SC³

Semantically Connected Semiconductor Supply Chains

Fakten

Leitung

Prof. Dr. Sören Auer, Dr. Javad Chamanara

Projektbearbeitung

Dr. Javad Chamanara

Förderung durch

ECSEL Joint Undertaking und BMBF

Laufzeit

Oktober 2020 – September 2023

Beschreibung

Die Halbleiterindustrie ist gekennzeichnet durch komplexe Lieferkettenstrukturen aufgrund ihres breiten Kundenspektrums mit schwankenden Produktanforderungen sowie global verteilten Produktionsstandorten mit hochkomplexen Prozessen, die in Reinräumen in einem 365 Tage 24 Stunden Arbeitsmodus hergestellt werden. Einerseits impliziert die Produktspezifität lange und komplexe Fertigungsprozesse, andererseits umfasst das Umfeld eine unsichere Nachfrage aufgrund der Volatilität des Elektronikmarktes. Die Produktlebenszyklen in der Halbleiterindustrie selbst, aber auch in Lieferketten, die Halbleiter enthalten, werden kürzer und volatiler. Darüber hinaus ist die Halbleiterindustrie aufgrund teurer Anlagen und schneller Innovationszyklen als kapitalintensiv bekannt. Infolgedessen müssen Unternehmen in der Halbleiterindustrie ihre Geschäftstätigkeiten stark an ein solches sich entwickelndes Umfeld anpassen, was wiederum von ihren Lieferketten eine hohe Widerstandsfähigkeit und Beweglichkeit erfordert. Es müssen sowohl Kooperations- als auch Risikodiversifizierungsmodelle entwickelt werden, um in dem dynamischen Umfeld wettbewerbsfähig zu sein.

Um diese Herausforderungen zu meistern, sind angemessene Planungs- und Kontrollentscheidungen sowohl auf der Ebene der Fertigung als auch der Lieferkette von größter Bedeutung. In den letzten Jahren ist die Idee entstanden, eine virtuelle Fertigungs- und Lieferkettenumgebung zu entwickeln, die die Möglichkeit bietet, alle relevanten Prozesse auf globaler Ebene in einer risikofreien Welt zu modellieren, zu untersuchen und zu verbessern. Die in einer solchen Umgebung enthaltenen Daten können für Simulationen verwendet werden, bei denen prospektive Szenarien (z.B. "Was-wäre-wenn"-Szenarien) durchlaufen werden und deren Leistung vor der Entscheidungsfindung bewertet wird. In diesem Zusammenhang muss anstelle von getrennten lokalen Lösungen die gesamte Lieferkette, die mehrere verschiedene Unternehmen umfasst, in Betracht gezogen werden. Eine große Herausforderung liegt in der Verfügbarkeit eines geeigneten Datenmodells, das alle beteiligten Einheiten berücksichtigt. Es muss eine gemeinsame Sprache und Struktur entwickelt und eingeführt werden, um eine reibungslose Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Teilnehmern der Lieferkette in diesem B2B-Umfeld (Business-to-Business) zu ermöglichen.

Das Semantic Web verwendet so genannte Ontologien, d.h. Beschreibungen von Konzepten und Beziehungen zwischen diesen Konzepten für einen bestimmten Bereich. Dies wird durch die Verknüpfung von Informationen auf Datenebene unter Verwendung des Resource Description Framework (RDF) erreicht, das das Standardkodierungskonzept ist. Die Definition und Pflege eines kontrollierten Vokabulars von Prozessen, Rollen, Objekten und Interaktionen dient als wiederverwendbarer Rahmen für die Datenverwaltung und die Zusammenarbeit verschiedener Teams in einem bestimmten Bereich. Dieses gemeinsam vereinbarte Vokabular ist besonders vorteilhaft für die Schaffung von gegenseitigem Verständnis und Vertrauen zwischen den Partnern. Wie gesagt hat sich das Semantic Web in Business-to-Customer (B2C)-Umgebungen als erfolgreich erwiesen. Im Rahmen von SC³ schlagen wir vor, Semantic Web-Technologien in Business-to-Business (B2B)-Umgebungen anzuwenden, insbesondere in Halbleiter-Lieferketten. In einem zweiten Schritt soll das entwickelte Rahmenwerk auf andere Industriebereiche verallgemeinert werden, indem es entweder neu aufgebaut oder mit anderen Ontologien für Industriebereiche verknüpft und zusammengeführt wird. Dies bezeichnen wir als semantisch verbundene Halbleiter-Lieferkette (Semantically Connected Semiconductor Supply Chain, SC³). Mit der in H2020/ECSEL Productive40 entwickelten digitalen Referenz steht eine solide Grundlage zur Verfügung, die in dieser CSA aufrechterhalten, erweitert, genutzt und vermarktet werden soll.

Das Hauptziel besteht darin, eine Datendokumentation eines handlungsorientierten ontologiebasierten Ökosystems zu implementieren, das aus einer Top-Level-Ontologie besteht, die aus bestehenden Domänenontologien angepasst und durch neue für andere Unterdomänen ergänzt wird, um die Interoperabilität der Daten zu gewährleisten. Somit ist das Gesamtziel von SC³ die Erweiterung eines gemeinsam vereinbarten Top-Level-Vokabulars für die Halbleiterdomäne und relevante Domänen, d.h. Digital Reference. Unser Ziel ist es, heterogenes Wissen, basierend auf den FAIR-Datenprinzipien, von den besten Experten der Domäne, die Teil des SC³-Konsortiums sind, mit industriellem Wissen zu integrieren. SC³ schafft eine generische industrielle Referenzplattform, die sich als offener Standard und als Basis für eine kommerzielle B2B-Plattform entwickeln soll. Dies ermöglicht eine nahtlose datenbasierte Zusammenarbeit zwischen Halbleiterunternehmen, Lieferketten, die Halbleiter enthalten, und weiteren Industriebereichen.

Die TIB hat als Partner im Konsortium die Verantwortung für die Langzeitarchivierung und Verfügbarkeit der von ihr gesammelten und dokumentierten digitalen Materialien sowie deren Interpretierbarkeit für die Nutzung durch verschiedene Zielgruppen übernommen. Zu diesem Zweck wird die Plattform über die notwendige Infrastruktur verfügen und die dauerhafte Bereitstellung von materiellen und personellen Ressourcen gewährleisten. Die spezifischen Aufgaben der TIB sind:

  • Analyse des vorhandenen Vokabulars
  • Kartierung und Harmonisierung der Ontologie
  • Integration des Ontologie-Rahmens
  • Ontologie-Governance-Plattform
  • Entwicklung der Plattformfunktionalitäten
  • Entwicklung einer anpassbaren Visualisierung
  • Engagement von Interessengruppen

Kooperationen

  • INFINEON TECHNOLOGIES AG,
  • ROBERT BOSCH GmbH,
  • FERN UNIVERSITÄT HAGEN,
  • INSTITUT MINES-TELECOM – ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINES DE SAINT-ETIENNE

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