揭秘「燈塔工廠」的 AI 應用案例和規模化策略

2023-07-24     InfoQ

原標題:揭秘「燈塔工廠」的 AI 應用案例和規模化策略

分享嘉賓 | 賴駿凱, 艾聚達總經理

策劃 | 高玉嫻

友達光電成立於 1996 年,是光電行業最早進行智能製造轉型的企業。在光電行業從規模競爭轉向價值競爭的背景下,光電企業生產的產品形態呈現少量多樣、高規格、定製化的趨勢;但面板的生產周期仍然非常長,管理的幅度很寬,複雜性高;與此同時,面板價格出現變化,成本改善的速度比較慢。

各種內外部的因素,促使友達光電在 2015 年前後著手推動全面性的數字化轉型。而在 2017 年,整個集團內部就開始大量導入 AI 推動預測式的製造、預測式的研發和預測式的運營。

2021 年,友達光電入選世界燈塔工廠,當時麥肯錫團隊對友達光電給出的評鑑結果就是「大數據與 AI 技術開發與廣泛應用,展現工業 4.0 自驅動的永續發展動能。」在這個過程中, 友達光電培育了超過 800 位 AI 專家,累計了超過 2000 個 AI 模型(如今已經超過 3000 個),在工廠里實時運行

基於這些親身實踐經驗,友達光電對 AI 的應用形成了比較清晰的思路和路徑。在最新一期的 InfoQ《超級連麥. 數智大腦》直播中,友達工業服務全資子公司艾聚達總經理賴駿凱,揭秘了友達光電作為「燈塔工廠」背後的 AI 應用案例和規 * 模化策略。

今天跟大家分享四個議題:第一,友達光電自身數字化轉型的背景,以及在這個過程中創造的價值;第二,AI 在工業領域的應用成功案例;第三,AI 擴散的關鍵策略;最後,總結一下企業如何提升新型競爭力。

1品質提升是 AI 應用最重要的場景之一

下面,我們以車載品質管理系統作為一個切入點。

大家都知道,AI 被應用於非常多領域,而在製造中,品質提升是非常重要的一個應用場景。以車用市場為例,很多人可能對 IATF16949 品質管理體系非常熟悉,在每個製程過程中,我們都會去分析它的失效模式、失效原因,並且找到一個更好的管制方式,從而降低它的發生率,降低失效的嚴重度。

但是,過往的這種改善過程是存在天花板的,我們很難持續地去取得很好的改善成果。而 AI 可以幫助我們去突破這些改善的邊界,甚至去拓展我們的管理幅度。

舉個例子:過去我們大多使用的是統計方式在做失效分析,隨著數據越來越多,分析維度就會有所短缺。而如果使用 AI 數據科學相關技術,就可以建構更高維度的分析能力,當分析能力越做越好,分析越來越細緻,就有可能實現所謂的「無憂生產」的狀態。

在整個監控和管理的過程中,我們也可以充分的使用 AI 技術。比如,在檢測環節導入 AI 工業質檢來建構智能化的檢測能力;在產線發生率管理的過程中,也可以導入 AI 智能監控技術來建構智能化的管理能力,進而實現生產過程的精細化管理。接下來,聚焦數據科學、工業質檢、智能監控三個方面,給大家分享一下 AI 在工業品質提升場景的具體應用案例。

AI 數據科學

首先,看 AI 數據科學。大家知道,最早企業做品質管理或品質改善更多是基於老師傅的經驗去做分析,雖然後來衍生出了很多統計學方法,包括 6-Sigma、SPC、DoE 等等,但它們本質上還存在著老師傅的主觀經驗,並且分析的維度變量也是比較少的。

