Merck modulariseert haar procesontwikkeling
- Versnel de time-to-market
- Kostenbesparing door snellere ontwikkeltijden
- Flexibele systeemconfiguratie met behulp van orkestratie
- Hoge mate van reproduceerbaarheid voor proefopstellingen
- Snelle opschaling van laboratorium naar productie
- Labtechnici hebben geen programmeervaardigheden nodig
Deze procesontwikkelingsvraag is belangrijk voor Merck. Het toonaangevende Duitse wetenschaps- en technologiebedrijf is actief in de sectoren gezondheidszorg, life sciences en elektronica. Om de procesontwikkeling te optimaliseren en een snellere time-to-market te realiseren, koos Merck voor een compleet nieuwe aanpak: modularisering op basis van Module Type Package (MTP) standaarden. "In eerste instantie dachten we niet eens aan MTP omdat de technologie nog in de kinderschoenen stond. COPA-DATA overtuigde ons om de MTP/POL-standaard te testen op een pilootproject. Na een half jaar waren we overtuigd en pasten we onze eerste ervaringen toe op het hoofdproject", zegt Manfred Eckert, Associate Director Process Development bij Merck.
Dynamische oplossingen vereisen een grote flexibiliteit
De laboratoriumfaciliteit van Merck bevat ongeveer 120 afzuigkasten die zijn uitgerust met laboratoriumapparatuur zoals pompen, roerders en doseermodules. In het verleden werden proeven met de verschillende modules handmatig of met behulp van een conventioneel laboratoriumbeheersysteem uitgevoerd. De frequente herconfiguratie van de labopstelling vergde een grote tijdsinvestering en resulteerde in hoge kosten. "Nergens anders is zo'n dynamische omgeving te vinden als in het laboratorium. Daar worden bijna dagelijks proeven opgezet. Modulaire automatisering heeft een enorm potentieel, vooral in deze sector", zegt Christof Franzke, Senior Technical Consultant Key Accounts bij COPA-DATA.De laboratoriumfaciliteit van Merck bevat ongeveer 120 afzuigkasten die zijn uitgerust met laboratoriumapparatuur zoals pompen, roerders en doseermodules. In het verleden werden proeven met de verschillende modules handmatig of met behulp van een conventioneel laboratoriumbeheersysteem uitgevoerd. De frequente herconfiguratie van de labopstelling vergde een grote tijdsinvestering en resulteerde in hoge kosten. "Nergens anders is zo'n dynamische omgeving te vinden als in het laboratorium. Daar worden bijna dagelijks proeven opgezet. Modulaire automatisering heeft een enorm potentieel, vooral in deze sector", zegt Christof Franzke, Senior Technical Consultant Key Accounts bij COPA-DATA.
Na het succesvol afronden van het proefproject zijn Merck en COPA-DATA begonnen met het automatiseren van 60 afuigkasten met de bijbehorende procesmodules in een nieuwe lab faciliteit. MTP-interfaces zijn gemaakt voor de afzonderlijke apparaten. Dit is een voorwaarde voor de daaropvolgende automatisering en orkestratie van de modules via POL. Het moduleprofiel in procesontwikkeling is erg klein. MTP biedt ook hier een groot voordeel omdat een reeks besturingssystemen in verschillende schalen kan worden gebruikt om de benodigde interfaces te produceren, ongeacht de hardware of de fabrikant. Hierdoor hoeft niet elke module voorzien te zijn van een dure PLC.
