Industrie 4.0 in de cleanroom: een revolutie of slechts een modewoord?

Wat operators van cleanrooms uit de automobielindustrie kunnen leren  

Alles spreekt over „Industrie 4.0“, ook in verband met cleanrooms. Wat precies erachter schuilt, blijft echter vaak een beetje vaag. Helderheid schept een bezoek aan de beurs Cleanzone dit jaar op dinsdag en woensdag, 8 en 9 november 2016, in Frankfurt am Main.  

In de realiteit betekent „Industrie 4.0“ in wezen: conditiebewaking en procesbesturing met behulp van sensoren en elektronische gegevensverzameling, evenals de verwerking daarvan. Dit kan uiteindelijk zelfs leiden tot zelfsturende systemen, wat door netwerken over de productie heen ook in- en uitvoer van goederen, logistiek, facturering, controlling en nog veel meer kan omvatten. De Industrie-4.0-filosofie wordt vandaag vooral ervaren in automatiseringsconcepten, en ze leiden direct tot de kern van de zaak wat cleanroomtechniek betreft. 

Een voorbeeld van de voordelen van een hogere mate van automatisering worden getoond door verder ontwikkelde filterintegriteitstests, zoals ze onmisbaar zijn voor de kwaliteitsborging van de lucht in elk cleanroom – of deze nu in de farmaceutische, halfgeleider-, chemische of een ander industrieel segment ligt.

Opgelost probleem: scan met hogere reproduceerbaarheid en meer snelheid

Voor een goed functionerend cleanroom vormen de gebruikte filters cruciale succesfactoren. Zelfs kleine lekken kunnen leiden tot een verhoging van de deeltjesconcentratie. Preventief worden daarom regelmatig integriteitstests uitgevoerd op de ingebouwde filters  

Bij de consequente lekcontrole scant men het volledige filtersysteem met een meetsonde en constateert daarbij ook lokaal verhoogde deeltjesconcentraties. Op de verdachte plekken brengt men opnieuw een testnevel aan en meet zowel aan de rauwlucht- als aan de gereinigde luchtzijde het aantal deeltjes, en dat met een stilstaande sonde. Uiteindelijk vergelijkt men dit met het maximaal toegestane deeltjesaantal.

Het werken met een stilstaande sonde is echter zo'n ding. In de regel worden filterintegriteitstests handmatig uitgevoerd. Dit betekent dat een medewerker met een sonde op een bepaalde afstand van het filter moet scannen met een constante snelheid. Daarbij moet hij ook de actuele deeltjesval in de gaten houden, om precies op die plekken na te meten – verbonden met een hoop potentiële onnauwkeurigheden. 

Een verbetering van filterintegriteitstests vormen robotgestuurde procedures, waarmee de toestand van eindfilters en laminaire flow-eenheden automatisch kan worden vastgelegd. Het meetproces gebeurt computergestuurd, en de meetresultaten worden volledig automatisch weergegeven – reproduceerbaarder en minder tijdrovend dan handmatig scannen. 

Cleanroom-robots kunnen zich autonoom bewegen

De voortschrijdende automatisering manifesteert zich momenteel ook al in cleanroomgeschikte robots, die materialen en producten tussen willekeurige punten in een fabriek vervoeren, daarbij zonder leidingsystemen en autonoom navigeren – het alternatief wanneer railsystemen of transportbanden niet haalbaar of te omslachtig zouden zijn.  

Voorbij de onbetwiste voordelen van automatisering gaat de utopie „Industrie 4.0“ op een wezenlijk punt verder dan de huidige cleanroomconcepten. Terwijl momenteel vooral cleanroomgegevens worden gedocumenteerd (deeltjescontaminatie, microbiologische besmetting), zou idealiter de definitie van de eisen strikt moeten worden afgestemd op het product en de kwaliteit ervan.  

„In het kader van deze procesoverstijgende maatregel wordt Industrie 4.0 in de automobielindustrie al deels geleefd“, oordeelt Michael Skerat, directeur van skeratschoppe GmbH, een specialist in procesoptimalisatie, veranderingsprocessen, strategisch management en productmanagement.

Ook zijn er in de automobielindustrie al talrijke toepassingen in cleanrooms, die dienen voor de productie van streuscheiben, elektromechanische hoogprecisieonderdelen van kleinste afmetingen, media-geleidingssystemen van ventieltechniek of van folies-injectieonderdelen. Dit omvat dus een reeks componenten uit de cleanroom- of ten minste schone kamer-productie. Eveneens betreft het het gebruik van robots die op de kleinste ruimte samenwerken met mensen.  

„De cleanroom zal in de toekomst steeds meer worden geïntegreerd in bestaande concepten, al moet ik ook constateren dat er momenteel nog geen tastbare paradevoorbeelden zijn“, aldus Skerat. „De toepassingen kunnen ook worden overgedragen op de processen in de farmaceutische productie. Hier moeten echter de hoge eisen aan microbiologische reinheid apart worden bekeken.“

Een hoofdtaak zal bestaan uit het definiëren van interfaces op de overgang tussen cleanroom en onreine omgeving. Daarbij moeten de product- en productiegegevens worden aangevuld met ruimte-specifieke parameters. Daarnaast kan bijvoorbeeld ook de warmteontwikkeling bij een in de cleanroom geïnstalleerde spuitgiet- of tablettenmachine een rol spelen, indien dit als kwaliteitscriterium voor de productkwaliteit wordt gezien.  

Procesoptimalisatie, digitalisering en Industrie 4.0 zijn topthema’s op Cleanzone 2016. Bijvoorbeeld, Michael Skerat spreekt op het Cleanzone-congres over hoe processen uit de automobielindustrie kunnen worden overgedragen op de productie in de cleanroom. Het Duitse Instituut voor Cleanroomtechnologie organiseert een hooggekwalificeerde paneldiscussie over „Industrie 4.0: Kans voor innovatie en toekomst“.