Geschäftsprozesse durch ganzheitliches Mess-und Prozessdatenmanagement optimiert

SEMIKRON optimiert Geschäftsprozesse durch ganzheitliches Mess-und Prozessdatenmanagement.

Egal ob in Wind- und Solaranlagen, Hybrid- und Elektrofahrzeugen, Industrieantrieben oder in der Stromversorgung – die leistungsleketronischen Systeme in all diesen Bereichen basieren auf Leistungshalbleitern. Dementsprechend sind diese Komponenten auch gefragt. Das Marktforschungsunternehmen IMS Research prognostizierte Ende 2011 ein Wachstum des weltweiten Marktes für Leistungshalbleiter von 50 Prozent bis 2015. Die SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG ist einer der führenden Hersteller auf diesem Gebiet. Das Familienunternehmen wurde 1951 gegründet und hat seinen Hauptsitz in Nürnberg. 3.900 Mitarbeiter in 36 Gesellschaften fertigen und entwickeln an 10 Produktionsstandorten weltweit sowohl standardisierte Leistungshalbleiterkomponenten als auch maßgeschneiderte Systeme und Lösungen wie Transistoren, Ansteuerungen, spezielle Kühlungen für Anlagen, Kondensatoren oder auch anwendungsspezifische Controller-Software. Dabei muss sich SEMIKRON mit den für die Branche typischen Herausforderungen wie dem hohen Preisdruck in allen Marktsegmenten, immer kürzeren Entwicklungs- und Produktlebenszyklen bei sehr hohen Qualitätsanforderungen sowie Technologiesprüngen auseinandersetzen.

Während des Produktionsprozesses fällt bei SEMIKRON eine enorme Anzahl von Mess- und Prozessdaten, Materialbewegungen oder Lieferinformationen an. Die anfallenden Daten sind aufgrund gesetzlicher oder vertraglicher Anforderungen über lange Zeiträume hinweg aufzubewahren. 2007 erkannte das Unternehmen die Chance, für sein Spezialgebiet Messdatenarchivierung eine flexible Datenbank-Management-Lösung zu etablieren, die nicht nur die leistungsstarke effiziente Speicherung, sondern auch die Auswertung der Messdaten über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg sicherstellt. Mit dem IT-Projekt wurden drei große Ziele verfolgt: Die Verringerung des Aufwandes der Aufbewahrung aller qualitätsrelevanten Kennzahlen, die Bereitstellung der Materialbewegungs-und Lieferinformationen zur lückenlosen Rückverfolgbarkeit der Produktionskette sowie die Online-Verfügbarkeit aller archivierten Daten zur Echtzeit-Recherche nach einzelnen Merkmalen und Artikeln in einem einzigen, zentralen IT-System.

Die IT-Verantwortlichen von SEMIKRON waren auf der Suche nach einer leistungsstarken Datenbanklösung, die mit der stetig steigenden Datenmenge problemlos mitwachsen kann, d.h. frei skalierbar ist, und vielschichtige Ad-hoc-Analysen ermöglicht. Die Fachbereiche, die jeweils individuelle Anforderungen an Ihre Datenanalysen haben, sollten verschiedene Möglichkeiten erhalten, Daten auszuwerten. Für die geplante Online-Recherche der Messdaten wurde darüber hinaus ein relationales Datenmodell benötigt, das Daten entpacken und gleichzeitig vereinheitlichen (standardisieren) kann. Auch die Total Cost of Ownership (TCO) sollte überschaubar bleiben. Außerdem sollte das System einfach in die vorhandene Infrastruktur integriert werden können.

Anbieter von damals marktüblichen Systemen wie zum Beispiel das Manufacturing Execution System MES konnten die Daten nicht im erforderlichen Umfang online vorhalten. Darüber hinaus hätten im MES-Umfeld eine Vielzahl von Funktionen mitgekauft und genutzt werden müssen, welche für SEMIKRON zu diesem Zeitpunkt nicht erforderlich gewesen wären.

