分解为数千个零件号,”King解释道。“复杂性来自于这样一个事实,即每个特性代码都有无限多的排列组合。我们从波基普西运出的每台机器都是按照客户的要求建造的,反映出独特的DNA。如果你把这些材料中的每一个都引爆,就会发现成千上万的分立部件。”

尽管产品复杂,但简单的生产过程让工厂脱颖而出。“装配团队以满足客户的期望为荣,”King说。“我们的努力和讨论基于商业价值和以客户为中心。而且,所有的改进都是由我们的一个或多个业务价值驱动的:周期时间、质量、文化、库存和成本。”

Poughkeepsie工厂还包括一个大型面板组装和测试(LPAT)操作,这代表了IBM高端服务器产品中使用的核心技术。这些操作采用原始组件,如晶体管和电阻,以及IBM多层陶瓷模块,并使用高速放置工具将它们组装到高度复杂的印刷电路板上。然后,面板进行符合销和销孔检查,包括x射线过程,然后他们随后进行测试。大多数芯片是在10英里外IBM位于纽约菲什基尔的最先进的300毫米半导体工厂生产的。

LPAT操作策略性地位于箱式工厂附近的独立建筑中。“IBM对这些关键的上游流程的所有权是一项巨大的竞争优势,就始终如一地刷新了传统的三年周期的业绩,”LPAT制作测试经理Jeff Boniello说。

许多LPAT子组件也从波夫申卡发货到海外的IBM设施。“我们不仅在本地行动,而且我们以几种方式作为全球整合企业的成员,”Boniello指出。“高端服务器的所有新产品都从这里推出。Poughkeepsie是市场上一些最复杂的子组件技术的全球源泉。“该工厂在巴西,法国和爱尔兰提供IBM订单履行中心。

博尼洛解释说:“我们有能力平衡工厂之间的订单,以及通过工厂间交易根据全球需求重新分配库存。”“从市场营销的角度来看,IBM在全球各地的工厂不仅给了我们在其他地区的存在,而且我们还能够优化业务运营,并降低与大订单相关的分销成本。”


IBM Poughkeepsie的组装人员负责构建世界上最复杂的企业服务器
IBM Poughkeepsie的组装人员负责构建世界上最复杂的企业服务器。

新挑战与新机遇

20世纪40年代初,IBM接管了位于纽约市以北60英里(约合60公里)的农村地区的一家前泡菜厂,开始生产军火和其他物资,以支持战争。自那以来,波基普西工厂一直是IBM的制造中心。1948年,IBM在附近建了一家新工厂,开始大规模生产电动打字机。数据处理产品,如按键和分类器,在几年后被添加到生产组合中。

IBM 701是该公司首款量产电子计算机,1952年开始在波基普西组装。随着时间的推移,700系列真空管机器帮助推动了美国企业从穿孔卡片机向电子计算机的转变。上世纪50年代末,IBM工程师在波基普西(Poughkeepsie)建造了世界上第一条全自动晶体管生产线。该公司每小时生产并测试1800个晶体管。

波基普西的组装者于1964年开始建造革命性的System/360主机。它是第一个使用可互换软件和外围设备的大型计算机“家族”。一个公司可以从一台小型电脑开始,随着需求的增长而插入其他电脑,而无需购买新的软件。流行的系统/360也在美国太空计划中扮演了重要的幕后角色,在休斯顿的任务控制中心监测和指导阿波罗的飞行。

尽管拥有如此多的成功和令人自豪的传统,但在IBM帮助开创的个人电脑革命带来的10年变革中,IBM在上世纪90年代初遇到了困难。但是,通过专注于支持网络计算的集成解决方案和企业IT架构,该公司成功转型。

今天,IBM有三个主要的业务部门:硬件、软件和业务服务。尽管计算机行业的许多公司都外包了硬件生产,IBM仍然选择在内部构建高端服务器,作为一项战略业务倡议,以帮助它在市场上保持竞争优势。

“IBM公司将System z和Power Systems产品的提供视为关键,因为我们的营销战略是以为客户提供完整的解决方案为中心的,”King说。“IBM保持着竞争优势,我们可以提供从这些元素中选择的产品和服务,为我们的客户转化为巨大的价值。

