Pepperl+Fuchs: Mensch und Technik im direkten Dialog

Keine Branche der Welt ist einer derart tiefgreifenden Regulierung ausgesetzt, wie die pharmazeutische Industrie. Prozesse müssen lückenlos dokumentiert werden. Vorschriften können sich jederzeit ändern. International etablierte Standards wie GMP fordern höchste Sicherheitsstandards und eine kompromisslose Qualitätssicherung. Das alles verlangt eine agile Produktionsumgebung, die ein hohes Maß an Flexibilität erlaubt und dabei maximale Effizienz und Wirtschaftlichkeit gewährleistet.

Durchgängige Kommunikation
Ethernet-APL ist die neue Schlüsseltechnologie, mit der die Prozesssteuerung eine völlig neue Entwicklungsstufe erreicht. Ethernet ist der weltweit akzeptierte Standard, der im administrativen Bereich genauso zu Hause ist, wie im privaten Umfeld. Der Ethernet Advanced Physical Layer ist eine neue physikalische Ebene die uneingeschränkte Ethernet-Kommunikation auch unter den speziellen Bedingungen im Prozessbereich ermöglicht. Dafür werden nicht nur bereits vorhandene Kabel-Infrastrukturen genutzt. Auch die Eigensicherheit für explosionsgefährdete Bereiche ist gewährleistet.
Mit Ethernet-APL reicht das Ethernet bis hinunter zur Feldebene. Die Switched Network Architektur verhindert Übersprechen und andere Störungen durch eine Trennung zwischen den Instrumenten. Beliebige Topologien und uneingeschränkte Skalierbarkeit gewährleisten höchste Flexibilität. Gängige Protokolle werden 300 mal so schnell übertragen wie bisher. Gateways sind überflüssig und die damit verbundenen Einschränkungen Vergangenheit.

Mit Ethernet-APL bilden Prozessanlagen keine in sich geschlossene Welt mehr, die von außen nur bedingt erreichbar ist. Prozess- und Feldgeräte-Daten sind von überall her abrufbar. Proaktiven Wartungskonzepten steht nichts mehr im Weg. Eine innovative Generation an Internet- und Cloud-basierten Anwendungen eröffnet völlig neue Möglichkeiten.

Industriestandards im Mittelpunkt
Ethernet-APL setzt auf nahtlose Interoperabilität und beruht auf anerkannten IEC-Standards. Die Stromversorgung ist speziell für lange Kabelwege konzipiert und orientiert sich an Power over Dataline nach IEEE. Selbst die Verbindungstechnik bringt keinerlei Umstellungen mit sich und erfordert lediglich handelsübliche Werkzeuge. Die Verifizierung der Eigensicherheit heißt 2-WISE, ist an das FISCO-Konzept angelehnt und kommt ohne individuelle Berechnungen aus.

Hinter Ethernet-APL stehen zwölf Hardware-Lieferanten und vier Anwenderorganisationen. Damit ist schon von Anfang an eine hohe Akzeptanz gesichert und Ethernet-APL kann schon jetzt als der neue Ethernet-Standard für die Prozessindustrie bezeichnet werden.

Einer der treibenden Kräfte ist Pepperl+Fuchs. Der Spezialist für Infrastruktur-Komponenten lieferte schon früh Ethernet-APL-fähige Netzwerk-Switches für eine nahtlose Kommunikation mit Profibus und Profinet. Sie demonstrieren, dass Ethernet-APL auf einen evolutionären Ansatz aufbaut, der bestehende Investitionen schützt und eine schrittweise Migration von digitalen und älteren Technologien hin zu einer durchgängig Ethernet-basierten Kommunikation erlaubt.

