Industrie 4.0: Wann wird der Reinraum endlich digital?

Cleanzone Industrie 4.0: Wann wird der Reinraum endlich digital?

10.10.2017Redakteur: Peter Reinhardt

Digitale Monitoring-Lösungen erleichtern effiziente Steuerung, Rückverfolgbarkeit und Detektion von Fehlern. Soweit, so klar. Und dennoch steckt Industrie 4.0 in der Reinraumtechnik noch in den Kinderschuhen.

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Wann wird der Reinraum Industrie 4.0-tauglich? Ansätze gibt es, der große Wurf fehlt noch.
(Bild: Valisys)

Wenn es kritisch wird im Reinraum, profitieren Anwender vom digitalen Monitoring

Wo die Zukunft liegt, zeigt die Messe Cleanzone am 17. und 18. Oktober in Frankfurt am Main

Digitalisierung endet nicht am Sensor

Verknüpfung gewonnener Daten schafft Mehrwert

Zulässige Partikelkonzentration überschritten? Relative Luftfeuchtigkeit über dem Limit? Zu hohe Temperatur gefährdet die Wirkstoffstabilität? Wenn es kritisch wird im Reinraum, könnte das Mitarbeiter-Team vom digitalen Monitoring profitieren: Direkter Alarm, Überblick über die Situation, schnelle Reaktion und zeitnahes Gegensteuern können unter Umständen Schaden von der Charge abwenden und Kosten sparen.

Druck- und Partikelzahl sind kritische Messgrößen

Allerdings fällt es nicht immer leicht, die modernen Verfahren in die gewachsenen analogen Strukturen eines Medizintechnik- oder Pharmaunternehmens zu integrieren. So fallen bei der Überwachung einer Sterilproduktion von Arzneimitteln, einer sterilen Abfüllung oder einer Sterilverpackung meist analoge Daten an. Als wesentliche Messgröße ermittelt man die Anzahl luftgetragener Partikel in einem vordefinierten Volumen.

Kontinuierlich überwacht wird auch der Differenzdruck zwischen unterschiedlichen Reinraumzonen und natürlich des Reinraums gegenüber dem ihn umgebenden unreinen Bereich. Eine weitere wichtige Größe ist häufig die relative Feuchte. Einer Faustregel zufolge sollte man außerdem an Orten, wo sich das Medikament oder ein anderes Produkt länger als 24 Stunden befindet, ein Monitoring der Temperatur vornehmen. Ob man sie über eine Widerstandsmessung ermittelt, oder auf andere Weise – die Daten sind primär analog.

Aus analog wird digital

In traditionellen Werken erfolgt auch die Weiterleitung dieser Daten weitgehend über Analogkabel. Dabei bietet die digitale Alternative deutliche Vorteile: Während mit einem analogen Kabel immer nur ein Signal übermittelt wird, schafft ein digitales enorm viele.

In der Messtechnik erschließt dieses Prinzip die Möglichkeit, viele Daten an verschiedenen Stellen abzugreifen und über ein einziges Kabel aus dem Reinraum heraus zu leiten (z.B. Modbus-Systeme). Gleichzeitig lässt sich auch die zuverlässige Funktion der Geräte selbst mit überprüfen und so beispielsweise eine „schwächelnde“ Messzelle schnell erkennen und austauschen.

Die vollständig digitale Anbindung der Sensorik an das Monitoring-System bietet eine Reihe weiterer Vorteilen. Werden Signale digital übertragen, sinkt nicht nur die Störanfälligkeit, auch die Messergebnisse werden sicherer. Muss nämlich ein analoges Signal nicht mehr in ein digitales umgewandelt werden, gibt es keine Übersetzungsfehler.

Wenn Sensoren sprechen

Nimmt man das Schlagwort „Industrie 4.0“ ernst, so endet die Digitalisierung nicht am Sensor. Mehrwert wird zum einen durch die Verknüpfung der gewonnenen Daten geschaffen, zum anderen durch die Kommunikation der Messstellen im Reinraum. Dazu würden mehrere Geräte im Reinraum miteinander Informationen austauschen, um bereits vor Überschreitung einzelner Grenzwerte ein Warnsignal an den Leitstand geben zu können: „Achtung, es ist zwar noch alles im grünen Bereich, aber das Gesamtbild der Messwerte entwickelt sich in eine Richtung, die nicht mehr dem Normalbetrieb entspricht.“ Ist das realistisch?

In Zukunft alles per Funk?

„Es gibt schon die Möglichkeit, dass eine Steuerung bei zu hoher Partikelkonzentration Maschinen selbstständig abschaltet. Der Leitstand wird dann später informiert“, erklärt Thomas Christen, Technischer Direktor bei Valisys, Wetzikon/Schweiz. „Man könnte sich natürlich, statt eines einzigen Soll-/Ist-Vergleichs, ein Poolen verschiedener Messdaten vorstellen. Dies wird zwar in der betrieblichen Realität längst nicht gelebt, birgt aber Chancen für die Zukunft.“

Zu den Konzepten, die in der Pipeline sind, zählen auch Systeme mit Messfühlern, die Daten per Funk in die Cloud übertragen. Direkt von dort werden etwaige Alarme ausgelöst. Für den Anwender bedeutet dies: keine Server, keine Updates, Zugriff von überall – ein zu 100Prozent internetbasiertes System.

Die Lagerhaltung und die Lebensmittelbranche sind in Sachen Cloud schon einen Schritt weiter. „Von dieser Chance machen die Lebensmittelproduktion oder auch klimaüberwachte Lagerhäuser bereits Gebrauch“, berichtet Philippe Trösch, Sales Engineer bei Novasina in Lachen.

„Die Lösung für Unternehmen, die hier aus regulatorischen oder anderen Gründen zögerlicher sind oder z.B. auf ihre bestehende Server-Struktur nicht verzichten möchten, lautet: extrem modular aufgebaute Systeme.“ Der Einsatz im Reinraum als überschaubares Feld könnte sich für einen Testlauf anbieten.

Was jetzt schon geht und wo die Zukunft liegt, erfahren Besucher der Messe Cleanzone am 17. und 18. Oktober in Frankfurt am Main.