“没有系统Z或电力系统,[我们不会]在我们今天享受的市场中有存在,”王。“由于对公司的收入和保证金贡献,高端服务器线仍然是硬件产品的基石。

“我们的产品为许多行业提供了IT支柱,这些行业都依赖IBM来运行各自使命的命脉,”King指出。“如果没有System z和Power Systems的产品,IBM在利用软件或咨询服务方面就不会处于有利地位。”

因此,IBM继续对Poughkeepsie网站进行大量投资。例如,在过去的一年中,工厂进行了重组和重新设计,以优化生产线的流程。

“我们已经展示了时间和时间,我们的执行是从可维护性和质量的角度来看世界级,”毕格林解释道。“这直接与我们的市场驱动,以客户为中心的价值观。

Boldrin指出:“Poughkeepsie团队为IBM公司对我们的信任和信心感到骄傲,我们将提供超出预期的客户体验。”“我们IBM的基本企业价值观之一是‘致力于每一位客户的成功’。’我们非常重视Poughkeepsie所扮演的角色,以确保我们的客户认识到并利用他们与IBM的关系和投资。”

2008年年度装配厂生产的产品通常在数据中心结束——安全的密室设施,里面装满了处理大量交易的电脑,如信用卡购买和驾驶执照表格。数据中心构成了全球IT基础设施的骨干。然而,它们中的许多正在经历戏剧性的转变,这增加了对IBM新产品的需求,如System z10。

研究和咨询公司高德纳公司(Stamford, CT)最近进行的一项研究显示,在未来五年内,超过70%的大公司将不得不修改他们的数据中心。企业不仅要极大地降低数据中心的低效率和复杂性,而且要更有效地共享IT资源,并使它们更好地适应不断变化的业务条件。

互联网启用的数字交易的爆炸需求也在创造拥挤,负担过剩的企业数据中心。许多设施都变得高度分布式,有点碎片。因此,它们的能力有限,他们能够快速更改并支持新型技术和交易的整合。

此外,许多公司正在通过降低计算机电源,冷却成本和地板的要求,试图提高其运营效率。在2001年之前,大约87%的数据中心建于2001年,当廉价的电力和硬件成本允许其组织在忽略能源时提高生产力。

与运行数据中心相关的能源成本基于每秒百万条指令(MIPS),预计未来几年的额外数量低于IT预算的10%至30%。“这就是为什么系统Z10具有85%的占用空间,能量成本高出85%,而不是前身的能源成本高达85%,”系统工程经理Robert Edge Jr.。

“IBM高端服务器技术的进步大大减少了框架的物理占用,”Edge说。“在20世纪60年代,需要一辆拖拉机挂车才能将System/360送到客户处。如今,具有更强处理能力的机器可以用一个托盘装运。”


由于客户的独特规格,装配线上没有两台机器是完全相同的
由于客户的独特规格,装配线上没有两台机器是完全相同的。

High-Mix生产

IBM Poughkeepsie的制造业务包括多样化的流程,从大容量,重复,插头和放置面板组件到中度复杂的内置节点到更低的卷,高度复杂的待秩序履行单元。这些唯一的构建配置被设计成和制造到非常苛刻的规格 - 植物中组装的所有产品都具有可能达到50年的平均延时的失效测量。

“我们有一个劳动密集型的过程,这取决于高技能知识工作者来组装和配置这些产品线,”King说。“我们的流程是明确定义的,并随后具有大量精确度,以识别成功对公司和客户依赖的关键过程指标的成功表现。是什么让这个植物独特的是我们拥有建立到计划的制造过程以及建立秩序的履行过程。“

构建到计划模型用于重复装配过程和高使用子组件,而构建模型适用于被配置为特定客户请求的复杂子组件。订单不仅包括硬件和功能产品,还包括软件预加载选项。因此,系统Z和电力系统上提供的所有功能可定制到具有几乎无限的配置可能性组合的程度。

