Intelligente netwerken en IoT zorgen voor efficiëntieverbeteringen in alle sectoren

Slimme, verbonden gebouwen creëren de basis voor de digitale transformatie in cleanrooms. (Bron: Siemens AG)

Flexibles Digestorium met native BACnet/IP-aansluiting op de gebouwautomatisering (met en zonder label). (Bron: Siemens AG)

Flexibles Digestorium met native BACnet/IP-aansluiting op de gebouwbeheersystemen (met en zonder label). (Bron: Siemens AG)

Andreas Bühring, Vertical Sales Life Science / Pharma, Siemens Smart Infrastructure, Duitsland (Bron: Siemens AG)

De cleanroom is beschermd tegen externe invloeden, maar digitalisering stopt ook niet voor de sterkste barrières. En dat is zeker goed, want in de life sciences biedt de digitale transformatie naar 'Cleanroom 4.0' operators nieuwe mogelijkheden en diverse voordelen om duurzaam te blijven bestaan in een veeleisende marktomgeving.

De digitalisering van cleanrooms is onlosmakelijk verbonden met toekomstbestendige, verbonden gebouwen, de zogenaamde Smart Buildings: Door een intelligente, gebouwoverschrijdende automatisering kunnen ze bijvoorbeeld operationele processen harmoniseren en automatiseren, informatie centraal opslaan en vanaf elke locatie toegankelijk maken, en energie besparen. De cleanroom staat daarbij vooral in de schijnwerpers: hij wordt gekenmerkt door een groot aantal systemen voor meet-, regel- en installatietechniek, evenals door een hoog energieverbruik. Het is dan ook zeer de moeite waard om de digitale transformatie in de cleanroom te onderzoeken, want bijvoorbeeld voor 'Operational Excellence' vormt hij in zowel de voedings- en drankenindustrie als de farmaceutische sector een van de krachtigste hefboommiddelen.

Succesvolle digitalisering is snel en flexibel

Van concept en planning tot het einde van de levensduur van het gebouw: snelheid en flexibiliteit zijn cruciaal om de kansen van digitalisering te benutten. Vooral het ontwikkelings- en productieproces van farmaceutische producten is streng gereguleerd en daardoor langdurig en kostbaar. Solutions die ook tijdens de bedrijfsvoering snel inzetbaar zijn en vooraf in bestaande gebouwen kunnen worden geïntegreerd, zijn daarom zeer waardevol. Zelfs onopvallende componenten zoals digestoren kunnen vandaag de dag snel en eenvoudig via plug-&-play-oplossingen worden geïntegreerd via een IP-gebaseerde interface in de gebouwautomatisering.

Of het nu gaat om losse componenten zoals laboratoriumafzuigingen, installatiedelen zoals cleanrooms of volledige disciplines – de netwerkkoppeling is afhankelijk van de digitale tweeling. Deze vormt het digitale tegenbeeld van objecten uit de materiële wereld. Productie en onderzoek worden al ondersteund door Building Information Modelling (BIM): Zo maakt een ontwerp-tweeling het mogelijk om vóór de bouw het energieverbruik van het gebouw te simuleren of te garanderen dat vluchtwegen niet overbelast raken bij evacuatie. Wanneer de installatie in de reguliere bedrijfsvoering wordt gebracht, verbindt een operationele tweeling de statische gegevens met dynamische gegevens – bijvoorbeeld de plattegrond van het gebouw met realtime-sensordata. Zo wordt continue bewaking en optimalisatie van het gebouw gedurende de gehele levenscyclus gerealiseerd.

Aanpasbare installaties voor kortere innovatierondes

De druk tot automatisering verhoogt de noodzaak voor digitale sensortechnologie om het overzicht te behouden. Omdat onderzoeks- en productiecycli steeds korter worden, moeten de disciplines in onderzoek en productie zeer flexibel zijn: verandering gedurende de hele levenscyclus vereist regelmatige aanpassingen aan de gebruikersbehoeften. Een segmentgerichte aanpak is hier essentieel: zo wordt een laboratorium of cleanroom al in de ontwerpfase opgedeeld in meerdere segmenten om te garanderen dat bij een wijziging in het gebruik, bijvoorbeeld uit een groot laboratorium, meerdere kleine werkunits kunnen worden gemaakt. Segmentgebaseerde automatisering maximaliseert de flexibiliteit van de disciplines. Mocht de ruimte toch eens krap worden, dan vullen complete laboratoria en cleanrooms als kant-en-klare containeroplossingen het knelpunt aan – uitgerust met systemen van energieverdeling tot ruimteautomatisering. Het digitale gebouwconcept completeert het totaalpakket: al voor de bouw worden in dit kader vragen behandeld zoals de netwerkkoppeling en interactie tussen de disciplines, evenals mogelijke synergieën.

