Robotron Datenbank-Software Kennzahlen-Monitoring zeigt Energiesparpotenzial auf

Autor / Redakteur: Tino M. Böhler / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Im Zuge der Nachhaltigkeitsstrategie hat ein Dresdner Halbleiterhersteller in seiner Fertigung ein Kennzahlen-Monitoring für die Energieeffizienz der Anlagen installieren lassen. Die App hat dabei einen Zugewinn in Richtung Verbrauchstransparenz anhand der Energie- und Medien-KPI gebracht. Anlagen und Prozesskammern können mittels Kennzahlen eineindeutig verglichen werden.

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Im Rahmen der Nachhaltigkeitsstrategie bei Infineon installierte Robotron am Standort Dresden ein Kennzahlen-Monitoring für die Energieeffizienz der Anlagen.
Im Rahmen der Nachhaltigkeitsstrategie bei Infineon installierte Robotron am Standort Dresden ein Kennzahlen-Monitoring für die Energieeffizienz der Anlagen.
(Bild: Infineon Technologies Dresden)

Nicht nur bei seinen Produkten, auch bei der Herstellung der Produkte achtet das Unternehmen Infineon stets darauf, ökologisch und ökonomisch nachhaltig zu agieren. So auch am Infineon-Standort Dresden. In Dresden wurde mit Unterstützung der ebenfalls in Dresden ansässigen Robotron Datenbank-Software GmbH ein KPI-Kennzahlen-Monitoring für die Energieeffizienz der Anlagen (EEE, Equipment Energy Effectiveness) aufgebaut. Mit rund 2200 Mitarbeitern ist Infineon Dresden einer der größten und modernsten Standorte für Fertigung und Technologieentwicklung des Konzerns. Das Unternehmen fertigt über 400 verschiedene Produkte auf 200- und 300-mm-Siliziumscheiben (Wafern). Halbleiter von Infineon Dresden kommen in Anwendungen der Kunden aller vier Geschäftsbereiche des Konzerns zum Einsatz: Automotive, Industrial Power Control, Power Management & Multimarket sowie Chip Card & Security.

Globales Managementsystem soll für ökologische Nachhaltigkeit sorgen

Doch nicht nur die Entwicklung energieeffizienter Produkte ist ein zentrales Element von Infineons Vorhaben, Energie zu sparen und den Klimawandel anzugehen. Um auch ein effizientes Ressourcenmanagement sicherzustellen, hat Infineon ein globales Managementsystem eingerichtet: Impres (Infineon Integrated Management Program for Environment, Energy, Safety and Health) integriert Zielsetzungen und Prozesse der ökologischen Nachhaltigkeit einschließlich Energiemanagement sowie des Arbeitsschutzes.

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Das Unternehmen Robotron Datenbank-Software, das im August 1990 mit acht weiteren Gesellschaftern und 26 Mitarbeitern aus der Abteilung Datenbank-Entwicklung und -Applikation des DDR-Elektronikkombinats Robotron ausgründet wurde, ist heute Spezialist für die effiziente Verwaltung und Auswertung sehr großer Datenmengen. Im Jahr 1999 entwickelte Robotron ein Energiedatenmanagement-System für den Energieversorger Esag (heute Enso) und die Dresdner Stadtwerke Drewag. Zudem bietet Robotron mithilfe der Datenplattformen Microsoft Azure und Splunk Auswertungsmöglichkeiten für die Optimierung von technischen Anlagen. Mit der App „Equipment Energy Effectiveness“ lassen sich Prozessschritte und -zustände gemeinsam mit SPS-Daten und Millisekundenverbräuchen auf Defizite hin analysieren und optimieren. Anhand der gleichen Messungen bieten die Algorithmen der Robotron-Apps die Möglichkeit, Normalzustände mittels Hüllkurvenverfahren zu erkennen und Abweichungen zu detektieren. Mit einfacher Interpolation und einer entsprechenden Qualifizierung der Abweichungen lassen sich Instandhaltungsfälle erkennen. Damit schafft Robotron neben energetischen Einsparpotenzialen mehrere neue Anwendungsfälle basierend auf den Verbrauchsdaten der technischen Anlagen, welche den Return of Invest des Ausbaus der Sensorik erheblich verbessern können.