Boldrin说:“硬件是按照严格的规格制造和测试的,它非常依赖于特征拓扑、位置、连接和参数性能标准。”“我们的业务模式还提供了现场升级,以发生在现场任何给定的机器类型或序列号。这迫使我们在发货给客户之前,在工厂测试所有配置。”

在IBM的高端服务器制造的早期,每个订单都是为每个独立客户的划痕构建。只有在组装整个实体之后,仅以串行方式完成组件,FAB子组件和系统配置测试。这导致了更长的测试过程,因此,交付时间通常是六至八周。

Boldrin指出:“如今,随着fab的实现过程,我们已经认识到许多效率的提高,我们在最终分配和消耗到一个与客户订单绑定的配置实体之前,对组件和组件进行测试。”“这大大缩短了交货期,从原来的几个月缩短到现在通常不到5天。

Boldrin补充说:“从制造的角度来看,这带来了许多固有的好处。”“例如,更少的人需要生产产品;减少库存;组装一台高端服务器所需的部件数量也有所减少。此外,支持制造过程所需的空间要少得多。”

Poughkeepsie的实现流程可以实现与低端服务器、存储设备和笔记本电脑等简单得多的产品相比的周转时间。工厂密切监控客户的需求,以确保适当水平的在制品被预先构建并储存在看板系统中,以支持预期的满足需求。

“这种强调速度大大减少了满足订单所需的时间,允许制造团队在客户订单进入货物的48小时内满足高端服务器订单,”King说。“包括装配,测试,包装和将订单放在卡车上。”客户还可以向现有服务器订购升级,可以在几个小时内组装和发货。

由于产品的复杂性,与台式机或笔记本电脑硬件相比,波基普西工厂的制造环境被认为是相对较小的量。Power System和System z产品是在同一条装配线上生产的,这条装配线由移动工作站组成。

一旦收到客户订单,就使用预制零件来组装订单。钣金底盘,框架,机架和门是由外部供应商建造。大部分库存都由供应商拥有,直到它们被拉到工厂使用。

中央处理单元被称为“书”,在工厂的环境控制室中组装和测试,以防止损坏。汇编器将多芯片模块安装到电路板上,并将电路板合并到更高级别的装配中,称为处理单元书籍或节点。盒子用于减少循环时间并减少浪费的运动。

装配者佩戴防静电带,并参考连接到移动工作站的笔记本电脑上的电子工作说明。每一套指令都是独特的客户订单和具体要求。

每台计算机由一名操作员组装,他负责安装所有的组件和组件,比如输入输出抽屉和节点,它们被滑动到机架上并联网。此外,他们还安装电源单元,并连接所有的电缆、线束和控制器。

紧固件连接有DC电动工具,配有条形码扫描仪。这允许IBM在部件上跟踪序列号。“鉴于质量影响,以及零件的​​高度值,我们具有广泛的序列化实践,”边缘说。“基本要求是,我们可以向子组件(父母)向上的组件(儿童)的系列,并最终进入运送到该领域的实体。这还包括将该序列号的放置到插槽级别。“

操作人员使用各种各样的起重设备和材料搬运设备,因为组件很重。例如,插入机器的每个节点重120磅;每台机器最多可以容纳8个节点。一台高端服务器组装完毕后,重量通常会超过3000磅。

每台机器组装完毕后,都要经过一个广泛的测试周期,以确保IBM具有传奇般的可靠性。一组技术人员对计算机进行了24小时的测试,以模拟冷热工况。

通常情况下,每个季度末和每年年底都会有大量订单流入工厂。出现这种需求泡沫的原因是,高端服务器往往是IBM大多数客户的主要资本支出。通常情况下,在统计季度财务业绩结果之前,资金不会被分配或批准。

这种混合制造和履行模式使工厂能够优化资源,在本季度早些时候执行“从建造到计划”的流程,然后将可用产能转移到根据需求班次支持“从建造到订单”的运营。组装工作单元和测试单元可以适应System z或Power Systems产品,因此可以最大限度地灵活响应市场需求。

