Fallstudie
Edge Computing in der pharmazeutischen Produktion
Stratus Edge Computing ist ein Paradigmenwechsel für die Modernisierung der Chemi-Pharmaanlage
Herausforderungen
- Gewährleistung der Geschäftskontinuität bei der Modernisierung des DCS-Systems und der IT-Infrastruktur
- Sicherstellung der Datenintegrität und -validierung
- Einführung von Standard- und Hochleistungstechnologien für alle Einrichtungen
- Sicherstellung der operativen Autonomie der Operationen
- Einführung eines Systems, das für künftige Erweiterungen geeignet ist
Lösung
- Einführung von PlantPAx DCS von Rockwell Automation
- Für ThinManager geeignete Umgebung
- ftServer 4910 mit VMware-Virtualisierung
Vorteile
- Standardisierte fehlertolerante DCS-Infrastruktur für alle Einrichtungen
- Flexible Nutzung und optimale Leistung der Produktionslinien
- Umstellung vom alten auf das neue System in nur drei Tagen
- Unmittelbare Nutzbarkeit der neuen Anwendung
Chemi SpA, eine Tochtergesellschaft der Italfarmaco-Gruppe, ist ein bekanntes Pharmaunternehmen mit mehreren Standorten in Italien und weltweit. Es ist auf die Herstellung und Vermarktung von pharmazeutischen Wirkstoffen und ethischen pharmazeutischen Produkten spezialisiert, die es auch für Drittkunden herstellt.
Der Chemi-Standort Patrica in Frosinone, Italien, hat vor kurzem sein Produktionsleitsystem im Rahmen eines Modernisierungsprojekts aufgerüstet. Das bestehende verteilte Steuerungssystem (Distributed Control System, DCS) hatte im Laufe der Jahre mehrere Prozessimplementierungen durchlaufen und war begrenzt und veraltet geworden. Chemi entschied sich, dieses veraltete System durch eine Architektur der nächsten Generation zu ersetzen, die eine bessere Leistung bietet, die Richtlinien der Guten Herstellungspraxis (GMP) einhält und den Anforderungen einer modernen intelligenten Fabrik entspricht.
Das Projekt wurde von STB SYS Automation mit Sitz in Mittelitalien geleitet, das über umfassende Erfahrung in der Entwicklung, Integration, Installation und Wartung von industriellen Automatisierungsanlagen und -systemen verfügt. Das Unternehmen, das hauptsächlich in Mittelitalien tätig ist, verfügt über ein solides Fachwissen, das es ihm ermöglicht, die am besten geeignete Architektur auf der Grundlage der Anwendung und der Spezifikationen eines jeden Projekts auszuwählen.
Erneuerung auf der Grundlage einer vielfältigen IT-Infrastruktur
Das Projekt zielte ursprünglich darauf ab, die Technologie und Leistung der bestehenden Anlagen zu verbessern. Die Plattform Stratus ftServer erwies sich dabei als die ideale Wahl.
"Als wir Stratus entdeckten, waren wir beeindruckt von den technischen Möglichkeiten ihrer Lösungen, die speziell für die Gewährleistung der Geschäftskontinuität kritischer Anwendungen entwickelt wurden", erklärt Francesco Cecconi, CEO von STB SYS Automation. "Während wir uns zuvor auf virtuelle Maschinen verlassen hatten, die auf Server-Clustern konfiguriert waren, haben wir uns, nachdem wir die Technologie von Stratusverstanden hatten, schnell entschieden, sie für das Chemi-Projekt zu übernehmen." Bei den von STB SYS
Automation geplanten Modernisierungsmaßnahmen wurde ein großer Teil der Automatisierungshardware in den Anlagen beibehalten. Das Hauptaugenmerk des Projekts lag auf der Neuschreibung des Steuerungsprogramms unter Beibehaltung der Funktionalität der bestehenden Logik.
Aber auch die IT-Infrastruktur wurde komplett überarbeitet, wobei die Fähigkeiten von Stratus ftServer genutzt wurden. ftServer ist eine vollständig integrierte und kontinuierlich verfügbare fehlertolerante Edge Computing Plattform, die die unterbrechungsfreie Ausführung kritischer Softwareanwendungen auch bei Komponentenausfällen ohne das Risiko eines Datenverlusts garantiert.
