智能制造行業(yè)技術(shù)貨架建設(shè)的實現(xiàn)路徑

卜倩倩，孫 曉

（北京京東方顯示技術(shù)有限公司，北京 100176）

1 智能制造行業(yè)的特點

智能制造是結(jié)合新一代信息技術(shù)，對制造技術(shù)的設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)及研究等活動環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化深度融合，實現(xiàn)提高質(zhì)量、效益及核心競爭力的一種先進(jìn)生產(chǎn)方式，一般由智能機器與人類專家共同組成。習(xí)近平總書記在黨的十九大報告中指出，要“加快建設(shè)制造強國，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)?！蹦壳?，中國經(jīng)濟正由高速發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型，盡管我國經(jīng)濟實力已躍上新臺階，經(jīng)濟總量世界第二，且與世界第一美國的差距逐漸縮小，但是總體而言，我國產(chǎn)業(yè)仍處于全球價值鏈的中低端，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，高耗能、高污染、低技術(shù)的產(chǎn)品方案已經(jīng)不符合我國制造業(yè)的發(fā)展，需要提升技術(shù)水平，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)品升級，因此，如何提升制造業(yè)發(fā)展競爭力，是擺在中國制造業(yè)面前的一個必須解決的問題[1-2]。

2 智能制造與技術(shù)貨架

搞好制造業(yè)，必須要抓好創(chuàng)新驅(qū)動，掌握和運用關(guān)鍵技術(shù)。研究智能制造行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，須以終端產(chǎn)品為牽引，根據(jù)上下游供應(yīng)鏈體系，建立清晰的產(chǎn)業(yè)集群網(wǎng)絡(luò)，并重點把控產(chǎn)業(yè)集群網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方向、技術(shù)能力和生產(chǎn)能力；同時，由于制造行業(yè)參與全球采購，對關(guān)鍵材料與關(guān)鍵資源的把控也至關(guān)重要[3]。

技術(shù)重用，也被稱為“二次數(shù)據(jù)分析”，指的是技術(shù)研究成果在技術(shù)研究人員之間的數(shù)據(jù)重用研究。技術(shù)重用不僅僅是數(shù)據(jù)的方法論，更被視為科學(xué)研究這一過程，屬于信息科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)研究數(shù)據(jù)再利用，指的是技術(shù)研究人員根據(jù)新的研究目的，以不同的形式對信息進(jìn)行再利用的行為，對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、分類、整理及挖掘新的技術(shù)方向和問題。數(shù)據(jù)重用不僅僅是數(shù)據(jù)的獲取和共享，其最終目的是最大限度地發(fā)揮歷史有效數(shù)據(jù)資源的價值。在數(shù)據(jù)重用研究的過程中，推薦使用技術(shù)貨架方案。

一些系統(tǒng)級設(shè)備廠商將產(chǎn)業(yè)集群網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)級的控制定義為技術(shù)或產(chǎn)品貨架，即將公司所有的產(chǎn)品和技術(shù)按照一定的層級結(jié)構(gòu)統(tǒng)一管理，以最大程度地實現(xiàn)共享，減小重復(fù)開發(fā)造成的浪費[4-5]。不同層級和級別的技術(shù)都是技術(shù)貨架的一部分，在技術(shù)貨架上進(jìn)行分層設(shè)置管理。技術(shù)開發(fā)執(zhí)行前可以參考查閱技術(shù)貨架上的成熟技術(shù)，確定哪些是可以直接應(yīng)用的，哪些可以參考。

