智能制造行业技术货架建设的实现路径

卜倩倩，孙 晓

（北京京东方显示技术有限公司，北京 100176）

1 智能制造行业的特点

智能制造是结合新一代信息技术，对制造技术的设计、生产、管理、服务及研究等活动环节进行智能化深度融合，实现提高质量、效益及核心竞争力的一种先进生产方式，一般由智能机器与人类专家共同组成。习近平总书记在党的十九大报告中指出，要“加快建设制造强国，加快发展先进制造业。”目前，中国经济正由高速发展向高质量发展转型，尽管我国经济实力已跃上新台阶，经济总量世界第二，且与世界第一美国的差距逐渐缩小，但是总体而言，我国产业仍处于全球价值链的中低端，随着我国经济的发展，高耗能、高污染、低技术的产品方案已经不符合我国制造业的发展，需要提升技术水平，进而促进产品升级，因此，如何提升制造业发展竞争力，是摆在中国制造业面前的一个必须解决的问题[1-2]。

2 智能制造与技术货架

搞好制造业，必须要抓好创新驱动，掌握和运用关键技术。研究智能制造行业的关键技术，须以终端产品为牵引，根据上下游供应链体系，建立清晰的产业集群网络，并重点把控产业集群网络的技术方向、技术能力和生产能力；同时，由于制造行业参与全球采购，对关键材料与关键资源的把控也至关重要[3]。

技术重用，也被称为“二次数据分析”，指的是技术研究成果在技术研究人员之间的数据重用研究。技术重用不仅仅是数据的方法论，更被视为科学研究这一过程，属于信息科学和技术领域。技术研究数据再利用，指的是技术研究人员根据新的研究目的，以不同的形式对信息进行再利用的行为，对现有数据进行归纳、分类、整理及挖掘新的技术方向和问题。数据重用不仅仅是数据的获取和共享，其最终目的是最大限度地发挥历史有效数据资源的价值。在数据重用研究的过程中，推荐使用技术货架方案。

一些系统级设备厂商将产业集群网络在系统级的控制定义为技术或产品货架，即将公司所有的产品和技术按照一定的层级结构统一管理，以最大程度地实现共享，减小重复开发造成的浪费[4-5]。不同层级和级别的技术都是技术货架的一部分，在技术货架上进行分层设置管理。技术开发执行前可以参考查阅技术货架上的成熟技术，确定哪些是可以直接应用的，哪些可以参考。

大部分系统级设备商，将技术或产品货架层次分为7层，即器件/芯片/原料、组件、部件、单机、整机、子系统和系统。货架建设过程中需要注意两个问题，首先，建立产业链的思维。在智能制造领域，技术货架更关注与上下游企业的结合，一般的公司可能仅涉及产业链的某一层级或几个层级，大型制造行业一般处于系统级设备商7层货架的第2~5层。因此，关注产业链的货架，注意与产业链的配套与合作至关重要。其次，针对不同的企业特点，技术货架结构，层级分布是不同的，企业自身的货架系统可根据产业链货架进行进一步的细分，细分过程需遵循以下几个原则：（1）技术货架模块可单独进行测试，具有明确的规格及性能指标。（2）技术货架有明显的层级分布，可支持不同的技术、系统或产品。（3）方便进行二次开发，技术复用无障碍。

3 技术货架的实现路径

3.1 架构设计

架构设计是针对一个系统自上而下的总体设计，从规划层面描述系统由哪些元素组成，元素之间的关系，元素如何呈现，以及元素的数据来源及取值逻辑等。以下将以显示行业技术货架为例，详细介绍技术货架架构设计过程。

首先，根据产品形态及客户个性化需求特性，将技术按照专业、技术细节逐层分解，直到分解到可以表征的最小单元。执行技术路径分解，可以更容易地发现可共享和可替代技术。本方案将显示制造技术货架分为5层，分别为整机层、模组层、液晶盒层、驱动器件层和支撑工艺层（如图1所示）。

图1 智能制造技术货架系统结构示例

其次，对各层级中技术元素规格进行定义，确保每个元素都有明确的、可以维护的规格或性能指标。比如，支撑工艺层的细线化工艺，关键技术点为金属或非金属膜层刻蚀完成后的线宽或孔径，因此，将其作为细线化工艺的核心指标进行管理维护，指标的单位设计为μm，同步定义测试机台与测试方法等一系列标准化方案，以确保规格具有可对比性及可复用性。

