Un producteur biopharmaceutique fait de l’obsolescence un avantage

Sans réponse adéquate, un équipement vieillissant peut potentiellement entraîner un problème de plusieurs millions de dollars pour les entreprises biopharmaceutiques.

En cas de défaillance d’équipement sans pièces détachées disponibles, la production de produits biologiques de grande valeur pourrait subir des arrêts coûteux, entraînant aussi probablement la perte de lots.

Un géant de l’industrie biopharmaceutique a récemment dû réagir à l’obsolescence de deux de ses skids de purification, et a alors saisi cette occasion pour apporter des améliorations supplémentaires aux procédés.

Anticiper l’obsolescence

Chaque lot de production commence par une ampoule de 1 à 4 millilitres de cellules qui permet de générer les protéines essentielles aux médicaments.

L’ampoule est soumise à un processus de fermentation dans lequel elle est décongelée pour retrouver des cellules vivantes, puis elle est combinée à une substance tampon afin de favoriser la croissance et la reproduction des cellules.

Tout au long du processus, le volume des cellules contenues dans l’ampoule peut augmenter jusqu’à atteindre un volume final de 12 000 litres.

Une fois le volume souhaité atteint, le lot est transféré aux opérations de purification. À ce stade, les débris cellulaires, les protéines indésirables et d’autres éléments en sont retirés grâce à une série de différents procédés. Le dernier de ces procédés est la filtration à flux tangentiel (TFF).

TFF est un procédés piloté par la pression qui retire les substances tampons de la protéine. Ceci contribue à la clarifier et à la purifier dans une concentration finale conforme aux spécifications exigées pour le médicament, avant de l’envoyer au remplissage.

L’entreprise utilise plusieurs skids TFF selon les différentes tailles de lots, et ses deux skids TFF de taille moyenne approchaient de leur fin de vie.

Le premier skid avait été mis en service en 1998, et le deuxième peu de temps après pour faire face à la demande croissante en produits. Les deux skids étaient dotées d’automates programmables (PLC), de variateurs de fréquence (VFD) et d’interfaces homme-machine (IHM) dont la commercialisation allait être prochainement arrêtée ou était déjà arrêtée.

« L’entreprise était consciente que ces systèmes approchaient de leur fin de vie et qu’ils devaient être remplacés ou remis à niveau », a indiqué Tim Brown, ingénieur projets chez Banks Integration. « Compte tenu de l'état de santé général du système de commande de skids, cela valait la peine d’envisager une mise à niveau des systèmes de commande. »

Le vieillissement des équipements exposait à des pertes pouvant potentiellement s’élever à 10 millions de dollars en cas de panne. Ceci compte tenu du manque de pièces détachées disponibles et du risque potentiel d’arrêts.

Bien plus encore, ces équipements vieillissants étaient aussi à l'origine de cinq à six alarmes critiques par semaine dues à de mauvaises communications entre les composants, ce qui entraînait des arrêts inutiles.

Un manque d’informations de diagnostic compliquait le dépannage et le diagnostic des alarmes, mobilisant certaines fois jusqu’à 10 employés issus des groupes qualité, automatisation et technologies de production pour remédier à une seule alarme.

« Cela pouvait représenter de nombreuses heures supplémentaires pour quelque chose d’aussi simple qu’un câble débranché », ajoute M. Brown.

De plus, alors que les deux skids étaient de conception identique, ils avaient néanmoins leurs propres systèmes. Cela signifie que chacun avait son propre code individuel qui devait être soumis séparément à des tests pour chaque nouveau cycle de production.

Migration des systèmes de contrôle

Le producteur biopharmaceutique a travaillé avec Banks Integration Group, un partenaire solutions du programme PartnerNetwork^™ de Rockwell Automation, pour concevoir, développer et valider le processus de mise à niveau du système de commande sur la base du système de contrôle-commande moderne PlantPAx^® de Rockwell Automation.

Ceci a impliqué la mise à niveau des automates et variateurs des skids existants vers les automates ControlLogix^® 5570 et les variateurs PowerFlex^® 525 d’Allen-Bradley®.

