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显示器产业的数位转型思考
 

【作者: 達梭系統】2020年11月10日 星期二

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现今对显示器产业数位转型的了解,需要用数位化的方式,基於模型去承载和定义产品相关的所有知识,也就是建立产品的数位双生。当整个研发、生产过程全部数位化以後,就能推动企业整个营运过程,实现极致高效的研发迭代、极致同步、极致智慧和极致品质。


何谓数位转型?有人说是换了种数位化的设计工具,有人说是装上企业资源规划系统(Enterprise Resource Planning;ERP),也有专家说是装上产品生命周期管理(Product Lifecycle Management;PLM)企业应用解决方案,就是进行数位转型。当然,数位转型的故事是由这些分段的数位化故事所组成的,这些都是数位转型的有机组成部分。


一纵一横

然而,数位转型要到什麽程度,才算是数位转型成功呢?达梭系统(Dassault Systemes)技术总监冯升华表示,实施PLM可用8个字来形容:「一纵一横,两个同步」。「一纵」就是从纵向来看,企业领导者的策略,透过数位化的方式,逐渐分解成产品线和事业群,再分解成专案群和具体项目,再细化为一项项工作,最终分解成流程中的每一个步骤,确保公司策略可化为员工每日的工作,确实执行。


「一横」则表示企业的每笔订单,从接单到完成订单、完成收款,对於产品来说,就是产品的整个生命周期管理,包括产品的研发、验证、生产制造、使用和维护维修保养。横向的驱动力是市场需求,由市场需求驱动整个产品生命周期,在产品生命周期的每个环节,都要确保能够满足市场需求。


反过头来说,如果产品出现问题,必须能够从每个节点逐一回溯,找到产品制造或是设计端的问题,进而最隹化产品,以满足市场或客户需求。


两个同步

一个是要确保企业内部各部门间顺畅地同步,打破部门之间的壁垒,外部同步就是企业跟供应链或者价值链的其他企业,甚至企业与客户之间进行有效的沟通管理,有效的同步,来保证最终生产的产品是满足最终客户需求。


在过去10年,市场发生非常多的变化,我们对企业数位转型的认识也有很多的变化。现今对显示器产业数位转型的了解,需要用数位化的方式,基於模型去承载和定义产品相关的所有知识,包括几何和外观视觉、多学科、跨专业、产品生命周期,以及产品的应用场景、产品使用体验方面的知识,也就是建立产品的数位双生。


当整个研发、生产过程全部数位化以後,就能推动企业整个营运过程,实现极致高效的研发迭代、极致同步、极致智慧和极致品质,并在此基础之上真正实现企业的业务转型,也是数位转型最重要的目的。


企业的业务转型结果可能是一款极具创新的产品,可能是企业的业务流程创新、商业模式创新、甚至整个生态圈、企业价值链的创新。


客户在购买包含显示器功能的产品,或者说包含萤幕的产品时,他们购买的理由之一,就是这个产品外型是否美观。我们要透过数位化的方式,建模呈现产品的几何尺寸、外观材质、色彩,透过逼真的渲染效果来评估各种设计方案。


另外,还须注意产品的内部结构、零部件尺寸、装配情况;例如手机需要在内部非常狭小的空间内,放进相机、喇叭、耳机孔、晶片、电路板、萤幕控制模组,甚至各种各样的感测器。如何布局最为合理?如何避免电磁干扰?如何避免发热?这一切都需要建立内部详细的几何模型,用数位化的方式来描述。


衡量一款手机品质,我们会关心手机讯号好不好?手机会不会发烫?手机耐不耐摔?手机使用久了会不会迟钝? 手机的音响效果好不好?


衡量一台电视,会注意清晰度的指标、画质的优劣、色彩的艳丽程度、音响的效果等。要想提升产品的品质,我们就需要数位化更多的知识与更多的学科。


手机耐不耐摔,须作摔落模拟;手机是否迟钝,须作软体的模拟;手机会不会发烫,须作散热、热学和流体模拟;手机讯号好不好,须作电磁学模拟;手机是否耐用,须作疲劳度模拟。电视画面是否漂亮,须作光学模拟;音响效果好不好,须作声学模拟,这就得要求数位双生能够承载力学、热学、声学、软体、流体、电磁学等学科的知识。


举有机发光二极体(Organic Light-Emitting Diode;OLED)萤幕的模拟问题为例,很多对萤幕效能的要求,以及解决效能的问题,最终都会转化为系统模拟,用数位化的方式模拟具体应用场景。比如镀膜涂层在压力下的变化,或是折叠萤幕弯曲时的压力,亦或是在萤幕上钻孔等。


