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  • 服務電子行業 云漢芯城數字化技術的創新與實踐

    佚名 2022-04-14 10:29:24

    電子元器件行業是電子信息產業的基礎支撐性產業,是關系國民經濟和社會發展全局的基礎性、先導性和戰略性的支柱產業,整體市場規模龐大,門類極為豐富。WSTS數據顯示2021年全球半導體市場規模已達到5,559億美元,同比增長26.2%。預計2022年全球半導體市場規模將突破6,000億美元。中國仍然是最大的半導體市場,2021年的銷售額總額為1925億美元,同比增長27.1%。目前市場下游需求多樣,采購訂單分散,上游原廠端相對集中,通常難以完全直接對接海量下游需求。因此,在電子元器件上游原廠與下游需求方之間通常存在一個規模巨大的流通市場,各級分銷商在其中發揮了重要作用。

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    資料來源:WSTS

    特別是廣大中小企業,他們主要集中對現貨的需求,訂單以研發、打樣、試產或小批量生產訂單為主,訂單零散,通常會面臨價格高、搜尋與溝通成本高、假貨(含翻新貨)不易識別、難以一站式購齊等問題,行業迫切需要供應鏈信息透明化、質量標準規范化、服務協同高效化。此外,電子產業中小企業,在產品設計、研發打樣、小批量試產、元器件采購、批量生產等環節,需要對接多家供應商/服務商,無法形成組合最優解,效率低。

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    資料來源:中國半導體行業協會

    十余年前,云漢芯城創始團隊就觀察到中小電子制造企業采購環節的痛點,為打破電子元器件采購環節信息不對稱,重塑電子元器件供應鏈的傳統服務模式,2011年云漢芯城www.ickey.cn作為具有行業引領意義的電子元器件垂直電商正式上線。經過十一年發展,云漢芯城利用互聯網、物聯網、大數據與算法等技術,從單一的電子元器件線上采購發展成一站式線上商城與電子制造協同產業互聯網企業,為電子行業的海量中長尾客戶提供高效優質供應鏈服務。

    本篇內容將對云漢芯城數字化技術發展進行詳細介紹,展現云漢芯城作為產業互聯網運用現代信息技術和數字化手段對產業鏈上下游的數字化升級和再造,以及對傳統行業的優化和賦能,從而實現各節點效率提升,助力電子產業數字化轉型。 

    一、從0到1創新,“技術演進”助力線上商城高效服務

    1.1讓業務先跑起來

    2011年,云漢芯城網站上線,作為國內率先成立的電子元器件采購商城,聚焦電子行業的中小企業用戶。起初采用單體技術架構,幾臺Web主機加上一臺數據庫服務器。當時的業務訴求是“快”,快速響應業務、快速開發、快速部署!時值國內電子商務迅速崛起,系統上線第一年就實現了幾百萬的銷售額,之后每年以幾倍的速度快速增長。

    業務發展太快,但技術架構不夠扎實,2014年下半年系統瓶頸凸顯,表現為業務高峰期系統經常宕機。每當事故發生時,業務部門的同事稱之為“下午茶時間“!

     

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    云漢芯城最初的商城架構

    可以看出,當時的技術架構沒有進行前后端分離,也不具備橫向擴展能力,想堆服務器都堆不了!

    1.2技術架構升級

    2016年,技術團隊借鑒當時互聯網流行的“復雜系統拆分解耦”的做法,對原系統進行了模塊拆分和重構。這種架構的優勢是當系統遇到瓶頸時,只需要局部治理,不用整體推翻重來,同時便于團隊擴大后的分工協作。升級后的架構如下。

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    服務解耦的新架構

    采用同樣的架構,開發了內部供應鏈運作系統,包含銷售、采購、倉儲物流、營銷等子系統。這些子系統相互協作,實現了各類正、逆向業務流程,覆蓋了供應鏈全鏈路。

    過去5年,這套技術實踐,有效地支撐了業務的高速發展。 

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    業務系統

    隨著業務的發展,云漢芯城發現既然是“連接”,就應當把系統能力向更廣的供應商和客戶延伸。先從上游的供應商著手,一批有技術能力的供應商首先完成了系統層對接,大幅提升了業務運作效率,原來要好幾人一天的工作,現在只需點幾下按鈕,信息數據流就能準確流暢地在內外系統間流動。但電子行業的大部分供應商不具備IT技術條件,于是設計了一個SaaS系統SRM(Supplier Relationship Management),包含詢價、發貨等管理等功能,將這類供應商也納入了標準管理。除了電子元器件采購,云漢芯城也提供PCBA(BOM、PCB和SMT)云工廠與面向制造的設計等線上協同服務,構成了電子行業一站式供應鏈服務平臺,后面有介紹。

