Der PAT-Rahmen fordert Inline-Sensoren, die eine automatisierte Steuerung kritischer Prozessparameter ermöglichen, anstatt diese durch manuelle Probenahmen und separate Analysegeräte zu erfassen.

Bild: iStock, Brandon Laufenberg

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Process Analytical Technology Die Zukunft intelligenter Prozesssensoren

06.11.2020

Smarte Sensoren werden für die Prozessindustrie immer wichtiger. Kommunikation zwischen Komponenten und Software sowie Daten, die automatisch ausgelesen werden, sind ein Schritt in Richtung digitale Produktion.

Als die FDA vor 15 Jahren die PAT-Initiative (Process Analytical Technology) ins Leben rief, im Rahmen derer die Pharmaindustrie aufgefordert wurde, ihre Prozesse zu optimieren, veränderte dies den Sensormarkt sehr. Es mussten Wege gefunden werden, um sowohl die Produktionszeiten zu verkürzen, den Ertrag zu steigern sowie Abweichungen zu minimieren.

Die Lösung stellte in erster Linie eine Verbesserung der Dokumentation sowie eine Echtzeitmessung der relevanten Parameter dar. Als Sensorhersteller arbeitet Hamilton an Produkten, die die Einhaltung des PAT-Regelwerks erleichtern.

Keine Charge mehr verlieren

Der PAT-Rahmen fordert Inline-Sensoren, die eine automatisierte Steuerung kritischer Prozessparameter ermöglichen, anstatt diese durch manuelle Probenahmen und separate Analysegeräte zu erfassen. Hamilton ist mit den intelligenten Arc-Sensoren diesem Anspruch einen großen Schritt nähergekommen. Die Sensoren können nun ohne Transmitter direkt mit dem Prozessleitsystem (PLS) kommunizieren. Sie senden nicht nur einen kompensierten Messwert zur Steuerung von Prozessen, sondern auch eine Vielzahl von Diagnosedaten, die automatisch aufgezeichnet werden.

Mit der Arc-Technologie werden Konfigurationseinstellungen vereinfacht und diese können sogar von Sensor zu Sensor übertragen werden. Dadurch reduzieren sich Zeitaufwand und Fehlerpotenzial. Die Kommunikation wurde zudem flexibel gestaltet, sodass die Sensoren sogar von Mobilgeräten aus konfiguriert und überwacht werden können. Sie dokumentieren automatisch den Verlauf aller Ereignisse. Dadurch kann der Bediener auf einem Blick erkennen, wann der Sensor verwendet wurde, ob Kalibrierungs-, Schnittstellenfehler oder andere Warnungen auftraten.

Auch etwaige Hardwarefehler wie Glasrisse werden protokolliert. Diese Informationen können dann wie beispielsweise im Fall einer Prozessabweichung sofort verwendet werden oder dienen als Grundlage für Entscheidungen, wann zum Beispiel der Sensor kalibriert oder ausgetauscht werden muss.

Zukunft gehört intelligenten Sensoren

Hamilton arbeitet kontinuierlich an Möglichkeiten, die Erfüllung der PAT-Vorgaben zu vereinfachen, von der Einführung neuer Messparameter bis hin zu einem fortschrittlichen Datenmanagement. Die Integration in Cloud Computing und Internet-of-Things-Diensten wird die Zukunft sein, um Prozesse weiter zu vereinfachen.

Hierbei erhält das PLS die Daten von den Sensoren und sendet sie gleichzeitig in die Cloud. So kann beispielsweise automatisch abgefragt werden, wann es Zeit für die nächste Wartung ist, oder ob ein Sensor nach nur wenigen Einsätzen getauscht werden sollte, um Fehler und damit einhergehend Ausschuss zu vermeiden.

Mit immer mehr verfügbaren Daten wird eine Vielzahl neuer Analysen möglich sein, die zu kontinuierlichen Verbesserungen der Chargenqualität führen können. „Quality-by-Design“ ist das ultimative Ziel. Die Anzahl der messbaren Prozessparameter wird daher auch in Zukunft weiter zunehmen, ebenso die Genauigkeit der Messwerte. Dafür braucht es anspruchsvolle Tools hinsichtlich des Datenmanagements.

Mit der Nutzung intelligenter Sensoren ist ein hohes Maß an Effizienz, Ertrag und Qualität möglich, wie seitens der PAT-Initiative gefordert.

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Bildergalerie

  • Die Hamilton-Sensoren können ohne Transmitter direkt mit dem Prozessleitsystem kommunizieren.

    Bild: Hamilton

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