Flexibel und sicher dank Thin Clients

Bei biopharmazeutischen Prozessen muss jeder Schritt, von der Zellkultivierung bis zur Fermentation in Bioreaktoren, exakt überwacht und kontrolliert werden. Parameter wie pH-Wert, Temperatur und Sauerstoffgehalt dürfen keine Schwankungen aufweisen, da schon kleinste Abweichungen die Produktqualität beeinträchtigen können. Ein aktuelles Beispiel für biopharmazeutische Produkte sind die Medikamente zur Behandlung von Adipositas – die sogenannten ‚Abnehmspritzen‘, die höchste Qualitätsstandards und sterile Produktionsbedingungen erfordern.

Die biopharmazeutische Produktion gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Im Jahr 2023 konnte laut Biotech-Report der Boston Consulting Group im Auftrag des Verbands Forschender Arzneimittelhersteller (vfa) in der Biopharma bezogen auf Deutschland ein mehr als dreimal so hohes Wachstum im Vergleich zum Vorjahr erzielt werden, wie es in der chemischen Pharma der Fall war. Trotz diesen hohen Wachstumszahlen ist die chemische Pharmaindustrie mit einem Marktanteil von circa 66 % in Deutschland immer noch zahlenmäßig überlegen. In der chemischen Pharmaproduktion liegt der Fokus häufig auf der Verarbeitung großer Wirkstoffmengen. Hier stehen Sicherheit und Explosionsschutz im Vordergrund, da viele Prozesse – bedingt durch Stäube oder Dämpfe – in explosionsgefährdeten Bereichen stattfinden.

Angesichts des anhaltenden Wachstums stehen Hersteller vor der Herausforderung, ihre Kapazitäten effizient zu skalieren. Für die Überwachung und Bedienung der Maschinen und Anlagen und damit für die Qualitätssicherung sind Bedienstationen beziehungsweise Human Machine Interfaces (HMIs) nötig. Aber: Der Einrichtung- und Instandhaltungs-aufwand dieser HMIs kann mit jeder neu hinzukommenden Einheit steigen. Daher setzen Anlagenbetreiber vermehrt auf Thin Clients, um die Kontrolle über die Skalierung und Instandhaltung zu behalten.

Skalierung der HMI-Infrastruktur

Das Visunet Panel für den Schaltschrankeinbau. © Pepperl+Fuchs

Thin Clients greifen – im Gegensatz zu PCs, die Daten lokal verarbeiten – auf zentrale Server zu, auf denen alle rechenintensiven Prozesse ablaufen. Der größte Vorteil dabei liegt in der zentralen Verwaltung. Software-Updates, Konfigurationsänderungen und Sicherheits-Patches können zentral eingespielt werden, ohne dass Techniker vor Ort sein müssen; in Reinräumen, wo der Zugang stark reglementiert ist, ein großer Pluspunkt. Service-Mitarbeiter müssen sich beim Betreten von Reinräumen nicht durch aufwendige Schleusenprozeduren kämpfen, sondern können die Thin Client-Geräte aus der Ferne verwalten. Wenn neue Geräte eingesetzt werden sollen, lassen sich die bestehenden Konfigurationen einfach auf diese kopieren. So können Unternehmen ihre Produktionskapazitäten erweitern, ohne Sicherheit oder Stabilität zu gefährden.

HMIs für die (bio)pharmazeutische Industrie

Pepperl+Fuchs hat für beide Bereiche der Pharmaproduktion, sowohl für die biopharmazeutische als auch für die chemische Pharmaindustrie, spezielle HMI-Systeme entwickelt, die den strengen, dort herrschenden Anforderungen entsprechen. Leicht zu reinigende, robuste und kantenfreie Edelstahlgehäuse sorgen für einen GMP-konformen Fit der Bedienstation für die Bedingungen der pharmazeutischen Industrie. Dank ihrer Zertifizierung für explosionsgefährdete Bereiche bis in die ATEX/IECEx Zone 1/21 lassen sich die Geräte selbst in Gefahrenzonen einsetzen, wie sie in chemischen Pharmabereichen auftreten können.

Die ‚Flaggschiffe‘ der industriellen Bedienstationen von Pepperl+Fuchs bilden die HMI-Serien ‚Visunet FLX‘ und ‚Visunet GXP‘. Es gibt sie als Panel für den Schaltschrankeinbau oder als komplettes, IP66-geschütztes System im Edelstahlgehäuse. Neben PC- und Direct Monitor-Varianten sind auch auf Thin Clients-basierte Remote Monitore (RMs) erhältlich, die die Vorteile von Thin Clients in die sensiblen explosionsgefährdeten Bereiche sowie in sterile Reinräume bringen.