Echtzeit-Datenbereitstellung ist unabdingbar

Im Rahmen der Nachhaltigkeitsstrategie bei Infineon installierte Robotron am Standort Dresden ein Kennzahlen-Monitoring für die Energieeffizienz der Anlagen (EEE: Equipment Energy Effectiveness). „Das Ziel dabei ist die ganzheitliche Bewertung des Energieverbrauchs und möglicher Effizienzpotenziale an Produktionsanlagen für ein intelligentes Energiemanagement ohne negative Prozessbeeinflussung“, sagt Ulf Heinemann, Geschäftsführer der Robotron Datenbank Software GmbH. Wesentliche Herausforderungen waren die umfassende Anbindung diverser Datenquellen sowie die Korrelation und Interpretation der Daten gemäß Prozessablauf im Equipment. Für eine umfassende Prozessvisualisierung und Bildung von KPI (Key Performance Indicator) war sowohl eine nahe Echtzeit-Datenbereitstellung als auch die Integration historischer Daten unabdingbar. Dort wurden die vorhandenen Daten nach verschiedenen Vorgaben korreliert, um folgende Vergleichsmöglichkeiten umzusetzen:

  • zwischen gleichartigen Equipments,
  • eines Equipments zu unterschiedlichen Betrachtungszeiträumen,
  • zwischen gleichartigen Produktionsabläufen.

Verringerung des Energieverbrauchs ist feststellbar

„Innerhalb eines stufenweisen Aufbaus wurde ein Show-Case anhand von zwei Equipments definiert und aufgesetzt. Dazu wurde eine 200-mm-Sputteranlage mit zwei Tantal-Kammern und einer Kupfer-Kammer für die Waferfertigung mit einem jährlichen Energieverbrauch von 955 MWh ausgewählt“, so Heinemann. Dabei wurden außer Strom auch weitere Medienverbräuche (Gase) in die Betrachtung integriert. Zudem sollten Möglichkeiten zur Erhöhung der Systemauslastung und Verringerung des Energieverbrauchs in nicht produktiven Zeiten analysiert werden. Das EEE-KPI-Monitoring-System wurde auf Basis von Splunk Enterprise (Maschinendatenüberwachung und –analyse) sowie der Integration von Algorithmen in R (Programmiersprache für statistische Berechnungen und Grafiken) umgesetzt und besteht aus mehrstufigen Analyse-Dashboards und Kontrollfunktionen. Parallel dazu soll ein Assessment-Team aufgebaut und in die Systembedienung eingeführt werden. Für die Analyse wurden Energieverbrauchswerte als Summenwerte der Anlage mittels des Netzanalysators Janitza UMG604 gemessen, Prozessdaten aus APC-Files (Equipment-Prozess-Monitoring) sowie RTC-Buchungen (Realtime-Clock) aus dem Data-Warehouse genutzt.

Zugewinn in Richtung Verbrauchstransparenz

Die von Robotron eingeführte Lösung bietet eine Grundlage für die Flussfaktorsteuerung für die Linienbalance sowie für eine betriebskostenoptimierte Steuerung (Realtime Scheduling/Dispatching von Tools) und Arbeit auf Feldebene. „Dabei dient die passive Verbrauchsermittlung anhand von Datenkorrelationen nicht nur als Basis für Kontrollfunktionen, sondern auch für Equipment-Assessments und das Maßnahmen-Management zur Steigerung der Energieeffizienz“, fasst Heinemann das EEE-Projekt zusammen. Zudem stellt die Lösung eine erweiterte Datengrundlage für Entscheidungen zur Kostenreduktion der Medienverbräuche sowie die Datenbasis für lang- und kurzfristige Fab-Simulationen und das Anlagen-Scheduling bereit.

Neben der Visualisierung und Alarmierung ist zur Detailanalyse des Equipment-Ingenieurs auch die Vertiefung bis auf Event- und Log-Ebene möglich. „Die EEE-App hat bislang einen echten Zugewinn in Richtung Verbrauchstransparenz anhand der Energie- und Medien-KPIs gebracht. Anlagen und Prozesskammern können mittels Kennzahlen eineindeutig verglichen werden und Mehrverbrauch wird daraus ersichtlich. Des Weiteren wird damit das Bewusstsein beim Equipment-Betreiber zum nachhaltigen Umgang mit Energie und Ressourcen geschärft“, bilanziert Gunter Welde, Supervisor Equipment Engineering der Infineon Technologies Dresden GmbH.

* Tino M. Böhler ist Journalist in Dresden; weitere Informationen: Robotron Datenbank-Software GmbH, 01189 Dresden

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