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建立一个成功的一次性技术工厂:第 2 部分

打造生命科学的工厂前,将重心放在关键环节有助于奠定坚实基础。

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两位身着工作服、佩戴口罩和护目镜的生命科学专业人士在灯火通明的工厂内与制药生产设备进行人机互动。

在本博客的第 1 部分,我们阐明了小型和中型生物制品生产商采用现代化分布式控制系统 (DCS) 并在一次性技术工厂成功的理由。这种方法能够创建灵活的运营模式,轻松扩大或缩小规模不在话下,对当下和未来都将产生积极影响。我们之前探讨了正确的 DCS 选择如何影响以下两大环节:

  • 网络基础设施(通过简化连接和实现无缝数据访问)
  • 运营灵活性(通过简化技术转移和流程开发所需工作)

我们将继续探讨另外四大环节获得的益处,帮助您满足监管要求、减少验证工作、采用最新的数字技术和分析方法以及降低总拥有成本。

技术标准化

一次性技术的工厂中融入的定制化技术和功能越多,设计、操作和维护所需的专业知识就越多。对专业知识的要求促使生产商尽可能多地建立和利用标准。

国际自动化协会 (ISA) 的 ISA-88 (1)、ISA-18.2 (2) 和 ISA-101 (3) 等标准有助于为多种设备创建一致的功能设计方法,包括程序控制、报警管理和人机界面 (HMI) 风格。使用现成商业软件库配置现代控制系统时,可以轻松实施这些标准。通过这些基于类的软件库,设备供应商能够在更短的时间内以更低的成本开发出满足特定应用需求的软件。

所开发的软件风险较低,能够提供一致的信息并且易于维护,因此,此类软件库为相关人员(例如验证团队、流程工程师和支持技术人员)接手设备铺平了道路。

软件库还包括特定类别设备的标准数据结构,例如泵、阀门等。这些数据结构为构建设备分析奠定了基础,从长远来看,可以帮助生产商提升流程绩效或延长设备正常运行时间。

操作员经验

自动化项目中往往会忽略操作员的用户体验。如果生产商想建立更高效的员工队伍,必须将控制系统用户体验置于首要位置。例如,利用基于类的可复用对象库为员工创建通用型用户界面风格。例如,切向流过滤装置上的阀门界面风格与生物反应器上的阀门界面风格完全相同。

生产商还应确保其可视化系统符合行业标准,例如 ISA 101 (3)。这一标准能够促使操作员关注不利工况条件,确保能够发现并快速处理它们。

颠覆性技术

新技术正在改变人们在一次性技术的工厂中的工作方式,增强现实 (AR) 就是如此。生产商如何在工厂中以有意义的方式应用 AR 等技术? 最好的方法是,自动化工程师与工艺工程和运营团队会面,讨论部署相关技术有哪些需求及潜在风险。

例如,一次性耗材可能要求操作员在安装过程中进行数以百计的卫生级和无菌连接。连接错误可能导致代价高昂的批次损失。通过在 AR 环境中执行这项工作,操作员可以确认每处连接,并降低出错概率。

在另一种情况下,生产操作员在执行培养基用泵输送送等作业时,可能无法看到 HMI 界面,这会导致操作员错过关键报警通知。而在作业过程中佩戴 AR 头盔对操作员很有帮助,这样他们就更有可能看到报警信息。

网络安全

当今大多数生物制品生产商的首要任务就是降低网络安全风险。强大的网络安全策略可帮助生产商保护敏感的监管和处理的数据,同时实现数字化运营的诸多优势。

此类策略要求根据 ISA/国际电工委员会 (IEC) 62443 (4) 等标准设计控制系统,而这也是自动化领域公认的一项网络安全标准。此标准提出了在特定安全层失效的情况下提供最大冗余的多层保护机制。这一概念被称为纵深防御策略,涵盖人员知识和意识、物理安全、应用程序和设备安全性等方面。部分控制系统现已通过此标准认证。

基于 CIP Security 协议的控制设备能够提供额外防护。CIP Security 协议是自动化行业协会 ODVA 对 CIP 协议的延伸。其从数据真实性、完整性和机密性这三个层面保护工业通信免受攻击。在发生安全事故后,工业资产管理软件还可以提供至关重要的恢复和自动备份功能。

简化生产历程

灵活、可扩展的现代化控制系统为工厂配置自动的一次性技术设备提供了实用方法。通过选择合适的设计,该架构可帮助生产商打造能够随工艺不断扩展和发展的信息驱动型工厂。

第 1 部分:灵活性和基础设施

发布时间 2022年2月9日

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主题: Life Sciences

John Hatzis
John Hatzis
Global Life Sciences Industry Consultant, Rockwell Automation
John has been with Rockwell Automation for ten years where he has leveraged his expertise using Rockwell Automation technology in a variety of applications in the Life Sciences industry. He works with BiofabUSA consulting on control systems for new tissue therapies.
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Pete Genest
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Former Strategic Technology Partnerships Leader, Cytiva
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