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Analyse vom Labor in den Prozess Die Macht im Gleichgewicht: Die Analyse-Rundum-Strategie von Endress+Hauser

Autor / Redakteur: Dominik Stephan* / Dominik Stephan

Gemessen wird überall: Ob im Labor hochempfindliche Analytik einen Blick in die Zusammensetzung von Proben erlauben oder im Prozess die Einhaltung von Grenzwerten geprüft wird, Messverfahren sind überall.

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Die Datenvergleichbarkeit ist Voraussetzung in der Life Sciences Industrie. Am besten ist diese mit derselben Messtechnik vom Labor bis zum Prozess zu erreichen
Die Datenvergleichbarkeit ist Voraussetzung in der Life Sciences Industrie. Am besten ist diese mit derselben Messtechnik vom Labor bis zum Prozess zu erreichen
(Bild: Endress+Hauser)

Der Wunsch, zu verstehen, was hinter der sichtbaren Welt verborgen ist, eint das Personal in Laboren und Leitwarten. Doch die Anforderungen, die sich aus den jeweiligen Anwendungsgebieten ergeben, unterscheiden sich zum Teil sehr deutlich: Nicht nur, dass die Prozessanalyse meist In-Line und in Echtzeit geschieht – während die Kollegen im Labor Proben abseits der Verfahrenstechnik in Ruhe analysieren können – sie muss auch robuster und simpler daherkommen. Aber sind die beiden Welten wirklich so weit voneinander entfernt? Anders gefragt, lassen sich dieselben Methoden im Labor wie in der Produktion nutzen? Gelingt es, die Macht ins Gleichgewicht zu bringen?

Das glaubt man zumindest in Reinach bei Basel: Nachdem im Jahr 2016 der Messgerätehersteller Endress+Hauser den Laborautomatisierer Analytik Jena übernahm, soll die „rote“ und die „blaue“ Welt, wie die Beteiligten die Fachbereiche beider Firmen in Analogie zu den Unternehmensfarben nennen, Endress+Hauser zum Analytik-Rundum-Versorger machen. Aber geht diese Wette auf oder steht am Ende ein Mess­lösungs-Gemischtwarenladen, bei dem nichts so recht zusammen passen will?

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Analyse vom Labor in den Prozess: Eine für alle?

Zeit für ein Zwischenfazit: 2020 demonstriert Endress+Hauser das UV-Vis-Spectrometer Scandrop 2 Seite an Seite mit den Prozessanalyse-Sensoren Memosens Wave CKI 50 und CAS 80E. Äußerlich haben die ungleichen Brüder nicht viel gemeinsam: Hier ein kompaktes „Tischgerät“ mit integriertem 10-Zoll-Touchscreen-Tablet, gefällig gerundeten Kanten und einem auf ergonomische Bedienbarkeit ausgerichtetem Design. Dort ein schlichtes Edelstahlgehäuse, das im Fall des CAS 80E sogar direkt in schmutziges Abwasser abgesenkt werden kann.

Auch der passende Messumformer zeigt auf seinem LCD-Display statt einer High-Definition GUI lieber leicht ablesbare und übersichtliche Werte, und statt ergonomischer Bedienbarkeit gibt es Plug&Play-Funktionalitäten und einfache Integration in das Leitsystem. Trotzdem sind beide Geräte verwandte Seelen.

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Tatsächlich ist die Spektrometer-Technik in beiden Fällen identisch: Bereits 2013 hatten sich Endress+Hauser mit der Übernahme von Kaiser Optical Systems entsprechende Fähigkeiten „an Bord“ geholt. Davon profitiert nicht nur das erweiterte Portfolio sondern auch der Anwender, ist sich Dr. Manfred Jagiella, CEO von Endress+Hauser Liquid Analysis in Gerlingen, sicher: „Die Ergebnisse unserer Laborgeräte lassen sich 1:1 in den Prozess übertragen“ – und so Probemessungen und Chemometriemodelle weiter nutzen und Messwerte vergleichen. Dabei kann das EHEDG-zertifizierte CKI 50 auch in hygienischen oder explosionsgefährdeten Anlagen eingesetzt werden.

