Przemysł 4.0 w czystym pomieszczeniu: rewolucja czy tylko hasło?

Co operatorzy czystych pomieszczeń z przemysłu motoryzacyjnego mogą się nauczyć  

Wszystko mówi o „Przemyśle 4.0”, również w kontekście czystych pomieszczeń. Jednak to, co dokładnie się za tym kryje, często pozostaje nieco niejasne. Jasność przynosi wizyta na tegorocznych targach Cleanzone we wtorek i środę, 8 i 9 listopada 2016 roku, we Frankfurcie nad Menem.  

W rzeczywistości „Przemysł 4.0” oznacza głównie: monitorowanie stanu i sterowanie urządzeniami za pomocą sensorów i elektronicznego rejestrowania danych oraz ich przetwarzanie. Ostatecznie może to nawet prowadzić do systemów samosterujących, co dzięki sieciowaniu obejmuje nie tylko produkcję, ale także przyjęcie i wydanie towarów, logistykę, fakturowanie, kontrolę i wiele innych obszarów. Filozofia Przemysłu 4.0 jest dziś szczególnie odczuwalna w koncepcjach automatyzacji, które bezpośrednio prowadzą do sedna sprawy w zakresie technologii czystych pomieszczeń. 

Przykładem korzyści wynikających z wyższego stopnia automatyzacji są rozwinięte testy integralności filtrów, które są nieodzowne dla zapewnienia jakości powietrza w każdym czystym pomieszczeniu – niezależnie od tego, czy znajduje się ono w branży farmaceutycznej, półprzewodnikowej, chemicznej czy innej gałęzi przemysłu.

Rozwiązany problem: skanowanie z wyższą powtarzalnością i większą prędkością

Wydajne czyste pomieszczenie wymaga, aby zainstalowane filtry były kluczowymi elementami sukcesu. Nawet niewielkie nieszczelności mogą prowadzić do zwiększenia koncentracji cząstek. Dlatego regularnie przeprowadza się testy integralności zainstalowanych filtrów  

Podczas konsekwentnego testowania nieszczelności skanuje się cały system filtracyjny za pomocą sondy pomiarowej, wykrywając lokalnie podwyższone koncentracje cząstek. W odpowiednich „podejrzanych miejscach” ponownie nanosi się aerozol testowy i mierzy zarówno na stronie powietrza zanieczyszczonego, jak i czystego, liczbę cząstek, używając sondy w spoczynku. Na końcu porównuje się wynik z maksymalnie dopuszczalną liczbą cząstek.

Użycie sondy w spoczynku jest jednak kwestią do dyskusji. Zazwyczaj testy integralności filtrów przeprowadza się ręcznie. Oznacza to, że pracownik musi skanować filtr sondą w określonej odległości i z ustaloną prędkością, jednocześnie monitorując aktualny poziom cząstek, aby móc dokonać pomiarów w tych samych miejscach – co wiąże się z dużą ilością potencjalnych niedokładności. 

Ulepszeniem testów integralności filtrów są robotyzowane metody, które automatycznie mogą ocenić stan końcowych filtrów i jednostek przepływu laminarnego. Proces pomiaru jest sterowany komputerowo, a wyniki są automatycznie generowane – co zapewnia powtarzalność i jest mniej czasochłonne niż ręczne skanowanie. 

Roboty w czystych pomieszczeniach mogą poruszać się autonomicznie

Postępująca automatyzacja przejawia się obecnie również w robotach przystosowanych do pracy w czystych pomieszczeniach, które transportują materiały i produkty między dowolnymi punktami fabryki, nie korzystając z systemów prowadzących i poruszając się autonomicznie – stanowiąc alternatywę, gdy systemy szynowe lub przenośnikowe są nierealizowalne lub zbyt skomplikowane. 

Poza niezaprzeczalnymi korzyściami automatyzacji, utopia „Przemysłu 4.0” wykracza w istotnym punkcie poza obecne koncepcje czystych pomieszczeń. Obecnie głównie dokumentuje się dane związane z czystością (kontaminacja cząstkami, mikrobiologiczna kontaminacja), podczas gdy idealnie definicja wymagań powinna być ściśle dostosowana do produktu i jego jakości.  

„W ramach tego procesu, który obejmuje różne dziedziny, Przemysł 4.0 jest już częściowo realizowany w przemyśle motoryzacyjnym” – ocenia Michael Skerat, dyrektor zarządzający firmy skeratschoppe GmbH, specjalisty ds. optymalizacji procesów, procesów zmian, zarządzania strategicznego i zarządzania produktem.

W branży motoryzacyjnej istnieje już wiele zastosowań w czystych pomieszczeniach, które służą do produkcji szyb, mikroelementów elektromechanicznych o małych wymiarach, systemów przewodzących media w technice zaworów czy elementów wtryskanych folią. Obejmuje to więc szereg komponentów z produkcji czystej lub co najmniej czystej przestrzeni. Dotyczy to także zastosowania robotów, które pracują w ścisłym sąsiedztwie z ludźmi.  

„W przyszłości czyste pomieszczenia będą coraz bardziej integrowane z istniejącymi koncepcjami, choć muszę też przyznać, że na razie nie ma jeszcze wyraźnych, reprezentatywnych przykładów” – mówi Skerat. „Zastosowania można też przenieść z procesów przemysłowych na potrzeby produkcji farmaceutycznej. Jednak tutaj wysokie wymagania dotyczące mikrobiologicznej czystości muszą być rozpatrywane oddzielnie.”

Głównym zadaniem będzie określenie interfejsów na styku czystego i brudnego środowiska. W tym celu dane produktowe i produkcyjne należy uzupełnić o parametry specyficzne dla danego pomieszczenia. Dodatkowo można uwzględnić na przykład rozwój ciepła podczas pracy wtryskarki lub tabletkarki zainstalowanej w czystym pomieszczeniu, jeśli okaże się to kryterium jakości produktu.  

Optymalizacja procesów, cyfryzacja i Przemysł 4.0 to główne tematy na targach Cleanzone 2016. Na przykład Michael Skerat podczas kongresu Cleanzone mówi o tym, jak procesy z przemysłu motoryzacyjnego można przenieść do produkcji w czystym pomieszczeniu. Niemiecki Instytut Czystych Pomieszczeń organizuje wysokiej klasy panel dyskusyjny na temat „Przemysł 4.0: szansa na innowacje i przyszłość”.