当然模拟不是目的,最隹化才是。透过模拟去尝试各种方案,找到最隹的方案,或是根据模拟结果,了解设计最隹化的方向,透过对设计方案的调整,找到最隹效能的方案。当然通常是找总体效能最优的平衡方案,找到一个最隹平衡点。每项效能皆最优的方案通常不现实。


产品本身之外,还要注意产品的整个生命周期。为什麽要设计这款产品?它满足什麽市场需求?产品如何在工厂被制造出来?如何设计生产线?如何营运?面板的制程该如何实现?如何保证面板的良率?这就要把市场需求和整个产品生命周期的各个环节数位化,基於模型地保证整个产品生命周期的数位化连续,实现需求,驱动整个产品生命周期。


最隹化产品的目的,是为了让产品在各种使用场景下,提供人们最隹的使用体验,因此要建构人们的体验场景。


未来生活,萤幕无处不在。萤幕用在智慧家庭,就要建造智慧家庭应用场景;萤幕用在办公室,就要建造办公室场景;萤幕用在工厂,就要建造工厂使用场景;萤幕用於城市,就要建造整个城市的数位双生。


接下来需要思考微观世界。产品最终由零件组成,零件最终由材料组成,组成材料的是分子和原子。对於显示器产业来讲,我们关注显示萤幕、玻璃萤幕,什麽萤幕最坚硬?什麽显示器材料有最隹的光学效能?什麽材料最省电?科学家们在研究材料的时候,同样需要用数位化的方式来建立材料的模型,建立分子和原子的模型。


2014年的诺贝尔物理奖授予赤崎勇、天野浩和中村修二,在颁奖典礼上,他们这样评价蓝光LED技术:「白炽灯点亮了20世纪,而蓝光LED点亮了21世纪」。现今所有的萤幕,不管是手机、电脑、平板,都来自於LED技术。


LED技术中,最难的是蓝光LED。蓝光LED发明的过程中,数位化技术和数位化分子建模技术是蓝光LED的关键,采用达梭系统的Material Studio软体,成功预测了掺有铝和??的氮化??晶体结构,实现蓝光LED,最後由中村修二把它制作出来。


数位化分子建模技术功不可没。今天的手机萤幕越来越耐摔,背後的原因是在萤幕玻璃领域有很多突破,如康宁(Corning)的大猩猩玻璃(Gorilla Glass)技术,也是采用达梭系统的BIOVIA解决方案来加速实现。大猩猩玻璃的诞生,代表显示器产业技术与数位建模技术的完美结合。


同样地,对於未来的OLED材料,科学家们也用数位化分子建模方式来预测和筛选具备最隹光学效能及电学效能,满足最隹显示需求的材料。



图一 : 数位化分子建模技术功不可没。今天的手机萤幕越来越耐摔,背後的原因是在萤幕玻璃领域有很多突破。(source:Work Wear)
图一 : 数位化分子建模技术功不可没。今天的手机萤幕越来越耐摔,背後的原因是在萤幕玻璃领域有很多突破。(source:Work Wear)

企业的业务流程也要用数位化方式支撑各种业务流程;包括从商机到盈利、产品生命周期管理、企业战略的逐级分解和实现,从贩售计画、生产计画,到供应链和制造营运管理。资讯要实现连续性的流动,必须把过往档案都数据化。


显示器产业数位转型的第二个关键,是显示器产业的数位化赋权作用:用数位化方式表达产品的相关知识和业务流程,透过数位化,大幅度提升企业效率,降低企业营运成本,提升产品品质,缩短产品上市周期,实现极致高效、极致同步、极致智慧和极致品质。


极致高效

何为极致高效?在研发一款新产品的时候,通常需要做物理雏型。


例如要研发一款折叠萤幕手机,实际的手机做出来可能需要两年时间,做出来後做各种物理测试,有问题再修改设计,或是再做一台物理雏型。这样反覆运算需要的周期是两年。而如果建立数位模型,做一次设计,反覆运算,进行验证,再修改叁数,所需时间很短,可能几天,甚至几小时就会完成一次反覆运算。


这种产品研发的反覆运算效率是最高的,也正是数位转型实现产品研发的极致高效。以LG为例,他们基於达梭系统的平台,实现零物理原型,全虚拟建造,所有的电磁、流体、结构、声学模拟,都在产品的数位双生中进行。


极致同步

接下来是极致同步。对比10年前,用户要想同步,可能需要在不同系统中给予不同的许可,开多个帐号,想看哪个系统资料,就要打开哪个系统,同步效率受到阻碍。


如果能够把产品价值链上所有的人,都连接至同个系统,所有相关图纸、产品规格资讯、市场需求、多学科资讯、制造资讯、工艺数据等,都放在一个平台,形成单一数据来源,每个数据只在系统中出现一次,一个人对数据进行修改後,其他人马上就能够获得更改後的资讯,所有行为都是线上即时发生的,这样就实现了极致同步。