Plug & Produce voor laboratoriumpersoneel
Het doel was om ervoor te zorgen dat laboranten geen programmeerkennis hoeven te hebben om de modules toe te voegen die nodig zijn voor hun proefopstelling. Deze aanpak biedt de grootst mogelijke flexibiliteit en bespaart veel tijd. De functionaliteit en het principe van MTP kunnen worden vergeleken met een printerdriver. De stuurprogrammasoftware is inbegrepen in het leveringsbereik bij de printer. Hierdoor kan het op elke pc worden aangesloten en zonder verdere programmering worden bediend. Diensten zoals printen of scannen kunnen direct na verbinding worden uitgevoerd dankzij de "plug and play" -benadering. "Plug and Produce" in de procesindustrie komt rechtstreeks voort uit dit idee. MTP-technologie stelt gebruikers in staat om zeer snel en eenvoudig een productiesysteem op basis van verschillende procesmodules te assembleren, te orkestreren en te bedienen. De modules hebben hun eigen intelligentie, zodat ze alleen verbonden hoeven te worden met het netwerk om vanuit de POL bediend te worden. Verdere programmering is niet nodig. De systeemconfiguratie kan op elk moment snel worden gewijzigd en aangepast aan het juiste proces. Communicatie wordt ondersteund door het open communicatieprotocol van OPC UA.
Naast gebruiksgemak, flexibiliteit en een snellere time-to-market biedt modulaire automatisering nog een ander voordeel voor procesontwikkeling: hoge reproduceerbaarheid van individuele proefopstellingen. Dit komt omdat de POL meer doet dan het beheren en visualiseren van de proefopstelling op basis van de recepten. Gegevens van de studie kunnen worden vastgelegd en gerapporteerd met de zenon Report Engine. Zodra een ontwikkelingsproces en een specifiek recept zijn gedefinieerd, kan het productieproces steeds opnieuw worden gereproduceerd met behulp van dezelfde kaderparameters. Dit voorkomt dat de laboranten de gedefinieerde parameters handmatig moeten documenteren en vergemakkelijkt ook de documentatie en kwaliteitsborging.
Agile projectmanagement om een POL te ontwikkelen
De uitrol van modulaire automatisering en integratie in de POL vond plaats in slechts twee jaar. "Voor een project als dit is dat een uitzonderlijk korte tijd", zegt Manfred Eckert. "Onze samenwerking kenmerkte zich door een hoge mate van wendbaarheid. Tot dan toe had immers geen enkele POL eerder aan de eisen van Merck voldaan. Dat hebben we pas in de loop van het project ontwikkeld." Niet alleen de strakke tijdlijn vormde een grote uitdaging voor de projectdeelnemers. Parallel aan de uitrol van de MTP-technologie werd bij Merck een nieuwe IT-infrastructuur geïmplementeerd. Het doel was om de IT dicht bij de productie op te zetten. Dit was bedoeld om te voldoen aan de veiligheidseisen in de productie en de klok rond beschikbaarheid te garanderen. De POL werd direct ingebed in de nieuwe IT-infrastructuur. Daarnaast waren er tegelijkertijd updates van de VDI/VDE 2658-standaard, waarmee rekening moest worden gehouden bij de uitvoering van het project.
De verdere uitrol van MTP staat nu gepland bij Merck in de VS. Bovendien kunnen de nieuw geautomatiseerde processen zo'n hoge mate van betrouwbaarheid garanderen dat de verwerkingsfaciliteiten continu kunnen draaien, zelfs 's nachts. Dit is een belangrijk voordeel omdat, met name bij het hanteren van chemicaliën, veiligheidsrisico's moeten worden geëlimineerd.
"De zenon POL is een van de eerste POLs op de markt met vrijwel end-to-end POL-functionaliteiten. We zijn blij dat we het systeem mede hebben kunnen ontwikkelen en dat we het vanaf nu kunnen gebruiken voor onze procesontwikkeling. Het is een gezamenlijke reis geweest met constante aanpassingen, veranderingen en optimalisaties. We zijn ook van plan om de POL in de toekomst samen met COPA-DATA te blijven optimaliseren", zegt Manfred Eckert."De zenon POL is een van de eerste POLs op de markt met vrijwel end-to-end POL-functionaliteiten. We zijn blij dat we het systeem mede hebben kunnen ontwikkelen en dat we het vanaf nu kunnen gebruiken voor onze procesontwikkeling. Het is een gezamenlijke reis geweest met constante aanpassingen, veranderingen en optimalisaties. We zijn ook van plan om de POL in de toekomst samen met COPA-DATA te blijven optimaliseren", zegt Manfred Eckert.
