从草药到HMI

作者:由Pepperl+Fuchs提供 发布时间:2021-05-19
人机界面(HMI)和防爆移动设备可保障药品生产过程的安全性——无论是糖衣药丸、胶囊药粉,还是药瓶和注射器中的药剂,所有化学药物的外观和药效都千差万别。人机界面是生产这些药物不可或缺的一部分。人机界面可用来查看整个过程的相关数据和手动控制步骤。因为先进的生产流程须兼顾严格的制药规范和防爆要求,操作和监控系统也必须满足特殊要求。

医学与人类发展一样历史悠久。在欧洲,主要由修道院草药知识构成的学科从中世纪发展至今,已经成为一门高科技学科。该学科十分复杂,涉及大量数据,而且数据量仍在不断增加。随着工业4.0的推进,分散式数据访问和控制功能对于制药行业来说变得日益重要。基于以太网络的HMI系统是制药行业获得持续发展和高效生产的必要因素。当然,HMI系统必须符合制药规范要求,如GMP(生产质量管理规范)和某些应用下的防爆指令。

为精细化工带来强劲效果

如果你伴随药品走过其生产加工的全部旅程,就会发现沿途中有很多Pepperl+Fuchs的各种操作和监控设备。以精细化工领域的上游供应商为起点,这些供应商为制药厂提供基本原材料,这一阶段即为制药生产的“上游阶段”。为了获得相应药物,该阶段的每项数据(如各种原料的纯度、存贮温度,以及pH值)都必须准确。只有这样,才能确保活性成分的后续合成。在此阶段可以看到Pepperl+Fuchs最新开发的VisuNet GXP产品,它是基于瘦客户端的远程监视器,可以用来显示过程信息和进行控制,满足精细化工生产需求。该产品专为耐液体、抗污染、抗菌以及保证洁净过程设计而成,其轻便、模块化的设计使得现场应用方便灵活。

此外,VisuNet GXP适用于潜在的爆炸性环境,通常应用在伴有粉尘或含有酒精的去污剂和溶剂的生产过程中。在批量控制或计量控制工段,VisuNet GXP可以直接安装在ATEX Zone 1和Zone 21区,或者Zone 2和Zone 22区,通过以太网连接可以显示从DCS或MES传输的数据。VisuNet GXP既可以连接传统的PC工作站和以太网服务器,也可以连接面向未来的虚拟PC和服务器,内置有基于Windows 10物联网企业版的最新固件VisuNet RM Shell 5,支持最新的远程服务,例如微软的RDP 8.1或艾默生的DRDC。

室外解决方案

Pepperl+Fuchs为VisuNet GXP配备了基于以太网技术的专业操作和监视系统RM Shell 5。它可用于药品储罐。在一些潜在的爆炸性环境中——对应于Zone 2——可以临时储存精细化工中的基本化学品,储罐的填充和排放必须受到监控。风力和天气也会对使用的设备造成损坏。VisuNet GXP可以清晰地显示出储罐的填充高度和温度等关键信息,从而帮助罐区人员作出决策,并在过程安全和有效性方面获得真正的收益。当VisuNet GXP与识别系统配套使用时,可以识别出卡车司机送货和装载订单的信息。VisuNet GXP产品系列的远程监视器允许室外安装和应用,可以在日光直射下正常显示并具有防雨功能。因此在-20℃的冬日到+50℃的夏日环境下都可以正常操作。

此外,ecom品牌的移动设备是Pepperl+Fuchs产品家族中用于快速高效记录室外原材料交付情况的最佳设备。例如Ident-Ex手持式扫描枪,将ATEX Zone1的Auto ID与移动性相结合。模块化扫描头可以在各种频率下扫描RFID铭牌信息,同时也具有1D和2D条形码扫描功能。这就意味着它可完成药物生产过程中任何物料的识别工作。

工业4.0环境下的人机交互

在批量生产“中间产物”(即实际药品所需的过渡产品)的过程中,工厂需要大量的人工投入,操作和监控系统无处不在。VisuNet GXP为这些应用场合提供了合适的解决方案,该产品除了带有电容式触摸板或光电轨迹球的抗菌键盘外,还配备了大型全高清多点触摸屏,操作人员无论是否穿戴手套都可以进行操作。这诠释了在工业4.0环境中人机之间是如何相互作用的。借助VisuNet GXP,可以为用户量身定制操作员工作站。然而工作站维护需要大量的设置工作,额外的管理工具VisuNet控制中心简化了操作员工作站的维护、管理和支持,使得效率得到双重提升。

