Automatyczna kontrola skażenia jest bardziej niezawodna – i może oddychać

(Messe Frankfurt/Sandra Gätke)

Wygląda na to, że to nowoczesne prawo natury: wszystko, co można zdigitalizować, zostanie zdigitalizowane. Również w czystych pomieszczeniach produkcyjnych! Jak to wdrożyć we własnej firmie, można doświadczyć na targach branżowych Cleanzone 19. i 20. listopada 2019 we Frankfurcie nad Menem.

Technologie cyfrowe oferują ogromny potencjał zwiększenia wydajności i jakości produkcji. Podczas gdy początkowo zbierano głównie dane, teraz posuwa się to krok dalej: chodzi o umożliwienie komunikacji. W ten sposób szybko trafia się na automatyzację, zastosowanie robotów i systemów samopróbujących się. Podczas gdy kontrola kontaminacji w branży półprzewodników jest już w dużej mierze zautomatyzowana i wiele procesów jest kapsułkowanych (tzw. mini-środowiska), ten trend rozszerza się teraz również na inne branże – przemysł motoryzacyjny, farmację i biotechnologię.

„Im wyższe wymagania dotyczące czystych pomieszczeń, tym większe korzyści z automatyzacji i zastosowania robotów”, oczekuje Egon Buchta, Biuro Inżynierskie & Serwis Czystych Pomieszczeń Egon Buchta GmbH, Wannweil. „Ponieważ ‚składnik człowiek’ jest głównym źródłem cząstek i zarazków, stanowi ostatecznie największe ryzyko zakłóceń i awarii.” Oczywiście automatyzacja pomaga również w walce z niedoborem wykwalifikowanej siły roboczej w branży.

Dlatego roboty już dziś poruszają się w czystych pomieszczeniach. Nie są to humanoidalne wersje z głową, ramionami i nogami, ale różne chwytaki z jednym lub wieloma ramionami – albo autonomiczne mobilne urządzenia dezynfekujące, takie jak na przykład UVD Robot, które firma LabTec Labortechnik zaprezentowała na Cleanzone 2018. Po ręcznym czyszczeniu przez pracowników wykonują one dodatkowe końcowe czyszczenie i skierowują skoncentrowane światło UVC na infekcyjne „hotspoty” w zakładach produkcji farmaceutycznej, laboratoriach lub w szpitalnych pokojach. Taki robot dezynfekujący można uruchomić za pomocą aplikacji i samodzielnie uda się on do miejsca zdarzenia. Po zakończeniu pracy zgłasza „zlikwidowano bakterie na hotspotach”, tworzy protokół i opuszcza pomieszczenie.

Automatyzacja i robotyzacja wymagają dialogu

Automatyzacja i robotyzacja w silnie regulowanych obszarach stawiają szczególne wyzwania dla produkcji. Oto kilka przykładów problemów, które mogą się pojawić: Rodzinna firma z branży farmaceutycznej chce przenieść swoją produkcję z zagranicy z powrotem do Europy. Wskazują na to aspekty jakości i kosztów, które przemawiają za wprowadzeniem szerokiej automatyzacji w tym procesie. Tylko wtedy powrót do kraju ma sens. Do złożonych procesów mieszania można zastosować różne automatyczne mieszarki odpowiednie do czystych pomieszczeń. Jednakże nie wytrzymałyby one sił odśrodkowych występujących w tym procesie. Alternatywnie dostępne są systemy robotów o wystarczającej wytrzymałości mechanicznej, ale nie są one odpowiednie do czystych pomieszczeń. Co zrobić?

Kolejny przykład: w kontroli produkcji farmaceutycznej dziesięciu pracowników ręcznie pobiera próbki z bieżącego procesu. Ten krok chciałoby się zautomatyzować i przeprowadzono udany test na referencyjnej instalacji w laboratorium. Teraz pojawiają się dodatkowe pytania: jak dezynfekować mechanikę robotów? Jak postępować z odpadami chemicznymi?

