マリンクロットファーマスーティカルズ社は制御システムをアップグレード

背景

骨折に悩まされたり、MRIに耐えたことがある方は、マリンクロットファーマスーティカルズ

セントルイスの同社の40エーカーのキャンパスにあるのは、麻酔薬およびその他の最終的な販売可能な製品に使用される原材料を製造する医薬品有効成分(API)プラントです。FDAによって検証された施設は145年以上の歴史があり、従業員数は約450人です。

プラントの制御機器は1985年に設置され、維持費がかかっていました。マリンクロット社は、老朽化したテクノロジをアップグレードし、プラントを共通の制御システムプラットフォームにする必要がありました。2013年に上場して以来、コストと運用効率はこれまで以上に重要になり、株主に説明責任を負うようになりました。最終的に、制御システムのアップグレードにより、マリンクロット社はビジネスを進化させ、稼働時間の改善を実現できました。

課題

システムオペレータにとって、古いシステムに依存する上で最も困難な側面の1つは、サポートの限界でした。工場のすべてのエンジニアリング要員のうち、2人しか装置を実行するプログラマブル･ロジック･コントローラ(PLC)テクノロジを理解していませんでした。サービスとベンダーのサポートが最低限で、スペアパーツの入手可能性とコストも最低限しかありませんでした。その結果どうなったのでしょうか。ダウンタイムがより長くなり、さらにコストがかかるようになったのです。

マリンクロットファーマスーティカルズ社のシニア･メンテナンス･エンジニアであるダン･ゲールズ氏は次のように述べています。「システムを更新する際のコスト回避は大きな動機でした。ハードウェア障害に関連するダウンタイムが大きな問題でした。部品の可用性が向上し、メンテナンスが容易な新しい制御システムを導入することで、これらの問題を回避したかったのです。」

古いテクノロジでは、メンテナンスエンジニアは予知保全を実行できませんでした。毎日の生産レポートは問題を特定しますが、それらが発生した後でのみです。事後保全が唯一のソリューションであるため、計画外の長いダウンタイムは避けられません。

ダウンタイムのコストは変更のコストよりも大きいことを認識し、マリンクロット社は制御システムのアップグレードを決定しました。年中無休24時間体制で稼働する施設で製造プロセスの頭脳を置き換えるには、慎重な計画が必要です。チームは、過渡的なダウンタイムを制限し、新しいシステムがオンラインに戻った直後に、フル稼働で効率的に稼働することを望んでいました。

ソリューション

チームは仮想化アーキテクチャを選択しました。マリンクロット社は、既存のVMware仮想化インフラ上に構築されたロックウェル･オートメーションのPlantPAx®分散制御システムで旧式のPLCを置き換えることにより、アップグレードを完了することを決定しました。仮想化されたPlantPAxプラットフォームは、プラント全体の多分野制御を可能にし、バッチおよびHMIソフトウェアの実行に必要な物理サーバの数をなくしました。これにより、サーバとワークステーションに必要なメンテナンスが大幅に削減されました。

システム設計は、ダウンタイムを最小限に抑えるために2つのフェーズで完了しました。最初のフェーズはマリンクロット社のメンテナンスチームが担当し、プログラミング標準の開発に携わったロックウェル･オートメーションと現地システムインテグレータであるストーン･テクノロジーズ社とシトロニク社のエンジニアが担当しました。完了すると、ロックウェル･オートメーションは文書と機能および設計仕様を完成させました。次に、チームはプログラミングコードを作成、テスト、および検証しました。この標準コードは次のフェーズで使用され、施設で実装される新しいプロジェクトも使用されます。

開発段階では、ロックウェル･オートメーションのクリーブランドの施設に複製システムがあり、スタートアップ前にプログラミングのトラブルシューティングとファイナライズを支援しました。マリンクロット社は、問題やシステムの変更が発生した場合にテクニカル･サポート･エンジニアに将来の支援を求めるために、そのサービスを保持しました。

フェーズ2では、新しいプログラミング標準を使用して機能仕様の更新が実施されました。既存の生産ラインの文書を活用することで、プロジェクトのリスクを軽減できました。また、プラントエンジニアリング、品質、および検証チームのメンバーはすでに文書に精通しているため、新しいシステムへの移行を容易にしました。これにより、システムのテストと検証の時間とコストが削減されました。

現地システムインテグレータとロックウェル･オートメーションの支援により、マリンクロット社の施設で工場受入れテスト(FAT)が完了しました。FATを完了するのに3カ月かかりました。次に、システムをオペレーティングユニットに設置し、複数のウォーターバッチを実行して、すべてのシステムコンポーネントが適切に動作することを確認してから、医薬品およびイメージング成分の製造に使用される高価な化学物質を追加しました。テストが成功したことが証明されると、ロックウェル･オートメーションとシトロニクス社のエンジニアが現場での立上げを完了しました。

