分享嘉宾 | 赖骏凯, 艾聚达总经理
策划 | 高玉娴
友达光电成立于 1996 年,是光电行业最早进行智能制造转型的企业。在光电行业从规模竞争转向价值竞争的背景下,光电企业生产的产品形态呈现少量多样、高规格、定制化的趋势;但面板的生产周期仍然非常长,管理的幅度很宽,复杂性高;与此同时,面板价格出现变化,成本改善的速度比较慢。
各种内外部的因素,促使友达光电在 2015 年前后着手推动全面性的数字化转型。而在 2017 年,整个集团内部就开始大量导入 AI 推动预测式的制造、预测式的研发和预测式的运营。
2021 年,友达光电入选世界灯塔工厂,当时麦肯锡团队对友达光电给出的评鉴结果就是“大数据与 AI 技术开发与广泛应用,展现工业 4.0 自驱动的永续发展动能。”在这个过程中,友达光电培育了超过 800 位 AI 专家,累计了超过 2000 个 AI 模型(如今已经超过 3000 个),在工厂里实时运行。
基于这些亲身实践经验,友达光电对 AI 的应用形成了比较清晰的思路和路径。在最新一期的 InfoQ《超级连麦. 数智大脑》直播中,友达工业服务全资子公司艾聚达总经理赖骏凯,揭秘了友达光电作为“灯塔工厂”背后的 AI 应用案例和规 * 模化策略。
以下是分享全文(经 InfoQ 进行不改变原意的编辑整理)(点击「阅读原文」可查看完整直播回放):
今天跟大家分享四个议题:第一,友达光电自身数字化转型的背景,以及在这个过程中创造的价值;第二,AI 在工业领域的应用成功案例;第三,AI 扩散的关键策略;最后,总结一下企业如何提升新型竞争力。
1 品质提升是 AI 应用最重要的场景之一
下面,我们以车载品质管理系统作为一个切入点。
大家都知道,AI 被应用于非常多领域,而在制造中,品质提升是非常重要的一个应用场景。以车用市场为例,很多人可能对 IATF16949 品质管理体系非常熟悉,在每个制程过程中,我们都会去分析它的失效模式、失效原因,并且找到一个更好的管制方式,从而降低它的发生率,降低失效的严重度。
但是,过往的这种改善过程是存在天花板的,我们很难持续地去取得很好的改善成果。而 AI 可以帮助我们去突破这些改善的边界,甚至去拓展我们的管理幅度。
举个例子:过去我们大多使用的是统计方式在做失效分析,随着数据越来越多,分析维度就会有所短缺。而如果使用 AI 数据科学相关技术,就可以建构更高维度的分析能力,当分析能力越做越好,分析越来越细致,就有可能实现所谓的“无忧生产”的状态。
在整个监控和管理的过程中,我们也可以充分的使用 AI 技术。比如,在检测环节导入 AI 工业质检来建构智能化的检测能力;在产线发生率管理的过程中,也可以导入 AI 智能监控技术来建构智能化的管理能力,进而实现生产过程的精细化管理。接下来,聚焦数据科学、工业质检、智能监控三个方面,给大家分享一下 AI 在工业品质提升场景的具体应用案例。
AI 数据科学
首先,看 AI 数据科学。大家知道,最早企业做品质管理或品质改善更多是基于老师傅的经验去做分析,虽然后来衍生出了很多统计学方法,包括 6-Sigma、SPC、DoE 等等,但它们本质上还存在着老师傅的主观经验,并且分析的维度变量也是比较少的。
直到 2015 年之后,AI 机器学习的分析方式陆续出现,我们开始有机会通过 AI 的方式去做全样本的建模,通过数据来驱动客观分析,实现高维度分析,甚至可以去预测产品状态。经过大量的实践,我们得到结论就是,AI 的分析通常会做得比人更好。因为,过去我们遇到问题更多是事后解决,但 通过 AI,我们完全可以预测未来可能发生什么问题,并在这之前先行解决,或者进行干涉,从而减少产能的损失、良率的损失,实现事前管理。