大部分系統(tǒng)級設(shè)備商，將技術(shù)或產(chǎn)品貨架層次分為7層，即器件/芯片/原料、組件、部件、單機、整機、子系統(tǒng)和系統(tǒng)。貨架建設(shè)過程中需要注意兩個問題，首先，建立產(chǎn)業(yè)鏈的思維。在智能制造領(lǐng)域，技術(shù)貨架更關(guān)注與上下游企業(yè)的結(jié)合，一般的公司可能僅涉及產(chǎn)業(yè)鏈的某一層級或幾個層級，大型制造行業(yè)一般處于系統(tǒng)級設(shè)備商7層貨架的第2~5層。因此，關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈的貨架，注意與產(chǎn)業(yè)鏈的配套與合作至關(guān)重要。其次，針對不同的企業(yè)特點，技術(shù)貨架結(jié)構(gòu)，層級分布是不同的，企業(yè)自身的貨架系統(tǒng)可根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈貨架進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)分，細(xì)分過程需遵循以下幾個原則：（1）技術(shù)貨架模塊可單獨進(jìn)行測試，具有明確的規(guī)格及性能指標(biāo)。（2）技術(shù)貨架有明顯的層級分布，可支持不同的技術(shù)、系統(tǒng)或產(chǎn)品。（3）方便進(jìn)行二次開發(fā)，技術(shù)復(fù)用無障礙。

3 技術(shù)貨架的實現(xiàn)路徑

3.1 架構(gòu)設(shè)計

架構(gòu)設(shè)計是針對一個系統(tǒng)自上而下的總體設(shè)計，從規(guī)劃層面描述系統(tǒng)由哪些元素組成，元素之間的關(guān)系，元素如何呈現(xiàn)，以及元素的數(shù)據(jù)來源及取值邏輯等。以下將以顯示行業(yè)技術(shù)貨架為例，詳細(xì)介紹技術(shù)貨架架構(gòu)設(shè)計過程。

首先，根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)及客戶個性化需求特性，將技術(shù)按照專業(yè)、技術(shù)細(xì)節(jié)逐層分解，直到分解到可以表征的最小單元。執(zhí)行技術(shù)路徑分解，可以更容易地發(fā)現(xiàn)可共享和可替代技術(shù)。本方案將顯示制造技術(shù)貨架分為5層，分別為整機層、模組層、液晶盒層、驅(qū)動器件層和支撐工藝層（如圖1所示）。

圖1 智能制造技術(shù)貨架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示例

其次，對各層級中技術(shù)元素規(guī)格進(jìn)行定義，確保每個元素都有明確的、可以維護(hù)的規(guī)格或性能指標(biāo)。比如，支撐工藝層的細(xì)線化工藝，關(guān)鍵技術(shù)點為金屬或非金屬膜層刻蝕完成后的線寬或孔徑，因此，將其作為細(xì)線化工藝的核心指標(biāo)進(jìn)行管理維護(hù)，指標(biāo)的單位設(shè)計為μm，同步定義測試機臺與測試方法等一系列標(biāo)準(zhǔn)化方案，以確保規(guī)格具有可對比性及可復(fù)用性。

再次，需要確定數(shù)據(jù)來源。技術(shù)貨架關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)及方案的呈現(xiàn)離不開后臺數(shù)據(jù)的支撐，那么，需要哪些元素支撐，元素如何呈現(xiàn)，以及數(shù)據(jù)來源與數(shù)值邏輯如何，均需要提前規(guī)劃。本貨架系統(tǒng)設(shè)計依托技術(shù)項目管理軟件進(jìn)行，所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)與方案均來自于技術(shù)項目過程管理[6-7]。在項目立項與結(jié)題階段，設(shè)計取值模塊，按規(guī)格填寫每個關(guān)鍵技術(shù)對應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，輔助技術(shù)指標(biāo)，核心技術(shù)方案等關(guān)鍵信息。根據(jù)顯示技術(shù)的特點，將技術(shù)指標(biāo)分為器件特性模塊、陣列模塊、彩膜模塊、液晶盒模塊、背光模塊、模組模塊和觸控模塊。其中器件特性模塊又可分為陣列器件特性，液晶盒器件特性，模組器件特性和觸控器件特性，每個器件對應(yīng)有核心特性指標(biāo)與輔助特性指標(biāo)，一起共同完成器件優(yōu)劣的表征。比如，液晶盒器件特性的關(guān)鍵指標(biāo)包括，高色域、高亮度、低功耗、高刷新率和超薄超窄等。如果項目是針對液晶盒器件進(jìn)行開發(fā)，需要項目負(fù)責(zé)人在項目立項和結(jié)題時在對應(yīng)的指標(biāo)處填寫設(shè)計指標(biāo)與完成指標(biāo)，貨架相關(guān)特性規(guī)格均從此處完成取值。這些數(shù)據(jù)與大量同類型項目生成數(shù)據(jù)一起完成液晶盒器件在技術(shù)貨架上相關(guān)技術(shù)規(guī)格的呈現(xiàn)（如圖2所示）。

