Big Data in der Produktion

Transkript

1 S.Rössel /

2 TDK Big Data - hilft es denn? Beispiele aus der Produktion Datenbeschaffung Datenspeicherung Organisation 2

3 TDK Most Preferred Partner for Sensing and Control Seit 2016 Teil der TDK Gruppe BU Sensors Micronas Schwerpunkt Hall-Sensoren für Automotive PPM Trend Schätzwert; Weitere Feldrückläufer möglich Halbleiter-Fertigung ~400 Mio. Bauteile / Jahr Hoher Automatisierungsgrad Hohe Qualitätsanforderungen (Automotive) 3

4 Micronas within TDK TDK Product Portfolio TDK is one of the largest electronic components makers with broad and diversified products Film Application Products: 222B 19% Passive Components: 576B 50% Energy devices Applied films 19% Film Application Products Capacitors 13% Capacitors: 150B 13% Ceramic capacitors Aluminum electrolytic capacitors Film capacitors Magnetic Application Products: 315B 27% Recording Devices 220B 19% Recording heads & suspensions for HDD Other Magnetic Application Products 96B 8% Power supplies Magnets Recording Devices 19% Consolidated Sales: JPY1,083bn/ EUR7.8bn (FY2016) Other Magnetic Application Products 8% Other Inductive Devices Other Passive Components 24% 13% High-frequency devices Inductive Devices: 149B 13% Other Passive Components: 276B 24% Piezoelectric material products, Circuit protection components Sensors Other 39B 3% Magnetic Sheet

5 TDK Big Data - hilft es denn? Beispiele aus der Produktion Datenbeschaffung Datenspeicherung Organisation 5

6 Hilft es denn? Beispiel: Predictive Maintenance Überwachung der Stromaufnahme über FDC System Erhöhte Stromaufnahme ist Hinweis auf beginnendes Motor-Problem Motorwartung nach Bedarf 6

7 Hilft es denn? Beispiel: Prozess- Überwachung Kontinuierliches Monitoring von Prozessdaten Beispiel 1: Prozesstemperaturverlauf rot = zu hohe Abweichung nach fehlerhafter Wartung SPC nur über Mittelwert, Hüllkurve überwachen? 7

8 Hilft es denn? Beispiel: Part Average Test Ziel: Fehlerrate << 1ppm Mehrfach-Messung der ICs (Wafer/Final) - Statische Limits auf Messparameter PAT berechnet dynamische Limits - Analyse der Verteilung und Verteilungstyp - auf einzelne Messparameter - auf Kombinationen von Parametern 8

9 Hilft es denn? Beispiel: R2R exposure dose glass mask with structured chrome layer photoresist substrate small lines substrate CD (critical dimension) measurement: smallest representable structure substrate wide lines 9

10 Hilft es denn? Beispiel: R2R cd target, control limits, specification limits CD-R2Rcontroller calculation model parameter after track out CD step lot stepper & cluster: coat, exposure, develop opt. inspection overlay measurement CD measurement lot data overlay-r2rcontroller control limits, specification limits calculation of model parameter after overlay measurement 10

11 Hilft es denn? Beispiel: Virtual Metrology Ersetzen von einzelnen Messungen durch virtuelle Messungen Reduktion von Mess-Schritten Prozess-Modell: Abdeckung von Sonderfällen (Wartung, Produkt-Mix, Maschinen-Mix) 11

12 TDK Big Data - hilft es denn? Beispiele aus der Produktion Datenbeschaffung Datenspeicherung Organisation 12

13 Datenbeschaffung Anbindung der Maschinen Halbleiter- Standard SECS/HSMS (XML ähnliches Protokoll) Steuerungs-PC mit eigenem Interface (Files etc.) Automatisierungstechnik (A/D to http, Wago, Moxa etc.) Externe Sensorik Status ca. 400 integrierte Maschinen unterschiedliche Qualität der Integration 13

14 Datenbeschaffung Probleme bei der Maschinen Integration Zuverlässigkeit der Anbindung Qualitätsrelevant keine Auslieferung ohne vollständige Daten Aktuelle IT Technik oft ignoriert (Redundanz, Transaktionssicherheit, Resilience ) Security ist ein Problem! Aufwand sehr hoch Autoradio redet sofort mit jedem Smartphone Bei Fertigungsmaschinen und MES benötigt das Tage bis Wochen WARUM? 14

15 TDK Big Data - hilft es denn? Beispiele aus der Produktion Datenbeschaffung Datenspeicherung Organisation 15

16 Datenspeicherung Das Datenvolumen explodiert - Ja, wirklich! Micronas Data Volumina SAP / MES ~ 1 TByte (no problem) Engineering Database (CATO) ~ 10 TByte (teuer, aber OK) Engineering Wünsche: Messdaten nicht mehr sampeln (aktuell 1:10, 6 Monate online in DB) Fertigungsdaten korrelieren (FAB- FDC mit Test-Yield etc.) von Prozess-Monitoring zur Qualitätsanalyse Von lokalen Überwachungsroutinen zu Qualitätsdaten Immer mehr Bilder ~ 100 TByte (relationale DB?) 16

17 Entwicklungen im DB Markt Idee: Trennung von operativen und Analyse Datenbanken NoSQL (not only SQL, nicht relational) In-Memory DB im Hauptspeicher - wahnsinnig schnell! - flüchtig - kein Index, komprimiert (bis ca. 1TByte) Spaltenorientiert - Ein Fileblock enthält (alle) Umsätze, alle xxx => schneller Lesezugriff - DB organisiert die Redundanz => einfacher Speicher, lineare Kosten Kein fixes Schema - Key-Value store - Zeitdaten (Optimiert für sp. Reporting) Massiv parallel - Hadoop (ggfs. mehrstufig) (Einfache Hardware, DB organisiert Redundanz) 17

18 TDK Big Data - hilft es denn? Beispiele aus der Produktion Datenbeschaffung Datenspeicherung Organisation 18

19 Organisation Big Data Erkenntnis Gewinn Data-mining oder Knowledge Discovery? Was wird benötigt? Gute Statistik Kenntnisse Gute Prozess Kenntnisse ZEIT! Big Data erfordert zusätzliche Ressourcen auf IT Seite (Maschinenintegration, DB/Storage, Analysetools) auf Anwenderseite (Engineering), KEIN NEBENJOB! 19

20 END 20