Sichere Verwaltung

Die Module des Visunet FLX können individuell konfiguriert werden und bieten so maximale Flexibilität bei GMP-Konformität. © Pepperl+Fuchs

Neben der GMP-konformen Hardware bietet Pepperl+Fuchs auch Thin-Client-Software, die die Integration der Thin Clients in die Netzwerk-Architektur vereinfacht. Mit der Thin-Client-Management-Software ‚Visunet RM Shell‘ lassen sich die Geräte nahtlos in bestehende Systeme wie das Prozessleitsystem (PLS) oder das Manufacturing Execution System (MES) integrieren. Über die auf Windows 10 IoT Enterprise LTSC 2021 basierende Software lassen sich Remote-Verbindungen wie RDP und VNC auf Host-Server einrichten und verwalten. Geräte können zudem in eine Unternehmensdomäne – wie eine Active Directory – eingebunden werden, um eine zentrale Benutzerverwaltung und einheitliche Authentifizierung zu implementieren. Unbefugte Zugriffe können somit durch das zentrale Verwalten von Zugriffsrechten vermieden und Sicherheitsrichtlinien eingehalten werden. Die Thin-Client-Verwaltungssoftware ‚Visunet Control Center‘ bietet die Möglichkeit, alle auf der Visunet RM Shell basierenden Thin Clients zentral zu verwalten, zu updaten und Konfigurationen auf andere Geräte zu kopieren.

Die beiden Bedienstation-Serien können neben der Visunet RM Shell auch mit weiteren Softwareoptionen ausgestattet werden, wie zum Beispiel durch IGEL OS – ein plattformunabhängiges, Linux-basiertes Endpunkt-Betriebssystem, das den sicheren Zugriff auf virtuelle Anwendungen, Desktops und Cloud-Workspaces erlaubt.

Flexibel durch Modularität

Pepperl+Fuchs bietet eine durchgängige Thin-Client-Lösung – von der Leitwarte in die explosionsgefährdete Bereiche bis in die Zone 1/21. © Pepperl+Fuchs

Ein weiteres Merkmal der HMIs von Pepperl+Fuchs ist ihre modulare Bauweise. Die Visunet HMIs bestehen aus drei Modulen – Recheneinheit, Display und Stromversorgung –, die jeweils eigenständig für den explosionsgefährdeten Bereich zertifiziert sind. Fällt eine Komponente aus oder wird ein Upgrade benötigt, ist sie direkt vor Ort austauschbar, ohne dass das gesamte Gerät ersetzt werden müsste. Dies spart Kosten und reduziert Ausfallzeiten. Damit entfällt auch die Notwendigkeit, Geräte zur Instandsetzung einzusenden, wodurch sich Investitionen über viele Jahre hinweg absichern lassen.

RFID-Technologie integrierbar

Die HMI-Systeme bieten flexible Optionen zur Integration von RFID-Readern, die entweder direkt im Gehäuse verbaut oder als externes Sidecar angebracht werden können. Die Geräte beider Serien verfügen optional über im Gehäuse integrierte RFID-Reader, die sich für explosionsgefährdete Zonen wie 2/22 und sogar 1/21 eignen. Auch die Kompatibilität mit im Markt weitverbreiteten Login-Anwendungen wie beispielsweise ‚LogOnPlus‘ ist gegeben, was eine sichere Benutzeranmeldung ermöglicht. Gleichzeitig tragen die RFID-Reader zur Kontrolle und Beschränkung des Zugangs zu sensiblen Bereichen und Prozessen bei. Die sichere 2-Faktor-Authentifizierung des Bedienpersonals sowie die Nachverfolgbarkeit von Produktionsschritten werden so gewährleistet. Dies ist besonders wichtig, um regulatorische Anforderungen wie die FDA- oder EMA-Vorgaben zu erfüllen, die eine lückenlose Dokumentation vorschreiben. Darüber hinaus sind die integrierten RFID-Reader der Produktfamilien auch für Lösungen anderer Anbieter zertifiziert und freigegeben, wie etwa die ‚Nymi‘-Authentifikationsarmbänder.

Kundenindividuelle Lösungen

Yannick Klein ist Produkt Marketing Manager bei Pepperl+Fuchs in Mannheim. © Pepperl+Fuchs

Um der Individualität jeder Anlage gerecht zu werden, werden bei Pepperl+Fuchs in Solution Engineering Centern (SEC) kundenindividuelle Wünsche umgesetzt. Denkbar sind beispielsweise diverse Wandarm- und Montageoptionen, mobile Lösungen oder Doppelmonitorsysteme, die das MES- und Prozessleitsystem zeitgleich anzeigen können. Auch für diese Lösungen gibt es Ex-Zulassungen, die den sicheren Betrieb in explosionsgefährdeten Zonen zertifizieren.