We wszystkich tych przykładach konieczne jest jedno: operator i ewentualnie jego dostawcy muszą usiąść przy stole z ekspertami od czystych pomieszczeń w branży farmaceutycznej, ze szczególnym naciskiem na mikrobiologię. Wspólnie opracowują praktyczne rozwiązania. W rezultacie można na przykład uczynić mechanicznie przekonujące roboty odpowiednimi do czystych pomieszczeń poprzez osłony i kapsułki. Albo robot odpowiedni do czystych pomieszczeń zostaje mechanicznie certyfikowany. A do usuwania odpadów może być potrzebny dodatkowy robot.

Oddychające czyste pomieszczenie

„Zautomatyzowane systemy są bardziej niezawodne niż człowiek”, stwierdza Josef Ortner, Ortner Reinraumtechnik GmbH, Villach. „To jest napędzacz innowacji. W branży farmaceutycznej w ostatnich tygodniach rozpoczęto ciekawy projekt pod hasłem ‚Automatyzacja w środowisku farmaceutycznym, w tym kroki poprzedzające i następujące, takie jak napełnianie i mieszanie’”. W tej dziedzinie naprawdę wiele się zmieniło w ostatnich kilku latach.

Większe możliwości w zakresie współpracy technologii cyfrowej i automatycznego sterowania mogą się pojawić dzięki wykorzystaniu danych z kontroli dostępu do precyzyjnego dostosowania ilości wymiany powietrza. Jeśli inteligentny system wie, ilu pracowników znajduje się w czystym pomieszczeniu, może zwiększyć ilość wymiany powietrza przy dwudziestu pracownikach w porównaniu do czterech. Czyste pomieszczenie oddycha.

Nieograniczone możliwości? – Eksperci oczekują, że do bardziej precyzyjnego sterowania potrzebna będzie technika pomiarowa na zupełnie nowym poziomie. Ponieważ w ciągu ostatnich piętnastu lat dokonano wielu optymalizacji, czyste pomieszczenie lub cała fabryka będą mogły oddychać swobodnie tylko wtedy, gdy obecne punktowe pomiary zgodne z ISO 14644 zostaną uzupełnione o skanowanie większych powierzchni lub trójwymiarowych przestrzeni. Zebrane dane można następnie zintegrować w centralnej stacji monitorowania i cyfrowo analizować. Ostatecznie uzyskuje się dynamiczną mapę kontaminacji całego czystego pomieszczenia, przy czym zmiany w poziomie kontaminacji w czasie mogą być wykorzystywane jako dodatkowa informacja do precyzyjnego sterowania ilością wymiany powietrza. Dotyczy to zarówno obciążenia cząstkami, jak i zarazkami.

Pompy produkowane w czystości do dozowników mydła i środków dezynfekujących

Także pozornie „proste” elementy wymagają starannej kontroli pod kątem obciążenia cząstkami i zarazkami. Przykładem są pompy do dozowników mydła i środków dezynfekujących wykonane metodą wtrysku z tworzyw sztucznych. Produkcja odbywa się w czystym pomieszczeniu klasy ISO-7, gdzie pracownicy podają tylko części robotowi. Ponieważ pobieranie różnych elementów z różnych opakowań i przekazywanie ich w odpowiedniej ilości nadal jest czasochłonne dla robota, „ten proces będzie długoterminowo zautomatyzowany”, ocenia Markus Thamm, cleanroom.de GmbH, Heidelberg. „Gdy liczba sztuk wzrośnie, opłaca się opracować rozwiązanie automatyzujące specyficzne dla produktu.” Dyskusja na temat szans cyfrowych technologii, automatyzacji i robotyzacji może rozpocząć się idealnie na targach branżowych – jak na Cleanzone 19. i 20. listopada 2019 we Frankfurcie nad Menem.

Przed Cleanzone w listopadzie we Frankfurcie odbędzie się w dniach 18. i 19. września druga edycja Cleanzone Middle East w Abu Zabi. Konferencja z towarzyszącą wystawą koncentruje się na regionie Bliskiego Wschodu, części Azji i Afryki, i łączy producentów technologii czystych pomieszczeń z przemysłami użytkownikami.