制藥4.0搭載智能規(guī)格轉(zhuǎn)換

“規(guī)格轉(zhuǎn)換”這一概念，并不一定會(huì)立即引發(fā)制藥行業(yè)的關(guān)注。但是，如果從制藥生產(chǎn)中所面臨的以成本、競(jìng)爭(zhēng)壓力以及嚴(yán)格的監(jiān)管為主要特征的挑戰(zhàn)來(lái)看，智能化的規(guī)格轉(zhuǎn)換就意味著在效率、產(chǎn)品質(zhì)量和過(guò)程可靠性方面取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。利用自動(dòng)化的聯(lián)網(wǎng)解決方案，制藥公司得以朝著制藥 4.0 邁出關(guān)鍵性的一步。

圖 1：在制藥生產(chǎn)中通過(guò)貼標(biāo)機(jī)進(jìn)行規(guī)格轉(zhuǎn)換

在制藥行業(yè)，中心線的設(shè)計(jì)非常重要，其中必須始終選擇最佳的機(jī)器設(shè)置，以避免不必要的工藝偏差，從而防止產(chǎn)品質(zhì)量下降。以最佳方式連結(jié)生產(chǎn)、技術(shù)、維護(hù)和電子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)至關(guān)重要，這樣才能充分利用設(shè)備效率。此外，制藥生產(chǎn)中日益增長(zhǎng)的產(chǎn)品多樣性和越來(lái)越小的批量，都要求設(shè)備具有高度的靈活性。這就需要進(jìn)行規(guī)格轉(zhuǎn)換，它可能是設(shè)備可用性方面的關(guān)鍵性因素。通過(guò)優(yōu)化規(guī)格轉(zhuǎn)換，可以顯著減少產(chǎn)品轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換時(shí)間，并提高過(guò)程可靠性。傳感器和定位系統(tǒng)制造商 SIKO GmbH 提供不同的規(guī)格轉(zhuǎn)換方案，包括純機(jī)械式的位置指示器乃至全自動(dòng)定位驅(qū)動(dòng)器。

優(yōu)化規(guī)格轉(zhuǎn)換的效益

規(guī)格轉(zhuǎn)換在制藥生產(chǎn)中無(wú)處不在，特別是對(duì)于產(chǎn)品的包裝工藝、標(biāo)識(shí)或檢查。每當(dāng)必須為新產(chǎn)品在機(jī)器上更改尺寸時(shí)，就需要調(diào)整所謂的規(guī)格——無(wú)論是使用曲柄手動(dòng)調(diào)整還是通過(guò)驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)化調(diào)整。

更改機(jī)器設(shè)置時(shí)，必須始終小心，因?yàn)殄e(cuò)誤可能會(huì)蔓延開(kāi)來(lái)，從而對(duì)產(chǎn)品結(jié)果造成不利影響。監(jiān)控或者全自動(dòng)化的規(guī)格轉(zhuǎn)換可將錯(cuò)誤設(shè)置的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，并使過(guò)程的設(shè)計(jì)更加靈活。優(yōu)化規(guī)格轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢(shì)在于：

? 高重復(fù)精度，使藥品生產(chǎn)始終保持相同的規(guī)格和質(zhì)量

? 加快轉(zhuǎn)換時(shí)間，從而提高處理速度

? 提高效率并降低成本

? 提高過(guò)程可靠性，這也是制藥生產(chǎn)中的關(guān)鍵性標(biāo)準(zhǔn)

規(guī)格轉(zhuǎn)換分為手動(dòng)、監(jiān)控和自動(dòng)轉(zhuǎn)換。哪一種類(lèi)型的規(guī)格轉(zhuǎn)換最合適，取決于要求：規(guī)格調(diào)整的頻率越大，生產(chǎn)質(zhì)量的要求越高（這是制藥行業(yè)的準(zhǔn)則），就越適合使用監(jiān)控或者自動(dòng)化的定位系統(tǒng)。

圖 2：節(jié)省時(shí)間對(duì)比，手動(dòng)與全自動(dòng)規(guī)格轉(zhuǎn)換，紙板盒校正裝置調(diào)整

圖 3：智能化定位解決方案帶來(lái)的優(yōu)化潛力對(duì)比

手動(dòng)規(guī)格轉(zhuǎn)換

手動(dòng)規(guī)格轉(zhuǎn)換使用機(jī)械和電子位置指示器來(lái)指示當(dāng)前位置的實(shí)際值。它們適用于極少需要進(jìn)行調(diào)整的基礎(chǔ)機(jī)器。SIKO 暢銷(xiāo)的機(jī)械數(shù)字位置指示器非常精確、清晰易讀，并且可針對(duì)每一種應(yīng)用進(jìn)行專(zhuān)門(mén)配置。