Erneuerung und Innovation
Das Projekt begann Anfang 2022 und umfasste einen Fahrplan, der in drei Phasen unterteilt war, die sich jeweils auf Aktivitäten in den drei Syntheseabteilungen des Werks Patrica konzentrierten. Diese drei Abteilungen sind hochgradig anpassungsfähig und können frei konfiguriert werden, um verschiedene Arten von Produktion zu bewältigen. Die Flexibilität der Produktionsumgebung ermöglicht es den 14 multifunktionalen Reaktoren, Chargen verschiedener Substanzen zu verarbeiten.
Nach dem erfolgreichen Abschluss der ersten Phase der Anlagenarbeiten kam es zu einer unerwarteten Änderung des Projektzeitplans, da Chemi beschlossen hatte, zwei neue Anlagen zu bauen.
Daher beschloss Chemi, die neuen Anlagen mit einem zusätzlichen DCS-Leitsystem auszustatten. Dies führte zu einer Verschiebung der zweiten Phase des Projekts, die nun bis Ende 2023 abgeschlossen sein soll.
Von Unix zu ftServer, ein echter Paradigmenwechsel
"Mit Blick auf die Zukunft hat uns die Zusammenarbeit mit Stratus spannende neue Möglichkeiten eröffnet. Wir werden zweifellos wissen, welche Architektur wir in Zukunft für ähnliche Projekte wählen werden."
Francesco Cecconi,
Geschäftsführender Direktor,
STB SYS Automation
In der Chemi-Anlage wurden zuvor Feldsteuerungen eingesetzt, die mit Überwachungssystemen auf einer Unix-Plattform kommunizierten. Die IT-Architektur wurde von einem Cluster aus drei Servern und mehreren Unix-Terminals unterstützt, die von den Bedienern in verschiedenen Anlagenbereichen im Client-Server-Modus genutzt wurden. Im Laufe der Zeit stieß diese Architektur auf offensichtliche technische Herausforderungen, wie hohe Latenzzeiten und eine von Jahr zu Jahr abnehmende Systemleistung. Zusätzlich erschwerte die Schwierigkeit, geeignete Ersatzteile für die Wartung zu beschaffen, die Situation.
ftServerDie Implementierung der neuen technologischen Infrastruktur mit der Stratus , brachte einen revolutionären Paradigmenwechsel. Diese robuste Architektur baut auf Standardbetriebsumgebungen auf und bietet modulare Skalierbarkeit und das Potenzial für künftige Integrationen.
Laut Cecconi wird die neue Verwaltungsumgebung, die auf Windows Server 2019 läuft, vollständig auf Stratus ftServer gehostet und besteht aus 12 virtuellen Maschinen, die alle im fehlertoleranten Modus arbeiten. Dazu gehören dedizierte Maschinen für SCADA, Terminal Client, Historian, Reporting und SQL Server. Zusätzlich gibt es Audit Trail, das alle Systemaktivitäten, das Engineering, die Entwicklung und verschiedene Tools überwacht: Alle Anwendungen werden auf virtuellen Maschinen gehostet, in redundanten Paaren, einschließlich eines Domain Controllers und des Server-Administrationsmoduls.
Systemwechsel: Von 3 Wochen auf 3 Tage
Die Umstellung von der alten auf die neue Architektur hatte keine negativen Auswirkungen auf den Betrieb von Chemi.
"Die Erfahrungen waren sehr positiv", stellt Cecconi fest, "dank der Funktionen von ftServerkonnten wir die neue Infrastruktur mit erheblich verkürzten Fristen in Betrieb nehmen. Was ursprünglich mit drei Wochen für die Installation und die endgültige Inbetriebnahme veranschlagt war, wurde in nur drei Tagen erledigt - eine erstaunliche Leistung angesichts der Komplexität und Kritikalität der implementierten Client-Server-Architektur."
Die Plattform ftServer , die größtenteils vorkonfiguriert geliefert wurde, ermöglichte einen schnellen Installationsprozess. Die neuen Terminal-Clients wurden in einem mit VLAN konfigurierten Unternehmensnetzwerk installiert. Diese mit 27-Zoll-Bildschirmen ausgestatteten Clients ermöglichten es den Benutzern, eine Verbindung zu Anwendungen im Remote-Desktop-Modus herzustellen, wobei jeder eine eigene Windows-Lizenz besaß. Diese benutzerfreundliche Umgebung, die im klassischen PC-Modus arbeitet, gewährleistete sofortige Nutzbarkeit und Zugänglichkeit für alle Arten von Benutzern.
