智能規格轉換制藥4.0的關鍵組件

文/ Juergen Schuh

如果從藥品生產所面臨的成本、競爭壓力以及嚴格監管等挑戰來看——采用智能化的規格轉換就意味著可以在效率、產品質量和過程可靠性方面取得競爭優勢。通過利用自動化聯網解決方案，制藥公司可以朝著制藥4.0邁出關鍵性的一步。

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Juergen Schuh認為，采用智能化的規格轉換可以幫助制藥企業在效率、產品質量和過程可靠性方面取得競爭優勢

在制藥行業，中心線的設計非常重要，必須始終保證正確的機器設置，以避免不必要的工藝偏差，防止產品質量下降。只有以合適的方式連結生產、技術、維護和電子數據采集系統，才能做到充分利用設備效率。此外，制藥生產中產品的多樣性和越來越小的批量，都要求設備具有更高的靈活性。這就需要進行規格轉換，它是決定設備可用性的關鍵性因素。通過優化規格轉換，可以顯著減少產品轉換的時間，并提高過程可靠性。在這方面，傳感器和定位系統制造商SIKO GmbH可提供不同的規格轉換方案——從純機械式的位置指示器，到可全自動定位的驅動器。

優化規格轉換帶來的效益

規格轉換在制藥生產中無處不在，特別是對于產品的包裝工藝、標識或檢查來說更是如此。每當必須為新產品在機器上更改尺寸時，就需要調整所謂的規格——無論是使用曲柄手動調整還是通過驅動器進行自動化調整。

規格轉換可分為手動規格轉換、監控規格轉換和自動規格轉換。制藥企業需要根據生產的具體要求，確定哪一類型的規格轉換最為合適。一般來說，規格調整的頻率越大，對生產質量的要求就越高（這是制藥行業的準則之一），也就越適合使用監控或者自動化的定位系統。

更改機器設置時，必須保持謹慎，因為出現任何一絲偏差就極可能會對最終產品造成不良影響。采用監控或者全自動化的規格轉換可將錯誤設置的風險降到最低，并使過程的設計更加靈活。優化規格轉換的優勢在于：

手動規格轉換（左）與全自動規格轉換（右）的用時對比

智能化定位解決方案帶來的優化潛力對比

?保證高重復精度，使藥品生產始終保持相同的規格和質量；

?加快轉換時間，提高處理速度；

?提高效率并降低成本；

?提高過程可靠性——制藥生產中的一個關鍵性標準。

手動規格轉換

手動規格轉換通常使用機械或電子數字位置指示器來指示所處位置的實際值。它們適用于極少需要進行調整的基礎機器。SIKO暢銷的機械數字位置指示器非常精確、顯示清晰易讀，并且可針對每一種應用進行專門配置。

相較于機械數字位置指示器，電子數字位置指示器的優勢在于可自由編程，因此使用起來更加靈活。通過電子數字位置指示器，可以輕松配置諸如主軸間距、小數位、旋轉方向、安裝位置或在折角模式下使用等參數，方便實用。而且機械和電子數字位置指示器可兼容安裝，因此改裝或擴展都不成問題。

監控規格轉換

與總線兼容的電子數字位置指示器可通過規定額定值進行監控規格轉換。這種指示器集成在機器控制系統中，每個位置指示器都可以借助保存著所有產品型號數據及其配方額定值的配方管理單元，和上級控制單元之間進行實際值和額定值的交換與校準。只有當指示器上所有的額定值都與實際值保持一致時，控制系統才會重新啟動設備，這樣有效提高了設備的過程可靠性，并可以避免產生次品或損壞設備部件。在同一產品型號的生產過程中，仍然可以對軸進行手動調節，并通過電子方式監控設置是否正確。電子數字位置指示器的特別之處在于配有LED指示燈，它可為操作員清楚地顯示位置狀態：綠燈表示“位置正確”，紅燈表示“位置錯誤”。此外，指示器的顯示器中還集成有一個箭頭方向指示器，可以指示出正確的調節方向。

在藥品生產中，監控規格轉換會對需要頻繁調節的裝盒機設備或者產品的標識大有幫助。“追溯”設備是一項相對較新的研發成果，制藥企業必須通過該設備為處方藥貼上清晰、可追溯的標簽。同時，打印、讀取、貼標簽及稱重等各種過程的設備也都需要進行相應的大量調整。利用監控規格轉換就可以顯著提高這些設備的過程可靠性。

自動規格轉換

如果要在沒有任何人為干預的情況下對軸進行調節，就需要通過緊湊型驅動器進行自動規格轉換。在自動規格轉換中，與機器控制系統聯網的驅動器會直接移動到所需位置，這種自動化過程可以大幅減少轉換的時間。此外，如果必須經常對難以接近的設備部件進行調整，那么自動化也是一種不二之選。

在藥品生產中通過電子數字位置指示器進行規格轉換

在藥品生產中通過SIKO位置指示器在一臺“追溯”設備上進行規格轉換

驅動器的特點是具有高度集成的結構，它將多種組件集成于一個設備之中：無刷直流電機（無磨損）、低背隙的高性能傳動裝置、位置傳感器、電力及控制電子裝置都集成在了驅動器中。而且驅動器配有大量的通用標準接口——包括符合Siemens標 準 的Profibus或Profinet接口、成本低廉的串行接口（如RS485和CAN）、IOLink以及現代工業以太網接口，因此無論是將其集成于機器控制系統之中，還是通過它與控制系統進行通信，均非常簡便。

根據應用要求的不同，制藥企業還需要考慮驅動器不同性能等級的問題：在折疊紙盒料庫中的小型驅動器僅需較低功率來進行微調，而在大型紙板箱供給系統中的驅動器則必須以相對較高的扭矩移動整個機組。

通過 SIKO 驅動器完成機器的自動化改裝

自動規格轉換也擁有與監控規格轉換相同的優點：只有當驅動器與控制系統之間完成過程數據交換，確定實際值與額定值一致后，控制系統才會命令設備重啟。另外，緊湊型驅動器還具有診斷能力，可以由此推斷出驅動器本身和設備的運行狀態。通過集合和監控驅動器的各項參數，如電動機中的電流消耗、控制和負載電路上的溫度或電壓值，可以提早發現異常情況，從而確定維護需求。如果這些參數超過設定的數值，就可以直接采取措施，進行預防性維護。

邁向制藥4.0

在藥品生產中，采用智能規格轉換能帶來多種益處。其中既包括一些可以直接衡量出來的效果，如調整時間的減少，設備可用性、效率以及過程可靠性的提高；也包括一些潛在收益：采用智能解決方案可以確保規格轉換過程的可靠性，有助于在生產中盡可能“無噪音地”完成這類次要過程，由此操作員就可以把注意力放在其他有嚴格要求的主要工作上，如生產線的清理或全面的文檔記錄。

在藥品生產自動化和數字化程度日益提高的今天，位置指示器和伺服電機等外圍組件正變得越來越重要。“追溯”系統等新的研發成果的出現便印證了這一點。憑借數據收集、自我診斷以及可進行組件使用壽命的監控等附加優勢，智能規格轉換有望成為制藥4.0的關鍵性組成部分。