Un’azienda scopre che l’obsolescenza può essere un’opportunità

L’obsolescenza dei macchinari potenzialmente può causare perdite multimilionarie alle aziende biofarmaceutiche che non prendono provvedimenti.

Se ad esempio si guasta una macchina per la quale non sono disponibili parti di ricambio, la produzione di biofarmaci potrebbe fermarsi, con gravi perdite economiche e anche potenziali scarti.

Un gigante dell’industria biofarmaceutica recentemente ha dovuto affrontare il problema dell’obsolescenza di due dei suoi skid di depurazione e ha colto l’occasione per apportare altri miglioramenti operativi al processo.

Obsolescenza: l’importanza di giocare d’anticipo

La produzione di ogni lotto comincia con una fiala da 1 a 4 ml di cellule che rappresenta la “fabbrica” di proteine chiave per i farmaci prodotti dall’azienda.

La fiala viene sottoposta a un processo di fermentazione durante il quale le cellule scongelate diventano vitali e, con l’aggiunta di soluzioni tampone, se ne favorisce la crescita e la replicazione.

Attraverso questo processo, il contenuto della fiala può arrivare ad avere un volume finale addirittura di 12.000 litri.

Una volta raggiunto il volume desiderato, il lotto passa alla fase di depurazione. Qui i detriti cellulari, le proteine indesiderate e altri elementi vengono eliminati attraverso vari processi, l’ultimo dei quali è la filtrazione a flusso tangenziale (TFF).

La TFF è un processo basato sulla pressione, che permette di rimuovere le specie tampone dalla proteina, contribuendo a chiarificarla e a depurarla fino a ottenere una concentrazione finale conforme alle specifiche target del farmaco, che quindi può essere inviato alla fase di riempimento.

L’azienda dispone di vari skid di TFF per lotti di varie dimensioni, ma erano quelli di dimensioni medie che erano ormai prossimi al fine vita.

Il primo skid era in servizio dal 1998, il secondo era entrato in produzione poco tempo dopo per soddisfare un aumento della domanda. Entrambi erano dotati di PLC, di convertitori di frequenza e di elementi di interfaccia che erano già fuori produzione o lo sarebbero diventati nel giro di poco tempo.

“L’azienda sapeva che questi sistemi erano ormai prossimi alla fine della loro vita utile, e che quindi dovevano essere sostituiti o ammodernati”, spiega Tim Brown, project engineer di Banks Integration. “Tenendo conto delle condizioni generali del sistema di skid, era più sensato ammodernare i sistemi di controllo.”

L’obsolescenza di queste apparecchiature esponeva l’azienda a rischi di perdite dell’ordine di 10 milioni di dollari, dovute ai potenziali tempi di fermo che si sarebbero potuti verificare in caso di guasto, dal momento che non erano più disponibili parti di ricambio.

Ma oltre a questo, i macchinari generavano dai cinque ai sei allarmi critici alla settimana a causa di problemi di comunicazione tra i componenti, il che comportava tempi di fermo non necessari.

Inoltre, la mancanza di informazioni diagnostiche rallentava la ricerca guasti e la risoluzione di un solo allarme a volte richiedeva l'intervento anche di 10 persone con competenze diverse (qualità, automazione, tecnologia di produzione).

“Una cosa così semplice come un filo staccato poteva richiedere ore di straordinari”, racconta Brown.

Inoltre, benché fossero basati sullo stesso progetto, i due skid avevano sistemi diversi, con codici diversi, pertanto richiedevano test separati a ogni cambio produzione.

La migrazione dei sistemi di controllo

L'azienda biofarmaceutica si è rivolta a Banks Integration Group, un Solution Partner del programma PartnerNetwork^™ di Rockwell Automation, che ha fornito supporto durante la progettazione, l'ingegnerizzazione e la validazione del processo di aggiornamento dei sistemi di controllo, che è stato realizzato con l'implementazione della moderna piattaforma DCS PlantPAx® di Rockwell Automation.

Per l'ammodernamento è stato necessario sostituire i PLC e i convertitori di frequenza degli skid con nuovi controllori Allen-Bradley^® ControlLogix^® 5570 e convertitori di frequenza Allen-Bradley PowerFlex^® 525.