Ende 2008 erhielt die Nürnberger EXASOL AG die Möglichkeit, die Leistung ihrer auf In-Memory-Technologie basierenden Hochleistungsdatenbank EXASolution in einem Proof-of-Concept unter Beweis zu stellen. Hierfür wurden zunächst Testdaten von je einer Anlage jedes Fertigungsbereiches in Deutschland in ein vollständig modelliertes Datenmodell eingespielt. Die Abfragezeiten wurden mit unterschiedlichen Datenvolumina und Cluster-Konfiguration analysiert. Im Test konnte gezeigt werden, dass eine deutliche Optimierung der Prozesskette möglich ist. „EXASOL war der einzige Datenbankanbieter, der im Rahmen des Projektbudgets bei dem gegebenen Datenvolumen noch ausreichend kurze Antwortzeiten erwarten ließ und dies in einem PoC unter Beweis stellen konnte“, so Gerhard Zapf, Gruppenleiter IT-Applications bei der SEMIKRON International GmbH.

Anfang 2010 wurde der Vertrag zwischen EXASOL und SEMIKRON unterzeichnet. Im Laufe desselben Jahres folgten zunächst alle Messanlagen in Deutschland und der Slowakei. Bis heute sind über 60 Messanlagen an die relationale Hochleistungsdatenbank EXASolution angeschlossen. Werden jetzt Leistungshalbleitermodule und -systeme beispielsweise am Standort Slowakei gefertigt, sorgen in einem ersten Schritt spezielle Eingabe-Plugins dafür, dass die ankommenden heterogenen Mess-und Prozessdaten vereinheitlicht und auf einen internationalen Server abgelegt werden. In einem zweiten Schritt werden diese standardisierten Daten vom internationalen Server auf einen zentralen Server in Deutschland transferiert, entpackt und an die EXASolution-Datenbank weitergegeben. Dort stehen die Daten jederzeit für analytische Abfragen und Reports bereit. Das System bei SEMIKRON besteht aus 3+1 Einzelrechnern (Knoten), die zu einem Cluster zusammengeschlossen sind. Durch die Cluster-Architektur kann die Leistung der Lösung im Vergleich zu Standard-Datenbanksystemen erhöht werden. Für die Berechnungen werden die Daten automatisch verteilt, so dass sämtliche Hardware-Ressourcen ausgeschöpft werden. „Unsere Auswertezeiten für bestimmte Analysen konnten teilweise von mehreren Tagen pro Monat auf wenige Stunden pro Monat reduziert werden“, so Zapf.

Für die Analysen, die SEMIKRON hauptsächlich zur Qualitätssicherung und -kontrolle ihrer Produktionsprozesse benötigt, wurde von den Firmen Solvtec und Zeitsprung - Spezialisten für Informationsplattformen im Produktionsumfeld - ein Data Retrival Tool eigens für SEMIKRON implementiert, mit welchem Benutzer zunächst die vorhandenen Daten durchsuchen und zur Auswertung zusammenstellen können. Die selektierten Daten können dann mit von SEMIKRON selbst erstellten Plugins in verschiedene Zielformate umgewandelt werden, um im Anschluss mit spezieller Analyse-Software wie QS-STAT oder MiniTab ausgewertet zu werden. Gemeinsam mit den Benutzern werden diese Plugins stetig weiterentwickelt, um insbesondere die Statistikfunktionen der EXASolution-Datenbank optimal ausnutzen zu können.

SEMIKRON ist es gelungen, ein ganzheitliches Mess-und Prozessdatenarchiv zu etablieren, über das die Geschäftsprozesse deutlich optimiert werden. Produktions- und Qualitätskennzahlen der verkauften Leistungshalbleiter-Komponenten können innerhalb der vorgeschriebenen Aufbewahrungsfristen auch für Langzeitanalysen genutzt werden. Präventive Analysen (Statistical Process Control) sind nun jederzeit auf den gewonnenen Messdaten in Echtzeit und ohne Informationsverlust möglich. Die Fachbereiche, beispielsweise Prozess- und Qualitätsingenieure in der Fertigung, profitierten davon, dass sie ihre individuellen Standard- oder Ad-hoc-Reports auf Knopfdruck erstellen können. Darüber hinaus ist es jetzt möglich, Produktionsnachweise mit allen verfügbaren Daten zu einem einzelnen Bauteil in wenigen Sekunden abrufen zu können. EXASolution ist zudem flexibel erweiterbar und kann mit den steigenden Anforderungen von SEMIKRON mitwachsen. Dies wird mittelfristig zum Tragen kommen, wenn weitere Anlagen angeschlossen werden, um das Prozesswissen in der Datenbank zu erhöhen.