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阿里云深入離散制造，木林森構(gòu)筑車間神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

挑戰(zhàn)，企業(yè)快速發(fā)展的隱憂

坐落在中山市小欖鎮(zhèn)的木林森是一家集LED封裝與LED應(yīng)用產(chǎn)品為一體的綜合性高新技術(shù)企業(yè)，在自主創(chuàng)新和資本并購雙重發(fā)展機(jī)遇下，已躍居成為全球白光器件排名第三、全球LED封裝排名第四的企業(yè)。

但快速發(fā)展中的木林森并不是沒有煩惱。

2017年，木林森完成對(duì)德國百年老店歐司朗旗下照明品牌朗德萬斯的收購，朗德萬斯年?duì)I業(yè)額超過20億歐元，約為木林森的兩倍。這樁小魚吃大魚的并購之后，木林森獲得了朗德萬斯覆蓋全球的銷售渠道，同時(shí)也必須迎接更加復(fù)雜和更具規(guī)模產(chǎn)品研制的挑戰(zhàn)。

另一方面，隨著智慧照明的普及和發(fā)展，木林森需要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品組合的多樣化，來滿足市場(chǎng)需求。在這一趨勢(shì)下木林森除了提供高質(zhì)量光源之外，還投入了電子零組件的生產(chǎn)，如用于智慧照明的LED驅(qū)動(dòng)器和控制器等等。公司的產(chǎn)品品類共有多少種?木林森市場(chǎng)總監(jiān)孫少峰向筆者透露有數(shù)千種之多。

過去，大規(guī)模生產(chǎn)在采購端給木林森帶來了穩(wěn)定的供應(yīng)商合作關(guān)系和較低的采購成本，在生產(chǎn)端還能有效減少產(chǎn)品分?jǐn)偟膯挝蝗斯こ杀炯爸圃熨M(fèi)用。但隨著木林森產(chǎn)品組合的多樣化發(fā)展，企業(yè)逐漸從少品種大批量向多品種大批量的方式轉(zhuǎn)變，對(duì)柔性生產(chǎn)提出了更高的要求。

木林森的雄心是顯而易見的。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代實(shí)現(xiàn)智慧照明，以多樣化的LED產(chǎn)品替代傳統(tǒng)照明將是大勢(shì)所趨，并購德國的百年品牌也彰顯了木林森全球化布局的決心。但企業(yè)快速擴(kuò)張與柔性化生產(chǎn)制造之間的矛盾，成為木林森數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中的巨大挑戰(zhàn)。

困境，離散制造如何挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值?

經(jīng)過前些年的積累，木林森的信息化戰(zhàn)略已取得一定成效。在業(yè)務(wù)層面，圍繞進(jìn)銷存、HR、財(cái)務(wù)等業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)化，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程在線上運(yùn)行、線上傳遞、線上追蹤;在管理層面，讓每一層級(jí)的各種信息和數(shù)據(jù)及時(shí)地匯集，依靠數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)，依據(jù)數(shù)據(jù)做預(yù)測(cè)與決策。

譬如在采購端，木林森的ERP系統(tǒng)與阿里1688、京東直接完全打通，采購人員在ERP系統(tǒng)中就可以直接下物品采購訂單，向1688發(fā)布詢價(jià)單，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成電商平臺(tái)訂單。

這些積累讓木林森不斷享受到數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來的紅利，也支撐起2017年82億的營業(yè)收入和近50%的增速。

特別是從2016年開始，木林森加強(qiáng)了信息化與自動(dòng)化的融合，可以采集上萬臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)?！暗杉闹挥袛?shù)據(jù)，這些海量數(shù)據(jù)背后意味著什么?我們也在學(xué)習(xí)和實(shí)踐?！睂O少峰坦言。

木林森是典型的離散制造業(yè)，縱觀離散制造業(yè)探索數(shù)據(jù)價(jià)值的歷程：在商業(yè)智能(BI)時(shí)代，應(yīng)用場(chǎng)景大多是將CRM/SCM/ERP等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以報(bào)表的形式呈現(xiàn)作為企業(yè)決策依據(jù);在大數(shù)據(jù)(Big Data)時(shí)代，應(yīng)用場(chǎng)景則多是預(yù)防性維修維護(hù)、供應(yīng)鏈優(yōu)化、協(xié)作采購、物流線路規(guī)劃、遠(yuǎn)程異地監(jiān)控、社交營銷等等。

