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Human Machine Interface

So tragen HMIs zu einer sicheren Arzneiproduktion bei

| Autor/ Redakteur: Dr. Marc Seißler* / Dipl.-Medienwirt (FH) Matthias Back

In der Prozessindustrie wächst die Bedeutung durchgängiger HMI-Lösungen. Wie perfekt die kostengünstige Thin Client-Technologie dafür geeignet ist, zeigt ein Beispiel aus der Pharmaindustrie.

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Auch mit Schutzhandschuhen lässt sich der große Full-HD-Multi-Touch-Monitor bedienen.
Auch mit Schutzhandschuhen lässt sich der große Full-HD-Multi-Touch-Monitor bedienen.
(Bild: Pepperl+Fuchs)

Die Herstellung von Medikamenten ist heute weitestgehend automatisiert. Folgt man dem Weg, den Medikamente im Verlauf ihres Herstellungsprozesses zurücklegen, gibt es eine Reihe von Stationen, an denen HMI-Lösungen auf Thin Client-Basis eine entscheidende Rolle spielen.

Den Anfang machen hier Lieferanten aus der Feinchemie, die im ersten Herstellungsschritt – in der Upstream-Phase – Basisstoffe für die Arzneiproduktion bereitstellen. Bei der Gewinnung dieser chemischen Stoffe muss jedes Detail stimmen, angefangen bei der Reinheit der verschiedenen Komponenten, über die Lagertemperatur bis hin zum pH-Wert. Nur so ist sichergestellt, dass man beim Mischen der Wirkstoffe zum gewünschten Ergebnis kommt. In diesem Bereich kommen Thin-Client-basierte VisuNet Remote Monitore wie der VisuNet GXP zum Einsatz.

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VisuNet GXP macht gute Figur im Ex-Bereich

Das Gerät ist Bestandteil des modularen HMI-Baukastensystems von Pepperl+Fuchs und visualisiert an dieser Stelle Prozessinformationen und Steuerungsfunktionen. Es ist auf die Bedürfnisse der Prozessindustrie abgestimmt und insbesondere in der Feinchemie eine hilfreiche Lösung für das Bedienen und Überwachen in explosionsgefährdeten Bereichen. Seine robuste Bauweise macht den Monitor unempfindlich gegenüber Flüssigkeiten, Schmutz, Bakterien und aggressiven Reinigungsvorgängen. Durch Stäube oder Reinigungs- und Lösungsmittel wie Ketone und Alkohole entsteht in dieser Prozessstufe häufig Explosionsgefahr. Hier kann der GXP in der Chargen- oder Dosierkontrolle direkt in den ATEX-Zonen 1/21 und 2/22 Informationen aus Leitsystem oder MES visualisieren. Dank seiner modularen Bauweise und als leichtestes Gerät auf dem Markt bietet der GXP darüber hinaus eine hohe Flexibilität im Feld.

Für jede Umgebungsbedingung die passende Variante

In der Fertigung von Zwischenprodukten für Medikamente ist in der Anlage ebenfalls eine Vielzahl manueller Eingaben über HMI-Systeme notwendig. Auch hier ist der VisuNet GXP eine gute Lösung. Neben einer antibakteriellen Folien-Tastatur mit kapazitivem Touchpad oder Trackball bietet das Gerät einen großen Full-HD-Multi-Touch-Monitor der problemlos mit Schutzhandschuhen bedient werden kann.

Für den Einsatz in explosionsgefährdeten Außenbereichen, beispielsweise in Tanklagern für pharmazeutische Stoffe, gibt es mit dem VisuNet IXD eine weitere darauf zugeschnittene Thin Client-Lösung. Das Gerät eignet sich, um das Befüllen und Entleeren der Tanks zu überwachen und zu steuern. Das robuste Display bietet hohe Helligkeit für Lesbarkeit bei Sonnenlicht und ist optisch gebondet – so werden Reflexionen minimiert und die Bildqualität wie auch der Kontrast verbessert. Darüber hinaus lassen sich die Geräte in einem erweiterten Temperaturbereich von -20 bis 60 °C betreiben.

In den nachfolgenden Produktionsschritten liegt der Fokus auf der Verarbeitung des Wirkstoffs. Bei den Wirkstoffen handelt es sich um hochkonzentrierte und teure chemische Stoffe, die beispielsweise mittels „Coating“-Verfahren auf Wirkstoffträger, wie Tabletten, aufgebracht werden. Weil in modernen Produktionslinien unterschiedliche Wirkstoffe im „Batchverfahren“ verarbeitet werden, liegt ein besonderes Augenmerk auf der Reinigung der Anlagen sowie dem Produktionsequipment, um Kontaminationen zwischen unterschiedlichen Produktionsbatches auszuschließen. In dieser anspruchsvollen Umgebung kommen Thin Client-Lösungen wie der VisuNet GMP zum Einsatz, der durch einfache Reinigbarkeit, chemische Resistenz und eine antibakterielle Tastatur auf diese Umgebung spezialisiert ist.

Box Thin Clients – perfekt für den 24/7 Einsatz

Ob in der Leitwarte oder den kontrollierenden Laboratorien, auch abseits der Wirkstoffherstellung muss permanent auf wichtige Informationen zugegriffen werden. Herkömmliche „Office“-Thin Clients sind aber lediglich für einen Betrieb von acht Stunden täglich ausgelegt. Daher wurden für diese Zwecke HMI-Lösungen wie der Box Thin Client (BTC12) von Pepperl+Fuchs entwickelt, der für den 24/7 Einsatz optimiert ist.

