Cleanzone 2017: Rozwiązania cyfrowego monitorowania ułatwiają efektywne zarządzanie, śledzenie i wykrywanie błędów

© vali.sys

Przekroczenie dopuszczalnego stężenia cząstek? Wilgotność względna przekracza limit? Zbyt wysoka temperatura zagraża stabilności substancji czynnej? W takich przypadkach i ogólnie przy wystąpieniu krytycznych stanów w pomieszczeniach czystych zespół pracowników może skorzystać z konsekwentnego cyfrowego monitorowania: natychmiastowy alarm, kompleksowy przegląd sytuacji, szybka reakcja i szybkie przeciwdziałanie są wtedy możliwe. Jednak nie zawsze łatwo jest zintegrować nowoczesne metody z istniejącymi analogowymi strukturami firmy farmaceutycznej. Ponieważ pomieszczenia czyste są uważane za szczególnie wrażliwe obszary, mogłyby one również w zakresie cyfrowego monitorowania należeć do liderów. Wizyta na tegorocznym targu Cleanzone we wtorek/środę, 17. + 18. 10.2017, we Frankfurcie nad Menem, ukazuje perspektywy przyszłości.

W wielu obszarach produkcji i analizy farmaceutycznej korzyści z kompleksowego połączenia maszyn, urządzeń pomiarowych i systemów dokumentacji są oczywiste. W ramach znanego hasła „Przemysł 4.0” nowoczesne rozwiązania cyfrowe ułatwiają efektywne sterowanie, śledzenie partii i wykrywanie ewentualnych nieprawidłowości i błędów. Jednak nie wszystko, co generuje cyfrowe wartości, działa od A do Z cyfrowo. Istnieją systemy częściowo zdigitalizowane, a także podstawowe warunki fizyczne, które wymagają przejścia między analogiem a cyfrowym.

Na przykład podczas monitorowania produkcji sterylnej leków, napełniania sterylnego lub pakowania sterylnego zazwyczaj pojawiają się dane analogowe. Jako główną wielkość pomiarową określa się liczbę cząstek unoszących się w powietrzu w zdefiniowanej objętości. Odbywa się to w praktyce przemysłowej w warunkach GMP (Dobra Praktyka Produkcyjna) w strefach czystych A i B nieprzerwanie, podczas gdy wartości dla strefy C są zbierane co godzinę do miesięcy, a dla strefy D codziennie do rocznie. Ponieważ cząstki mogą być potencjalnymi nośnikami mikroorganizmów, dane dostarczane przez licznik cząstek są również uwzględniane w ocenie ryzyka zanieczyszczenia mikrobiologicznego.

Na bieżąco monitorowane są również na przykład różnice ciśnień między różnymi strefami pomieszczeń czystych oraz oczywiście pomieszczeniem czystym w porównaniu z otaczającym go nieczystym obszarem. Kolejną ważną wielkością często jest wilgotność względna. Zasadą jest również, aby w miejscach, gdzie lek lub inny produkt przebywa dłużej niż 24 godziny, przeprowadzać monitoring temperatury. Czy wyznacza się ją metodą pomiaru oporu czy innym sposobem – dane są głównie analogowe.

Bezpośrednio po pomiarze: konwersja z analogowego na cyfrowy

W tradycyjnych zakładach przekazywanie tych danych odbywa się głównie za pomocą kabli analogowych. Jednak cyfrowa alternatywa oferuje wyraźne korzyści: podczas gdy za pomocą kabla analogowego przesyłany jest tylko jeden sygnał, rozwiązanie cyfrowe umożliwia przesłanie ogromnej liczby – dlatego można dziś odbierać tak wiele kanałów telewizyjnych, a nie tylko dwa czy trzy. W technice pomiarowej zasada ta umożliwia pobieranie wielu danych w różnych miejscach i przesyłanie ich przez jeden kabel z pomieszczenia czystego (np. systemy Modbus). Jednocześnie można również sprawdzić niezawodność działania samych urządzeń i na przykład szybko wykryć i wymienić „chwiejne” komory pomiarowe.