再次，需要确定数据来源。技术货架关键数据指标及方案的呈现离不开后台数据的支撑，那么，需要哪些元素支撑，元素如何呈现，以及数据来源与数值逻辑如何，均需要提前规划。本货架系统设计依托技术项目管理软件进行，所有关键数据与方案均来自于技术项目过程管理[6-7]。在项目立项与结题阶段，设计取值模块，按规格填写每个关键技术对应的技术指标，辅助技术指标，核心技术方案等关键信息。根据显示技术的特点，将技术指标分为器件特性模块、阵列模块、彩膜模块、液晶盒模块、背光模块、模组模块和触控模块。其中器件特性模块又可分为阵列器件特性，液晶盒器件特性，模组器件特性和触控器件特性，每个器件对应有核心特性指标与辅助特性指标，一起共同完成器件优劣的表征。比如，液晶盒器件特性的关键指标包括，高色域、高亮度、低功耗、高刷新率和超薄超窄等。如果项目是针对液晶盒器件进行开发，需要项目负责人在项目立项和结题时在对应的指标处填写设计指标与完成指标，货架相关特性规格均从此处完成取值。这些数据与大量同类型项目生成数据一起完成液晶盒器件在技术货架上相关技术规格的呈现（如图2所示）。

图2 技术货架数据来源示例

最后，除了技术规格，技术货架上需要支撑达成对应技术规格的关键技术方案，因而阵列模块、彩膜模块、液晶盒模块、背光模块、模组模块和触控模块等六大模块，均需要技术方案进行支撑。每个独立的技术需要对应的设计方案、工艺方案、材料方案及电路方案进行支撑。项目负责人按照项目实际情况进行选择填报。比如支撑液晶盒高刷新率这一器件特性的技术方案包括，阵列的设计、阵列工艺、液晶材料、彩膜材料和对应的高刷新电路方案，将五大技术方案按规格填写，汇总到高刷新率液晶盒技术方案模块，实现技术货架展示所需的知识内容。

需要注意的是，技术方案中对应的工艺方案、材料方案和电路方案均有对应的核心技术指标可以支撑，因此，在单元验证试验中，子技术方案作为技术指标单独呈现。而在综合类项目中，子技术方案作为支撑方案的同时，也作为单元技术的关键技术指标，汇总到单元关键工艺的关键技术指标中，呈现在技术货架对应的模块。

3.2 关注产业链的配套与合作

如前文所述，公司级技术货架的搭建离不开产业链货架的配合，深入研究产业链货架可以发现，公司的技术货架可能仅为产业链货架的某些层级，因此，想在公司的技术创新上取得突破，确保技术货架完备且先进，离不开产业链货架的配套与合作。

从产业价值链维度分析，智能制造行业主要业务在于原料加工，制造中间品给系统厂商匹配使用。显示制造企业同样如此，其主要工作流程为，使用先进设备进行驱动阵列基板的加工，匹配外购的液晶、POL、色阻等材料，完成液晶盒或模组的制作，进而出货给系统级供应商，完成采购，加工制作，售卖的全过程管理。下面将主要从上游、中游、下游三个维度分析产业链货架的配套与合作，及其对显示智能制造行业的重要性与推动作用。

首先引入两个概念，核心技术与关键技术。核心技术指的是在一段时间可以领先竞争社的独有的技术，其在技术开发过程中占绝对重要地位，为公司的关键技术。关键技术是在开发过程中占据关键地位或在关键路径上的技术，可能不是公司独有的，也不一定是业界领先的，却是不可缺少的，是公司要想发展且必须攻克的技术。在所有的技术方案中，不属于核心技术与关键技术的方案，均为一般技术。技术管理界的普遍认知认为，对于一般技术，最好采用外包合作的方式管理，重点在于供应商的管理与资源控制，而对于关键技术和核心技术，要建设自己的核心能力，是公司级技术货架需要重点关注的部分。

