Semikron und Exasol

Semikron optimiert Geschäftsprozesse durch ganzheitliches Mess- und Prozessdatenmanagement

Die Semikron Elektronik GmbH & Co. KG ist führend auf dem Gebiet der Leistungshalbleiter. Semikron muss sich mit dem für die Halbleiterindustrie typischen Businessdruck auseinander setzen: hoher Preisdruck in allen Marktsegmenten und Technologiesprünge. Immer kürzer werdende Entwicklungs- und Produktlebenszyklen erfordern hohe Innovationsleistungen bei gleichzeitig hohen Qualitätsanforderungen. Das Innovationsmanagement sowie die  Umsetzung von Innovationen in wettbewerbsfähige Produkte muss Semikron bis ins kleinste Detail beherrschen.


Herausforderung

Semikron suchte für sein Spezialgebiet Messdatenarchivierung eine flexible
Systemlösung, die eine  leistungsstarke Speicherung, Auswertung und Rückverfolgung ihrer Messdaten sicherstellt.

Lösung

Die Analytics-Datenbank von Exasol wird in Kombination mit der Forschungssoftware von Solvtec und Zeitsprung eingesetzt.

Nutzen

ganzheitliches Mess- und Prozessdatenarchiv,  leistungsstarkes Datenmanagement für vielschichtige Ad-Hoc Analysen, einfache Sicherstellung der Langzeitarchivierung,  Herstellung einer lückenlosen Nachweiskette für den Kunden

"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. Unsere Auswertezeiten für Standardanalysen konnten teilweise von mehreren Tagen pro Monat auf wenige Stunden pro Monat reduziert werden.“

Gerhard Zapf Gruppenleiter IT Applications bei SEMIKRON International GmbH
0

Mitarbeiter weltweit

0 %

Martkanteil bei Dioden und Thyristor-Halbleiter-Modulen

0

Messanlagen an Exasols analytischer Datenbank angeschlossen

Hintergrund

Das Familienunternehmen in dritter  Generation wurde bereits 1951 gegründet und hat seinen Hauptsitz in Nürnberg. 3.900 Mitarbeiter fertigen und entwickeln an 10 Produktionsstandorten und 36 Gesellschaften weltweit sowohl standardisierte Leistungshalbleiterkomponenten als auch maßgeschneiderte Systeme und Lösungen wie beispielsweise Transistoren, Ansteuerungen, spezielle Kühlungen für Anlagen, Kondensatoren oder auch anwendungsspezifische Controller-Software. Laut IMS, einem primären Marktforschungsinstitut, ist der Elektrotechnik-Spezialist mit einem Marktanteil von 30% Marktführer bei Dioden- und Thyristor-Halbleiter-Modulen.

In einem typischen Produktionsprozess der Halbleiterindustrie werden spezielle Chips auf sogenannte Keramikträger (DCB Direct Copper Bonded) angebracht. Diese Keramikträger werden in intelligente Leistungsmodu-le (IPMs) eingebaut, bei denen teilweise die Ansteuerelektronik oder Sensorik bereits im Modul integriert sind. IPMs dienen wiederum als Grundlage für die Herstellung kompakter leistungselektronischer Systeme. Leistungshalbleiter werden vorwiegend in Industrieantrieben, Wind- und Solaranlagen, Hybrid- und Elektrofahrzeugen, aber auch in der Stromversorgung eingesetzt.

  • Industrie Fertigung
  • Anwendung Vorrausschauende Wartung
  • Datenbank Exasol
Case study background details

Sie haben die Wahl

Nutzen Sie unsere Analytics-Datenbank On-Premises, in unserer privaten Cloud, jeder öffentlichen Cloud oder in Hybrid-Lösungen

DIE herausforderung

Während des Produktionsprozesses bei Halb­leiterprodukten fallen eine enorme Anzahl von Mess- und Prozessdaten, Materialbewegun­gen oder Lieferinformationen an. 2007 erkann­te Semikron die Notwendigkeit, für sein Spe­zialgebiet Messdatenarchivierung eine flexible Systemlösung zu etablieren, die eine leistungs­starke Speicherung, Auswertung und Rück­verfolgung ihrer Messdaten sicherstellt. Hinzu kamen konkrete Kundenanforderungen an die Datenarchivierung im Rahmen von Neuverträ­gen. Das Projekt strebte drei große Ziele an:

  1. Archivierung aller qualitätsrelevanten Kenn­zahlen zu den verkauften Produkten während der vorgeschriebenen Aufbewahrungsfristen,
  2. Online-Verfügbarkeit aller archivierten Daten auf Basis von Auftrags- und Artikelnummer mit Recherche nach einzelnen Merkmalen sowie
  3. Bereitstellung der Materialbewegungs-und Lieferinformationen zur lückenlosen Rück­verfolgbarkeit der Produktionskette.

Eine effiziente Messdatenarchivierung mit er­weitertem Datenmanagement und schnellerer Datenauswertung würde die Geschäftsprozes­se von Semikron deutlich optimieren.

die Lösung

Warum Exasol

Semikron hat sich aufgrund der hohen Leistung für die Datenbank von Exasol entschieden. Da Anbieter von damals marktüblichen Syste­men (wie zum Beispiel MES = Manufacturing Execution System) Daten nicht im erforderli­chen Umfang online vorhalten können, war Semikron auf der Suche nach einer Alternati­ve, die eine Rückverfolgbarkeit der verkauften Produkte innerhalb der vorgeschriebenen Auf­bewahrungsfristen sicherstellt. Die Recherche nach einzelnen Merkmalen und Artikeln sollte ad-hoc ausgewertet können. Darüber hinaus hätte im MES-Umfeld eine Vielzahl von Funkti­onen mit gekauft und genutzt werden müssen, welche für Semikron zu diesem Zeitpunkt nicht erforderlich gewesen wären. Alles in allem sollte auch die Total Cost of Ownership über­schaubar bleiben und das System musste ein­fach in die vorhandende Infrastruktur integriert werden können.