圖2 技術(shù)貨架數(shù)據(jù)來源示例

最后，除了技術(shù)規(guī)格，技術(shù)貨架上需要支撐達(dá)成對應(yīng)技術(shù)規(guī)格的關(guān)鍵技術(shù)方案，因而陣列模塊、彩膜模塊、液晶盒模塊、背光模塊、模組模塊和觸控模塊等六大模塊，均需要技術(shù)方案進(jìn)行支撐。每個獨立的技術(shù)需要對應(yīng)的設(shè)計方案、工藝方案、材料方案及電路方案進(jìn)行支撐。項目負(fù)責(zé)人按照項目實際情況進(jìn)行選擇填報。比如支撐液晶盒高刷新率這一器件特性的技術(shù)方案包括，陣列的設(shè)計、陣列工藝、液晶材料、彩膜材料和對應(yīng)的高刷新電路方案，將五大技術(shù)方案按規(guī)格填寫，匯總到高刷新率液晶盒技術(shù)方案模塊，實現(xiàn)技術(shù)貨架展示所需的知識內(nèi)容。

需要注意的是，技術(shù)方案中對應(yīng)的工藝方案、材料方案和電路方案均有對應(yīng)的核心技術(shù)指標(biāo)可以支撐，因此，在單元驗證試驗中，子技術(shù)方案作為技術(shù)指標(biāo)單獨呈現(xiàn)。而在綜合類項目中，子技術(shù)方案作為支撐方案的同時，也作為單元技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，匯總到單元關(guān)鍵工藝的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)中，呈現(xiàn)在技術(shù)貨架對應(yīng)的模塊。

3.2 關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈的配套與合作

如前文所述，公司級技術(shù)貨架的搭建離不開產(chǎn)業(yè)鏈貨架的配合，深入研究產(chǎn)業(yè)鏈貨架可以發(fā)現(xiàn)，公司的技術(shù)貨架可能僅為產(chǎn)業(yè)鏈貨架的某些層級，因此，想在公司的技術(shù)創(chuàng)新上取得突破，確保技術(shù)貨架完備且先進(jìn)，離不開產(chǎn)業(yè)鏈貨架的配套與合作。

從產(chǎn)業(yè)價值鏈維度分析，智能制造行業(yè)主要業(yè)務(wù)在于原料加工，制造中間品給系統(tǒng)廠商匹配使用。顯示制造企業(yè)同樣如此，其主要工作流程為，使用先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動陣列基板的加工，匹配外購的液晶、POL、色阻等材料，完成液晶盒或模組的制作，進(jìn)而出貨給系統(tǒng)級供應(yīng)商，完成采購，加工制作，售賣的全過程管理。下面將主要從上游、中游、下游三個維度分析產(chǎn)業(yè)鏈貨架的配套與合作，及其對顯示智能制造行業(yè)的重要性與推動作用。