分析显示智能制造行业我们可以发现。显示行业的核心在于制造过程，如何利用关键设备，制作出驱动能力强的驱动阵列，以及更优的器件电路驱动方案，是显示智能制造行业核心要解决的两个问题。产业链下游技术中，液晶材料、偏光片膜材料、色阻等材料对器件性能有直接影响，但是其相对而言容易获取，有较多供应商及方案可以对应选择，不具有独有性或不可替代性的特点，因此在构建显示行业技术货架系统时，可重点关注各种材料厂商、特性、对应型号及如何降低成本等。对应的货架展示信息包括、材料型号、对应产品特性、是否独家供应等。而产业链上游的电路及系统解决方案，具有核心技术的特点，但是由于技术壁垒难以短时间突破，目前显示行业的通用解决方案是采用外包购买的方案应对，各大显示制作行业需要持续增加相关技术的投入，纵向发展技术人员，完成相关核心技术积累。在技术货架搭建过程中，需要重点关注这一模块，关注核心IP的研发进展。

3.3 技术标准化

技术标准化是构建技术货架的一个必要条件，主要包括技术指标标准化和技术平台标准化两大部分。

首先，需要对技术指标进行标准化定义。结合架构至上而下的设计策略，当细化到技术指标范畴时，需要对技术指标进行标准化的定义。比如，针对薄膜晶体管器件特性，想要完成一个通用的、可复用的平台，需要提前定义薄膜晶体管的关键指标与辅助指标，指标测试方法，取值规则，测试设备及状况，并将这些标准化条件定义好，标注于指标之上，进行实时提醒备注。

其次，技术平台的标准化。针对不同的工厂和技术而言，当具有一定规格特性的器件完成制作时，就这些技术而言，是否使用相同的设备，工艺条件，甚至设备的状况都需要确认。而针对这些问题，最好的解决方案是针对关键技术定义关键指标，以关键指标来对照达成情况，如此可以减小由于设备、环境等一系列影响造成的误差。因此，自上而下的关键技术指标分解至关重要。

最后，技术平台的标准化，有利于派生出一系列以产品族群为特征的产品，并以此为基准更方便地进行产品和技术升级。通过对技术输出所需的测试环境与使用环境进行定义，实现快速开发，且同步兼顾质量与成本控制，以完成技术体系，技术架构及技术要素集合的构建。

3.4 技术接口的设计

如图1所示，我们按照显示智能制造行业的特点，将公司级技术货架分为五层，分别为整机层、模组层、液晶盒层、驱动器件层和支撑工艺层。每层都有具有指标规格的技术方案与之对应，进而组成显示行业技术货架。但是需要重点思考的是：如何将每层分散的技术指标利用起来，实现系统内的技术复用与参考。针对这个问题，我们引入了技术接口的概念。

硬件类接口是指同一计算机不同功能层之间的通信规则，而软件类接口则是指对协定进行定义的引用类型。而技术货架系统的接口，我们的定义是，为了保证技术间的协作，完成一个产品的交付而设置的核心设计方案，是技术货架系统每层技术实现交付的语言，是技术货架实现复用的关键。对分层规格技术进行设计方案定义，可以完善技术货架内容，清晰技术货架需求，进而更好的实现平台沉淀[8]。

4 结论与展望

首先，制造业产业链复杂，其技术能力需要产业链综合技术能力的支持与配合。一个新产品，从产品设计及研发，整合生产到销售，上下游产业链的对应至关重要。因此，需要设立单独的机构进行产业链技术货架梳理，完善公司技术货架在产业链技术货架上的定位，不同的技术对应不同的应对策略，如此可完善公司核心技术与关键技术方案，依托技术货架持续增强公司技术竞争力。

其次，制造业深入参与国际竞争，全球采购，销售客户遍布全球是普遍现象，企业对基础技术研究的知识水平对产品利润率起着突出的作用，因此，在制造行业公司级技术货架需要持续加大对基础技术研发的关注，而这将是推动我国制造业从中低端走向高端的关键。技术货架的构建更应充分考虑构建者与使用者的需求，提高调研样本数量，尽量全面地进行相关知识领域地覆盖，尽量保证技术货架的知识体系覆盖完善，信息准确，关注能用性与易用性。

最后，技术货架不仅仅是数字或图像的传输，还涉及成果的交互与理解，如果信息交互过程中理解不到位，会使得数据使用变得困难，而在研究过程中，准确的数据至关重要，因为不准确的数据会导致技术研究成果的失真与不可靠。技术货架的使用者需要根据货架使用规则，提供可重用和可信赖的数据。然而，由于多学科交互，测试环境的偏差，测试者测试手法的不同，技术货架的使用在使用维度面临着各种问题，因此在技术货架构建过程中进行各种维度的标准化工作至关重要。