智能制造行業技術貨架建設的實現路徑

卜倩倩，孫 曉

（北京京東方顯示技術有限公司，北京 100176）

1 智能制造行業的特點

智能制造是結合新一代信息技術，對制造技術的設計、生產、管理、服務及研究等活動環節進行智能化深度融合，實現提高質量、效益及核心競爭力的一種先進生產方式，一般由智能機器與人類專家共同組成。習近平總書記在黨的十九大報告中指出，要“加快建設制造強國，加快發展先進制造業。”目前，中國經濟正由高速發展向高質量發展轉型，盡管我國經濟實力已躍上新臺階，經濟總量世界第二，且與世界第一美國的差距逐漸縮小，但是總體而言，我國產業仍處于全球價值鏈的中低端，隨著我國經濟的發展，高耗能、高污染、低技術的產品方案已經不符合我國制造業的發展，需要提升技術水平，進而促進產品升級，因此，如何提升制造業發展競爭力，是擺在中國制造業面前的一個必須解決的問題[1-2]。

2 智能制造與技術貨架

搞好制造業，必須要抓好創新驅動，掌握和運用關鍵技術。研究智能制造行業的關鍵技術，須以終端產品為牽引，根據上下游供應鏈體系，建立清晰的產業集群網絡，并重點把控產業集群網絡的技術方向、技術能力和生產能力；同時，由于制造行業參與全球采購，對關鍵材料與關鍵資源的把控也至關重要[3]。

技術重用，也被稱為“二次數據分析”，指的是技術研究成果在技術研究人員之間的數據重用研究。技術重用不僅僅是數據的方法論，更被視為科學研究這一過程，屬于信息科學和技術領域。技術研究數據再利用，指的是技術研究人員根據新的研究目的，以不同的形式對信息進行再利用的行為，對現有數據進行歸納、分類、整理及挖掘新的技術方向和問題。數據重用不僅僅是數據的獲取和共享，其最終目的是最大限度地發揮歷史有效數據資源的價值。在數據重用研究的過程中，推薦使用技術貨架方案。

一些系統級設備廠商將產業集群網絡在系統級的控制定義為技術或產品貨架，即將公司所有的產品和技術按照一定的層級結構統一管理，以最大程度地實現共享，減小重復開發造成的浪費[4-5]。不同層級和級別的技術都是技術貨架的一部分，在技術貨架上進行分層設置管理。技術開發執行前可以參考查閱技術貨架上的成熟技術，確定哪些是可以直接應用的，哪些可以參考。

大部分系統級設備商，將技術或產品貨架層次分為7層，即器件/芯片/原料、組件、部件、單機、整機、子系統和系統。貨架建設過程中需要注意兩個問題，首先，建立產業鏈的思維。在智能制造領域，技術貨架更關注與上下游企業的結合，一般的公司可能僅涉及產業鏈的某一層級或幾個層級，大型制造行業一般處于系統級設備商7層貨架的第2~5層。因此，關注產業鏈的貨架，注意與產業鏈的配套與合作至關重要。其次，針對不同的企業特點，技術貨架結構，層級分布是不同的，企業自身的貨架系統可根據產業鏈貨架進行進一步的細分，細分過程需遵循以下幾個原則：（1）技術貨架模塊可單獨進行測試，具有明確的規格及性能指標。（2）技術貨架有明顯的層級分布，可支持不同的技術、系統或產品。（3）方便進行二次開發，技術復用無障礙。

3 技術貨架的實現路徑

3.1 架構設計

架構設計是針對一個系統自上而下的總體設計，從規劃層面描述系統由哪些元素組成，元素之間的關系，元素如何呈現，以及元素的數據來源及取值邏輯等。以下將以顯示行業技術貨架為例，詳細介紹技術貨架架構設計過程。

首先，根據產品形態及客戶個性化需求特性，將技術按照專業、技術細節逐層分解，直到分解到可以表征的最小單元。執行技術路徑分解，可以更容易地發現可共享和可替代技術。本方案將顯示制造技術貨架分為5層，分別為整機層、模組層、液晶盒層、驅動器件層和支撐工藝層（如圖1所示）。