La rete Data Highway Plus precedentemente utilizzata dall'azienda è stata sostituita da una rete EtherNet/IP^™ tollerante al singolo guasto, che consente comunicazioni migliori a livello di dispositivi e il monitoraggio in tempo reale delle prestazioni.

Inoltre, i sistemi di controllo sono stati integrati in un'architettura SCADA client-server ridondante che offre un maggiore livello di accesso, incluse funzionalità di accesso remoto.

I nuovi sistemi degli skid utilizzano oggetti di processo PlantPAx specifici per l'industria farmaceutica: si tratta di una libreria con codice del controllore, elementi di interfaccia e maschere ideati specificamente per questo settore, pensati per aiutare il personale a configurare più rapidamente le applicazioni, per accelerare i cambi di produzione e accorciare i tempi-ciclo.

I nuovi sistemi utilizzano anche il software FactoryTalk^® Batch di Rockwell Automation con editor che permettono agli operatori di creare modelli e singole ricette. FactoryTalk Batch con lo strumento PhaseManager^™ semplifica la programmazione e la configurazione permettendo di creare fasi dell’apparecchiatura senza codice PLI (phase logic interface).

Nuovi livelli di efficienza

Ammodernando gli skid TFF, l'azienda ha giocato d'anticipo, evitando potenziali fermi macchina di grave entità che l'obsolescenza avrebbe potuto causare. Ma, al di là di questo, gli aggiornamenti hanno determinato miglioramenti operativi e vantaggi aziendali.

I nuovi sistemi di controllo si basano sullo stesso codice, che, una volta testato, può essere utilizzato su entrambi gli skid.

“Avendo due sistemi che utilizzano lo stesso codice, i costi di validazione si sono dimezzati”, ha dichiarato Brown. “I processi di collaudo non devono più essere ripetuti due volte, e anche la mole di lavoro connessa alla gestione della documentazione cartacea si è ridotta del 50%.”

I nuovi sistemi hanno anche permesso di ridurre drasticamente il numero di allarmi critici dovuti ai problemi di comunicazione: nei primi due mesi di funzionamento siamo scesi da 5-6 allarmi alla settimana a zero.

E se anche si verificano problemi sugli skid, i nuovi sistemi assicurano un maggiore livello di visibilità ai tecnici, che quindi possono risolverli più rapidamente. I convertitori di frequenza dei vecchi sistemi ad esempio non erano monitorati, per cui gli operatori di solito preferivano spegnere e riavviare la macchina piuttosto che scorrere decine e decine di codici di errore per risalire alla causa del problema. Adesso i codici di errore generati dai nuovi convertitori di frequenza vengono trasmessi al PLC e salvati in uno storico.

“Con il nuovo sistema e la topologia di rete Device-Level Ring, possiamo sapere esattamente dove si verifica un guasto”, spiega Brown. “Questo sistema probabilmente ci ha già fatto risparmiare una giornata di lavoro per la ricerca guasti in una sola settimana di funzionamento.”

Inoltre, con la nuova rete le informazioni raccolte a livello di controllo sono a disposizione di tutto l'impianto, il che semplifica l'accesso ai dati di funzionamento del sistema, e i dipendenti possono accedere agli skid anche da remoto, quando non si trovano nello stabilimento.

“Prima il livello di visibilità dall'esterno era bassissimo”, ricorda Brown. “Invece adesso quando ricevono una chiamata i tecnici impiegano due minuti ad accedere agli skid da remoto, dagli uffici o da altre sedi: un grosso vantaggio per la ricerca guasti.”

I risultati sopra citati si riferiscono specificamente all’utilizzo dei prodotti e servizi Rockwell Automation da parte dell'azienda biofarmaceutica in oggetto, in abbinamento ad altri prodotti. Per altri clienti, i risultati possono variare.

Allen-Bradley, ControlLogix, FactoryTalk, PartnerNetwork, PhaseManager, PlantPAx e PowerFlex sono marchi commerciali di Rockwell Automation Inc.

EtherNet/IP è un marchio commerciale di ODVA.