孫海濤：我國平板顯示(FPD)行業智能制造的現狀與趨勢|V課堂第57期
3月9日，江蘇省企業信息化協會總群迎來了第57期【智造+V課堂】。本期【智造+V課堂】邀請了昆山國顯光電有限公司自動化中心總經理兼信息技術部總經理孫海濤孫總給大家帶來《我國平板顯示行業智能制造現狀與趨勢》的主題演講。
優秀CIO信息化主題分享月第四期分享嘉賓：
「昆山國顯光電有限公司」自動化中心總經理兼信息技術部經理 孫海濤
一、分享嘉賓
江蘇優秀CIO 孫海濤
1. 個人簡介
清華大學化學學士、清華大學物理化學碩士、北京郵電大學 管理科學與工程博士，主持建設的國顯光電AMOLED量產線被列為江蘇省“示范智能制造車間”，曾榮獲“全國優秀首席信息官”、“江蘇省優秀CIO”等榮譽。
從事企業IT和信息化工作16年，江蘇省多個企業信息化項目的負責人，主持實施過OA、ERP、CIM、FA、CRM、文檔管理等信息化和工廠智能化系統，推動和實施了企業信息安全體系，構建了制度、流程和信息系統一體化整合平臺。
2. 任職情況
- 2001.12-2006.03 北京維信諾科技有限公司 企業發展部經理;
- 2006.04-2013.10 昆山維信諾顯示技術有限公司 集團辦公室副主任;
- 2013.10- 至今 昆山國顯光電有限公司 自動化中心總經理兼信息技術部經理。
3. 參與設計項目
- 協同辦公知識平臺(OA&DOC)
- 企業資源管理系統(ERP)
- 計算機集成制造系統(CIMS)
- 自動物料搬送系統(AMHS)
二、分享主題
我國平板顯示(FPD)行業智能制造的現狀與趨勢
演講大綱
- 工業4.0與智能制造;
- 平板顯示(FPD)行業智能制造的現狀;
- 平板顯示(FPD)行業智能制造的趨勢;
三、原 文 實 錄
原文實錄context：
1. 工業1.0到工業3.0概況
說到工業4.0，我們很自然地可以想到會有工業1.0、2.0、3.0。工業1.0發起于18世紀末，準確說是以蒸汽機的廣大應用開始的，標志就是實現了機械化，手工業成為工業。
工業2.0要一直到20世紀初了，這個時候是以電力替代蒸汽動力為代表，實現了電氣化，電氣化促進了工業分工，進入了大規模生產時代，因為可以遠距離的傳輸相關動力了。1.0和2.0是以能源動力的變革為代表的。
到了工業3.0則轉為信息化開始發揮主要作用，工業3.0時代也叫自動化時代，這個時候PLC(就是設備上的可編程控制器)和計算機得到了廣泛的應用，這個時候，機器開始接管大部分體力勞動和少部分腦力勞動。
工業4.0是什么呢?在說明這個問題之前，我們可以回顧一下中國的兩化融合和中國制造2025的一些由來。美國提出了工業互聯網的概念，工業互聯網首先是GE公司提出來的，借助互聯網信息技術，來提升它的工業競爭力水平，工業互聯網概念逐漸被美國政府所接受，并且成為美國的國家推動政策。
2013年的時候，德國正式提出了工業4.0，在工業的基礎上，通過把設備實現智能化以及跟計算機、服務器等相關聯，實現了智能的生產制造，也叫做智能工廠、智能制造。日本則通過著力打造3D技術和產業以實現產品制造革命。美國、德國、日本他們都在提升他們的制造競爭力，但是他們的著眼點、出發點的基礎是不同的。美國是互聯網的強國，所以他借著互聯網來振興他的工業;德國是工業強國，他通過設備和產線智能化來增強他們的工業競爭力;日本則通過產品技術來提升他們的制造競爭力。中國作為一個世界大國，自然也不甘落后，中國既不是互聯網的強國，也不能算是工業強國，但是中國既是互聯網大國，也是工業大國，所以中國基于這兩點，提出了“中國制造2025”。
我認為“中國制造2025”的含義要更加的廣泛和深刻，它一方面要通過信息化，提升制造業競爭力，另一方面也通過制造業的不斷強大，反向助推我們的信息產業的發展。中國制造2025其中一個很重要的核心理念叫做兩化融合——工業化和信息化的融合。我想中國的這個理念，、其實是比較符合中國的國情的，而且不管是制造業，還是信息產業，都是非常大的產業，這兩者的相互促進，我相信會給中國的整體競爭力提升和經濟社會的發展，帶來無限的可能。