直到 2015 年之後,AI 機器學習的分析方式陸續出現,我們開始有機會通過 AI 的方式去做全樣本的建模,通過數據來驅動客觀分析,實現高維度分析,甚至可以去預測產品狀態。經過大量的實踐,我們得到結論就是,AI 的分析通常會做得比人更好。因為,過去我們遇到問題更多是事後解決,但 通過 AI,我們完全可以預測未來可能發生什麼問題,並在這之前先行解決,或者進行干涉,從而減少產能的損失、良率的損失,實現事前管理

以我們早期在友達光電內部進行良率改善的一個應用為例:比如面對 W Spot 這樣的產品缺陷,過去我們花了很長時間去做改善,良率損失已經控制在 0.5% 左右,但是已經很難再找到改善的環節。直到使用了 AI 技術,我們在大量數據內部找到了兩個新的關鍵因子。根據過往人的經驗,我們並不認為這兩個因素會影響到產品品質,而經過 AI 分析,我們嘗試去做分析和小量實驗,發現經過對兩個參數的優化,我們的良率的確得到了改善,最後把不良率降到了 0%。這是非常明顯的良率改善。

除了類似這種隱性因子挖掘之外,AI 技術還能提供非常多的幫助。例如參數推薦,我們在 PCB 行業做過一個應用案例,就是在金屬鍍膜的過程中(鍍金或鍍銅),成本材料非常高,如果鍍的金層厚度過高,就會造成成本上升,如果厚度過薄,就會影響到產品良率。這時候,就要可以通過 AI 去做參數最優化的推薦,在兼顧成本跟品質的前提下給出最好的參數,這個參數過往都是由老師傅的經驗決定的,但有可能它並不是最好的。

如今,相似的應用已經非常廣泛,在過去多年時間裡,我們已經在內外部超過 12 個行業實現了落地應用,包括 PCB、半導體、光電行業,以及傳統的石化橡膠、醫療、食品、傳統材料研發等等。甚至,不只是製造端,在產供研銷等環節都可以,例如人力資源領域,可以用 AI 去做離職率的預測,再比如廠務端,可以用 AI 去預測用電量等等。這些都是新技術帶給我們的一些新能力的擴展。

AI 工業質檢

針對工業質檢,很多企業會導入 AOI 的產線,但是,過去的 AOI 技術存在一定的技術短板,往往會因為規格越來越高,檢出的缺陷越來越細微,從而產生大量誤判,而當誤判量變高,就需要有人工進行後續的攔檢。這意味著, 在這個過程中必然會產生額外的人力成本。對於這個問題,AI 工業質檢的方法可以很好地優化。

以半導體行業應用為例:我們知道,半導體製程非常複雜,在晶圓的製造測試過程中有超過 40 到 60 道的製造和檢測過程,需要大量的 AOI 機台在產線上去做產品的質量把關。我們有一個客戶遇到過這樣一個問題,他們每天經過 AOI 檢測出來的照片超過 100 萬張,日班和夜班分別有 50 個人在做復判,人力成本非常高,並且因為是人在做判別,所以效率很低,這也造成產線上任何良率異常回饋速度都非常慢,從而導致更多的產品損失。

在這個案例中,我們通過 AI 方式幫企業節省了 60%-80% 的人工成本,並且因為復判精準度越來越高,速度越來越快,也使得企業產品良率得到了 6%-8% 的提升。

當然,除了半導體之外還有非常多的行業都可以使用 AI 去實現誤判率降低。例如 SMT 行業也一樣有在爐後進行 AOI/AVI 外觀檢測的需求,當發現元件異常、元件偏移等等,就需要非常多人員投入進行復判,這時候就可以使用 AI 技術去降低誤判率,實現人工成本的降低。

工業智能監控

智能監控方面,這也是很多企業的痛點。過去,製造企業常常是通過人工查驗去控管各個環節,比如在製造園區、車間內的人員是否都佩戴好安全帽、無塵鞋、防塵衣等等,是否存在安全遺患;比如,在關鍵崗位,工作人員是否按照動作標準和規範進行操作,包括生產過程中的節拍管制以及設備異常波動等等。而人工查驗的方式,不但非常低效,而且沒辦法做到 24 小時主動管理。

