Výrobce čerpadel Edwards a Fraunhofer nasazují digitální technologie budoucnosti pro chytré výrobní procesy za reálných podmínek

Reinraum-Fraunhofer-EMFT

Edwards-Pumpe1800

Výzkumné centrum Bezpečné síťové systémy Mnichov (SVS, http://www.svs.bayern) navázalo strategickou spolupráci s výrobcem vakuových čerpadel Edwards v oblasti chytré výroby. Cílem spolupráce je vytvoření rozšířené charakteristiky výkonu pro chytrou/přediktivní údržbu zařízení subfab jako referenčního bodu pro průmysl 4.0 v reálných podmínkách. Výzkumné centrum společnosti Fraunhofer nabízí partnerským firmám v oblastech Průmysl 4.0, propojené mobility a chytré zdraví/doma interdisciplinární a aplikačně orientované prostředí pro systematický výzkum. Edwards je přední vývojář a výrobce moderních vakuových produktů, řešení pro čištění výfukových plynů a souvisejících přidaných hodnotových služeb.

Výzkumné centrum poskytuje v rámci projektu čistící prostředí pro dohodnutou dobu spolupráce.

Edwards spolupracuje s Fraunhoferovými institucemi Fraunhofer AISEC, Fraunhofer EMFT a Fraunhofer ESK, které sdílejí své odborné znalosti o bezpečných a spolehlivých senzorových sítích ve Výzkumném centru Bezpečné síťové systémy. Spolupráce zahrnuje výzkum, vývoj a hodnocení specifických senzorových a IoT technologií s cílem generovat a zabezpečit vysoce kvalitní data pro hlubokou analytiku. Hlavním tématem je zkoumání korelace mezi chováním procesu a čerpadel, která mají být řízena v prostředí čisté místnosti pro polovodiče Fraunhofer EMFT. Nejnovější platforma dat Edwards EdCentra má hrát klíčovou roli v tomto procesu.

Výzkum scénářů Průmysl 4.0

Hlavním zaměřením spolupráce mezi SVS a Edwards je realizace přediktivní nebo chytré údržby v konkrétních aplikacích výroby polovodičů. Aby bylo možné poskytovat efektivní a účinnou servisní podporu pro vysoce kvalitní zařízení, v tomto případě vakuová čerpadla v prostředí výroby polovodičů, jsou nezbytné techniky přediktivní údržby pro detekci stavu zařízení a korelaci s procesními podmínkami.

Linie polovodičových součástek 200 mm CMOS (komplementární metal-oxid-halogenid) od Fraunhofer EMFT, ve spojení s dlouhodobě získanými znalostmi zaměstnanců v oblasti výroby polovodičů, nabízí ideální prostředí pro monitorování zařízení a související výkonnosti, stejně jako pro validaci analytiky a strojového učení. Odbornost Fraunhofer ESK a AISEC v oblasti bezpečných komunikačních technologií umožňuje vývoj bezpečných a flexibilních řešení pro propojené továrny. Mezi kroky realizace v rámci projektu patří například vývoj senzorového uspořádání v čisté místnosti Fraunhofer EMFT pro sběr dat z různých zdrojů v infrastruktuře, stejně jako příprava připojené sítě senzorových uzlů, včetně bezpečné infrastruktury Internetu věcí (IoT).

Chytrá a kognitivní údržba

Nové techniky strojového učení jsou používány k detekci anomálií v senzorových datech. Za tímto účelem je třeba sloučení dat z více senzorů pro kombinaci a rozpoznávání vzorů, stejně jako softwarové algoritmy pro detekci specifických stavů nestability. Proces přediktivní údržby má být tímto způsobem vylepšen výzkumem nových algoritmů strojového učení založených na datech shromážděných senzory nad a pod čistící podlahou. Tím lze předpovídat budoucí výkon a případné anomálie.

Dalším důležitým aspektem je použití bezpečné, vysoce spolehlivé bezdrátové komunikace mezi zařízeními s ohledem na faktory jako spotřeba energie, datový přenos, objem dat a jedinečnost prostředí výroby polovodičů. Implementuje se bezpečné spojení pro výměnu dat, modelů strojového učení a stavu zařízení v reálném čase mezi bezpečnými lokalitami: na místě v CMOS linii Fraunhofer EMFT, vzdáleně v cloudu nebo v centrále společnosti Edwards. Tento přístup nejen zjednodušuje reakční časy při servisu, ale také usnadňuje vývoj a nasazení analytických modelů. Cílem je poskytnout novou referenční architekturu, která je v souladu s požadavky Průmyslu 4.0 a zároveň přizpůsobena jedinečným IP zájmům výrobců polovodičů.

Aby bylo možné uspokojit globálně působící zákazníky, mohou být data senzorů z různých instancí v továrně uložena v bezpečném datovém prostoru, který lze škálovat od jednoho zařízení nahoru. Přístup k těmto datům a jejich pohyb je omezen jednotnými přístupovými právy a různými politikami.