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名家专栏 | 蔡南雄：一个IC人浅谈工业4.0

2017-12-08 10:27:11 来源: 官方微信

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世界工业的发展已经由工业1.0演进到工业4.0。很多书籍、文章从不同层面阐述及讨论其内涵。作者拜读之余，并结合自己在工业中最特别的集成电路产业工作多年的实践经验，对工业4.0的内涵有深刻的体会，先浅谈个人看法如下：

人类的欲望推动生产力不断提高

自从宇宙洪荒初辟以来，人类所有的活动，直接、间接多是为了攫取或生产维持食、衣、住、行、育、乐等生活需求的各种产品。而随着人口不断增加，和大家对产品的取得一再提高多、快、好、省的要求，产品生产的手段和能力自然必须不断提高。

产品生产力来自思考和执行两种能力

人类制造产品是先要经过脑力思考做什么和怎么做，决定后再指挥人力去执行把产品做出来。思考的能力包括数据（数据是经验的数字化）的收集、分析、总结、下指令；而执行的能力即为体力和四肢合起来的人力。工业（制造业是其主体）的演进是人类利用自然界的资源来延伸自己脑力的思考能力，和人力的执行能力的过程。每一次工业N.0都标示演进过程中，因为有生产力的新突破而产生飞跃性成长的节点：人类最先从靠自己“洪荒之力”的脑力和人力开始，工业1.0时期,人类引进自然界的机械力和开发执行工作的工具及设备，大幅度延伸人类体力和四肢的执行能力（例如蒸汽火车之于人力三轮车）；工业2.0时期人类引进电力，使生产的执行能力不但得到再进一步大幅度提升，而且可以集中大量生产再输配到远处，以同时供应一大片地区中很多个别工具和设备同时使用，不再像机械力只能局限在发力的局部地方使用；工业3.0时期则引进电脑以延伸人类脑力的思考能力，能想得更复杂更快，记得更多更持久，而且也像人一样能指挥工具和设备工作。

上述大自然的机械力和电力也是人类开发出来的。电脑、工具和设备也是人类设计和制造出来的产品，电脑的“脑力”更是人类灌进去的。

产品产生的生态包括5W+1H六个环节

产品产生的整个生态有5W+1H六个环节。首先要做市场调查：决定要做什么产品(What)、客户是什么人(Who)、什么时候要(When)、为什么要做这产品(Why)。市场调查有了正面的结论后，才能决定用什么工艺怎么做出来(How)，做好后物流要送到什么地方(Where) 去。

在六个环节中，执行生产怎么做（1H）的环节是制造业的重中之重，因为它包括以下的环节：产品设计、技术开发、产品生产、测试汰选、出货物流、售后服务等，是制造业的核心，是整个产品生态中投入人力、物力、资金最多，执行工作时间最长的一个环节，因此一直是工业1.0到3.0演进的重心。

由个人生产到工厂自动化生产的演进

就生产形式而言，在最初的手工业时代，产品的生产过程简单没有多少工序，主要靠工匠一个人，最多再带领几个学徒，使用作坊中为数不多的简单工具完成的。

到工业2.0时期，机械力和电力的加持大大提高生产力，产品的工序越来越多越复杂，因此配合的工具、设备和工作人员也越来越多，小作坊变成了大工厂，到处布满了设备。生产过程中半成品依照流程的工序在这些设备之间忙碌穿梭，显得杂乱无章。因此人类透过脑力的思考，把复杂的流程依照工序的前后顺序,安排成只进不退的流水生产线，使前后工序之间的传递时间缩短、半成品的积压减少、产品质量得到控制、人力安排合理等,使生产效益大幅度提高,成本大幅度降低,同时开启了生产管理这一新学科：探讨如何提高投资产品生产的效益，基本上就是如何用思考力优化执行力的成果！

工业3.0时期，智力由人脑延伸到电脑，电脑代替人脑思考和指挥执行工作，使人类越来越少参与现场生产操作，也就是生产越来越自动化，逐渐演进到无人工厂的境界。无人工厂就像巨大的、不知道疲劳的机器人！

