Datenhandling erleichtern

Wolfgang Surber

Innerhalb des Chemischen Technikums in Freiburg verfügte Pfizer bereits über eine Prozessvisualisierung eines anderen Herstellers. Sämtliche akquirierte Daten wurden hierbei auf einem Rechnersystem dargestellt und abgelegt. Da die alte, vorhandene Visualisierung nicht erweiterbar war und insbesondere wegen der extrem langen Reaktionszeiten bei Bedien- und Beobachtungsvorgängen sowie der unzureichenden Auswertemöglichkeiten der Prozessdaten wurde nach einem völlig neuen Lösungskonzept gesucht. Dieses Konzept musste nicht nur auf einfache Art und Weise in die bestehende SPS-Struktur integrierbar sein, sondern sollte auch dem neuesten Stand der Technik entsprechen.

Diese Forderung legte es nahe, auch ein neues Konzept für das Datenhandling und für die Datenarchivierung vorzusehen.

Da die im Chemischen Technikum laufenden Prozesse über mehrere Tage hinweg aktiv sind und das Bedienpersonal nur im Zweischichtbetrieb vor Ort ist, war es außerdem notwendig, dass auch ein Beobachten der Anlage von außerhalb des Werkes erfolgen kann. Da Anlagen der pharmazeutischen Industrie meist der Validierung nach Standards entsprechend der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) und insbesondere des Code of Federal Regulation (CFR Part 11) unterliegen, wurde von Seiten des Unternehmens Pfizer auch hier eine entsprechende Forderung an das zukünftige Gesamtsoftwaresystem gestellt.

Das Chemische Technikum gehört zum Bereich der chemischen Forschung & Entwicklung und erfüllt in diesem Zusammenhang nachfolgende Aufgaben:

Zur Durchführung notwendiger chemischer Reaktionen verfügt das als explosionsgefährdeter Bereich eingestufte Technikum über eine Anzahl von Reaktoren mit einem Volumen von 50 bis 1600 l. In diesen Reaktoren werden die Reaktionskomponenten unter kontrollierten Bedingungen zur Reaktion gebracht. Die Isolierung der hergestellten Wirkstoffe wird, mit Hilfe verschiedener verfahrenstechnischer Operationen z.B. Filtration oder Zentrifugation, erreicht. Ein komplexes Versorgungssystem, welches den Betrieb des Technikums ermöglicht, umfasst neben dem Heiz- und Kühlsystem auch die Vakuum-, Stickstoff- und Druckluftversorgung. Eine kontinuierliche Abluftreinigungsanlage und eine Abwasserbehandlungsanlage dienen der Vermeidung von Emissionen in Luft und Abwasser. Zur Überwachung der Anlage werden die notwendigen Messdaten, wie beispielsweise Temperaturen, Drücke und Füllstände, kontinuierlich erfasst.

Die Konzepterstellung und Ausführung der Automatisierungslösung wurde auf Basis der Wonderware Terminal-Server-Technologie durch die HMR Automatisierung und Prozesstechnik GmbH realisiert.

Die Terminal-Server-Technologie basiert grundlegend auf der Trennung von Daten, Applikation und Bildschirmausgabe. Auf einem Terminal-Server mit dem Microsoft-Betriebssystem Windows 2000 Server werden zentralisiert alle Applikationen abgelegt und alle Abläufe der Anwendungen verwaltet. Angeschlossene PC-basierte Systeme, so genannte Thin Clients, benötigen dadurch keine eigene Applikationssoftware mehr und es werden auch keine Dateien oder Programme zwischen dem Server und den Clients ausgetauscht. Es erfolgt lediglich ein Austausch der Bildschirminformationen und der Tastatur- bzw. Mauseingaben. Neben einer Reduzierung der Client-Server-Administration werden auch Aufwand und Kosten für Wartung und Instandhaltung von Hard- und Software durch eine zentralisierte Verwaltung erheblich gesenkt.

PC-basierte Systeme müssen für den Einsatz in Ex-geschützten Zonen aufgrund des Umfeldes hohe Anforderungen erfüllen und sind dadurch auch erheblich teurer als herkömmliche PCs. Aus Kostengründen wurde daher kein Ex-PC eingesetzt, sondern ein wesentlich günstigeres Bedien-Terminal mit Zulassung für den Ex-Bereich. Die Terminal-Server-Lösung ist durch seine Technologie prädestiniert, solche Systeme als Client einzubinden. Man ermöglicht dadurch die Visualisierung direkt in der Ex-geschützten Anlage, so dass der Bediener nicht ausschließlich nur den Prozess im Reaktor durch Schaugläser betrachten muss, sondern er erhält durch die am Bildschirm dargestellten Prozesswerte auch einen unmittelbaren Einblick in die chemischen Reaktionen. Im Fehlerfall ist daher ein schnelles Eingreifen gewährleistet.

Das Anlagenkonzept des Chemischen Technikums sieht eine getrennte Aufgabenteilung in die Bereiche Visualisierung und Datenaufzeichnung bzw. Datenarchivierung vor, was auf drei getrennten Rechnersystemen realisiert wurde. Dazu werden auf einem Rechnersystem die gesamten Produktionsprozesse visualisiert und sämtliche Ereignisse sowie Störmeldungen für die Einträge auf die Datenbank vorbereitet. Ein zweites, redundantes Rechnersystem stellt die Visualisierung für das Bedienterminal im Ex-geschützten Reaktorraum zur Verfügung und bietet zusätzlich der Bürowelt mittels der vorhandenen PC-Infrastruktur einen Zugang zur Produktion von außerhalb. Neben dem Prozessvisualisierungssystem InTouch von Wonderware übernimmt in dieser Automatisierungslösung auch die Produktionsdatenbank IndustrialSQL Server die Datenaufzeichnung und Datenarchivierung. Hierbei verwaltet eine Serverstation mit gespiegelten Festplatten sämtliche Daten, Ereignisse und Störmeldungen. Die durch die Serverstation archivierten Daten werden bis zu einem Jahr gespeichert.

Zum einfachen Umgang mit den Daten wurde das Thin-Client-fähige Analysewerkzeug ActiveFactory von Wonderware installiert. ActiveFactory ist ein leistungsfähiges Software-Tool zur Analyse wichtiger Produktions- und Prozessdaten und bietet nicht nur dem Anlagen-Bedienpersonal von Pfizer den Zugang zu relevanten Daten, sondern ermöglicht auch die Auswertung der Daten im Büro mittels MS Excel. Über ein Add-In innerhalb Excel verbindet sich das verantwortliche Personal des Chemischen Technikums über das Netzwerk mit der Datenbank und greift entweder auf archivierte Daten oder gar auf Echtzeitwerte direkt aus dem Produktionsumfeld zu. Durch das gesamte Automatisierungskonzept und den Einsatz der zentralen Produktionsdatenbank IndustrialSQL Server werden für das gesamte Unternehmen Pfizer die Daten des Chemischen Technikums absolut transparent gehalten und entsprechend der Zugriffsberechtigung für jedermann zugänglich gemacht.

Der Einsatz der Wonderware-Softwareprodukte InTouch für Terminal Services, IndustrialSQL Server sowie ActiveFactory beschert dem Unternehmen Pfizer einige Vorteile:

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