Polska

Drezno, Niemcy – w pełni połączony, oparty na danych, samodzielnie się optymalizujący: w Dreźnie firma Bosch otworzyła jeden z najnowocześniejszych na świecie zakładów produkujących półprzewodniki.

Wysoce zautomatyzowane, połączone maszyny i zintegrowane procesy wykorzystujące sztuczną inteligencję (AI) sprawiają, że zakład w Dreźnie jest pionierem w dziedzinie Przemysłu 4.0. 7 czerwca 2021 r. oficjalnie zainaugurowano działalność zaawansowanego technologicznie zakładu. W wydarzeniu wzięli udział m.in. Kanclerz Niemiec dr Angela Merkel, wiceprzewodnicząca Komisji UE Margrethe Vestager oraz minister-prezydent Saksonii Michael Kretschmer.

- Dla firmy Bosch półprzewodniki są kluczową technologią, dlatego ze względów strategicznych ważne jest, abyśmy sami nad nimi pracowali i sami je produkowali. W Dreźnie, z pomocą sztucznej inteligencji, przeniesiemy produkcję półprzewodników na kolejny poziom - powiedział dr Volkmar Denner, prezes zarządu Robert Bosch GmbH. - To nasza pierwsza fabryka AIoT: w pełni połączona, oparta na danych, zdolna do samodzielnej optymalizacji - dodał. Inwestycja Bosch w tę zaawansowaną technologicznie lokalizację wyniosła około miliarda euro. Jest to największa pojedyncza inwestycja w ponad 130-letniej historii przedsiębiorstwa. Produkcja w Dreźnie rozpocznie się już w lipcu - sześć miesięcy wcześniej niż planowano. Od tego czasu w elektronarzędziach Bosch będą montowane półprzewodniki wyprodukowane w nowym zakładzie. Produkcja chipów dla klientów z branży motoryzacyjnej rozpocznie się we wrześniu, a więc trzy miesiące wcześniej niż planowano. Nowa fabryka będzie ważnym elementem sieci produkcji półprzewodników. Na 72 000 metrów kwadratowych powierzchni w fabryce, w stolicy Saksonii, pracuje już 250 osób. Po zakończeniu budowy liczba pracowników ma wzrosnąć do około 700 osób.

Żaden inny dostawca z branży motoryzacyjnej nie pracuje intensywnie nad mikroelektroniką od tylu lat. Bosch od 1958 roku samodzielnie produkuje półprzewodniki. Od momentu wprowadzenia technologii 200-milimetrowej w 2010 roku, firma Bosch zainwestowała ponad 2,5 mld euro w fabryki półprzewodników w Reutlingen i Dreźnie. Do tego dochodzą miliardy euro zainwestowane w rozwój mikroelektroniki. W ten sposób firma kontynuuje swoją strategię wzrostu w zakresie rozwoju i produkcji półprzewodników. - Ta wiedza jest kluczem do wielu wysokiej klasy rozwiązań systemowych firmy Bosch - powiedział Denner.

Pionier w dziedzinie Przemysłu 4.0

Maszyny, które samodzielnie myślą, prace związane z utrzymaniem produkcji prowadzone z odległości 9000 kilometrów, okulary z wbudowanymi kamerami: fabryka płytek krzemowych, otwierana w Dreźnie, jest jedną z najbardziej zaawansowanych na świecie. - Dzięki połączeniu sztucznej inteligencji i internetu rzeczy tworzymy podstawę do ciągłego doskonalenia produkcji w oparciu o dane - powiedział Denner. Konkretnie oznacza to, że wszystkie dane w fabryce półprzewodników – pochodzące z maszyn, czujników czy produktów – są gromadzone w centralnej bazie danych. Efekt: w każdej sekundzie generowane są dane produkcyjne odpowiadające 500 stronom tekstu. W ciągu jednego dnia - ponad 42 milionów stron. Dane te są następnie analizowane przy pomocy sztucznej inteligencji. W tym procesie samooptymalizujące się algorytmy uczą się, jak na podstawie danych dokonywać przewidywań. W ten sposób procesy produkcyjne i konserwacyjne mogą być analizowane w czasie rzeczywistym. Algorytm sztucznej inteligencji może wykryć nawet najmniejsze anomalie w produktach. Te anomalie są widoczne na powierzchni płytki w postaci określonych typów błędów zwanych sygnaturami. Ich przyczyny są natychmiast analizowane, a odchylenia od procesu korygowane bezzwłocznie, zanim mogą wpłynąć na niezawodność produktu. - Sztuczna inteligencja jest kluczem do dalszej poprawy procesów produkcyjnych i jakości półprzewodników, a także do osiągnięcia wysokiego poziomu stabilności procesu - powiedział Denner. To z kolei oznacza, że produkty półprzewodnikowe mogą być szybko przekazywane do produkcji na szeroką skalę. Klienci z branży motoryzacyjnej nie muszą więc przeprowadzać czasochłonnych testów, które byłyby konieczne przed rozpoczęciem produkcji seryjnej w zakładzie starszej generacji. Dzięki sztucznej inteligencji można również zoptymalizować prace konserwacyjne. Algorytmy mogą precyzyjnie przewidywać, czy i kiedy część maszyny produkcyjnej lub robota wymaga konserwacji lub regulacji. Innymi słowy, taka praca nie jest wykonywana według sztywnego harmonogramu, ale dokładnie wtedy, gdy jest to potrzebne – i na długo przed pojawieniem się problemów.

