Donde la calidad y el cumplimiento se fusionan con la digitalización y el diseño

Los constructores de las fábricas farmacéuticas inteligentes del futuro se enfrentan a los nuevos requisitos que acompañan a la transformación digital. Como uno de los principales fabricantes de equipos originales de China para la industria farmacéutica, SMA ha desarrollado una nueva prensa de comprimidos que satisface estas necesidades al combinar la conectividad y la transparencia con el diseño funcional y la comodidad del operario. Para llenar el vacío entre cumplimiento, rendimiento y facilidad de uso, SMA confió en una colaboración de automatización con B&R.

La industria farmacéutica está acostumbrada a aplicar unos requisitos estrictos, ya que se utilizan algunas de las regulaciones y estándares más controlados que existen. Sin embargo, a medida que los productores farmacéuticos construyen fábricas cada vez más digitalizadas y conectadas, los desafíos técnicos y las soluciones resultantes se vuelven más complejos que nunca. Y, por ello, SMA se planteó unos objetivos ambiciosos para su nueva prensa de comprimidos; no solo para las métricas de rendimiento habituales, sino también en términos de diseño funcional y sencillo para el operario.

En su evaluación de la tecnología de automatización para la nueva prensa, la empresa también priorizó el coste total de la operación, incluyendo factores como la posibilidad de reutilizar el software y la disponibilidad de soluciones remotas para la puesta en marcha, el mantenimiento y el diagnóstico de la máquina. Después de varias conversaciones con el equipo de B&R acerca de los requisitos del proyecto y la realización funcional, SMA estaba convencida de que B&R y su sistema de automatización estaban más que a la altura de las circunstancias, y decidió cooperar con B&R en la nueva prensa de comprimidos.

En los productos farmacéuticos la calidad siempre es la máxima prioridad, y este es el primer factor por el que se juzga a la maquinaria farmacéutica. Para una prensa de comprimidos, la calidad equivale a la capacidad de producir comprimidos de un peso y un grosor precisos y uniformes. Ello viene determinado, en gran medida, por la presión aplicada por los punzones superior e inferior. Obtener unas mediciones rápidas y precisas de esta presión es crucial para optimizar el rendimiento de la máquina mediante ajustes dinámicos en los servoejes de los punzones, los rodillos de precompresión superior e inferior y la estación de llenado.

En la prensa de comprimidos de SMA, este rendimiento de la medición se logra utilizando un módulo de entradas analógicas X20 de B&R, que permite el muestreo de 5 kHz/16 bits con un búfer. Pueden lograrse velocidades incluso más altas utilizando un módulo de procesamiento basado en FPGA de alta velocidad que utiliza la tecnología reACTION de B&R, que permite unos tiempos de ciclo tan breves de hasta 1 μs. El módulo de tecnología reACTION también es compatible con la programación IEC 61131-3 y permite prescindir de los controles de alta velocidad.

La plataforma de automatización es un Panel PC 3100 de B&R montado en un brazo articulado y con tecnología Intel Core-i, que puede ejecutar simultáneamente Windows y tareas en tiempo real. Conectados a través de Ethernet POWERLINK de alta velocidad en tiempo real, dos servoaccionamientos ACOPOS P3 de B&R ofrecen un control preciso para seis ejes en un tercio del espacio en armario que se requeriría para los servoaccionamientos convencionales de un solo eje.

Además de la potencia de cálculo y la precisión del control, las máquinas modernas también dependen de la conectividad de datos. Cuanto más inteligente es la fábrica, más equipos de la planta deben conectarse a los sistemas MES/ERP para tareas como la contabilidad financiera, la programación de los pedidos y el control de calidad. Con servidores de OPC UA integrados y compatibilidad con la comunicación PackML, el sistema de control y E/S X20 de B&R facilita que el sistema MES configure y acceda a la máquina para obtener datos relativos a operaciones de producción, registro de auditoría, calidad y mantenimiento.

De hecho, con OPC UA no solo pueden interconectarse equipos dentro de las mismas fábricas, sino que los controles de B&R también pueden utilizarse como dispositivos Edge que añaden datos y los envían a la nube, donde pueden aplicarse sofisticados algoritmos de aprendizaje automático. La eficacia general del equipo en tiempo real se mide localmente y luego se envía al sistema de gestión de la producción o para la supervisión en la nube. B&R incluso ofrece una función de software preconfigurada que facilita el envío de alarmas directamente a los smartphones de los técnicos de servicio.

Para la certificación FDA/GAMP que se necesita para toda la maquinaria farmacéutica, SMA pudo confiar en la tecnología mapp de B&R, que encapsula las principales funciones en componentes de software preprogramados y modulares. El componente mapp Audit facilitó el cumplimiento de los requisitos de la norma 21 CFR parte 11 para la certificación de firma electrónica y la documentación a prueba de manipulaciones, mientras que mapp User gestiona el acceso y los derechos de los usuarios.

Con toda la configuración y sin necesidad de programación, estas funciones de mapp y otras (como la gestión de recetas, los informes de inteligencia empresarial y algunas más) pudieron implementarse fácilmente y aceleraron notablemente el proceso de desarrollo de SMA. El paquete mapp View también ofreció a los desarrolladores de SMA unas potentes herramientas para el diseño de la HMI. Pudieron crear una aplicación de HMI basada en la web que muestra grandes cantidades de datos útiles de una forma clara e intuitiva. Gracias a la conectividad OPC UA, puede verse en cualquier PC o smartphone compatible con JavaScript y HTML.

Con su solución de automatización de B&R, la nueva máquina de SMA consigue un rendimiento de muy alta velocidad y los usuarios pueden disfrutar de sus funcionalidades digitales junto con una interfaz atractiva e intuitiva. "El listón estaba realmente muy alto para esta nueva máquina, pero el equipo de ingenieros de B&R y SMA estuvo más que a la altura de las circunstancias", afirma el presidente y director general de SMA, Yin Wenping. "Este éxito nos ilusiona enormemente para futuros proyectos, en los que asumiremos desafíos aún más difíciles en la producción farmacéutica inteligente".