Również przy ocenie niezawodności wyników pomocne jest cyfrowe przesyłanie danych. Tak jak w starym telewizorze obraz czasami zakłócał szum, tak ogólnie sygnały analogowe mogą być zakłócane przez silniki, inne napędy czy ekrany. Przy cyfrowym przesyłaniu otrzymujemy albo wyraźny obraz albo czysty sygnał, albo wcale – czyli zakłócenie.

Jeśli natomiast pomiar danych zawsze odbywa się w sposób analogowy, a przechowywanie danych, w tym wizualizacja przebiegów czasowych, zawsze cyfrowo, pojawia się pytanie: na którym etapie powinna nastąpić konwersja sygnału? W odniesieniu do możliwych efektów zakłóceń odpowiedź brzmi: tak blisko miejsca pomiaru, jak to możliwe. W przypadku nowoczesnych czujników pomiarowych może to nastąpić już dwa milimetry od sensora: zarówno sama techniczna konwersja A/D, jak i przeliczenie na interesującą wartość pomiarową z uwzględnieniem danych kalibracyjnych.

W przyszłości wszystko przez radio?

Jeśli poważnie traktować hasło „Przemysł 4.0”, to w przyszłości nie tylko wartość cyfrowa powinna być generowana bezpośrednio w czujniku pomiarowym. Ponadto wartości z różnych punktów pomiarowych lub nawet różnych wielkości pomiarowych (zanieczyszczenie cząstkami, temperatura, wilgotność) powinny być ze sobą skorelowane. W tym celu kilka urządzeń w pomieszczeniu czystym komunikowałoby się ze sobą, aby już przed przekroczeniem poszczególnych granic ostrzegać stację sterowania: „Uwaga, wszystko jeszcze w normie, ale obraz całościowy wartości pomiarowych rozwija się w kierunku, który nie odpowiada już normalnej pracy”. Czy jest to realistyczne?

„Już istnieje możliwość, aby sterowanie automatycznie wyłączało maszyny przy zbyt wysokim stężeniu cząstek. Stacja sterowania zostanie później poinformowana” – wyjaśnia Thomas Christen, dyrektor techniczny w vali.sys, Wetzikon. „Oczywiście można wyobrazić sobie, zamiast pojedynczego porównania docelowego i rzeczywistego, zbieranie różnych danych pomiarowych. Chociaż w praktyce operacyjnej nie jest to jeszcze powszechne, niesie to szanse na przyszłość.”

Do zaawansowanych koncepcji należą również systemy z czujnikami, które przesyłają dane drogą radiową do chmury. Bezpośrednio stamtąd wywoływane są ewentualne alarmy. Dla użytkownika oznacza to: brak serwerów, brak aktualizacji, dostęp z dowolnego miejsca – system w 100% oparty na internecie. „Z tej możliwości korzystają już produkcja żywności czy magazyny monitorowane klimatycznie” – relacjonuje Philippe Trösсh, inżynier sprzedaży w Novasina w Lachen. „Rozwiązanie dla firm, które z powodu regulacji lub innych przyczyn są bardziej ostrożne lub nie chcą rezygnować ze swojej istniejącej struktury serwerowej, to systemy o ekstremalnej modułowości.” Użycie w pomieszczeniu czystym jako własnym, odrębnym „świecie dla siebie” może się nawet szczególnie dobrze sprawdzić.

Te i wiele innych pomysłów odwiedzający targi z Cleanzone zabierze do własnej firmy i być może już następnego dnia zacznie je tam wdrażać – w ramach korzystnych koncepcji przy okazji nowej instalacji lub stopniowego wprowadzania cyfrowych rozwiązań monitorujących w istniejących pomieszczeniach czystych farmacji.