中國為了更好的做兩化融合，提前也做了一定的準備，考察了各國之后，中國首先和德國合作，參照德國工業4.0的理念先行動起來，同時也借鑒了其他國家工業革命的相關做法。
2. 工業4.0
接下來我就來談一談我對工業4.0的認識。
什么是工業4.0?很普遍的情況是每個人都能描述一些工業4.0的特征和表現，但是卻很難給出一個明確的、準確的定義。我的理解是工業4.0可以從三個方面來理解：
首先，工業4.0是一個模式，如果我們從網上查工業4.0，我覺得相對來講比較靠譜的一個定義，是這樣的：利用信息物理系統和互聯網等先進技術與工具，將生產中的研發、供應、制造、銷售等價值鏈信息，進行數據化、智能化、協同化，最后達到快速、有效、個性化的產品供應。信息物理系統指的就是我們的設備、物品、物料等物理存在都具有一定的信息含量，或者能處理信息、產生信息。比如說帶有編碼的物品，通過與服務器相連，這個編碼就能帶出這個物品的相關信息。
還可以從另外一個角度來理解工業4.0，它可以說是一系列的技術，從乙方角度來講，他們在討論工業4.0更多來講是落實在一些技術層面上。這里面包括軟件技術，比如大數據、云計算、虛擬化、移動化、物聯網、互聯網等等;也包括硬件方面，比如工業機器人、傳感器、RFID、3D打印、智能物流、工業交換機等等，甚至帶有人工智能的一些設備，比如我們所說的像智能家電，都帶有一定的信息技術含量。
從制造業來說，我覺得工業4.0它的核心其實是一種理念，這個理念就是智能制造，它包括一些典型的特征，比如說數字工廠，通過數據可以透視的這樣一個透明工廠。另外智能制造具有柔性應變的能力，它基于信息化、智能設備以及柔性供應鏈，基于對客戶需求的高度敏感，進行小批量個性化的生產。基于數據統計、分析，可以快速、準確、有前瞻性的進行預測和決策。
到底工業4.0的內涵和外延是什么?我覺得現在其實是很難下一個完整的定義，或者是明晰的描述，因為我認為只有到工業5.0的時代，我們才可能反過來給工業4.0到底是什么，做一個完整的描述，畫上一個完美的句號。如果說以4.0為尺度的話，在我看來目前國際上的制造業絕大部分情況下都是處在3.x這樣一個階段，已經跨越了3.0這樣的企業基本上在3.X的階段。對于一些國際型的先進的大型制造業企業，可能會達到3.5以上，那對于絕大多數企業，特別是我們國內的企業，能夠達到3.0到3.5之間，其實已經算是比較先進的了。
我認為在工業4.0的道路上，我們國家的制造業還有很長的路可以走，當然反過來講也可以說，我們還有很大的潛力可以挖，所以從制造業的角度來講，今天想我進一步分享的是關于智能制造。
3. 平板顯示行業智能制造現狀
我所在的工作單位是昆山國顯光電，是一家從事AMOLED研發、生產和銷售的企業。AMOLED是繼液晶之后新一代的顯示技術，目前應用最多的，大家如果想看到的話，就是三星Galaxy系列的手機和國產主流品牌的旗艦手機，現在基本都在用AMOLED顯示屏。
下面我從我們企業所在的平板顯示行業的角度，來談一談智能制造的現狀和趨勢，首先是現狀。平板顯示簡稱FPD，FPD行業有很明顯的特點，就是資本密集型、技術密集型和人才密集型都非常突出，入門的投資門檻都是一百億以上，現在一個國內的工廠都有投資到五百億的了。FPD行業是B2B的行業，我們生產的產品主要供應給像手機、智能手表、儀器儀表等終端廠家，我們不是直接面對消費者的。FPD的生產可以說工藝非常復雜，動輒幾百道、上千道工藝甚至更多，而且自動化程度非常的高，第一生產是高度自動化的;第二物料的搬送都只能靠自動化來搬送，而且它的車間對環境的要求，比如說對溫濕度、潔凈度等的要求都非常高，需要盡量減少人在車間內的活動。
從FPD行業來講，有些會員和朋友可能會知道4.5代線、5.5代線、6.5代線的概念，所謂的幾代線，其實是根據生產投入的基板長寬尺寸來定的，目前最主流的是5.5代線和8.5代線。5.5代線基本的尺寸大概是1.3米×1.5米，而8.5代線大概是2.2米×2.5米。這么大的基板(厚度只有0.2到0.5毫米)和這么復雜的生產工藝，靠人工是無法進行生產的，所以FPD行業跟半導體行業一樣，一直是自動化和智能制造比較靠前的先行者。
