Producent pomp Edwards i Fraunhofer wdrażają technologie cyfrowej przyszłości dla inteligentnej produkcji w warunkach rzeczywistych

Reinraum-Fraunhofer-EMFT

Pompa Edwards 1800

Centrum Wydajności Bezpiecznych Sieciowych Systemów Monachium (SVS, http://www.svs.bayern) nawiązało strategiczną współpracę z producentem pomp próżniowych Edwards w zakresie Smart Manufacturing. Celem współpracy jest opracowanie rozszerzonej charakterystyki wydajności dla Smart/Predictive Maintenance urządzeń subfab jako odniesienia dla zastosowań Industry 4.0 w warunkach rzeczywistych. Centrum Wydajności Gesellschaft Fraunhofer oferuje partnerom w dziedzinach Industry 4.0, zintegrowanej mobilności i Smart Health/Home interdyscyplinarne i zorientowane na praktykę środowisko do systematycznych badań. Edwards jest wiodącym deweloperem i producentem nowoczesnych produktów próżniowych, rozwiązań do oczyszczania spalin oraz powiązanych usług dodanych.

Centrum Wydajności zapewnia w ramach projektu środowisko czystego pomieszczenia na czas uzgodnionej współpracy.

Edwards współpracuje z instytutami Fraunhofer AISEC, Fraunhofer EMFT i Fraunhofer ESK, które łączą swoją wiedzę ekspercką w zakresie bezpiecznych i niezawodnych sieci sensorów w Centrum Wydajności Bezpiecznych Sieciowych Systemów. Współpraca obejmuje badania, rozwój i ocenę specyficznych technologii sensorów i IoT, mających na celu generowanie i zabezpieczanie wysokiej jakości danych do głębokiej analizy. W centrum uwagi znajduje się badanie korelacji między zachowaniem procesu a działaniem pomp, które ma być sterowane w środowisku czystego pomieszczenia półprzewodnikowego Fraunhofer EMFT. Najnowsza platforma danych EdCentra firmy Edwards odgrywa w tym kluczową rolę.

Badania scenariuszy Industry 4.0

Głównym celem współpracy między SVS a Edwards jest realizacja Predictive lub Smart Maintenance w specyficznych zastosowaniach produkcji półprzewodników. Aby zapewnić skuteczne wsparcie serwisowe dla wysokiej jakości urządzeń, w tym przypadku pomp próżniowych w środowisku produkcji półprzewodników, niezbędne są techniki Predictive Maintenance do wykrywania stanu urządzeń i korelacji z warunkami procesu.

Linia elementów półprzewodnikowych 200 mm CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) firmy Fraunhofer EMFT, w połączeniu z wieloletnią wiedzą pracowników w zakresie produkcji półprzewodników, stanowi optymalne środowisko do monitorowania sprzętu i jego wydajności, a także do walidacji analiz i rozwiązań uczenia maszynowego. Ekspertyza Fraunhofer ESK i AISEC w dziedzinie bezpiecznych technologii komunikacyjnych umożliwia opracowanie bezpiecznych i elastycznych rozwiązań dla zintegrowanych fabryk. Do etapów realizacji projektu należą m.in. opracowanie zestawu sensorów w środowisku czystego pomieszczenia Fraunhofer EMFT do zbierania danych z różnych źródeł infrastruktury oraz przygotowanie podłączonej sieci węzłów sensorów, w tym bezpiecznej infrastruktury Internetu Rzeczy (IoT).

Inteligentna i kognitywna konserwacja

Wykorzystuje się nowatorskie techniki uczenia maszynowego do wykrywania anomalii w danych z sensorów. W tym celu konieczne jest łączenie danych z wielu sensorów w celu rozpoznawania wzorców i wykrywania specyficznych stanów niestabilności za pomocą algorytmów programowych. Proces Predictive Maintenance ma zostać ulepszony poprzez badanie nowych algorytmów uczenia maszynowego, opartych na danych zebranych przez sensory umieszczone nad i pod podłogą czystego pomieszczenia. Dzięki temu można przewidywać przyszłą wydajność i ewentualne anomalie.

Kolejnym istotnym aspektem jest zastosowanie bezpiecznej, wysoce niezawodnej komunikacji bezprzewodowej między urządzeniami, z uwzględnieniem czynników takich jak zużycie energii, przepustowość danych, wolumen danych i unikalność środowiska produkcji półprzewodników. W tym celu wdraża się bezpieczne połączenie umożliwiające wymianę danych, modeli uczenia maszynowego i stanu urządzeń w czasie rzeczywistym pomiędzy bezpiecznymi lokalizacjami: na miejscu w linii CMOS Fraunhofer EMFT, zdalnie w chmurze lub w centrali firmy Edwards. Podejście to upraszcza, oprócz skracania czasów reakcji serwisowych, rozwój i wdrażanie modeli analitycznych. Celem jest opracowanie nowej architektury odniesienia, zgodnej z wymaganiami Industry 4.0 i jednocześnie dostosowanej do unikalnych własności intelektualnych producentów półprzewodników.

Aby obsłużyć klientów działających na skalę globalną, dane z różnych instancji w fabryce mogą być przechowywane w bezpiecznej przestrzeni danych, którą można skalować od pojedynczego narzędzia do całości zakładu. Dostęp do tych danych i ich przesyłanie jest ograniczone przez stosowanie jednolitych uprawnień dostępu i różnych polityk bezpieczeństwa.