Het IoT bevordert efficiëntie en samenwerking

Niet alleen de productiemiddelen, maar ook de werkwijze verandert: zowel op kantoor als in laboratoria en cleanrooms krijgen samenwerking en gedeelde werkvoorzieningen een toenemende rol. Digitalisering biedt hier ook comfort en efficiëntie. Persoonlijke assistenten zoals cloudgebaseerde applicaties communiceren in realtime onder andere met de ruimte-regeling en stellen medewerkers in staat om ruimtes slim te boeken en persoonlijke ruimteparameters in te stellen.

Om succesvolle samenwerking mogelijk te maken, maar ook ter ondersteuning van energie-efficiëntie, zijn realtime-sensordata onmisbaar, bijvoorbeeld van aanwezigheidssensoren. Met KNX-compatibele veldapparaten kunnen bijvoorbeeld sensoren voor temperatuur, vocht en CO2 het laboratorium of de cleanroom perfect regelen en tegelijkertijd energie besparen. Zo brengt KNX-compatibele veldapparaten het Internet of Things (IoT) heel eenvoudig in het laboratorium: bovendien bespaart een slimme parameterstelling van de ruimte-regelaars gebruikers de gebruikelijke ETS-programmering. Dit bespaart tijd en kosten bij de inbedrijfstelling. Bijbehorende applicaties kunnen bovendien automatisatiestations binnen korte tijd operationeel maken via een WLAN-verbinding.

Centraal gebouwbeheer op een geïntegreerd platform

Om niet alleen medewerkers, maar ook het management te laten profiteren van efficiëntie en flexibiliteit, worden alle gegevens van het Smart Building verzameld en weergegeven op een gebouwbeheersplatform. Slimme gebouwbeheersystemen bieden operators de mogelijkheid om (gevalideerde) datapunten te registreren. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om met een GxP-monitoring kritieke en niet-kritieke installatiedelen direct op het managementplatform te scheiden. Authenticatie, validatie en versiebeheer zorgen daarbij voor een manipulatiebestendige bedrijfsvoering.

De integratie van de bewakingsfunctie biedt ook in de dagelijkse bedrijfsvoering tal van voordelen: open interfaces maken de integratie van aanvullende systemen en de externe toegang tot alle gebouwen mogelijk, overal en op elk moment. Een technisch monitoring op basis van gebouwgegevens in een cloudgebaseerd systeem helpt de bedrijfsvoering continu te monitoren en te verbeteren. Zo worden operators effectief ondersteund bij het toezicht op hun systemen: het systeem signaleert bijvoorbeeld vroegtijdig slijtageverschijnselen en helpt de prestaties gedurende de hele levenscyclus van het gebouw te verhogen.

Veiligheid en beveiliging voor alle installatiedelen

Daarnaast zijn uitgebreide veiligheidsfuncties ingebouwd. Mocht er bijvoorbeeld een brand ontstaan in een laboratorium of cleanroom, dan wordt dit na detectie door brandmelders niet alleen direct doorgegeven aan de brandweer. De spraakalarmering waarschuwt ook de gebruikers om het gebouw te verlaten; de ruimteautomatisering laat de jaloezieën omhoog gaan; blus- of sprinklersystemen stoppen de brandontwikkeling. Camera's geven de hulpdiensten al voordat ze het gebouw binnen gaan een indruk van de situatie ter plaatse. De beheerder heeft via een systeem snel overzicht en toegang tot alle disciplines.

Om het Smart Building niet alleen efficiënt, maar ook veilig te verbinden, moet veel aandacht worden besteed aan cybersecurity. Alle producten en oplossingen voldoen aan de hoogste eisen op het gebied van encryptie en bescherming tegen manipulatie of diefstal. Siemens is lid van de Charter of Trust voor Cybersecurity, opgericht in 2018 met medewerking van TÜV SÜD, en levert belangrijke bijdragen aan de bescherming van kritieke systemen en gevoelige gegevens.

Smart Building – de basis voor Cleanroom 4.0

De verandering die de farmaceutische / life sciences-sector heeft getroffen, wordt sterk aangedreven door digitalisering. Met de juiste oplossingen en een betrouwbare partner wordt de netwerkkoppeling van alle niveaus ook in cleanrooms een krachtig instrument om de productiviteit te verhogen, de energie-efficiëntie te optimaliseren en de veiligheid aanzienlijk te verbeteren. Kortere time-to-market, modulariteit en miniaturisering, evenals efficiënte interdisciplinaire samenwerking, zijn mogelijk – met het Smart Building als solide fundament.