LoRaWAN-basierte IoT-Plattform für UCB Pharma – für eine bessere Kontrolle der Umgebungsbedingungen
UCB Pharma ist auf Forschung, Entwicklung und Vertrieb von Arzneimitteln und innovativen Lösungen für Menschen mit Autoimmunkrankheiten und neurologischen Erkrankungen spezialisiert. Für die Entwicklung dieser Medikamente benötigt das Unternehmen eine hochgradig sterile, stabile und saubere Umgebung.
Die Problematik
UCB Pharma muss am Produktionsstandort für seine Arzneimittel für konstante Umgebungsbedingungen sorgen. Zu diesem Zweck verfügt das Unternehmen über ein System, das Temperatur, Feuchtigkeit und Druck der einzelnen Zonen steuert. Darüber hinaus überwacht ein Monitoringsystem die Gesamtheit dieser Daten, um jegliches Kontaminationsrisiko auszuschließen. Bei diesem letzteren System gab es technische Probleme, zudem war es modernisierungsbedürftig. UCB Pharma wandte sich daher mit dem Auftrag an uns, das EMS (Environment Monitoring System) sicherer, wartungsfreundlicher und zukunftsfähiger zu machen.
Der Weg zum Ziel
Um UCB Pharma zu helfen, führten wir zunächst eine Bedarfsermittlung („Audit“) in Verbindung mit einem PoC-Schritt („Proof Of Concept“) durch. Mithilfe der Daten, die wir per URS (User Requirement Specifications) sowie im Austausch mit den Nutzern des Systems ermittelt hatten, konnten wir anschließend die Eigenschaften, Besonderheiten und Leistungsanforderungen festlegen, die für die Nutzer relevant sind.
Die weiteren Projektphasen liefen wie folgt ab:
- Detailplanung beziehungsweise Spezifikation des gewählten Systems
- Realisierung beziehungsweise Programmierung des gewählten Systems
- FAT (Werksabnahme), Plattformtests
- Inbetriebnahme, Installation von Servern, Software, Sensoren, Sonden usw.
- SAT (Site Acceptance Test) und Qualifizierung/Tests am Standort
Zur Bemessung von Technologie und Standortabdeckung wurden Tests mit den Sensoren und Antennen durchgeführt. Im Anschluss daran wurde die Lösung am gesamten Standort in mehreren Phasen implementiert: Die erste Phase, die Verteilung der Lösung, diente als Basis für die Installation der Gesamtheit der Sonden.
Bezüglich der Konzeption des SCADA wurden die Nutzer in den gesamten Design-Prozess eingebunden („Co-Construction“). Durch diesen Austausch konnten die Daten vor ihrer Integration in die einzelnen Überwachungsansichten zunächst ermittelt und hierarchisiert werden.
Die Lösung
Für dieses Projekt mussten wir Kompetenzen aus den Feldern Konzeptentwicklung, Systemplattformarchitektur, Automatisierung und Informatik/IT bündeln.
Wir ersetzten das bestehende System durch eine PLC/IoT-Mischlösung auf Basis eines LoRaWAN. Dieses Netzprotokoll zeichnet sich durch seine hohe Reichweite bei gleichzeitig geringem Energiebedarf aus. Für die Verwaltung des LoRaWAN-Netzwerks fiel die Wahl auf „Galium IoT Hub“ (Vertrieb durch Factory Systemes). Die mit dem IoT verbundenen Sensoren messen insbesondere:
- Temperatur
- Feuchtigkeit
- Differenzdruck (Delta P)
- Parameter der Anlagenumgebung, z. B. CO2-Wert
Darüber hinaus wurde die Lösung mit einer SCADA-Wonderware System Platform verbunden. Dieses HMI-/SCADA-System macht die Kontrolle der Umgebungsbedingungen in den einzelnen Zonen aufgrund seiner ergonomischen Schnittstelle und der automatisch generierten, detaillierten Berichte erheblich einfacher.
Bei der modular aufgebauten Lösung kommunizieren mehrere Standardprodukte, zum Beispiel OCEASOFT-Sonden, mit dem LoRaWAN-Netzwerk. Daher ist das System besonders robust und flexibel:
- Während zuvor für Wartungsarbeiten zuerst Kabel gezogen und die Stromversorgung gesucht werden musste, kann jetzt einfach ein drahtloser, batteriegespeister Sensor eingesetzt werden.
- Mit nur zwei Antennen kann der gesamte Standort abgedeckt werden. Die Installation etlicher Gateways ist somit überflüssig.
- Einen Sensor zu versetzen, zu demontieren oder zu modifizieren ist einfacher. Dies erhöht die Flexibilität des Lebenszyklus des Systems.
- Für Instrumenten- und Wartungstechniker ist es einfacher, einen bereits vorkalibrierten Sensor zu ersetzen, als den Sensor vor Ort erst kalibrieren zu müssen.
Nach dem Baukastenprinzip haben wir aus Sensoren und einem Überwachungssystem eine perfekt an die pharmazeutische Umgebung angepasste Monitoring-Lösung entwickelt. Das Ergebnis ist ein modifizierbares System, bei dem der Kunde nicht von einem einzigen Lieferanten abhängig ist.
Schlüsselzahlen
200
installierte Sonden
Vollständige Abdeckung des Standorts
”Dieses Projekt war eine echte Herausforderung. Es war neu für uns und wir waren hochmotiviert, denn der Kunde hat uns einen großen Handlungsspielraum eingeräumt!
Adrien DirandIngenieur für Automatisierungstechnik und Informatik
Haben Sie ein Projekt aus dem Bereich Pharma, das Sie uns gern anvertrauen möchten?
Dann sollten wir uns mal zusammensetzen!