Thin Clients zur transparenten ­Interaktion
Auch in der pharmazeutischen Industrie wird die lange gebräuchliche KVM-Technologie zur Steuerung und visuellen Darstellung von Bedienfunktionen zunehmend durch Thin Clients abgelöst. Oft kombinieren diese Bildschirm-Arbeitsplätze einen Touchscreen-Monitor mit Tastatur und weiteren Eingabegeräten, wie zum Beispiel Barcode-Leser. Sie werden vor allem bei Batch-Prozessen eingesetzt und erlauben eine unmittelbare Einwirkung auf den Produktionsprozess und seine Parameter.

Thin Clients beruhen auf standardisierter Ethernet-Kommunikation. Sie nutzen Protokolle, wie Microsoft RDP, um auf die Bildschirminhalte eines entfernten Hostrechners oder auf eine virtuelle Systemumgebung zuzugreifen. Unterschiedliche Formfaktoren erlauben dabei eine durchgängig einheitliche Bedienung von der Leitwarte bis hin in den Reinraum oder auch in explosionsgefährdete Bereiche.

Mobile Endgeräte für neue ­Anwendungen
Einen entscheidenden Aspekt auf dem Weg zur Digitalisierung bilden dabei mobile Endgeräte, wie Smartphones, Tablets, Notebooks oder Handscanner. Auch sie sind Teil eines seit langem etablierten Ökosystems und beruhen auf bewährter Ethernet-Kommunikation. Ethernet-APL erweitert die Reichweite des unternehmensinternen Ethernet bis tief in die Prozessanlage hinein. Das gewährleistet einen ungehinderten Datenfluss und ermöglicht eine völlig neue Generation an webbasierten oder Cloud-Anwendungen:

Bei einem Störfall können Servicetechniker ortsunabhängig Einblick in die aktuellen Daten und den Zustand eines betroffenen Feldinstruments nehmen. Sie sind daher von Anfang an über die konkrete Problemursache informiert und wissen ohne zeitraubende Fehlersuche vor Ort, was instandgesetzt oder ausgetauscht werden muss. Zusätzlich zu vorbeugenden Wartungskonzepten trägt auch das zu einer maximalen Anlagenverfügbarkeit bei und steigert die Wirtschaftlichkeit der Prozessanlage.

Mobile Worker haben mit mobilen Endgeräten stets Zugriff auf relevante Informationen und können direkt von ihrem jeweiligen Standort aus in den laufenden Prozess eingreifen. Diese Digitalisierung erlaubt nicht nur eine unmittelbare Reaktion auf Prozessveränderungen. Es lassen sich auch komplette Prozessabläufe verschlanken, was wiederum die Produktion effizienter, agiler und flexibler macht.

Bei Batch-Prozessen lassen sich zwar manuelle Arbeitsschritte nicht vollständig vermeiden. RFID-Technologien, Barcode-Scanner oder andere Sensoren können hier jedoch gezielt genutzt werden, um menschliche Fehler auszuschalten und die Sicherheit des Prozesses und der Mitarbeiter zu erhöhen.

Dasselbe trifft auf die Herstellung der Active Pharmaceutical Ingredients zu. Hier lässt sich zum Beispiel die genaue Einhaltung der Rezeptur mithilfe von Smartphones oder Tablets sicherstellen und dokumentieren. Das macht mobile Endgeräte zu einem zentralen Merkmal einer durchgängig digitalen Prozesssteuerung, die sich durch eine bisher nicht erreichte Qualitätssicherung, Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit auszeichnet.

Digitalisierung hat einen Namen
Ethernet-APL ist die entscheidende Kerntechnologie für eine durchgängig digitale Kommunikation in der pharmazeutischen Industrie. Der Ethernet Advanced Physical Layer ist das Ende der traditionellen Trennung zwischen Prozessautomation und Informationstechnologie. Daten können ungehindert fließen. Informationen werden unternehmensweit verfügbar. Prozesse werden erheblich effizienter, sicherer, agiler und flexibler. Menschen und automatisierte Prozesse treten in eine neue Interaktion. Industrie 4.0 wird endgültig zur Realität.