    1.3 物聯網技術應用

    此外,云漢芯城還研發了一套適用于電子元器件供應鏈運作的倉儲WMS系統,其中包含了手持PDA、智能點料機、亮燈貨架等自研硬件。通過物聯網的技術手段,使得物流人員的日常操作高效準確,實現現貨2小時發貨時效,為急需物料生產的企業提升生產效率。

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    亮燈貨架指示商品位置

    二、從1到N創新,電子制造協同的“互聯網+”數字化實踐

     2.1 電子制造中小企業的痛點

    今天的電子制造業涉及產品設計、研發打樣、小批量試產、元器件采購、批量生產、產品全生命周期服務等環節。中小客戶在這些環節中普遍遇到的瓶頸包括:設計與開發周期長的研發瓶頸、復雜供應鏈的采購瓶頸、定制多樣化的制造瓶頸、高品質要求的管理瓶頸、產品全生命周期的持續服務瓶頸等。由于鏈條長,涉及環節多,中小客戶需要對接多家供應商/服務商,無法形成組合最優解。

    云漢芯城除了提供電子元器件采購服務外,也提供PCBA(PCB和SMT)云工廠與面向制造的設計等線上協同服務,構建了一站式電子行業的服務平臺,為客戶提供全局最優解。

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    2.2 基于云工廠、EDFM、HiBOM的電子制造協同創新

    數字化驅動產業升級的當下,傳統電子制造業面臨上述挑戰,必須進行產業升級。

    “云工廠”,類似云計算調度多家工廠的產能,針對客戶的多樣化需求,快速完成最佳匹配。

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    PCBA云工廠的業務架構設計

    EDFM(E-Design for Manufacturing,在線的面向制造的設計)則幫助客戶在早期設計階段就評估制造的可能性、高效性和經濟性等約束,實現設計與生產協同的一體化,將風險前置,極大節省開發時間與成本。

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    線上EDFM

    EDFM的二維展示,包含Gerber層篩選、編輯;層級視圖、頂部視圖、底部視圖切換;元器件位置調整等功能。

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    EDFM二維展示效果

    EDFM的三維展示,基于RBP的3D渲染引擎,這種繪圖技術把JavaScript和webGL 2.0結合在一起,為H5 Canvas提供硬件3D加速渲染。

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    EDFM三維展示

    基于云漢搜索引擎和算法的智能選型HiBOM產品,分鐘級即可完成人工2~3天的元器件選型配對,極大提升配單效率,下文有詳細介紹。

    三、從信息化到數字化,數據價值挖掘與激發

    伴隨著業務的高速發展,數據持續積累。數據是云漢芯城的核心資產,2018年云漢芯城提出“一切業務數據化,一切數據業務化”的戰略,圍繞為客戶創造價值的主線,實現數據與業務的閉環,將數據分析結果產品化,不斷拓展業務應用場景,提升客戶體驗。

     3.1 第一階段:數據積累與價值初探

    (1)電子元器件分類、屬性標準化與BOM智能配單

    客戶尋找物料分為兩種場景。一類是拿到器件型號名稱或名稱的其中一段做檢索如STM32F103C8T6,客戶也經常使用“STM32F103”檢索;另一類是用器件的屬性描述檢索,如用“3.3Ω 0805 -5%~5% 0.125W”去檢索某個貼片電阻。第一種情況,采用主流的搜索引擎技術比如ElasticSearch或Solr等,選擇合適的分詞算法將商品數據做索引,再結合排序算法即可有效解決。但針對參數描述的檢索就涉及以下兩個難題。

    a. 電子元器件分類與屬性標準化

    早在2014年,云漢芯城就意識到了商品基礎檔案信息的重要性。舉個例子,DAC7614P是TI的DAC(數模轉換)芯片,DAC分類的部分核心參數如下:

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    每種器件類別對應的核心參數集對于元器件初篩、替代選擇(尤其是國產化替代)非常重要。