以我们早期在友达光电内部进行良率改善的一个应用为例:比如面对 W Spot 这样的产品缺陷,过去我们花了很长时间去做改善,良率损失已经控制在 0.5% 左右,但是已经很难再找到改善的环节。直到使用了 AI 技术,我们在大量数据内部找到了两个新的关键因子。根据过往人的经验,我们并不认为这两个因素会影响到产品品质,而经过 AI 分析,我们尝试去做分析和小量实验,发现经过对两个参数的优化,我们的良率的确得到了改善,最后把不良率降到了 0%。这是非常明显的良率改善。
除了类似这种隐性因子挖掘之外,AI 技术还能提供非常多的帮助。例如参数推荐,我们在 PCB 行业做过一个应用案例,就是在金属镀膜的过程中(镀金或镀铜),成本材料非常高,如果镀的金层厚度过高,就会造成成本上升,如果厚度过薄,就会影响到产品良率。这时候,就要可以通过 AI 去做参数最优化的推荐,在兼顾成本跟品质的前提下给出最好的参数,这个参数过往都是由老师傅的经验决定的,但有可能它并不是最好的。
如今,相似的应用已经非常广泛,在过去多年时间里,我们已经在内外部超过 12 个行业实现了落地应用,包括 PCB、半导体、光电行业,以及传统的石化橡胶、医疗、食品、传统材料研发等等。甚至,不只是制造端,在产供研销等环节都可以,例如人力资源领域,可以用 AI 去做离职率的预测,再比如厂务端,可以用 AI 去预测用电量等等。这些都是新技术带给我们的一些新能力的扩展。
AI 工业质检
针对工业质检,很多企业会导入 AOI 的产线,但是,过去的 AOI 技术存在一定的技术短板,往往会因为规格越来越高,检出的缺陷越来越细微,从而产生大量误判,而当误判量变高,就需要有人工进行后续的拦检。这意味着,在这个过程中必然会产生额外的人力成本。对于这个问题,AI 工业质检的方法可以很好地优化。
以半导体行业应用为例:我们知道,半导体制程非常复杂,在晶圆的制造测试过程中有超过 40 到 60 道的制造和检测过程,需要大量的 AOI 机台在产线上去做产品的质量把关。我们有一个客户遇到过这样一个问题,他们每天经过 AOI 检测出来的照片超过 100 万张,日班和夜班分别有 50 个人在做复判,人力成本非常高,并且因为是人在做判别,所以效率很低,这也造成产线上任何良率异常回馈速度都非常慢,从而导致更多的产品损失。
利用 AI,我们可以把大量的 AOI 识别的照片通过 AI 去做模型训练,训练完成的这个模型可以下发到边缘进行推理,让后续所有 AOI 机台产生的 NG 图片都可以通过推理平台第一时间完成复判,另外少量还没有办法用 AI 复判的部分会由人跟机器去做协作进行一些补充标注,并且这些图片也会继续输入到模型中进行重新训练,进而进行持续地模型优化。
在这个案例中,我们通过 AI 方式帮企业节省了 60%-80% 的人工成本,并且因为复判精准度越来越高,速度越来越快,也使得企业产品良率得到了 6%-8% 的提升。
当然,除了半导体之外还有非常多的行业都可以使用 AI 去实现误判率降低。例如 SMT 行业也一样有在炉后进行 AOI/AVI 外观检测的需求,当发现元件异常、元件偏移等等,就需要非常多人员投入进行复判,这时候就可以使用 AI 技术去降低误判率,实现人工成本的降低。
工业智能监控
智能监控方面,这也是很多企业的痛点。过去,制造企业常常是通过人工查验去控管各个环节,比如在制造园区、车间内的人员是否都佩戴好安全帽、无尘鞋、防尘衣等等,是否存在安全遗患;比如,在关键岗位,工作人员是否按照动作标准和规范进行操作,包括生产过程中的节拍管制以及设备异常波动等等。而人工查验的方式,不但非常低效,而且没办法做到 24 小时主动管理。
