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Highspeed-Kameras Wie Highspeed-Kameras Prozesse in Pharmaproduktion und -verpackung verbessern

Autor / Redakteur: Jörg Handke* / Anke Geipel-Kern

Die Verpackungsmaschine produziert ohne erkennbaren Grund immer wieder Ausschuss. Oder es gibt immer wieder Stillstände und keiner findet die Störung. Dann hilft es, sich Vorgänge im Detail anzuschauen. Highspeed-Kameras können in beiden Fällen die Produktionsüberwachung verbessern und zur Qualitätssicherung und Prozess optimierung beitragen.

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In automatisierten Verpackungsprozessen können Highspeed-Kameras ihre Vorteile ausspielen.
In automatisierten Verpackungsprozessen können Highspeed-Kameras ihre Vorteile ausspielen.
(Bild: ©isaac74 - stock.adobe.com)

Verunreinigte Flüssigkeiten, Tabletten mit Absplitterungen oder sichtbarer Inhomogenität, nicht korrekt verschlossene Vials oder Blister-Verpackungen mit leeren oder doppelt belegten Fächern, dies alles sind denkbare Konsequenzen, die sich aus fehlerhaften Prozessen in der Produktion oder Verpackung von Arzneimitteln ergeben können.

Treten sie tatsächlich auf, wird es teuer. Es entsteht Ausschuss, der Prozess stoppt und eine aufwendige Analyse und Fehlersuche beginnt. Gelangen solche fehlerhaften Produkte in den Handel, wären die Folgen kaum abzuschätzen.

Nullfehler bei maximaler Geschwindigkeit

Die Pharmaindustrie ist daher eine Branche, die beispielhaft und konsequent eine Nullfehlerproduktion bei maximaler Geschwindigkeit im 24/7 Betrieb anstrebt. Die modernen Fertigungsanlagen werden auf diese Anforderungen ständig optimiert. Gemessen an diesen hohen Ansprüchen ist in vielen Bereichen die menschliche Interaktion in der Fertigung viel zu langsam und zu ungenau.

Und der Automatisierungsgrad wächst. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Maschinen nimmt rasant zu und die Handhabung wie auch der Transport der Ausgangsstoffe und Produkte muss Schritt halten. Folglich sind die Prozessabläufe in vielen Fertigungsanlagen so schnell, dass man sie mit bloßem Auge nicht mehr erkennen oder gar überprüfen kann.

Spätestens in der Qualitätsin­spektion träten bei einer nicht optimierten visuellen Prüfung bei den gefertigten pharmazeutischen Produkten massive Probleme auf.

Detaillierte Momentaufnahmen

Speziell bei sporadisch auftretenden Fehlern können die Ursachen vielfältig sein. Daher ist es mit klassischen Mitteln oft beliebig schwierig die Fehlerquelle zu erkennen, doch erst wenn die Ursache bekannt ist, lässt sie sich auch beseitigen.

Neben der unbemerkten Abnutzung von Schablonen, Greifern, oder anderen Modulen einer Fertigungsanlage können auch durch Vibrationen verschobene Elemente oder unter bestimmten Bedingungen auftretende Resonanzfrequenzen zu Fehlern im Prozess führen.

Solche Effekte lassen sich durch Zeitlupen-Videos der Prozessabläufe, die mit hoher Bildrate und Auflösung aufgenommen wurden, optimal erkennen und analysieren. Sobald dadurch die Fehlerursache erkannt ist, gestaltet sich die Lösung oft recht einfach.

Highspeed-Systeme dehnen die Zeit

Zur Lokalisation und Analyse von Prozessfehlern installiert man eine Hochgeschwindigkeitskamera in der Fertigungsanlage und richtet sie auf die Stelle, an der der Fehler auftritt oder die Fehlerursache vermutet wird.

Highspeed-Kameras gibt es auch als portable Variante.
Highspeed-Kameras gibt es auch als portable Variante.
(Bild: Mikrotron)

Am häufigsten kommen hier Kameras mit internem Speicher zum Einsatz, die zum richtigen Zeitpunkt kurze Highspeed-Videosequenzen von einigen Sekunden aufzeichnen können. Sie sind besonders wertvoll, wenn ein Fehler im Prozess nur sporadisch auftritt oder er sich zeitlich bzw. durch externe Sensoren, z.B. Lichtschranken, recht genau vorhersagen lässt. Für eine genaue zeitliche Auflösung der Prozessabläufe sollten die Kameras möglichst hohe Bildraten von mehreren hundert oder tausend Bildern pro Sekunde liefern.

Je höher ihre Auflösung, desto genauer lassen sich die Vorgänge im Videobild erkennen. Bei Bedarf kann eine Kamera die Bildrate oft vervielfachen, wenn nur ein kleinerer Bildausschnitt relevant ist und auch nur dieser aufgezeichnet wird.

Prozesse in der Pharmaproduktion, in denen unerwartete oder sehr schnell aufeinanderfolgende Einzelereignisse auftreten, die nicht oder nur schlecht getriggert werden können, lassen sich so kontinuierlich aufnehmen. Die Fehlersuche lässt sich dann anhand der Videoaufnahme exakt durchführen. Für diese Anwendungen empfiehlt sich der Einsatz eines Langzeit Recording Systems (LRS). Bei einer solchen kontinuierlichen Prozessüberwachung werden die Bilder in Echtzeit direkt auf ein Ringspeicher-Festplattensystem gespeichert. Es entfallen Unterbrechungen, die normalerweise durch das aufwändige Auslesen der Daten aus der Kamera entstehen. LRS erlauben Highspeed-Videoaufnahmen von mehreren Stunden.

Hohe Bildraten und einfache Bedienung sind das A+O

Neben hohen Bildraten, Auflösungen und Aufnahmedauern ist jedoch vor allem die einfache Handhabung der Systeme entscheidend. Diese steht und fällt mit der Software zur Steuerung der Hardware und zur Aufnahme der Videos sowie deren Nachbearbeitung.

* * Der Autor ist Sales Manager bei der Mikrotron GmbH. Kontakt: Tel. +49-89-726342-00

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