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制藥4.0搭載智能規格轉換

2021-04-28 來源:EEWORLD

“規格轉換”這一概念,并不一定會立即引發制藥行業的關注。但是,如果從制藥生產中所面臨的以成本、競爭壓力以及嚴格的監管為主要特征的挑戰來看,智能化的規格轉換就意味著在效率、產品質量和過程可靠性方面取得競爭優勢。利用自動化的聯網解決方案,制藥公司得以朝著制藥 4.0 邁出關鍵性的一步。


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圖 1:在制藥生產中通過貼標機進行規格轉換


在制藥行業,中心線的設計非常重要,其中必須始終選擇最佳的機器設置,以避免不必要的工藝偏差,從而防止產品質量下降。以最佳方式連結生產、技術、維護和電子數據采集系統至關重要,這樣才能充分利用設備效率。此外,制藥生產中日益增長的產品多樣性和越來越小的批量,都要求設備具有高度的靈活性。這就需要進行規格轉換,它可能是設備可用性方面的關鍵性因素。通過優化規格轉換,可以顯著減少產品轉換的轉換時間,并提高過程可靠性。傳感器和定位系統制造商 SIKO GmbH 提供不同的規格轉換方案,包括純機械式的位置指示器乃至全自動定位驅動器。

優化規格轉換的效益


規格轉換在制藥生產中無處不在,特別是對于產品的包裝工藝、標識或檢查。每當必須為新產品在機器上更改尺寸時,就需要調整所謂的規格——無論是使用曲柄手動調整還是通過驅動器自動化調整。

更改機器設置時,必須始終小心,因為錯誤可能會蔓延開來,從而對產品結果造成不利影響。監控或者全自動化的規格轉換可將錯誤設置的風險降到最低,并使過程的設計更加靈活。優化規格轉換的優勢在于:


? 高重復精度,使藥品生產始終保持相同的規格和質量

? 加快轉換時間,從而提高處理速度

? 提高效率并降低成本

? 提高過程可靠性,這也是制藥生產中的關鍵性標準


規格轉換分為手動、監控和自動轉換。哪一種類型的規格轉換最合適,取決于要求:規格調整的頻率越大,生產質量的要求越高(這是制藥行業的準則),就越適合使用監控或者自動化的定位系統。


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圖 2:節省時間對比,手動與全自動規格轉換,紙板盒校正裝置調整


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圖 3:智能化定位解決方案帶來的優化潛力對比


手動規格轉換


手動規格轉換使用機械和電子位置指示器來指示當前位置的實際值。它們適用于極少需要進行調整的基礎機器。SIKO 暢銷的機械數字位置指示器非常精確、清晰易讀,并且可針對每一種應用進行專門配置。相較于機械位置指示器,電子位置指示器的優勢在于可以自由編程,因此使用更加靈活。可以輕松配置諸如主軸間距、小數位、旋轉方向、安裝位置或在折角模式下使用等參數。方便實用:機械和電子型號可兼容安裝,因此改裝或擴展都不成問題。


監控規格轉換


可與總線兼容的電子位置指示器可以通過規定額定值監控規格轉換,指示器集成在機器控制系統中。借助其中保存著所有產品型號及其配方額定值的配方管理單元,可在各個位置指示器和上級控制單元之間進行實際值和額定值的交換和校準。由于在指示器上的所有額定值和實際值一致的情況下才會重新啟動設備,因此可以提高過程可靠性。這樣可以避免次品或損壞設備部件。在這一產品型號中,仍然手動對軸進行調節;而以電子方式監控設置是否正確。電子位置指示器的特別之處在于 LED 指示燈,它可為操作員清楚地顯示位置狀態:綠燈表示“位置正確”,紅燈表示“位置不正確”。此外,顯示器中還集成有一個箭頭方向指示器,指示出正確的調節方向。


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圖 4:在制藥生產中通過電子位置指示器進行規格轉換


監控規格轉換的應用在制藥生產中,監控規格轉換可能會對例如需要頻繁調節的裝盒機設備或者產品的標識大有幫助。“追溯”設備是一項相對較新的研發成果,必須通過該設備為處方藥貼上清晰、可追溯的標簽。同時,諸如打印、讀取、貼標簽和稱重等各種過程都因此需要進行大量的調整。利用監控規格轉換就可以顯著提高這些設備的過程可靠性。


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圖 5:在制藥生產中通過 SIKO 位置指示器在一臺追溯設備上進行規格轉換


自動規格轉換


如果需要在不加任何人為干預的情況下對軸進行調節,人們就會談到通過緊湊型驅動器進行自動規格轉換。與機器控制系統聯網的驅動器直接移動到所需位置。通過自動化可以進一步大幅減少轉換時間。此外,如果必須經常對難以接近的設備部件進行調整,那么自動化也是有益的選擇。


驅動器以其高度集成的結構為特點,它將所有組件組合于一個設備中:無刷直流電機(無磨損)、低背隙的高性能傳動裝置以及位置傳感器和電力及控制電子裝置。將驅動器集成于機器控制系統之中以及與控制系統通信均非常簡便,這還要歸功于大量的通用標準接口。其中包括符合 Siemens 標準的 Profibus 或 Profinet 接口、成本低廉的串行接口(例如 RS485 和 CAN)、IO-Link 以及現代工業以太網接口。


根據應用的要求不同,需要考慮驅動器不同性能等級的問題:折疊紙盒料庫中的小型驅動器僅需較低功率進行微調,而在大型紙板箱供給系統中則必須通過驅動器以相對較高扭矩移動整個機組。同樣,在使用這種規格轉換型號時,僅當驅動器與控制系統之間的過程數據交換使實際值與額定值一致時,控制系統才會命令設備重啟。


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圖 6:通過 SIKO 驅動器對用于標識藥品包裝的貼標機進行自動化規格轉換


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圖 7:通過 SIKO 驅動器自動化完成機器改裝


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圖 8:通過 SIKO 緊湊型驅動器自動化完成機器改裝


預見性維護


通過緊湊型驅動器的另一項功能,可以推斷驅動器本身和設備的運行狀態:診斷能力。通過集合和監控驅動器的各項參數,例如電機中的電流消耗、控制和負載電路上的溫度或電壓值,可以提早發現異常情況,從而確定維護需求。如果超過設定的數值,就可以直接采取措施。


結論:自動化程度提高,數據增多在制藥生產中,智能規格轉換包含多個維度:其中有可以直接衡量出的效果,例如調整時間減少、設備可用性提高、效率提高以及過程可靠性提高。另外,智能解決方案有助于在生產中盡可能“無噪音地”完成這類次要過程。關于規格轉換,無需過多擔心;如果運行正常并且可靠,就可以把注意力放在有嚴格要求的主要工作上,例如生產線清理或全面的文檔記錄。


在自動化和數字化程度日益提高的過程中,諸如位置指示器和伺服電機等外圍組件變得越來越重要。例如“追溯”系統等新的研發成果就印證了這一點。數據收集、自我診斷和組件的使用壽命監控等附加優勢,使智能規格轉換成為制藥 4.0 的關鍵性組成部分。


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圖 9:通過正確的機器設置實現完全控制和過程可靠性 - 以紙板盒校正裝置為例




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