Un réseau EtherNet/IP^™ à tolérance de défaut unique a remplacé le réseau Data Highway Plus existant au sein de l’entreprise pour des communications optimisées au niveau dispositif et une surveillance des performances en temps réel.

Les systèmes de commande ont en outre été intégrés dans une architecture SCADA client-serveur redondante afin de permettre un meilleur niveau d’accès, y compris l’accès à distance.

Les nouveaux systèmes de plate-forme utilisent des objets de procédé PlantPAx dédiés aux sciences de la vie – une bibliothèque de codes d’automate, d’éléments d’affichage et d’écrans de contrôle spécialement conçus pour les sciences de la vie.

Ces éléments prédéfinis peuvent aider les opérateurs industriels à configurer plus rapidement les applications afin d’accélérer les mises en production et raccourcir les temps de cycle.

Les nouveaux systèmes utilisent également la suite intégrée d’applications logicielles FactoryTalk^® Batch de Rockwell Automation, avec des fonctionnalités d’éditeur d’équipement et de recettes qui permettent aux opérateurs de créer des modèles et de concevoir des recettes individuelles. FactoryTalk Batch avec fonctionnalité PhaseManager^™ simplifie la programmation et la configuration du programme de phase en permettant de créer des phases d’équipement sans code PLI (phase logic interface).

Efficacité accrue

Les skids TFF mis à niveau ont permis à l’entreprise d’anticiper l’obsolescence et d’éviter de graves problèmes d’arrêts potentiels. Bien plus encore, les mises à niveau ont apporté des améliorations opérationnelles et des avantages commerciaux additionnels.

Les nouveaux systèmes de commande adoptent une approche de code commun partagé, dans laquelle le même code peut être testé une seule fois, puis installé sur les deux skids.

« Le fait d’avoir deux systèmes qui partagent un même ensemble de codes a essentiellement permis de diviser par deux les coûts de validation pour l’entreprise », renchérit M. Brown. « Les tests des procédés et les tâches administratives ne sont plus multipliés par deux. »

Les nouveaux systèmes ont aussi considérablement réduit les alarmes critiques résultant des problèmes de communication – nous sommes passés de cinq ou six alarmes par semaine à zéro au cours des deux premiers mois de fonctionnement.

En cas d’éventuels problèmes, les nouveaux systèmes procurent à l’équipe de production une remarquable visibilité sur les skids, leur permettant de résoudre rapidement les problèmes. Par exemple, les variateurs des anciens systèmes n’étaient pas surveillés. En conséquence de quoi, les opérateurs relançaient une machine plutôt que d’examiner plusieurs dizaines de codes de défaut en vue de déterminer l’origine du problème. Désormais, les codes de défaut des nouveaux variateurs sont envoyés à l’automate et collectés dans un historique des données.

« Grâce au nouveau système et à un réseau en anneau de niveau dispositif, vous savez exactement où est survenu le problème », affirme M. Brown. « Cela a probablement déjà permis à l’entreprise d’économiser un jour entier consacré au dépannage dès la première semaine de mise en œuvre. »

De plus, le nouveau réseau permet de partager les informations collectées au niveau commande dans l’ensemble de l’établissement. Ceci permet de gagner aisément en visibilité sur le fonctionnement du système ; en fournissant par exemple aux employés des fonctionnalités d’accès à distance aux skids même s’ils ne se trouvent pas dans l’atelier de production.

« Auparavant, l’entreprise avait très peu de visibilité depuis l’extérieur », explique M. Brown. « À présent, si nous recevons un appel, cela ne prend que deux minutes pour accéder au skid depuis le bureau ou tout autre emplacement. C’est extrêmement avantageux, ne serait-ce qu’en termes de dépannage. »

Les résultats mentionnés ci-dessus sont spécifiques à l’utilisation par ce producteur biopharmaceutique des produits et services Rockwell Automation conjointement avec d’autres produits. Les résultats spécifiques peuvent varier d’un client à un autre.

Allen-Bradley, ControlLogix, FactoryTalk, PartnerNetwork, PhaseManager, PlantPAx et PowerFlex sont des marques commerciales de Rockwell Automation Inc.

EtherNet/IP est une marque commerciale de ODVA Inc.