2023年08月21日
效率革命|大數據+AI:快速實現「LED封裝制程」智能制造閉環

“ 智能制造的優勢體現在:通過實現車間的設備和控制層的數據與企業信息系統融合,使得生產大數據傳到雲計算數據中心進行存儲、分析,通過算法、模型來預測未來,形成決策並反過來指導生產。”

多變和多元,是當前LED封裝企業面臨著市場需求,且經多輪價格戰後,傳統制造模式的競爭力已然式微,智能化的變革推動制造走向動態與靈活,就成為必須迎接的挑戰。


本次案例,將圍繞「LED封裝產業」來跟你一起窺探產業核心,分享訊能集思如何用AI技術深入挖掘大數據價值,快速實現超大規模和超覆雜度產業的協同與創新,幫助一家全球LED生產領導廠商,提升了4%(前3大)落Bin集中度(良率核心參數),以及降低了80%的新產品導入時間,以更好適應當前LED封裝的大環境。

同時在JarviX平台導入後,系統性地幫助廠商完善了管理流程,做到清晰掌握物料流向,實現物料的消耗與每個產品相對應,與市場需求相對應;再則產線管理人員可利用戰情室實時監控,實時調用出所需的機台稼動率信息,實時操作調整指令。


為什麼傳統制造的效率已見頂

  1. 基於傳統制造的發展範式,論技術、經驗、人才的積累,中國的制造業仍不如發達國家的老牌制造業,中國企業似乎一直在走「揀國外舊技術或合資辦廠等方式,在薄利中活下來再求發展」這條老路。

    LED產業亦是如此,面對LED封裝落Bin率問題:當集中度較低時,就會出現庫存呆滯,企業成本隨之上升。而采用傳統的良率優化方式,無論是倚重技術人員過往經驗的方法,還是導入AI訂制項目的作法,都會發現研制新配方耗時過長,不能及時的反饋結果,帶來訂單的丟失和交期延誤,新產品的落地也會隨之受限,等等的一系統痛點。



    究其原因,生產工藝是制造業企業日積月累一丟丟地攢起來的,可是中國的企業是後起之秀,遠沒有傳統制造強國德國、日本企業有長時間的數據積累與技術沈澱。

    德日的制造業之所以強大,還在於他們有大批的科學家、工程師,以及經驗老道的技術工人。用一個生動的例子來說明,如果你問日企廠里那些戴著“金星”、“銀星”的技術骨幹:“產品尺寸有20絲偏差,怎麼解決?”他們能做到的是,在設備旁邊聽聽異響,就能判斷出這20絲的偏差是怎麼來的。

    因此,基於傳統LED封裝生產工藝——紛繁覆雜的細節與雜亂相生的環節,即便做到了極致的精益生產與流程,仍會存在著大量非智能化環節,無法實現智能化閉環,這就導致了細節和隱性的成本根本做不到化繁為簡,導致企業的進一步在無形中丟失利潤。



    但是,今天「智能制造」的新打法出現了:通過采集生產過程中的參數,做數據分析,從數據中找到關鍵指標,然後將這些指標通過關聯性,找出合適的算法,從而將數據變成指導生產的信號。



    結合導入JarviX全流程數據分析平台的解決方案來看,對比傳統或AI的解決方案,完成一個系統性LED封裝良率優化周期,效率提升了10倍以上。廠商也不需要把每個人都培養成為能工巧匠,而是用數據彌補經驗不足的短板,同時數據的積累也讓技術的改進有了累加性。

    在這樣的背景下,中國的制造業就有可能發生效率革命,異軍突起。

  1. 大數據+AI:催化制造步入智能化
  2. 智能制造走完要分三步:

    第一步是數據化,也就是要收集足夠多的數據;

    第二步是數字化,也就是要能用這些數據進行分析,給人的決策提供參考;

    第三步才是智能化,也就是設置好算法,機器也可以作出生產決策。

    智能制造的數據化相對容易,加上傳感器,就采集制造過程數據,但是數字化的難度就比較大:因為數字化相當於是從數據中找到關鍵指標,然後將這些指標通過關聯性分析,找出合適的算法,從而將數據變成指導生產的信號,怎麼辦?

    JarviX全流程數據分析平台,基於增強分析技術並整合了先進的大數據架構,能從數據治理、實時監控、數據探索、AutoML到AI預測模擬器等方面,幫助傳統制造利用AI挖掘大數據價值,實現智能制造。





    以下是訊能集思幫助一家全球LED生產領導廠商優化LED封裝制程的專案還原。

    廠商具體現況與問題:

    原物料質量不一,制程中同款測試機台結果落差,導致產出質量難以掌控;

    產品少量多樣,新產品導入效益不易預測;

    新實驗設計成本高,且僅能針對部分重點產品使用、通用性不高。

    另外就管理系統而言:目前產線管理系統功能存在一定的局限性,物料到成品的生產中,無法完成對產品的全程實時跟蹤,出現數據斷流,使核算管理缺乏有力的數據支持。


    針對該廠商當前狀況,並區別於傳統制造拼工藝的背景下,當前封裝企業拼競爭力拼的就是性價比和時間,簡單的說就是:同等質量下拼價格,同等價格下拼交期,因此企業就需要把現有封裝環節中的那些費時費錢的環節進行優化,特別是提高良品率、讓主色區的集中度更強等等方面去做優化,訊能集思由此設置了以下系統架構:


    總體實施步驟如下:


    根據框定的商業問題,從確認數據集開始,到構思與確認數據分析的流程






    圍繞數據清理與特征工程的內容難點,以及考慮保有模型的彈性、避免機台差異、產品差異影響過大,並能學習兩段分布,我們采用主架構使用深度神經網絡、同時運用搭配對象偵測(Loss function)的核心算法來規劃與評估模型。





    在最終一個月的多步驟模擬應用期,JarviX根據各不同產品投料規格及AT機台測試條件進行最佳集中度預測演算,提升了整體的集中度。同時也依據客戶的KPI指標(前3大集中度的不良率)作為衡量標準,由此利用演算模型來反推出每種產品最佳的前五名投料規格、供貨商推薦。




    以上為訊能集思用大數據+AI的方式,幫助這家LED封裝廠商,提升了4%(前3大)落Bin集中度(良率核心參數),以及降低了80%的新產品導入時間。本項目在實施6個月後,盈利能力也得到了提升:人工成本降低35%,加工周期降低30%,材料利用率從88%提升高到97%,輔料節省3%。

    從本案例中,其實我能看到對工業大數據價值進一步發掘,將成為制造企業智能化轉型的核心驅動力,通過信息系統與物理系統融合開始,依托大數據與人的知識數字化,使整個價值過程雲化、智能化,那麼中國的企業也能用最短的時間實現創新,包括且不限於提升企業整體營運效率、提升產品質量、減低庫存、改善交貨期、提供預防性的實時服務、減少勞動力的依賴等等。



關於SYNERGIES

由張宗堯博士在 2016 年時創立於美國波士頓,核心AI技術源于麻省理工學院。全球首創中文對話式決策AI,2019年發表JarviX數據分析全流程平台,透過頂尖AI增強分析技術,降低人員大數據分析門檻,輕量化和標準化企業冗長的分析流程,減少IT(資訊單位)、DT(數據科學家)和OT營運端的溝通成本及組織斷層,大幅提升企業數據決策品質和速度,加速企業數位轉型。Synergies曾獲Gartner評選為亞洲最佳工業AI新創,2021-22年連續獲Gartner Market Guide肯定為全球最佳數位轉型平台之一,成功案例橫跨500強企業及中小企業。


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