從SAP公司相關定義來看，制造業一般分兩大類，一類是重復制造;一類是離散制造。
離散制造的產品往往是由多個零件，經過一系列并不連續的工序加工最終裝配而成。比如說像火箭、飛機、汽車，這些都是屬于離散制造業，特點就是過程中基本都是通過物理變化進行各種組合。重復制造是指被加工對象不間斷的通過生產設備，通過一系列的加工裝置，使原材料進行化學和物理變化，最終得到產品，比如說制藥、化工等這樣的行業。FPD行業的特點是，前段做屏體的階段基本上屬于重復制造，到后段變成一個一個小屏，然后與電路、模塊等綁定在一起，形成顯示模組，這一段它是典型的離散制造。
剛才講FPD行業的特點的目的就是想說，FPD它的特點決定了它對自動化和智能化的倚仗，而且不管這個工廠大與小，它都同時有離散制造和流程制造的工段，所以在信息化方面來講，也是需求最完整、相對最復雜的。FPD企業要想走向智能制造，一般情況下要經歷幾個階段，我把它分為基礎階段、中級階段和高級階段。如果你想進入FPD行業，想建一個平板顯示的，尤其是屏體的工廠，它的信息化入門門檻是很高的，也就是說你至少要達到基礎階段水平，否則的話，你是無法實現4.5代以上的生產線的生產的。
基礎階段至少要實現單工廠的自動化和初步智能化。從技術角度主要包括一些信息化系統，包括ERP、MES、AMHS以及信息化的生產設備、處理數據的SPC等等。MES是制造執行系統，它主要是銜接ERP下達的生產定單，把定單變成工單，然后向自動化設備和搬送設備下達指令，完成整個工廠自動化;AMHS指的是自動物料搬送系統，剛才講過了，主物料由于尺寸很大又很薄，所以基本上全部通過自動化的搬送工具來進行搬運;信息化設備是指車間里幾乎絕大部分的生產設備和檢測設備都是聯網的，有自身數據的搜集能力，以及向MES、向服務器傳遞信息的能力，同時能夠接受上級系統，比如MES系統或者是跟它配套的自動化系統相關的信息的輸入，并做出反應。基礎階段還要具備一定的數據搜集和處理能力，能夠通過這些幫助工程師更好的提升產線的運行能力，快速處理產品的質量問題、缺陷問題。如果能做到以上這些，我覺得就構筑了一個通向信息化的基礎平臺。
構建基礎平臺我覺得有幾點很關鍵，一定要實現系統的集成，避免信息孤島。信息孤島在幾年前在很多企業還廣泛存在，隨著這幾年信息化的理念越來越普及，應該說凡是做信息規劃、IT規劃的企業，基本上都可以比較好的做到系統集成了。我們有一些建廠比較早的企業，后來也通過一些手段來盡量的打通各個系統，實現系統集成。系統集成之后，要想真正發揮數據的作用，還有一點就是數據要一致，特別是主數據要一致，同樣的一個東西或者一個對象，在不同的系統中必須要有同一個編碼。也就是說不同的系統在接收到這樣的一個編碼也好，還是這樣一個對象也好，都會識別出來它在系統中是某一個東西，而不會說這樣一個編碼或者特征，在這個系統中會有多種解釋，這樣的話，可以為下一步的數據處理，為提升到中級階段奠定基礎。
在基礎階段，還要有一個安全穩定的基礎架構，從數據機床到網絡到信息安全，包括我們的辦公網、生產網，以及現在有的公司還有專門的研發網等等。一般來講在這個階段，信息化的團隊具備了系統維護的能力，但是這種信息化產品主要還是靠外來的提供，甚至項目的實施也是外部來主導的。
如果企業想進一步提升智能化水平，或者企業已經實現了集團化運營，或者規模逐漸變大，我想其他的一些信息化系統也要進行部署和實施。比如說PLM系統、SRM系統、SCM系統，就是產品生命周期管理、供應鏈管理和客戶管理，也就是說基礎階段解決了單個工廠的問題，下一步就是圍繞著工廠的整個供應鏈上下游進行延伸，然后由制造向研發延伸，跟研發進行集成，跟產品技術信息進行集成。有了這個之后，還要有BI系統(商業智能的系統)，可以把我們整個生產和企業運營過程中產生的數據，進行搜集、處理、分析，并快速的以比較方便的形式展現給各類需求者，上到領導決策層，下到工人或者主管等層面。