Vom LIMS zum MES: Es geht nicht (nur) um Analyseprozesse

In Zukunft will der Messtechnik-Spezialist weitere spektrome­trische Messverfahren und Feldgeräte in den Markt bringen, die dank der Memosens-Technologie des Unternehmens per Plug&Play angeschlossen und innerhalb der Liquiline-Welt einheitlich bedient werden können. Die Energie- und Datenübertragung geschieht induktiv, ohne elektromechanische Verbindung, ähnlich wie beim Aufladen von elektrischen Zahnbürsten. So würden präzise und einfache Messung wie auch die Integration der Laborwerte für zusätzliche Anwendungen erschlossen.

„Der Ansatz, das Labor in den Prozess zu bringen, kann sich nicht nur auf die Produktebene beziehen“, erklärt Dirk Neirinck, Corporate Director Business Development. Durch die Messwerteübertragung wird in Zukunft auch das Datenmanagement stärker zusammenwachsen müssen. Waren bisher LIMS (Labor-Informations- und Management-Systeme) und MES (Manufacturing-Execution- bzw. Produktions- oder Prozessleitsystem) getrennte Welten, müssten in Zukunft gemeinsame Standards, Schnittstellen und – warum nicht – auch gemeinsam genutzte Datenbanken die Prozesse zusammenführen helfen.

Geht es nach Endress+Hauser, soll dabei das Soft- und Hardwaretool Memobase unterstützen, mit dem sich bis zu vier Memosens-Sensoren an einen Computer anschließen sowie Messdaten speichern und exportieren lassen. So sollen Sensoren sicher, sauber und bequem im Labor kalibriert werden, bevor sie im Prozess zum Einsatz kommen.

Haben Analyse und Automatisierung im Labor noch Nachholbedarf?

Vom Labor lernen heißt also siegen lernen? Nicht ganz: Arbeitsverdichtung, beschleunigte Projektabläufe und verkürzte Entwicklungszeiten setzen auch hier die Verantwortlichen unter Druck. Die alte Welt der sequentiellen Analyse einzelner Proben in Reihenfolge ihres Eintreffens kann mit der vollautomatisierten Produktion kaum noch Schritt halten. Dazu kommt: Ein einmal validierter Prozess wird nach Möglichkeit nicht oder nur im geringen Umfang verändert.

Zudem berücksichtigten die meisten Arzneibücher die Möglichkeiten digitaler Sensorik lange Zeit nur unvollständig. So wird die Produktqualität häufig in aufwändigen und zeitraubenden Stichprobenanalysen geprüft. Dabei ginge es auch anders: Bei der so genannten parametrischen Freigabe wird vorab die zulässige Toleranz wesentlicher Prozessparameter festgelegt. Die Einhaltung dieser wird durch die Prozess-Analyse-Technik (PAT) sichergestellt. Von der Qualitätsprüfung zur Qualitätssicherung also – der Wegfall der Kontrollprüfung kann in der Praxis einen wesentlichen Zeitgewinn bedeuten und den Laboren Arbeitserleichterung verschaffen. Bis diese Vorgehen ihren Weg in die Praxis finden, dauert es allerdings: Häufig würden aus der Not heraus erprobte Prozesse kopiert anstelle neue Wege zu gehen.

Bis Labor und Prozess Hand in Hand arbeiten, sind erhebliche Gräben zu überwinden. Vielleicht ist es an der Digitalisierung, Brücken zwischen der Analytik und Messtechnik zu schlagen. Das es dazu nötig sein wird, neben den technologischen Hürden die Gräben im Kopf zu beseitigen, ist man sich in Reinach bewusst.

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