上述的這些應(yīng)用場(chǎng)景，似乎都與產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程無關(guān)。

過去兩年，我們經(jīng)?？吹街T如協(xié)鑫光伏、中策橡膠、天合光能等流程制造業(yè)在生產(chǎn)線上安裝傳感器，通過探測(cè)溫度、壓力、熱能、振動(dòng)和噪聲等各類數(shù)據(jù)，繼而進(jìn)行設(shè)備診斷、能耗分析、質(zhì)量事故分析、提高良品率等，而鮮有離散制造業(yè)利用生產(chǎn)制造過程數(shù)據(jù)做文章的案例。

這也是木林森一直在思索的問題。

事實(shí)上過去很多年，企業(yè)所推崇的制造業(yè)信息化，都在追求以ERP/PLM/MES等系統(tǒng)為主的所有內(nèi)部信息化系統(tǒng)的全打通，推動(dòng)企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。在一場(chǎng)場(chǎng)熱鬧而激烈的信息化競(jìng)賽中，企業(yè)的研發(fā)設(shè)計(jì)、經(jīng)營管理、市場(chǎng)營銷等業(yè)務(wù)能力不斷提升，卻往往忽略了最核心、也是我國制造業(yè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)——生產(chǎn)制造過程本身。

如何從生產(chǎn)制造過程的數(shù)據(jù)中挖掘價(jià)值?困擾著木林森。

契機(jī)，構(gòu)建車間級(jí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

目前，木林森有上萬臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備，隨著企業(yè)不斷并購設(shè)備數(shù)量還在增加，提升設(shè)備利用效率成為最緊迫的任務(wù);在每一個(gè)生產(chǎn)單元中，當(dāng)從生產(chǎn)A產(chǎn)品切換到生產(chǎn)B產(chǎn)品時(shí)，往往需要人工切換制程工藝，木林森亟需實(shí)現(xiàn)制程工藝的自動(dòng)切換以提升生產(chǎn)效率;目前木林森的產(chǎn)線設(shè)備每月生產(chǎn)超過500億顆LED，盡管良品率已經(jīng)達(dá)到97%，但如果能繼續(xù)提升百分之一二，效益依然可觀。

2017年底，阿里云在廣東建設(shè)其工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，在廣州成立全國工業(yè)云總部，依據(jù)企業(yè)需求和場(chǎng)景打造ET工業(yè)大腦，這一契機(jī)下木林森決定攜手阿里云實(shí)踐基于數(shù)據(jù)的設(shè)備綜合效率、生產(chǎn)良品率提升的大數(shù)據(jù)項(xiàng)目。

在木林森智能制造負(fù)責(zé)人劉總監(jiān)看來，通過這一項(xiàng)目，阿里云可以幫助木林森構(gòu)建云計(jì)算和大數(shù)據(jù)能力平臺(tái)，在這一基礎(chǔ)上借助人工智能技術(shù)提升軟實(shí)力。軟實(shí)力體現(xiàn)在算法和模型上，譬如基于生產(chǎn)制造過程中的某個(gè)業(yè)務(wù)形態(tài)，通過歷史數(shù)據(jù)樣本推算出相關(guān)業(yè)務(wù)形態(tài)的趨勢(shì)。

“通俗理解的智能制造，首先要解決車間設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;其次要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)化，形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);第三階段是車間的智能化，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行分析、優(yōu)化和控制?，F(xiàn)階段木林森正在探索和實(shí)踐設(shè)備的互聯(lián)化，構(gòu)建車間的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?！眲⒖偙O(jiān)介紹。

隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，依托阿里云的云計(jì)算能力和“數(shù)加”大數(shù)據(jù)計(jì)算平臺(tái)，整合人工智能技術(shù)及類腦認(rèn)知解析技術(shù)，木林森開始嘗試解決生產(chǎn)制造過程中的各類棘手的業(yè)務(wù)問題。通過采集、同步、上云以及打通木林森線下的相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建企業(yè)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)資產(chǎn)，并從實(shí)際業(yè)務(wù)需求與痛點(diǎn)出發(fā)，利用數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，綜合ET工業(yè)大腦的多維感知、全局洞察、實(shí)時(shí)決策以及持續(xù)進(jìn)化等能力，提供基于人工智能的解決方案，在設(shè)備利用率、智能生產(chǎn)、工藝優(yōu)化，能源管理等方面助力木林森加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