„Cyfrowy bliźniak”: zakład i jego sobowtór

Kolejną wyjątkową cechą fabryki półprzewodników w Dreźnie jest to, że istnieje ona podwójnie: w świecie rzeczywistym i w świecie cyfrowym. Specjalistyczny termin na takie zjawisko to „cyfrowy bliźniak”. Podczas budowy wszystkie części fabryki i wszystkie istotne dane konstrukcyjne dotyczące zakładu jako całości zostały zapisane cyfrowo i zwizualizowane w trójwymiarowym modelu. Bliźniak obejmuje około pół miliona obiektów 3D, w tym budynki i infrastrukturę, systemy zaopatrzenia i utylizacji, kanały kablowe i systemy wentylacyjne oraz maszyny i linie produkcyjne. Dzięki temu firma Bosch może symulować zarówno plany optymalizacji procesów, jak i prace remontowe bez ingerencji w bieżące operacje. Również prace konserwacyjne w fabryce w Dreźnie wykorzystują zaawansowaną technologię: dzięki okularom informatycznym i rzeczywistości rozszerzonej prace konserwacyjne przy maszynach można przeprowadzać nawet zdalnie. Innymi słowy, prace konserwacyjne w Dreźnie mogą być wykonywane np. przez eksperta z azjatyckiego zakładu budowy maszyn bez konieczności jego przyjazdu do Drezna. Dzięki wbudowanej w okulary kamerze obrazy są przekazywane do innej części świata, a ekspert w czasie rzeczywistym przeprowadza pracownika, który jest na miejscu, przez proces konserwacji. Technologia ta odegrała również kluczową rolę w uruchomieniu maszyn, które udało się przeprowadzić pomimo ograniczeń w podróżowaniu związanych z koronawirusem.

Półprzewodniki dla lepszej jakości życia i bezpieczeństwa na drogach

Półprzewodniki w postaci mikroprocesorów można znaleźć w niemal każdym urządzeniu elektronicznym – w smartfonach, telewizorach czy opaskach fitness. Bez półprzewodników nie działałyby dziś samochody. W 2016 r. w każdym nowym pojeździe na świecie znajdowało się średnio ponad dziewięć układów scalonych firmy Bosch, m.in. w sterowniku poduszek powietrznych, układzie hamulcowym i systemie wspomagania parkowania. W roku 2019 liczba ta wynosiła już ponad 17. Innymi słowy, ich liczba w ciągu zaledwie kilku lat wzrosła mniej więcej dwukrotnie. Eksperci spodziewają się, że w nadchodzących latach nastąpi najsilniejszy wzrost w zakresie systemów wspomagania kierowcy, infotainment oraz elektryfikacji układu napędowego. Inwestując w nową fabrykę, Bosch reaguje na rosnące zapotrzebowanie na półprzewodniki. - Półprzewodniki są podstawą postępu. Komponenty elektroniczne wyposażone w chipy z Drezna umożliwią zautomatyzowaną i oszczędzającą zasoby naturalne jazdę, a także optymalną ochronę uczestników ruchu drogowego - powiedział Harald Kroeger, członek zarządu Robert Bosch GmbH. Badania potwierdzają wzrost popytu na półprzewodniki: jeszcze w 1998 roku, według ZVEI, wartość mikroelektroniki w nowym samochodzie wynosiła 120 euro. Do 2018 roku wartość ta wzrosła do 500 euro, a w 2023 roku ma przekroczyć 600 euro. Oznacza to, że półprzewodniki są obszarem wzrostu również dla Bosch.

Doświadczenie w dziedzinie półprzewodników jako przewaga konkurencyjna

W samochodach półprzewodniki muszą być szczególnie wytrzymałe. Przez cały okres eksploatacji pojazdu są narażone na silne wibracje i ekstremalne temperatury, które wahają się od znacznie poniżej zera do znacznie powyżej temperatury wrzenia wody. Innymi słowy chipy muszą spełniać wyższe standardy niezawodności. Dlatego rozwój półprzewodników samochodowych jest bardziej skomplikowany niż w przypadku chipów do innych zastosowań. Wymaga to specjalistycznej wiedzy, którą firma Bosch gromadziła przez dziesięciolecia. Jej konstruktorzy i inżynierowie rozumieją fizyczne zasady działania mikroelektronicznych komponentów samochodowych. Dzięki temu możliwe jest stworzenie kompletnych systemów, które zapobiegają wypadkom i chronią środowisko naturalne – również w tym przypadku firma jest kompleksowym partnerem w zakresie projektowania i produkcji takich systemów. - Ten podwójny atut - połączenie kompetencji w zakresie układów scalonych i systemów – ma dla firmy Bosch strategiczne znaczenie - powiedział Kroeger. Bosch uzupełnia swoje kompetencje w zakresie projektowania i produkcji półprzewodników o kompetencje systemowe w zakresie elektroniki i oprogramowania. Dzięki temu firma może zapewnić jakość swoich produktów, stale je udoskonalać i obniżać koszty.