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Mallinckrodt Pharmaceuticals 升級控制系統

PlantPAx 分散式控制系統為藥品製造商減少停機時間

挑戰

  • 難以取得備用零件的過時系統
  • 無法執行預防性維護
  • 每日生產報告作業耗時費工

解決方案

  • PlantPAx® 分散式控制系統 - 標準化編程可讓功能規格更新;將系統複製於不同的 位置則可簡化編程作業;虛擬化基礎架構有利於以較少的伺服器來執行批次及人機介面軟體
  • 生產智能 - 升級的人機介面使用的圖形由舊有系統重繪而成;而報告及 Historian 軟體則會 收集、追蹤並記錄資料以利主動維護
  • 系統設計與交付 - Rockwell Automation 解決方案供應商 Stone Technologies 及 Syntronix 負責設計並交付解決方案

結果

  • 減少停機時間 - 實作期間停機時間僅五週,並在數日內提升運作時間
  • 提高資料存取能力 - 生產報告提供可行資訊,並加強操作員能力 針對問題進行故障檢測

背景

如果您曾因骨折而行動不便或曾接受 MRI 檢查,就可能使用過 Mallinckrodt Pharmaceuticals 製造的產品。這間營業額 50 億美元的全球企業生產各種特殊藥品及診斷造影劑。Mallinckrodt 為全國頂尖的止痛處方藥製造商,專向主要批發商及零售連鎖藥房銷售產品。公司專注發展止痛技術,已由單純的藥品供應商轉型為製造商,致力生產各種可辨識疼痛來源的設備。

公司在聖路易 40 英畝的園區內設置了活性藥物成分 (API) 廠房,製作各種用於麻醉劑及可銷售成品的成分。這座通過 FDA 確效的設施已有 145 年歷史,員工約 450 人。

廠房控制設備於 1985 年安裝,維護成本昂貴。Mallinckrodt 必須升級老舊技術,為廠房設置共用的控制系統平台。由於公司在 2013 年上市後必須對股東負責,因此成本及營運效率比以往更顯重要;而控制系統的升級,最終則有助於 Mallinckrodt 擴展業務並改善運作時間。

挑戰

對系統操作員而言,仰賴老舊系統最具挑戰的層面之一,就是非常欠缺支援。在廠房內所有的工程人員當中,只有兩位懂得設備運作所需的可程式邏輯控制器 (PLC) 技術。維修及廠商方面的支援極少,而備用零件的供應及成本也有問題。結果呢?就是更耗時、更昂貴的停機時間。

Mallinckrodt Pharmaceuticals 資深維護工程師 Don Geers 表示:「節省成本是公司更新系統的主要動機,而硬體故障導致的停機時間則是我們的最大顧慮。我們希望避免這些問題,設置更容易維護的新型控制系統並提升零件可用性。」

舊有技術無法讓維護工程師執行預防性維護。每日生產報告則可指出問題,但充其量也只是事後補救。由於被動維護措施是僅有的解決方案,因此無法避免意外和更長的停機時間。

Mallinckrodt 了解到停機時間成本高於變更成本,因此決定升級控制系統。要在 24 小時全年無休的設施中更換製程的「大腦」,必須經過審慎的規劃。團隊希望減少過渡期的停機時間,並確保新系統上線後能以高效率和全部產能投入運作。

解決方案

團隊選擇採用虛擬化架構。Mallinckrodt 決定完成升級作業,以 PlantPAx® 分散式控制系統 (由 Rockwell Automation 供應),更換舊有的可程式邏輯控制器,並建構於現有的 VMware 虛擬化基礎架構。虛擬化 PlantPAx 平台可在全廠提供多重領域的控制功能,並以較少的伺服器數量執行批次及人機介面軟體,大幅精簡伺服器及工作站的維護工作。

系統設計分兩階段完成,盡可能減少停機時間。第一階段由 Mallinckrodt 維護團隊負責,其中 Rockwell Automation 工程部門及當地系統整合商 Stone Technologies 及 Syntronix 參與開發編程標準。設計後,由 Rockwell Automation 製備文件並提交功能及設計規格,再由團隊建置、測試並確效編程程式碼。標準程式碼將用於下個階段及任何實作於設施的新專案。

開發階段期間,Rockwell Automation 在位於克里夫蘭的設施複製一套系統,於啟動前協助故障檢測並完成編程工作。Mallinckrodt 繼續採用了這項服務,以便於未來發生問題或更換系統時可獲得技術支援工程師的協助。

