GLOBALFOUNDRIES DRESDEN

Predictive Maintenance für die Halbleiterproduktion

iot, new-work, kuenstliche-intelligenz

GLOBALFOUNDRIES ist ein US-amerikanischer Halbleiterhersteller mit weltweit über 16.000 Mitarbeitern. Das Unternehmen produziert Mikrochips im Auftrag von über 250 Kunden unter anderem aus den Bereichen Automobil- und Fertigungsindustrie, Computer, Mobilfunk und Unterhaltungselektronik. Dafür betreibt GLOBALFOUNDRIES Produktionsstandorte in Dresden, den USA und Singapur. Das Werk in Dresden gilt als das größte und modernste Halbleiterwerk in Europa. Die Mikrochips werden in Reinräumen in mehr als 1.000 Prozess-Schritten gefertigt. Sowohl die Anlagen als auch jeder der einzelnen Fertigungs-Abschnitte werden dabei streng überwacht, um Ausfälle oder Qualitätsschwankungen in der Produktion zu vermeiden. Eine besondere Herausforderung dabei sind die Regelventile für Reinstwasser, einem wichtigen Versorgungsmedium in der Halbleiterproduktion. Defekte an diesen Ventilen waren bislang nicht vorhersehbar und konnten gegebenenfalls zu Störungen in der Produktion führen. Für die kontinuierliche Überwachung der Reinstwasser-Ventile bei GLOBALFOUNDRIES hat T-Systems MMS auf Basis ihrer Plattform „Cloud Shopfloor Intelligence“ eine IoT-Lösung in Zusammenarbeit mit dem Smart Systems Hub – der den gesamten Co-Innovationsprozess methodisch begleitete und die brachenübergreifenden Expertenteams zur Verfügung stellte - sowie weiteren Partnern entwickelt.



Nutzen für unseren Kunden


Gewährleistung einer höheren Ausfallsicherheit der Produktionsanlagen

Digitalisierte Überwachung spart Personal- und Zeitaufwand

Permanentes Zustandsmonitoring und datengestützte, bedarfsorientierte Wartung

  • Dr. Axel Preusse, Fellow Process Engineer GLOBALFOUNDRIES

    „Mit T-Systems MMS und dem Smart Systems Hub hatten wir ein Team zur Verfügung, welches ein sehr breites Skillset eingebracht hat, das in dieser speziellen Form intern nicht vorhanden ist. Das Team arbeitete mit hoher Eigenmotivation an dem Projekt.“

Referenz im Überblick


Aufgabe

Die bisherige Überwachung von produktionskritischen Reinstwasserventilen durch Mitarbeiter vor Ort soll durch Sensortechnologie abgelöst werden, Defekte sollen frühzeitig bzw. im Vorfeld erkannt und weitere Erkenntnisse gewonnen werden.

Lösung

Spezielle akustische Sensoren verarbeiten die akustischen Daten in einer Edge-Computing-Hardware mit Machine-Learning-Algorithmen und übermitteln diese in die Plattform „Cloud Shopfloor Intelligence“ zur Darstellung auf verschiedenen Dashboards.

Ergebnis

Dank der skalierbaren Edge-Computing- und Cloud-Lösung werden die gewonnenen Daten aus den hochkomplexen Prozessen so ausgewertet und aufbereitet, dass der Zustand der Ventile jederzeit abrufbar ist. Beginnende Defekte können frühzeitig erkannt werden.

  • Bild von Michael Kaiser, CEO Smart Systems Hub

    Michael Kaiser, CEO Smart Systems Hub

    „Zu sehen, wie große industrielle Partner, Startups und mittelständische Unternehmen in dem von uns geschaffenen (Frei)Raum vertrauensvoll und zielorientiert in nur drei Monaten zu einem messbaren Ergebnis kommen, ist immer wieder beeindruckend. Dass nach der Digital Product Factory #2 nun alle Projektpartner ganz konkret mit dem Smart Maintenance-MVP weiterarbeiten, macht mich dabei besonders stolz.“
  • Anforderungen