此外，中等階段還可以包括移動化，這個也有很多公司都實現了。所謂移動化就是通過手機、pad、筆記本電腦等移動終端，可以遠程獲取工廠或者公司運營的相關數據和情況。還有模擬設計，在產品設計端采用大量的模擬軟件或工具。通過這些可以很好的支撐一個企業集團化或規模化管理，以及把產業鏈更好的打通，還可以實現完整的質量追溯。
這個階段相比基礎階段就要更進一步了，信息鏈要雙向暢通，數據從設備一直傳遞到ERP、到BI、到最上面的決策層。反過來講，從BI下達的指令或者從ERP下達的指令，可以一路走下來，一直傳導到設備端，或者從工廠傳到供應鏈的兩端，相關的情況又能反饋回到工廠來。這樣意味著要具有較強的數據處理能力和展現能力，此時的數據量也會比原來要大很多。
所謂較強的數據處理能力，就是對海量的工業大數據有進行處理的能力，甚至有一定的計算模型，能夠比較有針對性的給需求者和決策者提供決策依據、操作依據、判斷依據。這對基礎架構也會有更高的要求，很多虛擬技術，新的網絡技術都能得到應用，來提升整個基礎架構，支撐大數據流量、大數據處理等方面的需要。這個階段的IT團隊和信息化團隊，應該具有較強的二次開發能力，可以在主信息產品的基礎上、主系統的基礎上，做二次開發或者做一些小型的周邊系統的開發，來讓相應的信息化系統更好的滿足自身個性化的需要，提升自身的競爭力。
4. 平板顯示行業智能制造發展趨勢
即便部署了這么多系統，我覺得離真正的智能化其實還是有差距，只能說為工廠走向智能化奠定了一個相應的比較好的基礎。當然，這里面提到的一些基礎能力和中級能力，這些不一定是絕對的，在同一個階段，不同的系統都有可能根據自己的需要，有的提前上，有的延后上，都沒有關系。但，有了這些系統的部署和應用，我覺得應該說邁入了智能制造的門檻。
如果走向智能制造，國內的FPD企業其實還有很大的空間和潛力，絕大部分的企業目前也就達到了基礎階段或者中級階段的水平。但是，幾乎主要的大公司現在都在做IT規劃，而IT規劃中很重要的一個方向，就是怎么樣提升智能制造的水平。下面就談一談我對國內的FPD行業智能制造的發展趨勢，也就是說我所能夠想到的，什么情況下能夠叫做達到了一個比較高級的階段。
中國FPD行業未來的發展，甚至廣泛一點是中國制造業的發展，如果想要走到智能制造高級階段的話，它必定要借助這個時代的一些新技術和新平臺。典型的包括大數據、云計算、互聯網，甚至人工智能、3D打印等等，當這些能夠充分利用起來，并且產生價值的時候，可能我們的制造業就進入到一個高級階段了。
這個階段，我覺得非常核心的一個要素就是大數據充分的應用能力，把大數據的價值充分的發揮出來。什么是大數據?大數據定義很多，總體來講比較類似，一般情況下就是指這個數據量非常的大，在一定時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉和處理已經無法做到了，需要新的處理模式才可以。通過對大數據的處理可以獲得更強的決策力、洞察力，甚至可以用來優化我們的管理和運營流程。這樣的大數據往往呈現海量、高增長率和多樣化等特征。國內的FPD企業已經有了越來越強的大數據處理能力，但我覺得大數據的神奇和價值還遠遠的沒有被發掘出來，需要一些很高端的信息技術和工具才能夠實現。強大的專業大數據分析能力需要先進的分析模型，而這種分析模型跟剛才所說的中級能力相比，一定是有學習能力分析模型，而不是一個靜態的，不會變化的分析模型，里面蘊含著非常先進的數學算法。
這樣的一些大數據應用，在具有學習能力之后就會顯示出一些更加類似于人的思考的外在表現。我們知道它不可能按照人腦進行思考，它無非就是一種算法，但是恰恰通過這種高級大數據模型的不斷學習，最后的反映出來外在表象會類似人的表現。就像阿爾法狗，我們都知道它就是大量的運算，但是它下棋卻像一個人類高手在下棋。這種具有學習能力的大數據分析模型的建立能力，以及跟業務的匹配能力，我認為可以體現出是否達到了高級階段或者到達了什么水平。