圖1 智能制造技術貨架系統結構示例

其次，對各層級中技術元素規格進行定義，確保每個元素都有明確的、可以維護的規格或性能指標。比如，支撐工藝層的細線化工藝，關鍵技術點為金屬或非金屬膜層刻蝕完成后的線寬或孔徑，因此，將其作為細線化工藝的核心指標進行管理維護，指標的單位設計為μm，同步定義測試機臺與測試方法等一系列標準化方案，以確保規格具有可對比性及可復用性。

再次，需要確定數據來源。技術貨架關鍵數據指標及方案的呈現離不開后臺數據的支撐，那么，需要哪些元素支撐，元素如何呈現，以及數據來源與數值邏輯如何，均需要提前規劃。本貨架系統設計依托技術項目管理軟件進行，所有關鍵數據與方案均來自于技術項目過程管理[6-7]。在項目立項與結題階段，設計取值模塊，按規格填寫每個關鍵技術對應的技術指標，輔助技術指標，核心技術方案等關鍵信息。根據顯示技術的特點，將技術指標分為器件特性模塊、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，每個器件對應有核心特性指標與輔助特性指標，一起共同完成器件優劣的表征。比如，液晶盒器件特性的關鍵指標包括，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行開發，需要項目負責人在項目立項和結題時在對應的指標處填寫設計指標與完成指標，貨架相關特性規格均從此處完成取值。這些數據與大量同類型項目生成數據一起完成液晶盒器件在技術貨架上相關技術規格的呈現（如圖2所示）。

圖2 技術貨架數據來源示例

最后，除了技術規格，技術貨架上需要支撐達成對應技術規格的關鍵技術方案，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，均需要技術方案進行支撐。每個獨立的技術需要對應的設計方案、工藝方案、材料方案及電路方案進行支撐。項目負責人按照項目實際情況進行選擇填報。比如支撐液晶盒高刷新率這一器件特性的技術方案包括，陣列的設計、陣列工藝、液晶材料、彩膜材料和對應的高刷新電路方案，將五大技術方案按規格填寫，匯總到高刷新率液晶盒技術方案模塊，實現技術貨架展示所需的知識內容。

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

3.2 關注產業鏈的配套與合作

如前文所述，公司級技術貨架的搭建離不開產業鏈貨架的配合，深入研究產業鏈貨架可以發現，公司的技術貨架可能僅為產業鏈貨架的某些層級，因此，想在公司的技術創新上取得突破，確保技術貨架完備且先進，離不開產業鏈貨架的配套與合作。

從產業價值鏈維度分析，智能制造行業主要業務在于原料加工，制造中間品給系統廠商匹配使用。顯示制造企業同樣如此，其主要工作流程為，使用先進設備進行驅動陣列基板的加工，匹配外購的液晶、POL、色阻等材料，完成液晶盒或模組的制作，進而出貨給系統級供應商，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業鏈貨架的配套與合作，及其對顯示智能制造行業的重要性與推動作用。

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

分析顯示智能制造行業我們可以發現。顯示行業的核心在于制造過程，如何利用關鍵設備，制作出驅動能力強的驅動陣列，以及更優的器件電路驅動方案，是顯示智能制造行業核心要解決的兩個問題。產業鏈下游技術中，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，有較多供應商及方案可以對應選擇，不具有獨有性或不可替代性的特點，因此在構建顯示行業技術貨架系統時，可重點關注各種材料廠商、特性、對應型號及如何降低成本等。對應的貨架展示信息包括、材料型號、對應產品特性、是否獨家供應等。而產業鏈上游的電路及系統解決方案，具有核心技術的特點，但是由于技術壁壘難以短時間突破，目前顯示行業的通用解決方案是采用外包購買的方案應對，各大顯示制作行業需要持續增加相關技術的投入，縱向發展技術人員，完成相關核心技術積累。在技術貨架搭建過程中，需要重點關注這一模塊，關注核心IP的研發進展。