    截至2021年,系統已經積累了千萬級別的SPU基礎信息庫。

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    元器件基礎信息庫架構

    b. 語義分析和關鍵參數提取及轉化

    云漢芯城實現了一套電子元器件行業的語義分析系統,能對輸入的參數進行識別、提取和轉換。接上面的例子,用戶輸入“3.3Ω 0805 -5%~5% 0.125W”,這套系統就能識別用戶在搜索貼片電阻,封裝0805,阻值3.3歐姆,精度5%,功率0.125W。

    基于a和b的工作成果,2019年云漢芯城研發出HiBOM智能選型配單工具,在線分鐘級完成傳統人工2~3天完成的BOM配單工作,平均解析正確率達到90%以上,大幅提升客戶選型和配單的效率。

     

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    BOM配單結果

    (2)關務數據沉淀與商品智能歸類

    商品報關歸類工作是供應鏈中非常耗費人力的環節,電子元器件型號千萬量級,這個問題尤為嚴重。于是云漢芯城利用歷史歸類記錄,建設了商品報關歸類系統。該系統除了覆蓋存量相同型號外,還能對相似類別的新型號做出正確歸類,減輕了人工處理工作量。

    3.2 第二階段:數據中臺建設

    隨著數據量的快速增長,數據存儲和計算能力成為瓶頸。2017年云漢芯城開始著手大數據平臺建設,早期嘗試過Greenplum數據庫。但隨著數據種類與量級的增長,數據開發過程中存在數據質量不一致、數據口徑多樣、重復性工作多等問題。借鑒主流互聯網公司的大數據實踐,分層搭建了離線數倉。同時統一了各項業務指標的定義,將各類BI統計以數據看板、監控大屏等形式直觀地提供給業務部門。

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    數倉分層架構

     

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    監控大屏示例

     3.3 系統支撐能力

    為了實現系統的高可用,云漢芯城在運維架構上確保了全鏈路無單點風險;實現了數據實時同步到異地機房,通過分布式集群,在單個機房宕機時可快速切換至災備機房繼續提供服務。

    云漢芯城自研了CI/CD(持續集成與交付)系統,將需求、缺陷、測試、變更、發布的協作集成一體,月變更發布達到400多次。

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    DevOps

    四、筑牢數字化技術底座

    隨著電子產業互聯網的高速發展,為了滿足快速變化的需求,覆蓋更廣的應用場景,對敏捷開發迭代、智能化水平、系統高可用提出了更高要求。云漢芯城以云原生化、數據與算法驅動為技術發展方向,持續推出高創新性、廣覆蓋性的智慧應用,筑牢數字化底座,為產業數字化發展貢獻云漢力量。

    4.1 云原生化

    云原生化的兩個重要步驟是系統架構微服務化與部署容器化。

    容器化是輕量級的虛擬化隔離技術,允許單個內核上運行多個獨立的空間實例,這些實例稱為容器,不受宿主機環境差異的影響。

    微服務是一種構建復雜應用系統的技術方案。通過在容器編排平臺上構建微服務架構,具備如下優點:①統一的服務注冊與發現管理;②架構可伸縮(適配業務規模的動態變化,如工作日對比周末變化明顯);③靈活的發布能力,支持A/B測試;④服務高可用;⑤限流熔斷(避免惡意流量攻擊);⑥鏈路調用追蹤,用于快速故障定位與鏈路性能可視化;⑦輕量化。

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    藍綠發布與A/B測試

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    鏈路調用追蹤系統

    容器微服務體系的這些優點與業務發展要求的節奏相匹配,云漢芯城會逐步完成技術底座的升級。

    4.2 數據驅動

    除了已有的離線數倉外,秒級準實時OLAP(Online Analytical Processing)、實時流式計算將來也是云漢芯城數據中臺的重要組成部分,能夠實現業務運行指標秒級反饋,業務運行異常小時級歸因,可用于實時數據分析、反爬蟲等場景。

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    數據中臺架構

    4.3 算法驅動

    業務積累的大量數據,為算法應用提供了基礎。云漢芯城將搭建一套集數據獲取、特征工程、模型訓練與評估、模型在線運行為一體的算法平臺。

     

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    算法平臺

    大數據與算法將在提升業務運作效率,如國產應用推薦、智能物流、協同制造等方面發揮越來越重要的作用。


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