事实上,借助控制中心,生产技术人员可以连接任意VisuNet远程监视器,从而使得工厂维护人员无需进入敏感生产区域就可以进行设置。因此可以比以前更快、更高效地设置监视器。例如,调试工程师通过“会话重影”功能在洁净室内连接一台远程监视器,在其上面创建一个新的配置文件,然后将此配置文件通过以太网传输到任意数量的其他监视器上。此外,借助控制中心,可以立即检测出在远程监视器和主机之间可能发生的故障和干扰。然后,流程工程师可通过远程方式支持现场员工,如果必要的话,可通过密码保护访问接管控制权。除了远程监视器外,电话通信也非常有用。Smart-Ex 02专为此类应用而研制。事实上,这是基于安卓操作系统的智能手机,具有ATEX Zone1区认证,这意味着除了通过连接耳机进行常规通话外,还可以用于其他各种应用。员工可以在制药生产车间使用摄像机来识别工艺设备的条形码,从而获得相关服务和维护信息,或是通过电子邮件得到特定的工作指令。Smart-Ex02或Ex-Handy 10移动设备还具有工厂员工人身安全保护的功能。利用可编程的3D运动传感器技术,移动设备一旦检测到人员倾斜、撞击、逃逸,或动作缺乏,就会触发报警。控制室在紧急情况下可定位受伤人员并采取必要措施。

洁净室环境的专家

在活性物质的进一步生产过程中,以“活性药物成分”(API)为例,出现潜在爆炸性气体的频率开始下降,而污染物的警告不断提高。这个警告是有道理的,因为在最坏的情况下,上一生产工艺的残留物,附着在鞋子上的污染物,或是一根头发都会造成整个批次无法使用。这样的环境,通常也包括符合GMP规范的制药洁净室,操作员工作站与具有特别设计的工艺或生产控制系统相互作用,确保洁净室得到正确清洁。Pepperl+Fuchs推出了一个产品家族——VisuNet GMP,顾名思义,该产品专为这些操作环境而设计。具有便于清洁和耐化学性的特点以及抗菌键盘,使得VisuNet GMP在API生产过程中成为洁净室环境的专家。为了满足用户的不同应用,有两种规格产品:一是配备RM Shell 5及不锈钢箱体的远程监视器,带有立柱或墙装支架;二是采用盘装式,安装在控制盘或机器操作盘内。VisuNet GXP也适用于洁净室。此外,在过程中使用移动设备同样可以提高工作效率。如手持式扫描枪和ecom的平板电脑在API生产过程的识别任务中发挥着重要作用。员工可以在平板电脑上确认成分和批次数量后,阅读配方并利用扫描枪识别原料。

瘦客户端盒的应用

在非分类生产区和生产活性物质的周边,如实验室,需要获取大量的数据信息。使用工业瘦客户端盒“BTC”,可以为工厂或实验室以及工作场所配备可视化设备,实现精益化工业管理。轻便的BTC产品具有以下优势:金属壳体密封;体积小且无需风扇或硬盘;可承受最高60℃的高温;满足IP41要求的机壳可保护内部元件防止灰尘进入;BTC既可以放在桌面上,也可以粘贴在箱壁上,甚至可以放在工作间的抽屉里,而无需安装配件;实验室内的4个画面可以同时显示可视化过程信息。VisuNet GXP远程监视器及BTC均已配备RM Shell 5,可以实现快速设置。BTC产品具有强大的应用灵活度,无论用户希望使用其他瘦客户端管理软件,还是继续使用BTC,Pepperl+Fuchs提供的不同版本BTC可以满足用户的所有需求。例如,BTC可以兼容ACP瘦管理员,主要应用于美国大型制药工厂。

最终药品的下游产业

在制药行业的最后加工过程中,显然也要关注客户需求:即使完成活性成分的生产,也不可以提供给患者。例如,需要使用OEM供应商提供的定制化机械设备来完成后续的物理加工。Pepperl+Fuchs为这些OEM供应商的机械设备提供了带有不锈钢壳体的VisuNet解决方案,盘装式远程监视器RM可以集成在DCS/MES操作站中,而盘装式PC机可以集成在PLC系统中。这些可视化系统和操作设备通常选用GMP产品系列,在后续复杂加工过程中实现显示或配方控制。通过离心分样、色谱分析和干燥处理,载体被去除,活性物质得到进一步处理。例如,研磨、溶解在液体中,或是制成颗粒并涂在载体上。这样就形成了我们所熟悉的药品,如药片、药膏、药液,然后进行泡罩包装、管装、安瓿瓶包装,以及注射器包装。包装完成后销往各地。

贴近工业

无论Pepperl+Fuchs是受制药商委托还是受集成商或设备生产商的委托,最为关键的是不仅需要合适的电气设备,同时还需要一个实现GMP功能的完善的解决方案。这就需要具有丰富实践经验和工程知识的专家团队。例如,随着制药生产日益无纸化,客户需要在现场的监视器上频繁显示MES和DCS。使用带有双屏显示的VisuNet GMP解决方案可以轻松实现这一要求。专家团队通过增强RM Shell的功能使得客户可以在一台监视器上切换DCS和MES。

总之,通过不同的连接方式和协议连接到控制盘和PC,以及采用不同的壳体、键盘、鼠标,或安装部件,Pepperl+Fuchs的HMI系统可以灵活地满足各种应用需求。VisuNet产品家族、ecom本质安全移动设备、BTC、RM Shell 5,以及VisuNet控制中心,可以为客户提供独特的操作和监控解决方案,真正为现代化、网络化制药生产提供理想的解决方案。Pepperl+Fuchs工业专家和全球各地的系统工程中心始终全力以赴,为客户提供满意的服务。


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