Mallinckrodt Pharmaceuticals 升級控制系統

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。