除此之外,我們也可以使用 AI 智能監控技術實現「防呆」。舉例來說,在製造過程中,我們有個塗膠的設備,它的膠頭會隨著作業時間越來越大,以往這很難管理,只有它變大到連續性產生塗膠異常,在品質檢測時候才能發現並介入管理。但現在,我們在旁邊裝了攝像頭,可以 24 小時監控,只要一發現膠頭,就可以跟設備去實時聯動,讓設備停下來,這就不會造成產品的品質異常。

當然,在製造過程中,我們還可以通過 AI 技術去管理人員的動作,或者裝配過程中監控是否有缺件少件等等,從而進行品質監控。

2無代碼平台是實現 AI 擴散和「全民 AI」的重要抓手

大家可以看到,如今 AI 應用越來越廣泛,企業關心的不只是 AI 的某個應用導入,還包括如何更快速地擴散企業內的 AI 應用,甚至是實現「全民 AI」的願景。這個過程,需要企業投入非常多的資源支持,同時也充滿各種阻礙和挑戰,比如人才不足、成本高昂、模型訓練速度緩慢,或者成效不明確等等。但是,隨著技術的疊代,AI 技術的使用成本會越來越低,比如現在已經有很多的無代碼 AI 平台可以助力企業快速完成人才的賦能和技術的落地。

比如,過去我們做 AI 數據分析的流程非常長,涉及數據預處理、特徵工程、模型訓練、模型評估以及非常多的代碼工程,但現在,我們通過無代碼平台,在整個過程中完全不需要使用到代碼,只要點擊幾下就可以把 AI 的模型跑出來,從而完成數據分析的工作。

以某半導體龍頭企業為例,他們通過無代碼平台工具在 3 個月內賦能了內部 70 個員工,使其擁有了 AI 數據科學分析能力,藉此,在新產品的良率上得到了 0.5% 的提升。在封測行業,良率已經非常高,因此 0.5% 是一個非常大的改善,同時,這也使得他們在整體成本控制上得到了很好的改善。

機器視覺應用也是相似的,通過這些無代碼平台,企業只要把視頻數據上傳到平台上完成標註,一鍵就可以完成模型的訓練,並且可以一鍵部署到邊緣硬體,從而提升超過 70% 以上的開發效率。

今年第一季度,麥肯錫發布了《全球燈塔網絡:續寫工業 4.0 新篇章》,其中談到,根據對全球超過 100 個燈塔工廠的觀察,他們總結出這些企業之所以做得比較快、比較完善的最核心原因,就是他們參與人員非常多,有超過 50% 的員工都參與了數字化轉型,超過 30% 企業的 COE 組織參與了數字化轉型。

但是,在非燈塔工廠裡面,這樣的人才比例平均不到 30%, 一個企業要做數字化轉型,其中最關鍵的就是數字化人才的培養,只有人才足夠多,才能讓數字化的擴張速度更快。就人工智慧本身來說,我們可以使用無代碼的工具讓 80% 的關鍵員工都能在很短的時間內自主運用人工智慧的技術。

最後再分享一個來自於麥肯錫的資料,相關數據顯示,那些早期已經開始大量使用 AI 的企業,目前已經進入快速提升效益的階段,在同行業中,這意味著這些企業的競爭力會快速被放大,反之,那些沒有採取行動的企業可能就會存在競爭力的相對流失。

嘉賓介紹

賴駿凱,艾聚達總經理。大數據與人工智慧專家,擁有超過 18 年的光電行業製造運營經驗,作為友達崑山智能製造負責人,2016 年開始參與友達光電數字化轉型工作。目前擔任友達工業服務全資子公司艾聚達總經理,同時也是省級兩化融合特聘講師,重慶郵電大學先進位造工程學院客座教授。

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/8401ecab96b6c6b16ba3cc452758f0f1.html