“换脑重生”赶超世界一流，探秘中国首个自主可控半导体显示智能工厂

　　苏州华星光电技术有限公司(以下简称:苏州华星)是全球半导体显示领域的领跑者,其前身为韩国三星显示苏州工厂。经过中资收购,现为TCL华星全资控股工厂。2022年9月23日,随着其全栈CIM(计算机集成制造系统)系统国产化替代项目圆满收官,首个全面部署自研CIM系统的半导体显示智能工厂就此诞生,标志着苏州华星智能制造水平再上一个新台阶。

　　把时间拨回到两年前。2020年8月,TCL华星光电技术有限公司携手苏州工业园区国有资本投资运营控股有限公司,联合收购了具备世界一流制造水平的三星显示苏州工厂。收购完成后,苏州华星将主要生产加工并销售32吋至65吋超高清、曲面、窄边框等中、大尺寸高端液晶显示器(TFT-LCD)面板及模组产品,持续扩大TCL乃至中国在中、大尺寸显示业务领域的竞争力。

　　变身后的苏州华星,为了在国内和国际市场竞争中保持竞争优势,需要进一步提升新品推出效率、提高产品品质并降低生产成本。而这些升级需求,也对工厂智能制造的要求越来越高,其中号称“半导体智能工厂生命级软件”的CIM系统对生产的影响最为关键。CIM是一个智能化的过程,各平台对信息的收集、分析、决策,到二次分析、大数据模型的预测性分析、给出决策意见都由系统完成,通过让制造自动化、集成化、系统化来提高生产效率。

　　然而,同国内许多先进制造业工厂一样,受限于国外软件的高昂价格、低效服务和陈旧的技术框架,苏州华星CIM系统更新迭代的速度远远跟不上企业发展及市场变化。

　　对于苏州华星而言,必须拥有与国际一流CIM系统媲美的自有CIM系统,才能支撑新一轮的发展与壮大。在此背景下,与苏州华星同属TCL、国内领先的制造业数字化转型科技企业格创东智与其联手,立志携手攻破这个难题。

　　变道超车,自主可控带来竞争优势

　　半导体CIM系统涵盖设备管理、生产管理及品质管理三大领域,包括30多套核心系统与上百套子系统。业内人士称,CIM系统需要在实际工厂环境中演练验证,再加上半导体工艺流程极为复杂,产品生产要经过上千台设备,上百道工序,对控制系统的智能化及算法能力要求极高,因此国内该领域的研发工作一直进展缓慢。

　　面对挑战,苏州华星与格创东智充分发挥各自优势——苏州华星对半导体制造有深刻的认知和丰富经验,格创东智作为工信部评定的国家级双跨工业互联网平台,具有成熟的工业软件开发能力,特别是在半导体CIM方面积累深厚。

　　双方联合研发的新CIM系统,不仅达到其替代的进口系统的水准,多个高阶功能上线后表现还更加出色,充分满足了生产管理与运营需求。

　　“全新的CIM系统让工厂自动化率达到了国内顶尖水准,彻底摆脱了对国外软件系统的依赖。CIM系统完全自主可控之后,系统技术框架更为先进、系统升级迭代变得更加高效,这将有力支撑苏州华星的产能扩充及数字化转型变革。特别是在制造周期、交货周期、良品率等方面提升效益明显,我们预计将同步实现综合人均产值提升和生产成本下降,产品将具有更强的全球竞争力。”苏州华星总经理鞠霞介绍。

　　以半导体制造最为关注的品质优化为例,工厂可通过生产数据对生产过程中的缺陷原因进行更智能的分析,有效解决了传统依靠人工经验判断的痛点,提高了产品品质,优化了投入产出过程。

　　在柔性制造方面,苏州华星能够按需批量生产定制产品,通过实时共享数据,快速应对需求波动,精确控制产量,进而降低运营成本。此外,通过车间规划升级改造,设备对应力范围扩大,产品形态更加多样化,更能适合未来多品种小批量的客户订单需求。

　　全球创举,“换脑手术”无感切换

　　除了攀爬研发的高山,此次CIM系统切换上线的过程中,亦攻克了诸多难关。

　　在常规建厂期,前期产能不高,CIM系统上线后通常会有3个月左右的时间过渡,可以陆续提升系统完善度与稳定性。然而留给苏州华星新旧系统的过渡时间为“零”——需要在工厂持续保持满产的状态下完成新系统上线,实现无感知“换脑”,这极大地考验着交付团队的多项目群管理能力。

　　“必须要一次性成功切换30多套核心系统,否则会造成产品数据错乱,设备无法稼动,全厂瘫痪,在有备案的情况下也至少需要80小时以上全面恢复。工厂每天的运转费用高达几百万,哪怕停产一天也损失惨重。为顺利完成这些挑战,我们必须全面、深入理解业务场景,制定灵活实用的技术方案以及精细化管理项目。”格创东智交付团队IT负责人瞿杰华介绍。

　　两年里,新旧系统替换之路走得稳健扎实。上百套流程、上千个业务流程与上万个系统功能,从孪生建设到虚拟现实验证,大量的业务场景模拟,大批量投产验证……在漫长而复杂的部署与实施过程中,苏州华星与格创东智项目团队最终实现了百余个系统切换零失败,新系统上线即支撑工厂满产的目标。

　　2021年4月,苏州华星和格创东智完成了数百个MIS基础IT系统交割;2022年3月31日,m10模组工厂MES系统切换完成,并达成切换后即时满产的任务;2022年9月23日,t10 fab工厂MES系统切换完成,标志着历时两年的国产化CIM系统替代项目圆满成功。

　　“全新的CIM系统拥有完整知识产权、全链技术能力,可实现自主可控升级迭代。制造企业与软件企业联手研发的模式,为国产软件的跨越式发展趟出了一条成功路径。无感知切换的成功经验又示范了一种智能工厂转型升级的新模式。这是一件值得我们自豪的事,也标志着我们中国企业的自主研发能力和项目管理能力均达到了较高水平。”格创东智CEO何军表示。

　　赶超灯塔,争做中国数字领航“排头兵”

　　近日,工信部印发的《关于组织开展2022年新一代信息技术与制造业融合发展试点示范申报工作的通知》,首次提出打造中国自己的灯塔工厂——“数字领航”企业方向。“数字领航”企业将聚焦全要素、全流程、全生态数字化转型,以技术实力强、业务模式优、管理理念新、质量效益高为行业转型标杆,探索制造业数字化转型新路径。

　　“苏州华星从设备控制层软件、制造执行层软件、品质控制层软件等一系列核心生产软件入手,将生产管理系统的信息进行融合,实现了资源动态管控、精益生产优化、智能在线检测、设备动态管理、质量精准追溯等全业务流程闭环管理,将传统孤立的各个系统彻底整合为一套系统,在工厂数字化转型过程中极具代表性。无论是在业务价值、创新价值、技术能力方面,都足以比肩甚至超越灯塔工厂,为工厂数字化转型示范成功经验。”SEMI信息控制标委会中国分会联席主席、半导体智能制造行业专家丁险峰博士表示。

　　苏州华星自研智能工厂系统的落成,不仅助力苏州华星实现智能生产、提升竞争力以应对未知挑战,更为中国制造业数字化、智能化升级开辟了一条新的示范路径,为做大做强做优数字工厂提供了标杆案例,成为推动制造业高质量发展的行业智慧力量。