舉個例子來說高級階段的水平。我們現階段大部分的企業在生產制造過程中，品質管控都是靠檢測站點搜集數據，搜集完數據之后再去分析，如果出現了質量問題再進行追溯，看看是哪個環節出了問題，通過解決這個環節的問題，進一步提升我們的良率。這樣的反饋周期實際上是比較長的，而且當你發現大量不良品的時候你的損失已經發生。如果達到了高級階段，就不應該是這樣了。我的理解就是，它應該可以監控你的過程數據，就是生產過程中各種工藝的變化、環境的變化和設備自身運行狀態的各種變化，然后把這些變化和最終的產品缺陷等現象關聯起來，形成一個可學習的模型，通過大數據不斷沖刷和不斷迭，最終建立一個最精確的關系，快速的實現多個因素對一個結果的影響的模型描繪，而且這個模型還是動態的。我們知道靠人分析的話，往往只能分析出一個因素對另一個結果的影響，或者兩三個因素對一個結果的影響，而FPD制造過程中影響因素極其的多，光靠人去判斷、去研究、去解決，效率是非常低下的，而且不是一直可靠的。所以，如果我們的將來數據處理能夠具有這樣的一個能力，就會極大的提高我們發現問題和決策的效率。高級階段的智能制造，就是基于大數據，基于我們剛才說的一切技術，可以具備一定程度的自動決策能力，也就是說它不需要經過人工干預，在很多情況下它可以直接下達對設備、對產線，或者對信息系統下達一些指令，或者進行反饋指導、指引，自動的進行調整或者決策。我們原來是在這種品質檢測站點才能發現的問題，這時候損失已經產生了，而我們如果能夠對過程進行監控，并且能夠跟我們后面的質量進行關聯的話，我們就可以在生產過程中直接進行調整，避免最后成為不良品。大家可以想像，對于我們這種投資幾百億的工廠，那么每提升一個百分點良率，或減少百分之一的損失，會有多大的價值?
我覺得還有一些趨勢，或者說大家希望能夠達成的，一個是虛擬設計，另一個就是虛擬制造。但是對于FPD行業來講，由于它是重復制造，不是離散制造，需要根據一個原材料菜單把這些原材料通過很復雜的工藝最后變成產品，FPD行業的虛擬設計和虛擬制造是非常難的。虛擬設計和虛擬制造在離散行業，特別是汽車制造業，機器人裝配業其實已經有很多實際應用了，比如說海爾的工廠就在用虛擬制造，但是對于FPD行業來講目前看難度非常的高。
還有一個趨勢，就是信息鏈要走出自身的企業和工廠，向上下游延伸。也就是說，一個企業的信息化系統不止是管自己，還要管我的上游，對我的上游提出要求，并且跟我上游企業的信息系統進行關聯，甚至設備進行關聯，甚至在一些計劃方面也要進行協同。再就是向下游也要進行延伸，更好的幫助我們的客戶。還要有足夠強大的基礎架構進行支撐，比如說公有云、私有云、虛擬化以及一些比較高級、比較先進的數據中心和網絡基礎架構等。
在高級階段，企業的信息化團隊要具備開發復雜系統的自主開發能力了，一方面是這種系統價格昂貴，但更重要的是，當企業如果走到比較領先或者前沿的時候，如果想引領行業，就會發現要做的很多創新或管理理念沒有現成的或比較成熟的信息化工具、IT工具來支撐。那這時候怎么辦?就要很大程度上靠自主開發和自主創新，所以這種團隊能力也是衡量是否達高級階段的標準。
以上就是我覺得我現在能夠看到的FPD行業在智能制造方面的一些趨勢。當然還有很多更先進的一些理念，比如說人工智能、可視化技術，如VR、AR等。這些有可能也會成為智能制造的一部分，但有可能是工業4.0，也有可能是未來工業5.0的組成部分，這都很難說。我認為隨著我們新IT和信息化技術、數據分析技術等方面的不斷發展，以及理念的不斷創新、應用的不斷創新，智能制造水平還有很多提升的空間。
FPD行業是跟各個行業相比，在信息化和智能化方面來講是走的比較靠前的，是因為它自身有很強大的需求和內在驅動力，但是直到目前為止仍然只達到了一個還不算特別高的智能制造階段，還有很大的空間，很大的潛力。這不管對甲方還是乙方而言，其實都是代表了更大的機會，對我們所有這些做信息化的同仁們來講，在這樣一個時代，我們的價值也能得到更好的體現，這也是一個非常大的激勵。