数位双生就如同是双胞胎,一个在物理世界,一个在数位世界。每多一个版本,就要有人维护两个版本之间的一致性,就可能导致数据的变形和损失。数据每多一次拷贝就会增加系统的复杂性,根据奥卡姆剃刀法则(Occam's Razor)来说,最简单的才是最美好的。数位双生,应该具备唯一性。这就是系统整合和一体化系统之间最大的区别。


只有一体化的系统,才能够带来极致同步和最高效率。


当知识数位化以後我们才能利用人工智慧演算法。因为人工智慧演算法消费的是资料。以显示器产业的OLED材料为例,三星是怎麽找到主动矩阵有机发光二极体(Active-matrix organic light-emitting diode;AMOLED)材料?他们要在成千上万种材料之间进行选择,如果对每一种材料逐一进行实验,要付出的时间和成本无法承受。


只有用数位化方式对分子进行建模,人们才能够运用人工智慧的方法,帮助科学家实现高通量的筛选,以最高效方式找到最合适的材料。


对显示器产业来说,尤其是在面板制程中,良率提升是非常重要的目标。提升良率的因素可能有很多种,在整个面板制程的各个阶段,包括Array、Cell、Module制程,实现数位化以後,就可以运用人工智慧的演算法,?明我们了解在整个面板制程过程中,所有工艺叁数和设备叁数的调整与面板品质之间的关系,透过机器学习的演算法,即时调整制程中的叁数,来获得最高的良率,实现极致品质。


即使实现数位化赋权,也并不意味着数位转型的结束。企业数位转型支撑的是企业的业务转型,业务转型用什麽来衡量成功?


第一种是永续创新,代表企业研发成功撼动市场的创新性产品,尤其是在显示器产业。以手机萤幕为例,我们共同经历了从小萤幕到大萤幕手机,全萤幕、曲面萤幕、浏海萤幕和水滴萤幕时代,未来的折叠萤幕、柔性萤幕时代,以及无孔手机带来萤幕侦测指纹技术、萤幕摄影技术,这都是永续的产品创新。这些产品快速成为现实并推向市场,数位双生技术和数位化赋权作用,功不可没。


企业的业务转型,当然也包括流程创新和商业模式创新。去年年初,法国Akka公司已经在蔚蓝海岸城市尼斯(Nice)开始营运无人驾驶计程车。如何定义无人驾驶计程车的营运场域?需要建造整个场域的数位双生,包括数位双生的城市,数位双生的道路和数位双生的车辆。


对於显示器产业来说,也意味着车辆里面的萤幕要实现什麽场景。乘客在乘坐无人驾驶车辆时,车辆的萤幕和操纵面板萤幕上,显示的都是与客户本人相关的个性化内容,座位的高度和车内温度的设置,也都是根据乘客个人喜好说所设定。


整个显示器产业的发展,不是靠一家企业能够支撑的,而是靠整个显示器产业的生态圈、价值链上的所有企业共同进步,发挥各自优势,共同为终端消费者提供最隹化的显示器体验。为了加速显示器生态圈供应链与OEM间的互助效率,达梭系统推出云端的3DEXPERIENCE市场解决方案。



图二 : 整个显示器产业的发展是靠整个显示器产业的生态圈、价值链上的所有企业共同进步,发挥各自优势,共同为终端消费者提供最隹化的显示器体验。(source:XPLANE Consulting)
图二 : 整个显示器产业的发展是靠整个显示器产业的生态圈、价值链上的所有企业共同进步,发挥各自优势,共同为终端消费者提供最隹化的显示器体验。(source:XPLANE Consulting)

OEM厂商设计师的理想状态为何?当他们需要一个零件的时候,可以直接到这个平台上找到品质、效能、价格综合最优的供应商和零件,直接从平台上获取零件的3D模型,并把3D模型装配到最终产品上。


而对於提供零件的企业,他们的理想也是把自家制造的零件产品3D模型,透过数位双生放到平台上供OEM厂商使用,透过平台扩大销路,获取订单。透过3DEXPERIENCE市场连接设计师和供应链企业,实现整个显示器产业生态圈的共同进步,健康成长,各自发挥最大优势。


总结现今显示器产业数位转型特点:一、基於模型,打造拥有产品知识的数位双生;二、实现多学科和多专业的综合最隹化;三、实现全生命周期的数位化延续;四、用数据促使企业做出最隹决策,采用一体化的平台,透过单一数据来源,保证最隹企业效率和极致同步;五、聚焦消费者的终端体验,始於体验,终於体验,使显示器产业实现永续性产品创新、业务流程创新和商业模式创新,打造共同进步、共同繁荣的显示器产业生态圈。


**刊头图(source:TheDigital Transformation People)


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