Konstruktorzy projektujący przyszłe inteligentne wytwórnie farmaceutyków stają przed nowymi wymaganiami związanymi z cyfrową transformacją. Firma SMA – jeden z czołowych chińskich producentów urządzeń dla przemysłu farmaceutycznego, opracowała nową tabletkarkę, która spełnia te wymagania, łącząc wyjątkowe możliwości komunikacji z innymi urządzeniami z funkcjonalnością i wygodą operatora. Aby zapewnić odpowiednią wydajność i walory użytkowe swoich maszyn – a przy tym spełnić wymogi obowiązujących przepisów i norm – firma SMA postawiła na partnerską współpracę z B&R w zakresie automatyzacji.
Przemysł farmaceutyczny od zawsze podlegał surowym wymogom zewnętrznym, a obowiązujące w tej branży przepisy i standardy należą do najściślej egzekwowanych. Jednak w miarę jak konstruktorzy z branży farmaceutycznej budują fabryki coraz bardziej nasycone technologią cyfrową i skomunikowane wewnętrznie, rośnie złożoność problemów technicznych i powstających dla nich rozwiązań. W tym kontekście nowa tabletkarka firmy SMA miała zgodnie z życzeniem kierownictwa spełniać wysokie wymagania – nie tylko w odniesieniu do typowych wskaźników wydajności, ale również w aspekcie funkcjonalności i łatwości obsługi.
Dokonując oceny technologii automatyzacji wybranej nowej maszyny, firma brała pod uwagę przede wszystkim całkowity koszt eksploatacji, w tym takie czynniki jak możliwość ponownego wykorzystania oprogramowania oraz dostępność zdalnych rozwiązań do uruchamiania, serwisowania i diagnostyki maszyny. Po kilku rozmowach z zespołem B&R na temat wymagań projektowych i praktycznej realizacji, firma zyskała pewność, że B&R i jej system automatyzacji z łatwością sprostają zadaniu – stąd decyzja o podjęciu współpracy z B&R przy konstrukcji nowej tabletkarki.
W branży farmaceutycznej jakość jest zawsze priorytetem numer jeden – pierwszym kryterium oceny maszyn farmaceutycznych. W przypadku tabletkarki jakość oznacza możliwość wytwarzania tabletek o dokładnej i stałej wadze i grubości. Zależy to w dużej mierze od nacisku wywieranego przez matrycę górną i dolną. Uzyskanie szybkich, precyzyjnych pomiarów tego ciśnienia ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji wydajności maszyny poprzez dynamiczną regulację osi serwomechanizmów matryc, górnych i dolnych walców wstępnego prasowania oraz stacji napełniania.
W tabletkarce SMA taką precyzję pomiaru uzyskano dzięki zastosowaniu analogowego modułu wejściowego X20 firmy B&R, który umożliwia próbkowanie z szybkością 5 kHz / 16 bitów z buforem. Jeszcze większe prędkości można osiągnąć, stosując szybki moduł przetwarzania oparty na układzie FPGA z technologią reACTION firmy B&R, która umożliwia uzyskanie czasów cyklu rzędu 1 μs. Moduł technologii reACTION obsługuje również programowanie IEC 61131-3 i eliminuje potrzebę stosowania drogich, szybkich sterowników.
Jako platforma automatyzacji służy montowany na wysięgniku B&R Panel PC 3100 z procesorem Intel Core-i, który może jednocześnie obsługiwać system Windows i zadania czasu rzeczywistego. Dwa serwonapędy B&R ACOPOS P3, połączone za pośrednictwem szybkiego Ethernetu czasu rzeczywistego POWERLINK, zapewniają precyzyjne sterowanie sześcioma osiami, zajmując przy tym jedną trzecią tej przestrzeni szafy, która byłaby wymagana w przypadku konwencjonalnych napędów jednoosiowych.
Oprócz mocy obliczeniowej i precyzji sterowania, podstawową cechą nowoczesnych maszyn jest możliwość przesyłania dużych ilości danych. Właściwością inteligentnej fabryki jest rosnąca liczba urządzeń na hali produkcyjnej podłączonych do systemów MES/ERP w celu realizacji takich zadań, jak księgowość finansowa, planowanie zamówień i kontrola jakości. System sterowania i obsługi I/O X20 firmy B&R, wspomagany przez zintegrowane serwery OPC UA i obsługę komunikacji PackML, umożliwia systemowi MES łatwą konfigurację maszyny i dostęp do niej w celu pozyskiwania danych o operacjach produkcyjnych, ścieżce audytu, jakości i konserwacji.
Protokół OPC UA pozwala łączyć nie tylko sprzęt w ramach fabryk – sterowniki B&R mogą być również wykorzystywane jako urządzenia typu egde, które agregują dane i wysyłają je do chmury, gdzie można zastosować zaawansowane algorytmy uczenia maszynowego. Ogólna efektywność wyposażenia jest mierzona lokalnie w czasie rzeczywistym, a wyniki pomiaru przesyłane do systemu zarządzania produkcją lub do chmury, na potrzeby monitorowania. B&R oferuje nawet gotową funkcję oprogramowania, która ułatwia wysyłanie alarmów bezpośrednio do techników serwisowych na ich smartfony.
W uzyskaniu przez firmę SMA certyfikatu FDA/GAMP, wymaganego w przypadku wszystkich maszyn farmaceutycznych, pomocna okazała się technologia mapp B&R. Technologia ta pozwala zawrzeć kluczowe funkcje w modułowych, wstępnie zaprogramowanych komponentach oprogramowania. Komponent mapp Audit ułatwił spełnienie wymagań regulacji 21 CFR Part 11 w zakresie certyfikacji podpisu elektronicznego i dokumentacji odpornej na manipulacje, natomiast komponent mapp User umożliwia zarządzanie uprawnieniami i dostępem użytkowników.
Dzięki pełnej konfiguracji, bez konieczności programowania, te i inne funkcje mapp – w tym zarządzanie recepturami, raportowanie danych biznesowych i wiele innych – okazały się łatwe do wdrożenia i znacznie przyspieszyły proces rozwoju SMA. Pakiet mapp View dał również programistom firmy SMA potężne narzędzia do projektowania interfejsów HMI. Udało im się stworzyć internetową aplikację HMI, która w przejrzysty i intuicyjny sposób wyświetla duże ilości pomocnych danych. Z zastosowaniem protokołu OPC UA można je przeglądać na dowolnym komputerze lub smartfonie obsługującym JavaScript i HTML.
Dzięki rozwiązaniu automatyzacji firmy B&R, nowa maszyna SMA pracuje z bardzo wysoką prędkością, a użytkownicy mogą z powodzeniem korzystać z jej cyfrowych możliwości oraz atrakcyjnego i intuicyjnego interfejsu. „Mimo, że poprzeczkę wymagań dla nowej maszyny ustawiliśmy naprawdę wysoko, zespół inżynierów B&R i SMA bez problemów sprostał zadaniu” – zapewnia prezes i dyrektor generalny SMA, Yin Wenping. „Dlatego z entuzjazmem myślimy o przyszłych projektach, w których podejmiemy się jeszcze trudniejszych zadań w zakresie inteligentnej produkcji farmaceutycznej.”
"We really set the bar high for this new machine, but our team of B&R and SMA engineers was more than up to the challenge. That has us really excited for future projects, where we will take on even more of the toughest challenges in smart pharmaceutical production."