组装者面临的另一个高混合、低量的挑战是,订单可以在构建周期的任何时候更改。大约20%到30%的订单会在装配周期的后期更改。事实上,顾客可以在他们的电脑发货之前进行更改。King说:“我们的系统和工艺设计使我们能够在工艺中保留制造价值,并且只对功能改变的净变化做出反应。”


由于服务器的成本高达数百万美元,每个订单都会对IBM的财务性能产生重大影响
由于服务器的成本高达数百万美元,每个订单都会对IBM的财务性能产生重大影响。

美国精益倡议

为了与IBM在创新方面的著名声誉相媲美,2008年“年度装配厂”采用了一种名为“前进之路”(Path Forward)的本土精益制造模式。该计划是三年前由一个先进制造科学(AMS)团队发起的,该团队由操作员、制造工程师和供应链专家组成。

“该项目鼓励文化转型,强调制造领域不断增长的技术技能,同时也对士气和流程所有权产生积极影响,”材料、物流和硬件支持经理Chris Foltz说。“我们把操作员从工厂里拉出来,把他们放到教室里,教授精益制造的基本原则。”

植物内的所有生产过程都被执行并衡量精确的目标和目标,以推动持续改进。这些包括管理库存水平,质量测量和随时的交付指标,所有这些都与各个财政测量紧密对齐。“我们采用前沿哲学通过拥抱供应商合作和追求各种供应商管理的库存实践来增加我们的库存转动,”Foltz指出。

AMS团队最近在Poughkeepsie工厂的大部分区域完成了全面的5S计划。福尔茨说:“在过去的12个月里,我们大约有50%的生产空间通过重新选址或基础设施升级进行了改造。“这些改进在保持业务连续性和100%准时发货的同时,也超过了质量水平目标。”

“在这项工作中,我们广泛使用了模拟工具,通过更智能、数据驱动的决策来促进变化,”Foltz补充说。“这给了我们一个‘沙盒’,让我们可以在做出任何过程改变之前进行尝试。”

新的和改进的工厂布局带来了更小的运动圈和更顺畅的生产流程。其他好处还包括显著降低生产周期,缩短上市时间,以及降低生产成本。AMS团队甚至已经申请了几个美国专利,因为这个项目使用了新颖的供应链概念。



组装奖

关于这个奖项

组装杂志年份组装植物该奖项于2004年设立,旨在展示美国的世界级生产设施,以及使其取得成功的人员、产品和工艺。所有在美国组装产品的制造商被邀请提名他们的工厂。

该奖项的目标是确定采用世界一流工艺降低生产成本、提高生产率、缩短上市时间或提高产品质量的最先进设备。

今年早些时候,大会印发了几期正式的提名表;此外,网络版也出现在该杂志的网站上。提名来自不同的制造商,反映了该杂志的人口统计特征。

所有被提名者均由一个独立专家小组和大会编辑人员根据下列标准进行评价:

  • 装配工艺是否通过使用新技术得到改进?
  • 工厂是否通过更有效地利用现有技术来提高其性能?
  • 工厂是否采取措施降低生产成本?
  • 新的或改进的装配工艺是否提高了生产率?
  • 工厂是否利用装配改进来减少上市时间?
  • 该植物是否提升了底线利润和竞争优势?
  • 产品是否为高效组装而有效设计?
  • 该植物是否试图保护环境和节约自然资源?

作为第五届年度冠军年份组装植物竞争,IBM高端服务器工厂(Poughkeepsie,NY)在植物的特殊介绍期间收到了雕刻的水晶奖和纪念横幅。

以前的得奖者年份组装植物获奖的有施耐德电气/Square D公司(莱克星顿,肯塔基州);Lear公司(蒙哥马利,美国铝业);施乐公司(Webster, NY);肯沃斯卡车公司(Kenworth Truck Co.)。2009年度的提名表格年份组装植物奖项将于明年初提供www.jaquemin.com。

要了解更多关于IBM Poughkeepsie工厂的信息,请在ASSEMBLY的网站上搜索这些文章:

  • 社区援助之手。
  • 绿色西格玛倡议。
  • 历史街区。
  • 创新思维。
  • 智能产品背后的聪明人。
  • 世界级的供应链。