價(jià)值，產(chǎn)品良率和庫存管理雙重提升

在項(xiàng)目的推進(jìn)過程中，木林森主要可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面的提升。

首先，優(yōu)化制程工藝。通常情況下，離散制造業(yè)每臺(tái)設(shè)備、每道工序有很多參數(shù)需要設(shè)置，基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集和分析，可以對(duì)工程制程的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化;另外可以在產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品和原有產(chǎn)品的對(duì)標(biāo)，通過工程制程的自動(dòng)化，快速將新產(chǎn)品導(dǎo)入到產(chǎn)線中進(jìn)行試產(chǎn)。木林森每個(gè)車間有300-700臺(tái)設(shè)備，每個(gè)車間就是一個(gè)獨(dú)立生產(chǎn)單元，如此一來可以將優(yōu)化后的標(biāo)準(zhǔn)化制程工藝從一個(gè)車間快速復(fù)制到另外一個(gè)車間。

其次，生產(chǎn)過程的質(zhì)量可追溯。過去，木林森的產(chǎn)品質(zhì)量沒法追溯到每一個(gè)工藝、每一個(gè)制程，在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)問題往往得不到及時(shí)的解決。通過構(gòu)建車間級(jí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，每臺(tái)設(shè)備都進(jìn)行了聯(lián)網(wǎng)，就可以追溯到每一個(gè)芯片是在哪一個(gè)機(jī)臺(tái)上生產(chǎn)的、由哪一個(gè)操作員生產(chǎn)、在哪一個(gè)制程上出的問題等等;

第三，提升生產(chǎn)效率。對(duì)制造企業(yè)而言，人機(jī)匹配度最高的時(shí)候生產(chǎn)效率最高。木林森分別從人和機(jī)兩個(gè)方面著手提升生產(chǎn)效率：一是借助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)操作人員的防呆防錯(cuò)管理;二是提升設(shè)備利用率，對(duì)于每天下線20億顆LED元器件的木林森來說，任何一臺(tái)產(chǎn)線設(shè)備的效率對(duì)整體產(chǎn)能都有關(guān)鍵性的影響。利用ET工業(yè)大腦的關(guān)鍵因素識(shí)別算法、故障預(yù)測(cè)算法以及工業(yè)大腦的平臺(tái)能力，為木林森提供基于大數(shù)據(jù)的全局設(shè)備效率(OEE)分析平臺(tái)，提高整體設(shè)備效率。

通過這三個(gè)方面的提升，木林森進(jìn)一步釋放產(chǎn)品良率和庫存管理的價(jià)值。

木林森以LED封裝流程的實(shí)時(shí)以及歷史產(chǎn)線點(diǎn)位數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，定制開發(fā)LED封裝生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性優(yōu)化模塊，為LED封裝流程中的特定數(shù)據(jù)閉環(huán)找出關(guān)鍵生產(chǎn)因素之間的最優(yōu)參數(shù)策略。木林森工程師與阿里云數(shù)據(jù)科學(xué)家多次探索后，在固晶、焊線、點(diǎn)膠、烘烤、分光、編帶等一系列工藝流程中，在分光點(diǎn)測(cè)環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)膠水溢出最容易引起alarm警報(bào)，如果不是通過數(shù)據(jù)的洞察，在人工觀測(cè)不到的微觀世界中，這一因素幾乎無法識(shí)別。

另一方面，隨著客戶定制化越來越多，木林森對(duì)柔性化生產(chǎn)要求越來越高。同一車間經(jīng)常需要從生產(chǎn)A產(chǎn)品切換到生產(chǎn)B產(chǎn)品，原來需要人工識(shí)別和干預(yù)，在構(gòu)建車間級(jí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之后可以實(shí)現(xiàn)制程工藝的自動(dòng)切換。過去經(jīng)常需要人工補(bǔ)料，現(xiàn)在物料的領(lǐng)取越來越精準(zhǔn)，大大降低了物料的補(bǔ)領(lǐng)率，提升了庫存的管理效率。