首先引入兩個概念，核心技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)。核心技術(shù)指的是在一段時間可以領(lǐng)先競爭社的獨有的技術(shù)，其在技術(shù)開發(fā)過程中占絕對重要地位，為公司的關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)是在開發(fā)過程中占據(jù)關(guān)鍵地位或在關(guān)鍵路徑上的技術(shù)，可能不是公司獨有的，也不一定是業(yè)界領(lǐng)先的，卻是不可缺少的，是公司要想發(fā)展且必須攻克的技術(shù)。在所有的技術(shù)方案中，不屬于核心技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)的方案，均為一般技術(shù)。技術(shù)管理界的普遍認(rèn)知認(rèn)為，對于一般技術(shù)，最好采用外包合作的方式管理，重點在于供應(yīng)商的管理與資源控制，而對于關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)，要建設(shè)自己的核心能力，是公司級技術(shù)貨架需要重點關(guān)注的部分。

分析顯示智能制造行業(yè)我們可以發(fā)現(xiàn)。顯示行業(yè)的核心在于制造過程，如何利用關(guān)鍵設(shè)備，制作出驅(qū)動能力強的驅(qū)動陣列，以及更優(yōu)的器件電路驅(qū)動方案，是顯示智能制造行業(yè)核心要解決的兩個問題。產(chǎn)業(yè)鏈下游技術(shù)中，液晶材料、偏光片膜材料、色阻等材料對器件性能有直接影響，但是其相對而言容易獲取，有較多供應(yīng)商及方案可以對應(yīng)選擇，不具有獨有性或不可替代性的特點，因此在構(gòu)建顯示行業(yè)技術(shù)貨架系統(tǒng)時，可重點關(guān)注各種材料廠商、特性、對應(yīng)型號及如何降低成本等。對應(yīng)的貨架展示信息包括、材料型號、對應(yīng)產(chǎn)品特性、是否獨家供應(yīng)等。而產(chǎn)業(yè)鏈上游的電路及系統(tǒng)解決方案，具有核心技術(shù)的特點，但是由于技術(shù)壁壘難以短時間突破，目前顯示行業(yè)的通用解決方案是采用外包購買的方案應(yīng)對，各大顯示制作行業(yè)需要持續(xù)增加相關(guān)技術(shù)的投入，縱向發(fā)展技術(shù)人員，完成相關(guān)核心技術(shù)積累。在技術(shù)貨架搭建過程中，需要重點關(guān)注這一模塊，關(guān)注核心IP的研發(fā)進(jìn)展。

3.3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化是構(gòu)建技術(shù)貨架的一個必要條件，主要包括技術(shù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)平臺標(biāo)準(zhǔn)化兩大部分。

首先，需要對技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義。結(jié)合架構(gòu)至上而下的設(shè)計策略，當(dāng)細(xì)化到技術(shù)指標(biāo)范疇時，需要對技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的定義。比如，針對薄膜晶體管器件特性，想要完成一個通用的、可復(fù)用的平臺，需要提前定義薄膜晶體管的關(guān)鍵指標(biāo)與輔助指標(biāo)，指標(biāo)測試方法，取值規(guī)則，測試設(shè)備及狀況，并將這些標(biāo)準(zhǔn)化條件定義好，標(biāo)注于指標(biāo)之上，進(jìn)行實時提醒備注。

其次，技術(shù)平臺的標(biāo)準(zhǔn)化。針對不同的工廠和技術(shù)而言，當(dāng)具有一定規(guī)格特性的器件完成制作時，就這些技術(shù)而言，是否使用相同的設(shè)備，工藝條件，甚至設(shè)備的狀況都需要確認(rèn)。而針對這些問題，最好的解決方案是針對關(guān)鍵技術(shù)定義關(guān)鍵指標(biāo)，以關(guān)鍵指標(biāo)來對照達(dá)成情況，如此可以減小由于設(shè)備、環(huán)境等一系列影響造成的誤差。因此，自上而下的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)分解至關(guān)重要。

最后，技術(shù)平臺的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于派生出一系列以產(chǎn)品族群為特征的產(chǎn)品，并以此為基準(zhǔn)更方便地進(jìn)行產(chǎn)品和技術(shù)升級。通過對技術(shù)輸出所需的測試環(huán)境與使用環(huán)境進(jìn)行定義，實現(xiàn)快速開發(fā)，且同步兼顧質(zhì)量與成本控制，以完成技術(shù)體系，技術(shù)架構(gòu)及技術(shù)要素集合的構(gòu)建。

