Das Team für Fertigungswissenschaft und -technologie (MSAT) eines globalen Herstellers von Biologika und Pharmazeutika arbeitet an Kleinserien, um die Produktion und Machbarkeit zu testen, bevor es zur Großserienfertigung übergeht. Fallstudie.
Die Massendurchflussregler (MFCs) von Brooks Instrument sorgen für die Gasdurchflussregelung in den Tischbioreaktoren, die das Team für die Produktion kleiner Chargen verwendet. Emerson DeltaV™ ist die Automatisierungsplattform, die für den Betrieb ihres verteilten Steuerungssystems verwendet wird, das ihre Geräte miteinander verbindet. Kürzlich wurde beschlossen, von Profibus als Kommunikationsprotokoll auf EtherNet/IP™ umzusteigen, ein modernes Hochgeschwindigkeits-Netzwerkprotokoll, das mit dem Aufkommen von Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge (IoT) zu einer treibenden Kraft für die heutige Notwendigkeit der Interkonnektivität geworden ist.
Daten in nützliches Wissen umwandeln, das Entscheidungen vorantreibt
Ein wesentlicher Vorteil des EtherNet/IP-Protokolls besteht darin, dass es Anwendern Zugriff auf eine Reihe von Diagnose- und Alarmfunktionen für Massendurchflussmesser bietet, die zuverlässige Prozessinformationen in Echtzeit liefern. Ein kritischer Alarm, der ausschließlich bei Massendurchflussreglern der SLA-Serie von Brooks Instrument mit EtherNet/IP verfügbar ist, ist der Alarm für eingeschränkten Durchfluss oder gedrosselten Durchfluss.
Restricted Flow (Choked Flow) Alarm: Alerts the operator to a loss of flow due to pressure droop or other causes of restricted flow, allowing the issue to quickly be resolved preventing potential batch loss.
Die Herausforderung: Zugriff auf die Daten
Das MSAT-Team hatte Probleme, über seine DeltaV-Plattform auf den Alarm „Restricted (Choked) Flow” (Eingeschränkter Durchfluss) der Massendurchflussregler zuzugreifen. Später erfuhr ich, dass der Hersteller des Bioreaktors diese Alarme und Diagnosen in der Gerätekonfiguration nicht zum Auslesen freigegeben hatte.
Warum war es für sie so wichtig, auf diesen Alarm zugreifen zu können?
Prozessvorteil Nr. 1: Verhindern Sie Chargenverluste und Systemausfälle
Eines der Probleme, das dem Team Sorgen bereitete, war der gleichzeitige Betrieb mehrerer Bioreaktoren mit einer einzigen Laborgasversorgung. Eine Gasleitung versorgte mehrere Bioreaktoren, und man befürchtete, dass ein eingeschränkter (abgestillter) Durchfluss oder ein Ausfall der Gasversorgung zum Ausfall einer der Chargen führen könnte. Die finanziellen und opportunitätsbezogenen Kosten eines solchen Vorfalls sind erheblich – durch die sofortige Erkennung eines Problems könnte die Charge gerettet werden.
Prozessvorteil Nr. 2: Die Ursache des Problems richtig diagnostizieren
Ein weiteres Problem war die Möglichkeit, zu diagnostizieren, wo das Problem auftritt. Handelt es sich um einen Massendurchflussregler? Einen Druckregler? Ein Softwareproblem? Ohne zu wissen, wo man suchen muss, kann es Tage dauern, bis die Ursache des Problems diagnostiziert ist. Wenn Sie keine Ersatz-MFCs vorrätig haben, um den Prozess im Falle eines solchen Notfalls aufrechtzuerhalten, können sich die Verluste schnell summieren.
Die Lösung: Eingebettete webbasierte Schnittstelle
Ich habe dem Labor ein raffiniertes Tool vorgestellt, das nur auf MFCs der SLA-Serie von Brooks Instrument mit EtherNet/IP- oder PROFINET-Digitalkommunikation verfügbar ist: die integrierte webbasierte Schnittstelle.
Zugänglichkeit über eingebettete webbasierte Schnittstelle
Die Schnittstelle ist über ein Ethernet-Kabel, das an den Massendurchflussregler angeschlossen ist, und einen Laptop zugänglich und ermöglicht die einfache Einrichtung und Konfiguration von über 500 Attributen des Massendurchflussreglers. Da jeder Massendurchflussregler über eine eindeutige Webadresse verfügt, kann das Team den Zustand jeder Einheit problemlos überwachen. Zugänglichkeit über eingebettete webbasierte Schnittstelle
Über die Webschnittstelle und mit zusätzlicher Unterstützung durch das technische Supportteam von Brooks Instrument, das ein Skript zur Überwachung und Konfiguration dieser Schwellenwerte geschrieben hatte, war das Team von den neuen Funktionen sehr beeindruckt, insbesondere von der einfachen Zugriffsmöglichkeit auf Alarme und Warnungen.
Die Ergebnisse
Die Einführung der MFCs der SLA-Serie mit EtherNet/IP führte zu mehreren wichtigen Prozessverbesserungen:
Verbesserte Zuverlässigkeit
Die Echtzeitüberwachung des Gasflusses ermöglichte es diesem Hersteller, das Risiko von Strömungsbehinderungen zu minimieren, einen unterbrechungsfreien Bioprozess sicherzustellen und potenzielle Chargenausfälle zu minimieren.
Effizienz bei der Fehlerbehebung
Durch den sofortigen Zugriff auf die Alarmdiagnose konnte das Team Probleme schnell identifizieren und beheben, wodurch Ausfallzeiten und die damit verbundenen finanziellen Auswirkungen erheblich reduziert wurden.
Kosteneinsparungen
Durch die Vermeidung von Batch-Fehlern und die Verkürzung der Fehlerbehebungszeit sicherte die Lösung nicht nur die betriebliche Effizienz, sondern auch potenzielle Zeit- und Kosteneinsparungen.
Die Zusammenarbeit zwischen Brooks Instrument und diesem Hersteller hat zu einer robusten Lösung geführt, die die Zuverlässigkeit in der Bioverarbeitung durch den Einsatz fortschrittlicher Massendurchflussregler-Technologie und umfassender Unterstützung durch unser Kundendienstteam verbessert.
Bonus: Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Kann ich gleichzeitig über meine SPS/DCS und den Webserver lesen?
Ja. In diesem speziellen Fall hat der Hersteller des Bioreaktors die MFC-Alarme und -Diagnosen nicht über die SPS/DCS lesbar gemacht. Wenn dies auch bei Ihnen der Fall ist, kann Brooks Instrument Ihnen dabei helfen, die Funktionen des MFC zu ermitteln.
Wie kann ich meinen OEM dazu bringen, meine Geräte so einzurichten, dass sie MFC-Alarme und Diagnosen lesen können?
Die Integration intelligenter Komponenten in Geräte erfordert eine neue Ebene der Zusammenarbeit bei der Geräteentwicklung zwischen Anbietern von Prozessinstrumenten, Geräteherstellern und Endnutzern. Bei Brooks Instrument empfehlen wir einen Rahmen, den Geräte- und Komponentenanbieter nutzen können, um Designs zu entwickeln, die Daten, Informationen und Diagnosen auf die Bedürfnisse der Endkunden abstimmen.
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