Produttori di pompe Edwards e Fraunhofer implementano tecnologie digitali per il futuro dello Smart Manufacturing in condizioni reali

Camere bianche Fraunhofer-EMFT

Pompa Edwards 1800

Il Centro di Eccellenza Sistemi Sicuri e Connessi Monaco (SVS, http://www.svs.bayern) ha avviato una collaborazione strategica con il produttore di pompe a vuoto Edwards nel settore della Smart Manufacturing. L'obiettivo della collaborazione è la creazione di una caratterizzazione delle prestazioni ampliata per la manutenzione predittiva/ intelligente di dispositivi subfab come riferimento per applicazioni Industry 4.0 in condizioni reali. Il centro di eccellenza della Gesellschaft Fraunhofer offre alle aziende partner nei settori Industry 4.0, mobilità connessa e Smart Health/Home un ambiente interdisciplinare e orientato all'applicazione per la ricerca sistematica.

Il centro di eccellenza mette a disposizione un ambiente di cleanroom per il periodo di collaborazione concordato.

Edwards collabora con gli istituti Fraunhofer AISEC, Fraunhofer EMFT e Fraunhofer ESK, che riuniscono le loro competenze specialistiche in reti di sensori sicure e affidabili presso il Centro di Eccellenza Sistemi Sicuri e Connessi. La collaborazione comprende ricerca, sviluppo e valutazione di tecnologie specifiche di sensori e IoT con l'obiettivo di generare e garantire dati di alta qualità per analisi approfondite. Al centro dell'attenzione c'è la ricerca sulla correlazione tra comportamento del processo e delle pompe, che sarà gestita nell'ambiente cleanroom dei semiconduttori di Fraunhofer EMFT. La piattaforma dati EdCentra di Edwards dovrebbe svolgere un ruolo chiave in questo contesto.

Ricerca di scenari Industry 4.0

Il focus della collaborazione tra SVS ed Edwards è sulla realizzazione di manutenzione predittiva o intelligente nelle applicazioni specifiche della produzione di semiconduttori. Per fornire un supporto di servizio efficiente ed efficace per impianti di alta qualità, in questo caso pompe a vuoto in un ambiente di produzione di semiconduttori, sono essenziali tecniche di manutenzione predittiva per il riconoscimento dello stato dei dispositivi e la loro correlazione con le condizioni del processo.

La linea di produzione di dispositivi a 200 mm CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) di Fraunhofer EMFT, combinata con la conoscenza consolidata dei dipendenti nella produzione di semiconduttori, offre l'ambiente ottimale per il monitoraggio delle apparecchiature e delle relative performance, nonché per la convalida delle analisi e delle soluzioni di machine learning. L'expertise di Fraunhofer ESK e AISEC nel campo delle tecnologie di comunicazione sicure permette di sviluppare soluzioni sicure e flessibili per fabbriche connesse. Tra i passaggi di implementazione del progetto ci sono, ad esempio, lo sviluppo di un setup di sensori nell'ambiente cleanroom di Fraunhofer EMFT per la raccolta di dati da diverse fonti all’interno dell’infrastruttura, e la preparazione di una rete di nodi sensore connessa, inclusa un’infrastruttura IoT sicura.

Manutenzione intelligente e cognitiva

Vengono impiegate tecniche innovative di machine learning per rilevare anomalie nei dati dei sensori. A questo scopo, è necessaria la fusione di dati provenienti da più sensori per la combinazione e il riconoscimento di pattern, nonché algoritmi software per individuare specifici stati di instabilità. Il processo di manutenzione predittiva sarà migliorato attraverso la ricerca di nuovi algoritmi di apprendimento automatico, basati sui dati raccolti da sensori sopra e sotto il pavimento della cleanroom. In questo modo, sarà possibile prevedere le future performance e eventuali anomalie.

Un altro aspetto importante è l’uso di comunicazioni wireless sicure e altamente affidabili tra dispositivi, considerando fattori come consumo energetico, throughput dei dati, volume di dati e l’unicità dell’ambiente di produzione di semiconduttori. Viene implementata una connessione sicura per scambiare dati, modelli di machine learning e stato dei dispositivi in tempo reale tra siti sicuri: sul posto, nella linea CMOS di Fraunhofer EMFT, da remoto nel cloud o presso la sede centrale di Edwards. Questo approccio semplifica, oltre alla riduzione dei tempi di risposta del servizio, anche lo sviluppo e l’uso di modelli analitici. L’obiettivo è fornire una nuova architettura di riferimento, in linea con i requisiti di Industry 4.0 e immediatamente adattata alle esigenze di proprietà intellettuale dei produttori di semiconduttori.

Per soddisfare le esigenze di clienti operanti a livello globale, i dati dei sensori di diverse istanze all’interno della fabbrica possono essere archiviati in un ambiente di dati sicuro, scalabile da un singolo strumento fino a più livelli. L’accesso a questi dati e il loro movimento sono regolamentati tramite l’applicazione di diritti di accesso uniformi e politiche differenziate.