第二階段利用新的編程標準來更新功能規格。運用現有的生產線文件,有助於降低專案風險,也能更輕鬆地過渡到新系統,因為廠房的工程、品質及確效團隊均已熟悉文件內容,如此可減少系統測試及確效所需的時間和成本。

工廠驗收測試 (FAT) 在當地系統整合商及 Rockwell Automation 的協助下,以三個月的時間於 Mallinckrodt 設施順利完成。系統隨後即安裝於作業單位,並執行多次水批流量測試,以確保所有系統元件都可順利運作,再添加昂貴的化學藥劑來生產藥品及造影劑。測試成功後,就由 Rockwell Automation 和 Syntronix 工程師在現場完成啟動作業。

報告及 Historian 軟體經實作成為 PlantPAx 系統的一部分,以加強生產智能,該軟體可收集、追蹤及記錄關鍵製程資料,精確掌握生產趨勢,以利進行主動維護活動。Mallinckrodt 如今具備了經過確效的電子報告功能,能夠更妥善地因應規範報告需求,並透過每日電子生產報告簡化整體營運作業。

此外,Mallinckrodt 也升級了人機介面操作員終端機。新人機介面圖形由設施舊有的人機介面重繪而成,包含新 API 生產線的 140 個製程圖形畫面,旨在提供類似於廠房現有設備的營運介面,以利操作員輕鬆過渡至新上線的系統。

結果

最後只花五週即完成試運轉,並將安裝過程的停機時間降到最低;其中部分要歸功於智慧工程、遷移工具及全方位的功能測試。

Geers 表示:「新型 PlantPAx 系統在控制系統硬體提供更出色的診斷/故障檢測資訊。使用共同平台提供控制及資訊,也有利於公司維護人員從昂貴的被動維護模式,轉型為舊有技術無法實現的主動維護,讓我們繼續向前邁進的同時,還能進一步減少停機時間。」

位於另一棟建築的備援虛擬基礎架構,則提供了更多一層的保護,可避免因單一地點的災難性故障而導致整個系統停機;此外,虛擬化平台也有利於整合資訊孤島。Mallinckrodt 團隊將在資料中心系統故障時使用備份資料,或在排定的維護作業停電時執行備份,以確保生產線持續運作。

如果發生故障,Mallinckrodt 預估虛擬化系統至少可節省 8 小時 (最多 24 小時),來重啟系統並讓生產線恢復運作。本系統總共有三座獨立設施 (由其中一座為其他建築供應主要電源),以虛擬化功能實現快速的災害復原選項。

就維護的觀點而言,控制系統的升級無疑是一項成功,但其整體效益絕不侷限於維護層面。Mallinckrodt 的環境健康與安全部門 (EH&S)、工廠、生產及領導團隊,現在都能透過 PlantPAx 製程 Historian 軟體存取持續性的製程資料,從而更輕易地法規報告要求、即時存取生產資訊,並視需要展開行動。

事實上,整個園區的操作員和主管均受益於全新等級的系統資料存取能力。設施中的任何人都能使用 Excel® 試算表軟體存取 Historian 軟體資料,並可從園區內的任何建築加以分析。EH&S 專業人員可分析即時資料,確保危險化學物質未釋入環境。操作員在人機介面輸入生產資料後,即可產生電子批次記錄,減少合規報告錯誤的風險。

每日生產報告為工程師及經理提供相互關聯的製程資料,其收集範圍可涵蓋為期數日的批次作業,有利於迅速掌握生產趨勢、進行變更以簡化生產,或是精確辨識可能的瓶頸,使 Mallinckrodt 得以預測潛在問題、加速回應,並維持高度的一致性和品質。

Geers 表示:「Rockwell Automation 當初與我們洽談升級專案時,其工程師團隊具備了與生命科學領域客戶合作的經驗,這支專屬團隊熟悉製藥產業的架構和術語,令公司的決策團隊深具信心,並將中斷和問題減到最少,讓我們順利達成緊迫的時程目標。」

雖然控制系統和報告功能升級的主要動機是維護問題,但改良的作業系統及生產資料存取能力裨益了整體營運品質。如今 Mallinckrodt 已能針對各個工程部門建置適合的工具,並透過控制系統基礎架構賦予全體團隊更強大的能力,使公司獲益良多。

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