SECS/GEM-Integration abseits der Halbleiterfabrik: Wie ein bewährter Standard neue Industrien erobert

In der Produktion soll eine Maschine arbeiten, der man ihre Herkunft nicht ansieht: Ursprünglich für die Halbleiterindustrie entworfen, fertigt sie hier hochpräzise Sensoren. Ihre „Muttersprache“ ist SECS/GEM – ein Standard zur Anlagenintegration aus der Halbleiterwelt. Das Problem: Das restliche IT-System der Fabrik versteht diese Sprache nicht.

Von der Sensortechnik, über die Elektronikindustrie bis hin zur Mikrosystemtechnik: Immer mehr Unternehmen nutzen den etablierten und zuverlässigen SECS/GEM-Standard für ihre Branche, um komplexe Maschinen mit klassischen Produktions- und IT-Systeme wie MES, ERP oder Datenbanken zu vernetzen. Dabei trifft SECS/GEM auf weit verbreitete Schnittstellen wie OPC UA, MQTT oder REST-basierte APIs. In diesem Blogartikel zeigen wir Ihnen, wie Sie die Kommunikationslücke zwischen SECS/GEM-basierten Maschinen und der IT-Architektur klassischer Fabriken schließen. 

Grundsätzlich verfolgt SECS/GEM dasselbe Ziel wie andere Schnittstellenprotokolle, nämlich eine flexible und standardisierte Maschinenintegration. Die Umsetzung erfolgt jedoch auf eine eigene Art und Weise. Mehr als nur eine bidirektionale Schnittstelle ist SECS/GEM ein klar geregeltes Kommunikationsmodell zwischen Host und Equipment. Der Host, z. B. ein MES-System, steuert und überwacht dabei die Maschinen. Diese liefern im Gegenzug Daten in Form von Variablen, Zuständen oder Events.

Der SEMI E30 GEM Standard definiert auf oberster Ebene die Kommunikationslogik. Er spezifiziert sogenannte State Models, etwa für den Verbindungsaufbau (Communication State Model) oder den Equipment Status (Control State Model). Das sichert einheitliche und präzise Prozesse zur Datenübertragung, die vor allem in stark regulierten Fertigungsumgebungen, in denen klare Abläufe und Nachvollziehbarkeit Pflicht sind, von großem Vorteil sind.

Darunter arbeitet der SEMI E5 SECS-II. Der Standard legt die strukturierte Beschreibung der Nachrichteninhalte fest: Streams (S1, S2, …) mit Functions (F1, F2, …), die vordefinierte Daten abfragen oder bereitstellen. So lassen sich sehr detaillierte Steuerungs- und Überwachungsinformationen übertragen wie Rezeptparameter, Alarmzustände oder Produktdaten.

Im Unterschied zu anderen Standards wie OPC UA, der besonders auf Objektmodellen basiert und generisch arbeitet, bringt zusätzlich SECS/GEM noch präzisier definierte Kommunikationsmuster und eine standardisierte Kommunikationslogik mit. Damit lässt sich das Maschinenverhalten gezielt und präzise modellieren – ein echter Vorteil in hochautomatisierten, variantenreichen Produktionen mit hohen Anforderungen an Rückverfolgbarkeit.

Kommen SECS/GEM-basierte Maschinen abseits der Halbleiterproduktion zum Einsatz, entstehen „Sprachbarrieren“ zum bestehenden IT-System, die eine Übersetzung erforderlich machen. Genau hier setzt FabEagle®Connect an. Die Integrationssoftware übersetzt zuverlässig zwischen SECS/GEM-basierten Maschinen und gängigen IT-Systemen. Maschinendaten wie Alarme, Events oder Zustandsänderungen fließen in Echtzeit in Datenbanken, MES-, ERP- oder Cloud-Lösungen. 

Ein Praxisbeispiel: In der Fertigung von Sensoren mit hoher Variantenvielfalt müssen Produktionsrezepte mit Parametern wie Temperatur, Gasfluss oder Prozesszeit zuverlässig und schnell an die Maschinen übertragen werden. Mit FabEagle®Connect geschieht das direkt aus dem MES. Die SECS/GEM-Schnittstelle stellt sicher, dass jede Maschine das korrekte Rezept erhält. Das reduziert manuelle Eingriffe und Fehlerrisiken und erhöht die Prozesssicherheit.

FabEagle®Connect eignet sich für gemischte IT-Landschaften als universeller Übersetzer zwischen SECS/GEM-basierten Maschinen und klassischen IT-Systemen. Unsere Schnittstellenlösung FabLink® dient hingegen der tiefen Equipment-Integration in branchenspezifische MES-Systeme der Halbleiterindustrie, die vollständig auf SEMI-Standards setzt. 

FabLink® unterstützt die Integration von Produktionsanlagen gemäß SECS/GEM, GEM300 und EDA (Equipment Data Acquisition). Damit erfüllt die SEMI-konforme Softwarelösung alle Anforderungen, die an Maschinen und Anlagen gestellt werden, die in vollautomatisierten Halbleiterfabriken vertikal integriert werden müssen.

SECS/GEM hat seinen Ursprung in der Halbleiterindustrie, findet jedoch zunehmend auch in anderen Hightech-Branchen Anwendung. Der Standard punktet durch eine exakte Steuer- und Kommunikationslogik, die sich ideal für hochautomatisierte Produktionsprozesse eignet. Mit Tools wie FabEagle®Connect wird es möglich, SECS/GEM-Maschinen in klassische IT-Systeme zu integrieren – zuverlässig, flexibel und ohne tiefgreifende Programmierkenntnisse.

Für Applikationen, die vollständig auf SEMI-Standards setzen, bietet FabLink® eine leistungsfähige Integrationslösung mit Unterstützung aller relevanten SECS/GEM-, GEM300- und EDA-, sowie branchenspezifischen Cybersecurity-Standards.

Als erfahrener Integrator begleiten wir Unternehmen von der Spezifikation über die Implementierung bis zur Inbetriebnahme. So unterstützen wir branchenübergreifend die digitale Transformation der Fertigung.