Die Kombination aus Redundanz und der Verwendung von Standard-Betriebsumgebungen hat sich als eine bemerkenswerte Stärke von Stratus' ftServer erwiesen. Sie ermöglicht Innovationen und erhebliche Leistungsverbesserungen, während das alte DCS weiterhin im Netz aktiv bleibt, um spezifische Anforderungen zu erfüllen.
Volle Redundanz und hohe Verfügbarkeit
Das neue System hat aufgrund der bemerkenswerten Leistungsverbesserung, der zahlreichen wertvollen Funktionen, einschließlich der Einfachheit, Sicherheit und Autonomie, sowie der einfachen Installation und Verwaltung eine äußerst positive Resonanz erhalten. Dies hat dazu geführt, dass die ständige Verfügbarkeit der Software und ein hoher Automatisierungsgrad gewährleistet sind, wodurch eine moderne und intelligente Fabrik für jedermann zugänglich wird.
"Robustheit, Zuverlässigkeit und Standardisierung wurden von den IT-Mitarbeitern des Unternehmens besonders geschätzt. Darüber hinaus hat das OP-Personal den neuen, vollständig sicheren Zugriff während ihrer Arbeit sowie die verbesserte Leistung begrüßt", fügt Cecconi hinzu.
Chemi hatte schnell die volle Kontrolle über das System und navigierte reibungslos durch die Validierungsphase, die zur Aufrechterhaltung der vollständigen betrieblichen Rückverfolgbarkeit erforderlich war. Als zentraler Knotenpunkt mit hervorragender Leistung und Verfügbarkeit konfiguriert, ist Stratus' ftServer mit redundanten Stromversorgungen und zwei separaten USVs ausgestattet, die über ein Glasfaserringnetz im data center verbunden sind.
Die Vorteile von Investitionen und umfassender Unterstützung
Auf technischer Ebene bietet die Nutzung einer offenen und innovativen Technologie wie Stratus' ftServer zahlreiche Vorteile.
Für Chemi hat der Schutz der Virtualisierung durch eine fehlertolerante Edge Computing Plattform für Flexibilität, Lifecycle-Management und Sicherheit gesorgt. Darüber hinaus bietet die neue Architektur eine sichere, zentralisierte Konfiguration und Bereitstellung von Anwendungen und Inhalten für jeden PC, Thin Client, jedes mobile Gerät und jeden Benutzer durch einfaches Hinzufügen von ThinManager.
Für den Systemintegrator STB SYS Automation hat die Einführung der Lösung Stratus zu einer effizienteren Ressourcenzuweisung geführt, so dass er weniger Zeit mit der Lösung von IT-Systemproblemen verbringen muss und sich stattdessen auf die Erfüllung der Kundenanforderungen konzentrieren kann.
"Im Vergleich zum Vorgängersystem können nun auch Personen mit grundlegenden IT-Kenntnissen selbständig kleinere Anpassungen vornehmen und bestimmte Wartungsaufgaben durchführen, ohne die Entwickler einbeziehen zu müssen", erklärt Cecconi.
Die Virtualisierung spielte eine entscheidende Rolle bei der Ermöglichung von Innovationen und der Beschleunigung der Entwicklung und motivierte Chemi, das neue System frühzeitig zu übernehmen, auch für die beiden neu errichteten Anlagen.
Während der gesamten Reise spielte der Support von Stratus eine wichtige Rolle. "Der fachkundige Support von Stratus war von größter Bedeutung - von der anfänglichen Hardware-Dimensionierung über die Bereitstellungsphase, einschließlich der Konfiguration und Einrichtung von ftServer , bis hin zur Betriebsphase, in der unsere Supportanfragen schnell und kompetent beantwortet wurden", betont Cecconi.
Vielfältige Vorteile und eine solide Zukunft
Mit Blick auf die Zukunft hat uns die Zusammenarbeit mit Stratus spannende neue Möglichkeiten eröffnet. Wir werden zweifellos wissen, welche Architektur wir in Zukunft für ähnliche Projekte wählen werden", betont Cecconi. Er fasst zusammen: Die Lösung Stratus hat sich als eine gute Investition erwiesen.
Die ftServer Edge Computing Plattform wurde vielen Anforderungen und Überlegungen gerecht. Für Chemi bot sie eine leistungsstarke, skalierbare und hochverfügbare validierte und standardisierte Infrastruktur. STB SYS Automation profitierte von einer hochmodernen, flexiblen, agilen und schnell einsetzbaren Lösung, während die Betreiber von einer benutzerfreundlichen und sicheren Erfahrung profitierten.