到目前工业4.0的生产智能化时代，自动化就不仅只及于生产一个环节而已，必须涵盖上述产品生态包含5W的全部六个环节。而且电脑也由只能机械性的自动化，发展到能有类似思考能力的人工智能(AI):只要在开始时灌给它合适的智力，电脑就能够自我学习，不需要人类一再灌它。

5W+1H环节一体自动化的工业4.0

正因为产品生产（1H）环节是制造业的重中之重，工业4.0仍然必须对产品生产这一环节继续加强，使其不断地多快好省，同时也要重视其他五个(5W)环节，必须把全部六个环节串联起来思考，调和彼此的相互影响，使产品开发得到最大的效益。因为这六个环节环环相扣，任何一个环节脱节，比如：市场定位错误、上市时间延误、规格定义不当、生产良品率起伏不定等，都会浪费昂贵的生产投入，市场开发蒙受损失，甚至所有的努力都泡汤！因此，工业4.0时期的自动化不仅只强调个别生产设备或整个生产工厂，要同时考虑产品生态所有六个环节的相互关系和影响。过程中必须反复地收集和分析大量数据，运算后总结出结论，并传递指令让工厂执行工作。过程比工业3.0以前只以产品生产一个环节为重点要复杂许多。

目前科技进步发展出来的大数据和互联网技术，包括：大数据收集和分析技术、云计算技术、自动机器人技术、仿真技术、水平和垂直系统整合技术、物联网计算技术等各种技术，正好为上述工业4.0发展复杂的需要提供必要的手段。

大数据和互联网技术提供工业4.0发展的基础

海量的大数据有两类：现成的和不断新产生的。现成的数据存储在云端；新数据是在互联网上，世界各地所有的电脑随时产生在云端的数据。大数据技术和云技术对这些数据收集的能力非人类所可比拟：时间上古往今来、位置上无远弗届、存储处无孔不入、数量上巨细靡遗；而其分析能力快速、深入、到位，因此思考及决策的方向更准确(例如 Alpha go)。

因此，推动工业4.0是要善用大数据，做到：做什么产品的选择能弹无虚发，命中率百分之百，个个产品在市场上都热卖而且利润高；判断怎么做的研发试验每试必中，不必修正而且从不浪费时间；产品生产过程流畅，没有返工及误操作，产品质量好，交货期及时顺利从不耽误----不断多快好省地使无人工厂这个机器人不但更像个人，而且是一个超人！

总结

人类对于满足食、衣、住、行、育、乐等生活需求的产品一再要求提高多、快、好、省水平的欲望，促进了产品生产力（包括思考的能力和执行的能力）不断创新拔高，造成工业N.0的演进。目前正在继续努力，使生产成果多快好省的水平不断提升，乃至极致。

或许有一天做到像西游记里的孙悟空，拔一根毛发吹一口气，要什么就能马上变什么出来！

作者简介

蔡南雄博士曾经在美国矽谷Intel和Fairchild担任IC 工艺开发工程师。从1983年起，蔡博士先后合伙创办了台湾茂矽电子公司、江苏无锡华晶上华半导体公司、台湾合晶材料有限公司、浙江宁波中纬集成电路以及长沙创芯集成电路有限公司，负责各项专业工作，以及担任总经理和董事长职务；也曾担任过香港华智半导体公司、台湾茂德电子公司、上海宏力半导体公司、及上海北车永电电子科技有限公司总经理。

蔡博士曾经直接参与五座IC生产工厂及一座矽片生产工厂的兴建。并且从事Memory、Logic、IGBT等产品和生产工艺的研究开发、工厂管理和产品销售等企业管理工作。在国际交流方面，蔡博士曾经亲自执行技术移转给台湾/日本/韩国合作伙伴，也曾经从德国/日本/美国合作伙伴接受技术移转。

蔡博士曾获得台湾新竹交通大学杰出校友及台湾十大杰出工程师的荣誉。蔡博士亦曾任职多间港台上市公司高层，包括台湾茂矽电子（台湾上市）、台湾茂德科技（台湾上市）、上海宏力半导体厂（香港上市）、宁波中纬、长沙创芯集成电路、台湾合晶材料有限公司（台湾上市）、北车永电。

今天是《半导体行业观察》为您分享的第1480期内容，欢迎关注。