这时候,通过 AI 智能监控技术,可以在园区既有的视频或者加装新的摄像头基础上,通过视频采集加上 AI 模型,对任何异常进行识别判断,并形成闭环的管理机制。比如安全的部分,可以识别人员的防护衣穿戴是否规范,在卸货过程中人员的位置是否安全,或者货梯有没有出现违规载人,甚至只是最简单的上下楼梯走路玩手机等行为,这些都可以通过 AI 技术形成 24 小时全天候、主动式的园区安全管理。
除此之外,我们也可以使用 AI 智能监控技术实现“防呆”。举例来说,在制造过程中,我们有个涂胶的设备,它的胶头会随着作业时间越来越大,以往这很难管理,只有它变大到连续性产生涂胶异常,在品质检测时候才能发现并介入管理。但现在,我们在旁边装了摄像头,可以 24 小时监控,只要一发现胶头,就可以跟设备去实时联动,让设备停下来,这就不会造成产品的品质异常。
当然,在制造过程中,我们还可以通过 AI 技术去管理人员的动作,或者装配过程中监控是否有缺件少件等等,从而进行品质监控。
2 无代码平台是实现 AI 扩散和“全民 AI”的重要抓手
大家可以看到,如今 AI 应用越来越广泛,企业关心的不只是 AI 的某个应用导入,还包括如何更快速地扩散企业内的 AI 应用,甚至是实现“全民 AI”的愿景。这个过程,需要企业投入非常多的资源支持,同时也充满各种阻碍和挑战,比如人才不足、成本高昂、模型训练速度缓慢,或者成效不明确等等。但是,随着技术的迭代,AI 技术的使用成本会越来越低,比如现在已经有很多的无代码 AI 平台可以助力企业快速完成人才的赋能和技术的落地。
比如,过去我们做 AI 数据分析的流程非常长,涉及数据预处理、特征工程、模型训练、模型评估以及非常多的代码工程,但现在,我们通过无代码平台,在整个过程中完全不需要使用到代码,只要点击几下就可以把 AI 的模型跑出来,从而完成数据分析的工作。
以某半导体龙头企业为例,他们通过无代码平台工具在 3 个月内赋能了内部 70 个员工,使其拥有了 AI 数据科学分析能力,借此,在新产品的良率上得到了 0.5% 的提升。在封测行业,良率已经非常高,因此 0.5% 是一个非常大的改善,同时,这也使得他们在整体成本控制上得到了很好的改善。
机器视觉应用也是相似的,通过这些无代码平台,企业只要把视频数据上传到平台上完成标注,一键就可以完成模型的训练,并且可以一键部署到边缘硬件,从而提升超过 70% 以上的开发效率。
今年第一季度,麦肯锡发布了《全球灯塔网络:续写工业 4.0 新篇章》,其中谈到,根据对全球超过 100 个灯塔工厂的观察,他们总结出这些企业之所以做得比较快、比较完善的最核心原因,就是他们参与人员非常多,有超过 50% 的员工都参与了数字化转型,超过 30% 企业的 COE 组织参与了数字化转型。
但是,在非灯塔工厂里面,这样的人才比例平均不到 30%,一个企业要做数字化转型,其中最关键的就是数字化人才的培养,只有人才足够多,才能让数字化的扩张速度更快。就人工智能本身来说,我们可以使用无代码的工具让 80% 的关键员工都能在很短的时间内自主运用人工智能的技术。
最后再分享一个来自于麦肯锡的资料,相关数据显示,那些早期已经开始大量使用 AI 的企业,目前已经进入快速提升效益的阶段,在同行业中,这意味着这些企业的竞争力会快速被放大,反之,那些没有采取行动的企业可能就会存在竞争力的相对流失。
嘉宾介绍
赖骏凯,艾聚达总经理。大数据与人工智能专家,拥有超过 18 年的光电行业制造运营经验,作为友达昆山智能制造负责人,2016 年开始参与友达光电数字化转型工作。目前担任友达工业服务全资子公司艾聚达总经理,同时也是省级两化融合特聘讲师,重庆邮电大学先进制造工程学院客座教授。