PlantPAxシステムの一部として、生産インテリジェンスを改善するために、レポートおよび履歴ソフトウェアが実装されました。このソフトウェアは、主要なプロセスデータを収集、追跡、記録して、生産の傾向を正確に示し、先行保全の作業を可能にします。検証済みの電子レポート機能を備えたマリンクロット社は、規制報告要件に対応し、毎日の電子生産レポートを通じて全体的な運用を合理化するための優れた機能を備えています。

さらに、マリンクロット社はHMIオペレータターミナルをアップグレードしました。新しいHMIグラフィックスは、施設の旧式のHMIから再描画され、新しいAPIライン用の140画面のプロセスグラフィックスで構成されていました。目標は、プラントの既存の機器と同様の操作インターフェイスを維持して、オペレータがオンラインになったときに新しいシステムに簡単に移行できるようにすることでした。

結果

結局、立上げに必要なのは5週間だけで、スマートエンジニアリング、移行ツール、包括的な機能テストのおかげで、設置の際のシステムダウンタイムが最小限に抑えられました。

ゲールズ氏は次のように述べています。「新しいPlantPAxシステムは制御システムのハードウェアにより多くの診断/トラブルシューティング情報を提供しました。制御と情報のための共通のプラットフォームがあることで、メンテナンス担当者は、高価な事後保全から、古いテクノロジでは不可能だった先行保全に移行することもできました。これにより、さらに進めるにつれてダウンタイムがさらに短縮されます。」

別の建物にある冗長仮想インフラは、保護の追加レイヤを提供し、1つの場所での壊滅的な障害がシステム全体をシャットダウンするのを防ぎます。さらに、仮想化されたプラットフォームは、情報の島を統合します。データセンターでシステム障害が発生した場合、マリンクロット社のチームがバックアップを使用します。また、定期的なメンテナンス停止中にバックアップを実行して、生産ラインを稼働させ続けることもできます。

障害が発生した場合、マリンクロット社は、仮想化によってシステムを再起動してラインをサービスに戻すために少なくとも8時間(最大24時間)節約できると推定しています。3つの独立した施設(1つは他のすべての建物の主要な電力供給元として機能)が関与するため、仮想化は迅速な災害復旧オプションを提供します。

メンテナンスの観点からは、制御システムのアップグレードは成功したと見なされましたが、そのメリットはメンテナンスの側面をはるかに超えています。マリンクロット社の環境の健康と安全(EH&S)、プラントフロア、生産、およびリーダシップチームは、PlantPAxプロセスヒストリアンを介して継続的なプロセスデータにアクセスできるようになりました。これにより、規制報告要件をより簡単に満たし、リアルタイムで生産情報にアクセスし、必要に応じてアクションを開始できます。

実際、キャンパス全体のオペレータとマネージャは、システムデータへの新しいレベルのアクセスから恩恵を受けています。ヒストリアンソフトウェアのデータは、Excel^®スプレッドシートを使用して施設内の誰でもアクセスでき、キャンパス内のどの建物からでも分析できます。EH&Sの専門家はリアルタイムデータを分析して、危険な化学物質が環境に放出されないようにすることができます。HMIで製造データを入力するオペレータは、電子バッチ記録を生成できるようになり、コンプライアンスレポートでのエラーのリスクが軽減されます。

毎日の生産レポートは、エンジニアとマネージャに、数日にわたって完了したバッチから収集された相関プロセスデータを提供し、傾向を素早く特定し、生産を合理化するか、潜在的なボトルネックを特定するための変更を行ないます。これにより、マリンクロット社は潜在的な問題を予測し、より迅速に対応し、一貫性と品質を高く保つことができます。

ゲールズ氏は次のように述べています。「ロックウェル･オートメーションが当初アップグレードについて私たちにアプローチしたとき、彼らのチームはライフサイエンスの顧客と協力するエンジニアで構成されていました。私たちの医薬品の構文と語彙を理解する専門のチームを持つことで、意思決定チームを安心させ、混乱や問題を最小限に抑えながら積極的なタイムラインに対応できるようになりました。」

制御システムとレポートのアップグレードを促したのはメンテナンスの問題であった可能性がありますが、運用全体で、オペレーティングシステムの改善と生産データへのアクセスの向上に関連するメリットを享受しています。マリンクロット社は、すべてのエンジニアリング部門向けのツールを構築し、チーム全体に力を与える制御システムインフラの恩恵を受けることができるようになりました。