相較于機(jī)械位置指示器，電子位置指示器的優(yōu)勢(shì)在于可以自由編程，因此使用更加靈活?？梢暂p松配置諸如主軸間距、小數(shù)位、旋轉(zhuǎn)方向、安裝位置或在折角模式下使用等參數(shù)。方便實(shí)用：機(jī)械和電子型號(hào)可兼容安裝，因此改裝或擴(kuò)展都不成問(wèn)題。

監(jiān)控規(guī)格轉(zhuǎn)換

可與總線兼容的電子位置指示器可以通過(guò)規(guī)定額定值監(jiān)控規(guī)格轉(zhuǎn)換，指示器集成在機(jī)器控制系統(tǒng)中。借助其中保存著所有產(chǎn)品型號(hào)及其配方額定值的配方管理單元，可在各個(gè)位置指示器和上級(jí)控制單元之間進(jìn)行實(shí)際值和額定值的交換和校準(zhǔn)。由于在指示器上的所有額定值和實(shí)際值一致的情況下才會(huì)重新啟動(dòng)設(shè)備，因此可以提高過(guò)程可靠性。這樣可以避免次品或損壞設(shè)備部件。在這一產(chǎn)品型號(hào)中，仍然手動(dòng)對(duì)軸進(jìn)行調(diào)節(jié)；而以電子方式監(jiān)控設(shè)置是否正確。電子位置指示器的特別之處在于 LED 指示燈，它可為操作員清楚地顯示位置狀態(tài)：綠燈表示“位置正確”，紅燈表示“位置不正確”。此外，顯示器中還集成有一個(gè)箭頭方向指示器，指示出正確的調(diào)節(jié)方向。

圖 4：在制藥生產(chǎn)中通過(guò)電子位置指示器進(jìn)行規(guī)格轉(zhuǎn)換

監(jiān)控規(guī)格轉(zhuǎn)換的應(yīng)用

在制藥生產(chǎn)中，監(jiān)控規(guī)格轉(zhuǎn)換可能會(huì)對(duì)例如需要頻繁調(diào)節(jié)的裝盒機(jī)設(shè)備或者產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)大有幫助?！白匪荨痹O(shè)備是一項(xiàng)相對(duì)較新的研發(fā)成果，必須通過(guò)該設(shè)備為處方藥貼上清晰、可追溯的標(biāo)簽。同時(shí)，諸如打印、讀取、貼標(biāo)簽和稱(chēng)重等各種過(guò)程都因此需要進(jìn)行大量的調(diào)整。利用監(jiān)控規(guī)格轉(zhuǎn)換就可以顯著提高這些設(shè)備的過(guò)程可靠性。

圖 5：在制藥生產(chǎn)中通過(guò) SIKO 位置指示器在一臺(tái)追溯設(shè)備上進(jìn)行規(guī)格轉(zhuǎn)換

自動(dòng)規(guī)格轉(zhuǎn)換

如果需要在不加任何人為干預(yù)的情況下對(duì)軸進(jìn)行調(diào)節(jié)，人們就會(huì)談到通過(guò)緊湊型驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行自動(dòng)規(guī)格轉(zhuǎn)換。與機(jī)器控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)器直接移動(dòng)到所需位置。通過(guò)自動(dòng)化可以進(jìn)一步大幅減少轉(zhuǎn)換時(shí)間。此外，如果必須經(jīng)常對(duì)難以接近的設(shè)備部件進(jìn)行調(diào)整，那么自動(dòng)化也是有益的選擇。

驅(qū)動(dòng)器以其高度集成的結(jié)構(gòu)為特點(diǎn)，它將所有組件組合于一個(gè)設(shè)備中：無(wú)刷直流電機(jī)（無(wú)磨損）、低背隙的高性能傳動(dòng)裝置以及位置傳感器和電力及控制電子裝置。將驅(qū)動(dòng)器集成于機(jī)器控制系統(tǒng)之中以及與控制系統(tǒng)通信均非常簡(jiǎn)便，這還要?dú)w功于大量的通用標(biāo)準(zhǔn)接口。其中包括符合 Siemens 標(biāo)準(zhǔn)的 Profibus 或 Profinet 接口、成本低廉的串行接口（例如 RS485 和 CAN）、IO-Link 以及現(xiàn)代工業(yè)以太網(wǎng)接口。