    Ventilfunktion vorausschauend überwachen

    GLOBALFOUNDRIES stellt am Dresdner Standort in vielen hochkomplexen Prozessschritten Microchips her. Um die Wafer, aus denen Chips gefertigt werden, von Chemikalienresten zu befreien, werden diese in speziellen Becken mit Reinstwasser gesäubert. Bisher wurden die Zu- und Ablaufventile zu diesen Becken aufwändig von erfahrenem Fachpersonal vor Ort auf Schäden überprüft.
    Um diesen Überwachungsprozess zu digitalisieren, startete GLOBALFOUNDRIES gemeinsam mit T-Systems MMS und weiteren Partnern ein Pilotprojekt im Rahmen des Programms „Digital Product Factory“ des Smart Systems Hubs, einem von 12 Digital Innovation Hubs in Deutschland.
    Ziel war es, eine komplette IoT-Lösung - von der Sensorik über die Datenvorverarbeitung in einer Edge-Computing-Hardware bis hin zur Darstellung in Cloud-Dashboards - zu pilotieren. Besondere Herausforderungen dabei waren die Auswahl geeigneter Sensoren, die Implementierung von Machine-Learning-Algorithmen zur Früherkennung von Schäden und die Realisierung einer flexiblen Cloud-Plattform zur übersichtlichen Darstellung und Bewertung des Zustands der Ventile. Mit der Lösung sollen notwendige Wartungen rechtzeitig und ohne Produktionsausfall vorgenommen werden können.

  • Lösung

    Edge-Computing-Plattform mit Machine Learning für Sensorikdaten

    Um den Zustand der Ventile direkt vor Ort akustisch überwachen zu können, kam die hochintegrierte Edge-Hardware des Sensorikspezialisten „Sensry“ zum Einsatz. Die damit gewonnen Daten wurden durch Machine-Learning-Algorithmen vorverarbeitet, die gemeinsam mit den „Coderittern“, einem Dresdner IoT-Startup, entwickelt wurden. Die Übertragung der Daten in die Cloud und die übersichtliche Darstellung in Dashboards erfolgte mit der Plattform „Cloud Shopfloor Intelligence“ von T-Systems MMS. Damit sind die Daten zum Zustand der Anlagen in Echtzeit und remote abrufbar und können in weitere Prozessschritte integriert werden.

  • Nutzen

    Dashboard mit Zustandsindikator beugt Ausfällen vor

    Mit der datenbasierten, selbstlernenden IoT-Lösung erfolgt die Überwachung der Reinstwasserventile digital und in Echtzeit auf übersichtlichen Dashboards. Das entlastet nicht nur das Fachpersonal, sondern ermöglicht dank Machine Learning auch die frühzeitige und immer genauere Bestimmung des Wartungsbedarfs.
    Produktionskritische Kennzahlen können durch die Kenntnis des aktuellen Betriebszustandes und eine erhöhte Ausfallsicherheit besser eingehalten werden.
    Die eingesetzte Lösung „Cloud Shopfloor Intelligence“ in ihrer Kombination mit modernsten Sensor- und Edge-Computing-Technologien ist hochflexibel, skalierbar und ermöglicht die einfache Integration in weitere Anwendungen und Geschäftsprozesse.

Über GLOBALFOUNDRIES

GLOBALFOUNDRIES ist ein US-amerikanischer Halbleiterproduzent mit einem europäischen Standort in Dresden. Neben dem Werk in Dresden gibt es noch drei weitere Produktionsstandorte in den USA und einen in Singapur. Auf dem Firmencampus in Dresden arbeiten mehr als 3.000 Techniker*innen, Ingenieur*innen und Spezialist*innen aus der ganzen Welt. GLOBALFOUNDRIES hat dazu beigetragen, den Freistaat Sachsen als führendes Mikro- und Nanoelektronikzentrum in Europa zu etablieren und hat mit dem Smart Systems Hub die Entwicklung neuer IoT- und Connectivity-Systemlösungen maßgeblich vorangetrieben.




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