Pompfabrikant Edwards en Fraunhofer zetten digitale toekomsttechnologieën voor slim produceren onder realistische omstandigheden in.

Reinraum-Fraunhofer-EMFT

Edwards-pomp1800

Het Leistungscentrum Veilige Verbonden Systemen München (SVS, http://www.svs.bayern) is een strategische samenwerking aangegaan met de vacuum pomp fabrikant Edwards op het gebied van Smart Manufacturing. Het doel van de samenwerking is het ontwikkelen van een uitgebreide prestatiekenmerken voor Smart/Predictive Maintenance van subfab-apparaten als referentie voor Industrie 4.0-toepassingen onder realistische omstandigheden. Het prestatiecentrum van de Fraunhofer-Gesellschaft biedt partnerbedrijven in de sectoren Industrie 4.0, verbonden mobiliteit en Smart Health/Home een interdisciplinaire en toepassingsgerichte omgeving voor systematisch onderzoek.

Het prestatiecentrum stelt in het kader van het project een cleanroom-omgeving beschikbaar voor de afgesproken samenwerkingsperiode.

Edwards werkt samen met de Fraunhofer-instituten Fraunhofer AISEC, Fraunhofer EMFT en Fraunhofer ESK, die hun expertise bundelen op het gebied van veilige en betrouwbare sensornetwerken in het prestatiecentrum Veilige Verbonden Systemen. De samenwerking omvat onderzoek, ontwikkeling en evaluatie van specifieke sensor- en IoT-technologieën met als doel het genereren en beveiligen van hoogwaardige data voor diepgaande analyse. Centraal staat het onderzoeken van de correlatie tussen proces- en pompendrag, dat in de halfgeleider-cleanroomomgeving van Fraunhofer EMFT moet worden aangestuurd. Edwards' nieuwste EdCentra data platform zal hierbij een sleutelrol spelen.

Onderzoek naar Industrie 4.0-scenario's

De focus van de samenwerking tussen SVS en Edwards ligt op het realiseren van Predictive of Smart Maintenance in de specifieke toepassing van halfgeleiderproductie. Om efficiënte en effectieve serviceondersteuning voor hoogwaardige installaties te bieden, in dit geval vacuüm pompen in een halfgeleiderfabricage-omgeving, zijn Predictive Maintenance-technieken onmisbaar voor het detecteren van de toestand van de apparaten en de correlatie met de procesomstandigheden.

De 200 mm CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) productielijn van Fraunhofer EMFT, in combinatie met de jarenlange expertise van de medewerkers in de halfgeleiderfabricage, biedt de ideale omgeving voor het monitoren van de apparatuur en de bijbehorende prestaties, evenals voor het valideren van de analytiek en machine learning-oplossingen. De expertise van Fraunhofer ESK en AISEC op het gebied van veilige communicatie-technologieën stelt ons in staat om veilige en flexibele oplossingen voor verbonden fabrieken te ontwikkelen. Tot de stappen binnen het project behoren onder andere de ontwikkeling van een sensorsysteem in de cleanroomomgeving van Fraunhofer EMFT voor het verzamelen van data uit verschillende bronnen binnen de infrastructuur, evenals de voorbereiding van een verbonden sensor-knooppuntnetwerk, inclusief een veilige Internet of Things (IoT)-infrastructuur.

Intelligente en cognitieve onderhoudssystemen

Nieuwe machine learning-technieken worden ingezet om anomalieën in sensordata te detecteren. Hiervoor is datafusie uit meerdere sensordata nodig voor combinaties en patroonherkenning, evenals software-algoritmen voor het detecteren van specifieke onstabiele toestanden. Het proces van Predictive Maintenance wordt hiermee verbeterd door nieuwe algoritmen voor machinaal leren te onderzoeken, gebaseerd op data verzameld door sensoren boven en onder de cleanroomvloer. Zo kunnen toekomstige prestaties en eventuele anomalieën worden voorspeld.

Een ander belangrijk aspect is het gebruik van veilige, hoogbetrouwbare draadloze communicatie tussen apparaten, rekening houdend met factoren zoals energieverbruik, datadoorvoer, datavolume en de uniciteit van de halfgeleiderfabricage-omgeving. Hierbij wordt een veilige verbinding geïmplementeerd om data, machine learning-modellen en apparaatstatussen in realtime uit te wisselen tussen veilige locaties: ter plaatse bij Fraunhofer EMFT CMOS-lijn, op afstand in de cloud of in het hoofdkantoor van Edwards. Deze aanpak vereenvoudigt naast het verkorten van de reactietijden bij service ook de ontwikkeling en inzet van analytische modellen. Het doel is om een nieuwe referentie-architectuur te bieden die aansluit bij de eisen van Industrie 4.0 en direct is afgestemd op de unieke intellectuele eigendomsbelangen van de halfgeleiderfabrikanten.

Om tegemoet te komen aan wereldwijd opererende klanten, kunnen sensordata van verschillende instanties binnen de fabriek worden opgeslagen in een veilige data-ruimte, die van één apparaat kan worden opgeschaald naar meerdere. Toegang tot deze data en de overdracht ervan wordt beperkt door het toepassen van uniforme toegangsrechten en verschillende beleidslijnen.