Das kompakte Gerät im Metallgehäuse vereint die Vorteile eines schmalen Footprints ohne Lüfter oder Festplatten mit hoher Robustheit. Die IP4x zertifizierten Gehäuse minimieren zudem das Eindringen von Stäuben und Flusen, wie sie in prozessnahen Umgebungen häufiger vorzufinden sind. Es kommen ausschließlich industrielle Komponenten zum Einsatz, die für Temperaturen bis 60 °C ausgelegt sind – das ermöglicht eine flexible Installation, da die Geräte ohne Probleme platzsparend in Schubladen oder Containern unter dem Schreibtisch installierbar sind. Der BTC12 basiert auf der neuesten Intel Apollo Lake Prozessorplattform und besitzt zwei moderne Displayport 1.2 Schnittstellen, die den Betrieb von Ultra-HD-Bildschirmen mit einer 4-K-Auflösung bei 60 Hz erlauben. Alle Schnittstellen lassen sich mittels mechanischer Sicherungsverbindungen gegen das Herausrutschen der Stecker bei Vibration absichern. Alternativ zum BTC12 bietet das Unternehmen mit dem BTC01 auch ein Gerät, das für den Einsatz in Quad Monitor Szenarien konzipiert wurde.

Firmware speziell für die Prozessindustrie

Die Prozessautomation stellt aber nicht nur sehr hohe Ansprüche an die Hardware, auch Sicherheit und ein einfaches Handling, etwa bei der Einrichtung der Geräte, sind entscheidend. Mit der VisuNet RM Shell 5 von Pepperl+Fuchs wurde daher eigens eine Firmware entwickelt, die speziell auf die besonderen Anforderungen der Prozessindustrie zugeschnitten ist und sich auf die wesentlichen Steuerungs- und Überwachungsaspekte konzentriert.

Die Software basiert auf Windows 10 IoT Enterprise LTSB – der langzeitverfügbaren Windows Version von Microsoft – und bietet damit Investitionssicherheit. Dank Firewall, der Sperrung von USB-Anschlüssen und kennwortgeschützten Benutzerrollen (Operator, Ingenieur, Administrator) steht die Firmware darüber hinaus für hohe Sicherheitsstandards. Außerdem werden zusätzlich zum üblichen Virenscanner Windows Defender auch Virenscanner von Drittherstellern wie McAfee Endpoint Security unterstützt, was das Risiko einer Infiltrierung, beziehungsweise das Speichern von Schadsoftware auf ein Minimum reduziert.

Für den Anwender im täglichen Betrieb besonders sinnvoll sind erweiterte Funktionen der VisuNet RM Shell 5, wie die Auto-Connect-Funktion. Der VisuNet Remote Monitor ist hierüber beispielsweise so konfigurierbar, dass nach dem Start automatisch die Verbindung zu einem festgelegten Prozessleitsystemrechner aufgebaut wird. Bei auftretenden Netzwerkstörungen oder Server-Ausfällen baut das Gerät eigenständig die Verbindung wieder auf, beziehungsweise stellt eine vordefinierte Backup-Verbindung her. So sind zu jeder Zeit eine fehlerfreie Anzeige und damit eine maximale Prozesssicherheit gewährleistet.

Zentrale Verwaltung via Control Center

Mit der Zusatz-Software VisuNet Control Center ist darüber hinaus ein besonders effizientes und einzigartiges Management-Tool verfügbar. Es ermöglicht die effiziente, zentrale Verwaltung aller Thin Client Geräte im Netzwerk – angefangen bei den BTCs in der Leitwarte, bis hin zu den VisuNet Remote Monitoren im explosionsgefährdeten Bereich. Mit dem Control Center lassen sich daher via Netzwerk-Kommunikation von einem zentralen Arbeitsplatz aus alle Geräte einrichten, konfigurieren und überwachen. So entfällt das zeitaufwändige lokale Einrichten der einzelnen, in der Anlage verteilten, Thin Clients. Auch Gefahrenbereiche und Reinräume müssen dann weder zur Inbetriebnahme noch zu Wartungszwecken der HMI-Systeme betreten werden.

Besonders einfach ist mit dem Control Center das Anlegen neuer Profile. Dafür muss sich der Administrator lediglich mit einem VisuNet Remote Monitor verbinden und braucht seinen Arbeitsplatz nicht zu verlassen. Das angelegte Profil ist dann ganz einfach auf beliebig viele Geräte übertragbar. Die Möglichkeit, Gerätegruppen zu erstellen, unterstützt den Administrator dabei und ermöglicht eine effiziente Verteilung der Einstellungen auf mehrere Geräte gleichzeitig. Über solche Gruppen lassen sich aber nicht nur die Einstellungen vornehmen, auch Firmware Updates können mit einem einzigen Klick übertragen werden, was Zeit und Kosten spart.

Komfortabel sind auch die Fernwartungs-Mechanismen des Control Centers. Von der Leitwarte aus ist es möglich, sich auf jeden Remote Monitor mit RM Shell 5 zu verbinden, dessen aktuelle Anzeigebilder von hier aus einzusehen und den Zustand zu überwachen. Im Fehlerfall erlaubt die Session-Shadowing-Funktion Administratoren, sich mit dem betroffenen VisuNet Remote Monitor zu verbinden und den Benutzer vor Ort vom eigenen Arbeitsplatz aus zu unterstützen. Das trägt zu einer deutlichen Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit bei.

So bietet das modulare Thin Client-Baukastensystem von Pepperl+Fuchs in Verbindung mit Firmware und Control Center passende Lösungen für die Pharmaindustrie wie auch die Prozessautomation insgesamt. Und das durchgängig von der Leitwarte bis in den explosionsgefährdeten Bereich.

Der Beitrag erschien zuerst auf dem Portal unserer Schwestermarke elektrotechnik.

* Dr. Marc Seißler, Product Portfolio Manager, Pepperl+Fuchs

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