Als Exasol im Dezember 2008 erstmals mit Semikron in Kontakt kam, stand schnell fest, dass mit dem Einsatz der auf Loading...In-Memory-Tech­nologie basierenden Hochleistungsdatenbank von Exasol eine klare Optimierung der Pro­zesskette möglich ist. Ein Proof-Of-Concept, der mit echten Daten aus einem Jahr beladen wurde, zeigte direkt die gewünschte Leis­tungsverbesserung. Dabei 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.

Anforderung an die Datenbanklösung  war zum einen, dass sie mit der stetig steigenden Datenmenge problemlos mit­wachsen kann, d.h. frei skalierbar ist, und viel­schichtige Ad-hoc Analysen ermöglicht. Zum anderen sollten die Fachbereiche, die jeweils individuelle Anforderungen an Ihre Datenana­lysen haben, verschiedene Möglichkeiten be­kommen, Daten auszuwerten.

Für die geplante Online-Recherche der Mess­daten wurde darüber hinaus ein relationales Datenmodell benötigt, dass Daten entpacken und gleichzeitig vereinheitlichen (standardi­sieren) kann. Semikron entwickelte hierfür ei­nen eigenen Ladeprozess, der es ermöglicht, Rohdaten von unterschiedlichsten Produkti­onsanlagen abzuholen, zu standardisieren, zu zippen und schließlich für den zentralen Server in Deutschland bereitzustellen. Parallel dazu wurde von den Firmen Solvtec und Zeitsprung, Spezialisten auf dem Gebiet des Prozess- und Qualitätsmanagements, eine Software zum Ex­port der Daten und Bereitstellung für spezielle Analysesoftware wie z.B. QS-STAT entwickelt.

Anfang 2010 wurde der Vertrag zwischen Exasol und Semikron unterzeichnet. Nach Beendigung der Teststellung wurde von Semikron je eine Anlage pro Fertigungsbereich an das Livesystem angebunden. Im Laufe des Jahres 2010 wurden dann in circa einjähriger Arbeit alle Messanlagen in Deutschland und der Slowakei angebunden. Weitere Anlagen folgten dann später im Laufe des Regelbetriebs nach Projektabschluss.

Bis heute sind fünf in­ternationale Standorte und 60 Messanlagen an die Hochleistungsdatenbank Exasol 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 Exasol-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 Clusterarchitektur kann die Leistung der Lösung im Vergleich zu Standard-Datenbanksystemen erheblich erhöht werden. Die Daten im Cluster werden automatisch verteilt, so dass bei Be­rechnungen sämtliche Hardware-Ressourcen optimal genutzt werden. Exasol speichert dabei alle Informationen in Spalten und nicht in Zeilen. Das Datenbank-System kann selbstän­dig ermitteln, wie die ideale Systemkonfigura­tion aussieht.

Für die Analysen, die Semikron hauptsächlich zur Qualitätssicherung und -kontrolle ihrer Pro­duktionsprozesse benötigt, stehen zwei Mög­lichkeiten offen: Zum einen können Berichte und Reports jederzeit sicher und flexibel über den Client von Solvtec abgerufen werden. Al­lerdings kommen in der industriellen Fertigung auch Anwendungsformate zum Einsatz, die nicht direkt auf die Exasol-Datenbank zugreifen können, z.B. typische Auswertungs­programme wie QS-STAT. Für diese Anwen­dungen mussten spezielle Ausgabe-Plugins der Firma Zeitsprung entwickelt werden. Zeit­sprung ist Spezialist für Informationsplattfor­men im Produktionsumfeld. Die Plugins sind in der Lage, Sonderformate so zu steuern, dass sie Datenausschnitte aus der Datenbank als Dateien exportieren und diese wiederum für die gewünschten Analysen zu Grunde legen.

Der NutzEN FÜR Semikron

Durch den Einsatz von Exasol ist es dem Hersteller gelungen, ein ganzheitliches Mess-und Prozessdatenarchiv zu schaffen. Produk­tions- und Qualitätskennzahlen der verkauf­ten Leistungshalbleiterkomponenten können innerhalb der vorgeschriebenen Aufbewah­rungsfristen zurückverfolgt werden. Präventi­ve Analysen (Statistical Process Control) sind auf den gewonnenen Messdaten nun jederzeit ad-hoc und ohne Informationsverlust möglich. Die Fachbereiche, beispielsweise Prozess- und Qualitätsingenieure in der Fertigung, profitier­ten davon, dass sie unabhängig von anderen Abteilungen sind und ihre Standard- oder Ad hoc-Reports auf Knopfdruck erstellen können. Darüber hinaus ist es jetzt möglich, Produktionsnachweise mit allen verfügbaren Daten zu einem einzelnen Bauteil abrufen zu können. Die Hochleistungsdatenbank von Exasol ist flexibel erweiterbar und kann mit den steigen­den Anforderungen des Unternehmens mit­wachsen. Dies wird für Semikron mittelfristig zum Tragen kommen, wenn weitere Prozess­anlagen und Standorte angeschlossen werden, um das Prozesswissen in der Datenbank zu erhöhen.

Beginnen Sie hier

Nehmen Sie Kontakt auf

Sie haben eine Frage an unsere Experten?  Oder Sie möchten wissen, wie Sie Ihr Projekt mit uns oder einem unserer Partner vorantreiben können? Wir freuen uns, von Ihnen zu hören.

Jetzt kontaktieren