3.3 技術標準化

技術標準化是構建技術貨架的一個必要條件，主要包括技術指標標準化和技術平臺標準化兩大部分。

首先，需要對技術指標進行標準化定義。結合架構至上而下的設計策略，當細化到技術指標范疇時，需要對技術指標進行標準化的定義。比如，針對薄膜晶體管器件特性，想要完成一個通用的、可復用的平臺，需要提前定義薄膜晶體管的關鍵指標與輔助指標，指標測試方法，取值規則，測試設備及狀況，并將這些標準化條件定義好，標注于指標之上，進行實時提醒備注。

其次，技術平臺的標準化。針對不同的工廠和技術而言，當具有一定規格特性的器件完成制作時，就這些技術而言，是否使用相同的設備，工藝條件，甚至設備的狀況都需要確認。而針對這些問題，最好的解決方案是針對關鍵技術定義關鍵指標，以關鍵指標來對照達成情況，如此可以減小由于設備、環境等一系列影響造成的誤差。因此，自上而下的關鍵技術指標分解至關重要。

最后，技術平臺的標準化，有利于派生出一系列以產品族群為特征的產品，并以此為基準更方便地進行產品和技術升級。通過對技術輸出所需的測試環境與使用環境進行定義，實現快速開發，且同步兼顧質量與成本控制，以完成技術體系，技術架構及技術要素集合的構建。

3.4 技術接口的設計

如圖1所示，我們按照顯示智能制造行業的特點，將公司級技術貨架分為五層，分別為整機層、模組層、液晶盒層、驅動器件層和支撐工藝層。每層都有具有指標規格的技術方案與之對應，進而組成顯示行業技術貨架。但是需要重點思考的是：如何將每層分散的技術指標利用起來，實現系統內的技術復用與參考。針對這個問題，我們引入了技術接口的概念。

硬件類接口是指同一計算機不同功能層之間的通信規則，而軟件類接口則是指對協定進行定義的引用類型。而技術貨架系統的接口，我們的定義是，為了保證技術間的協作，完成一個產品的交付而設置的核心設計方案，是技術貨架系統每層技術實現交付的語言，是技術貨架實現復用的關鍵。對分層規格技術進行設計方案定義，可以完善技術貨架內容，清晰技術貨架需求，進而更好的實現平臺沉淀[8]。

4 結論與展望

首先，制造業產業鏈復雜，其技術能力需要產業鏈綜合技術能力的支持與配合。一個新產品，從產品設計及研發，整合生產到銷售，上下游產業鏈的對應至關重要。因此，需要設立單獨的機構進行產業鏈技術貨架梳理，完善公司技術貨架在產業鏈技術貨架上的定位，不同的技術對應不同的應對策略，如此可完善公司核心技術與關鍵技術方案，依托技術貨架持續增強公司技術競爭力。

其次，制造業深入參與國際競爭，全球采購，銷售客戶遍布全球是普遍現象，企業對基礎技術研究的知識水平對產品利潤率起著突出的作用，因此，在制造行業公司級技術貨架需要持續加大對基礎技術研發的關注，而這將是推動我國制造業從中低端走向高端的關鍵。技術貨架的構建更應充分考慮構建者與使用者的需求，提高調研樣本數量，盡量全面地進行相關知識領域地覆蓋，盡量保證技術貨架的知識體系覆蓋完善，信息準確，關注能用性與易用性。

最后，技術貨架不僅僅是數字或圖像的傳輸，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，會使得數據使用變得困難，而在研究過程中，準確的數據至關重要，因為不準確的數據會導致技術研究成果的失真與不可靠。技術貨架的使用者需要根據貨架使用規則，提供可重用和可信賴的數據。然而，由于多學科交互，測試環境的偏差，測試者測試手法的不同，技術貨架的使用在使用維度面臨著各種問題，因此在技術貨架構建過程中進行各種維度的標準化工作至關重要。