“我们也要做AX,把相关汇报材料准备一下。”当制造现场负责人接到这样的要求时,首先冒出的疑问往往是:AX是不是就等于智能工厂?答案是否定的。
从制造业演进路径来看,早期的工厂自动化(FA)主要依赖预先设定的程序,让设备按既定流程运转,设备本身并不具备自主判断能力,更适用于少品种、大批量生产。智能工厂则是在此基础上叠加IoT、大数据、信息物理系统(CPS)等技术,实现生产环节的进一步数字化和联动化。
韩国IR协会分析指出,随着设备之间实现实时信息交换、虚拟空间仿真以及基于生产状态的自动调度,工厂整体响应效率明显提升。但在这一阶段,数据的作用更多仍停留在“采集”和“监控”层面。一旦工艺出现异常,仍需由人工查看数据、分析原因并制定对策。
AX,即AI转型,真正的分界线也正在这里。与智能工厂相比,AX的核心在于AI能够基于工艺数据自主分析异常成因,推演多种可能性,并进一步给出处置方案。换句话说,判断不再主要依赖人工,而是交由AI完成。按照LG Display的说法,这类工厂可称为“AX Fab”。如果说智能工厂更多是用设备和系统替代人的操作,那么AX Fab则是在工艺数据和设备数据基础上,引入AI完成判断与决策,推动工厂向更高水平的智能化、自主化运营演进。
这种差异首先体现在实际应用效果上。LG Display去年在OLED全工艺流程中导入自研AI生产体系,最先见效的是设计环节。以异形显示曲面面板的边缘设计为例,公司引入自研“边缘设计AI算法”后,原本需要1个月才能完成的图纸设计缩短至8小时。此前,为匹配面板外缘结构,补偿图案需要逐一手工设计,一旦出现不良,还需重新返工。
导入AI后,系统可自动完成曲面和窄边框所需图案设计,错误率明显下降。与此同时,用于优化OLED在不同视角下色彩变化的光学设计,所需时间也由原先至少5天压缩至8小时。LG Display的做法,是将AI应用覆盖到方案编制、验证以及提出建议等完整流程。
制造现场的变化更为直接。学习了OLED制造知识的AI,能够自动分析工艺过程中可能出现的异常原因,并提出应对方案。公司还建立了相关系统,对生产全流程实时采集的工艺数据进行自动分析并生成报告,同时自动暂停与异常相关的设备。受此带动,质量改进周期由3周缩短至2天;随着良率提升,公司年节省成本超过2000亿韩元。LG Display下一步还计划推动AI进一步发展到可自主提出生产效率改善方案并控制设备的阶段。
从FA到智能工厂再到AX,关键差异在于“是否由AI做判断”
中国正在国家层面推动这一轮升级。自2015年提出“中国制造2025”战略、将制造业提升至国家竞争力核心位置以来,中国在过去10年持续推进制造业从FA到智能工厂,再到AI驱动智能化的三阶段升级,重点方向包括制造关键工序智能化,以及在重点产业领域建设数字化作业现场。
这一成果也反映在“灯塔工厂”数量上。今年1月,Haier位于青岛的净水过滤器工厂新晋入选WEF“灯塔工厂”,使其灯塔工厂总数增至13家,与Schneider Electric并列全球最多。该工厂的特点,是在净水处理全流程前端全面融入AI。应用AI算法和32项数字化解决方案后,工厂实现质量提升40%、质量保证成本下降72%、平均库存保管周期缩短53%。
WEF数据显示,中国灯塔工厂总数已达84家,约占全球42%;美国为32家,德国18家,日本15家,三国合计65家,仍低于中国。
Haier董事长Zhou Yunjie表示,AI与机器人技术的融合,是制造业升级和未来生产力形成的战略核心。未来5年,Haier将在AI、半导体、IoT安全等基础技术领域投资超过1000亿元人民币。相关报道认为,Haier推进速度之所以较快,不仅在于技术投入,更在于其敢于拆解既有流程,并以新方式重构体系的企业文化。此前入选WEF“灯塔工厂”的Haier工厂还包括上海互联洗衣机工厂、先进冰箱工厂等,显示其AI应用正从单一品类向家电制造全链条扩展。
企业处于哪个阶段,是推进AX的前提
回到最初的问题,AX并不是智能工厂的另一种说法,而是智能工厂之后的下一阶段。在FA(自动化)→智能工厂(基于数据的主动应对)→AX(基于AI的自主判断)这一演进路径中,报道指出,韩国多数制造企业目前仍停留在第一阶段到第二阶段之间。
因此,当企业内部提出“要做AX”时,汇报材料的第一页首先应回答的,不是要上什么AI项目,而是工厂目前究竟处于哪个阶段。只有先完成自我诊断,AI导入才有现实基础。如果企业已经建立起较完整的工艺数据采集体系,那么在此基础上叠加AI层,短期内就有可能取得成效。
LG Display之所以能够实现年节省成本超过2000亿韩元,关键也在于其长期积累的OLED工艺数据。反过来看,如果工艺数据尚未形成沉淀就贸然引入AI,受限于训练素材不足,落地效果自然会受到影响。这也是制造企业难以绕过智能工厂建设、直接跃升至AX阶段的重要原因。
更大的挑战在于时间。当中国以国家战略在10年间加快推进三阶段升级时,如果韩国制造业转型速度落后,技术差距就可能直接转化为成本差距。LG Display制造AI负责人Lee Young-joo表示,中国企业带来的挑战非常强烈,而维持持续竞争优势最重要的手段就是AI。
韩国政府层面也在强化相关支持,目前已启动制造AI特化智能工厂支持项目;去年还成立了制造AX(M.AX)联盟,约有1000家企业、高校和研究机构参与。其目标包括到2030年推广500家AI工厂,并创造超过100万亿韩元的附加价值。