3.4 技術(shù)接口的設(shè)計

如圖1所示，我們按照顯示智能制造行業(yè)的特點，將公司級技術(shù)貨架分為五層，分別為整機層、模組層、液晶盒層、驅(qū)動器件層和支撐工藝層。每層都有具有指標(biāo)規(guī)格的技術(shù)方案與之對應(yīng)，進(jìn)而組成顯示行業(yè)技術(shù)貨架。但是需要重點思考的是：如何將每層分散的技術(shù)指標(biāo)利用起來，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的技術(shù)復(fù)用與參考。針對這個問題，我們引入了技術(shù)接口的概念。

硬件類接口是指同一計算機不同功能層之間的通信規(guī)則，而軟件類接口則是指對協(xié)定進(jìn)行定義的引用類型。而技術(shù)貨架系統(tǒng)的接口，我們的定義是，為了保證技術(shù)間的協(xié)作，完成一個產(chǎn)品的交付而設(shè)置的核心設(shè)計方案，是技術(shù)貨架系統(tǒng)每層技術(shù)實現(xiàn)交付的語言，是技術(shù)貨架實現(xiàn)復(fù)用的關(guān)鍵。對分層規(guī)格技術(shù)進(jìn)行設(shè)計方案定義，可以完善技術(shù)貨架內(nèi)容，清晰技術(shù)貨架需求，進(jìn)而更好的實現(xiàn)平臺沉淀[8]。

4 結(jié)論與展望

首先，制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜，其技術(shù)能力需要產(chǎn)業(yè)鏈綜合技術(shù)能力的支持與配合。一個新產(chǎn)品，從產(chǎn)品設(shè)計及研發(fā)，整合生產(chǎn)到銷售，上下游產(chǎn)業(yè)鏈的對應(yīng)至關(guān)重要。因此，需要設(shè)立單獨的機構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)貨架梳理，完善公司技術(shù)貨架在產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)貨架上的定位，不同的技術(shù)對應(yīng)不同的應(yīng)對策略，如此可完善公司核心技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)方案，依托技術(shù)貨架持續(xù)增強公司技術(shù)競爭力。

其次，制造業(yè)深入?yún)⑴c國際競爭，全球采購，銷售客戶遍布全球是普遍現(xiàn)象，企業(yè)對基礎(chǔ)技術(shù)研究的知識水平對產(chǎn)品利潤率起著突出的作用，因此，在制造行業(yè)公司級技術(shù)貨架需要持續(xù)加大對基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)的關(guān)注，而這將是推動我國制造業(yè)從中低端走向高端的關(guān)鍵。技術(shù)貨架的構(gòu)建更應(yīng)充分考慮構(gòu)建者與使用者的需求，提高調(diào)研樣本數(shù)量，盡量全面地進(jìn)行相關(guān)知識領(lǐng)域地覆蓋，盡量保證技術(shù)貨架的知識體系覆蓋完善，信息準(zhǔn)確，關(guān)注能用性與易用性。

最后，技術(shù)貨架不僅僅是數(shù)字或圖像的傳輸，還涉及成果的交互與理解，如果信息交互過程中理解不到位，會使得數(shù)據(jù)使用變得困難，而在研究過程中，準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)至關(guān)重要，因為不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)會導(dǎo)致技術(shù)研究成果的失真與不可靠。技術(shù)貨架的使用者需要根據(jù)貨架使用規(guī)則，提供可重用和可信賴的數(shù)據(jù)。然而，由于多學(xué)科交互，測試環(huán)境的偏差，測試者測試手法的不同，技術(shù)貨架的使用在使用維度面臨著各種問題，因此在技術(shù)貨架構(gòu)建過程中進(jìn)行各種維度的標(biāo)準(zhǔn)化工作至關(guān)重要。