根據(jù)應(yīng)用的要求不同，需要考慮驅(qū)動(dòng)器不同性能等級(jí)的問(wèn)題：折疊紙盒料庫(kù)中的小型驅(qū)動(dòng)器僅需較低功率進(jìn)行微調(diào)，而在大型紙板箱供給系統(tǒng)中則必須通過(guò)驅(qū)動(dòng)器以相對(duì)較高扭矩移動(dòng)整個(gè)機(jī)組。

同樣，在使用這種規(guī)格轉(zhuǎn)換型號(hào)時(shí)，僅當(dāng)驅(qū)動(dòng)器與控制系統(tǒng)之間的過(guò)程數(shù)據(jù)交換使實(shí)際值與額定值一致時(shí)，控制系統(tǒng)才會(huì)命令設(shè)備重啟。

圖 6：通過(guò) SIKO 驅(qū)動(dòng)器對(duì)用于標(biāo)識(shí)藥品包裝的貼標(biāo)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化規(guī)格轉(zhuǎn)換

圖 7：通過(guò) SIKO 驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)化完成機(jī)器改裝

圖 8：通過(guò) SIKO 緊湊型驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)化完成機(jī)器改裝

預(yù)見(jiàn)性維護(hù)

通過(guò)緊湊型驅(qū)動(dòng)器的另一項(xiàng)功能，可以推斷驅(qū)動(dòng)器本身和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)：診斷能力。通過(guò)集合和監(jiān)控驅(qū)動(dòng)器的各項(xiàng)參數(shù)，例如電機(jī)中的電流消耗、控制和負(fù)載電路上的溫度或電壓值，可以提早發(fā)現(xiàn)異常情況，從而確定維護(hù)需求。如果超過(guò)設(shè)定的數(shù)值，就可以直接采取措施。

結(jié)論：自動(dòng)化程度提高，數(shù)據(jù)增多

在制藥生產(chǎn)中，智能規(guī)格轉(zhuǎn)換包含多個(gè)維度：其中有可以直接衡量出的效果，例如調(diào)整時(shí)間減少、設(shè)備可用性提高、效率提高以及過(guò)程可靠性提高。另外，智能解決方案有助于在生產(chǎn)中盡可能“無(wú)噪音地”完成這類(lèi)次要過(guò)程。關(guān)于規(guī)格轉(zhuǎn)換，無(wú)需過(guò)多擔(dān)心；如果運(yùn)行正常并且可靠，就可以把注意力放在有嚴(yán)格要求的主要工作上，例如生產(chǎn)線清理或全面的文檔記錄。

在自動(dòng)化和數(shù)字化程度日益提高的過(guò)程中，諸如位置指示器和伺服電機(jī)等外圍組件變得越來(lái)越重要。例如“追溯”系統(tǒng)等新的研發(fā)成果就印證了這一點(diǎn)。數(shù)據(jù)收集、自我診斷和組件的使用壽命監(jiān)控等附加優(yōu)勢(shì)，使智能規(guī)格轉(zhuǎn)換成為制藥 4.0 的關(guān)鍵性組成部分。

圖 9：通過(guò)正確的機(jī)器設(shè)置實(shí)現(xiàn)完全控制和過(guò)程可靠性 - 以紙板盒校正裝置為例

作者信息

工程碩士（高等專(zhuān)科學(xué)校）Juergen Schuh

SIKO GmbH 轉(zhuǎn)換解決方案業(yè)務(wù)部門(mén)主管

能力/經(jīng)歷：

? 電氣工程專(zhuān)業(yè)

? 在 SIKO 測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域擁有三十余年的應(yīng)用工程師經(jīng)驗(yàn)

在機(jī)械和設(shè)備制造領(lǐng)域

? 技術(shù)銷(xiāo)售主管和針對(duì)工業(yè)應(yīng)用的電子定位系統(tǒng)

業(yè)務(wù)支持

? 目前負(fù)責(zé)并且 100% 專(zhuān)注于“轉(zhuǎn)換解決方案”業(yè)務(wù)領(lǐng)域

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