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01 Neuer Bereich für die aseptische Abfüllung von Biopharmaka

Zentrale Datendrehscheibe für Biopharma-Produktion

02 Zu jeder Teilanlage gehört eine Bedienstation

03 Acron als zentrale Datendrehscheibe bei Boehringer Ingelheim

Bei Boehringer Ingelheim in Biberach wurde ein neuer Abfüllbereich für Biopharmazeutika errichtet. Dieser Bereich besteht aus mehreren autarken Linien und Anlagen, die mit verschiedenen HMI/Scada-Systemen ausgerüstet sind. Für ein einheitliches Datenhandling sorgt das Archivierungssystem Acron, welches als zentrale Datendrehscheibe die Informationen der Visualisierungssysteme aufbereitet an die MES-Lösung übergibt und dabei die strengen Anforderungen der Pharmaindustrie erfüllt.

Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG zählt zu den 20 führenden Pharmaunternehmen weltweit. Das Ziel des Unternehmens ist es, mit innovativen Arzneimitteln dem Wohl der Menschen und dem Fortschritt der Medizin zu dienen. Entscheidend für den Erfolg des 1885 gegründeten Familienunternehmens, das heute international mehr als 47.400 Mitarbeiter beschäftigt, war stets die Erforschung und Entwicklung neuer Medikamente. In Deutschland bündelt Boehringer Ingelheim seine Ressourcen an den Standorten Ingelheim am Rhein, Dortmund, Hannover und Biberach an der Riss. In Ingelheim, Stammsitz und zugleich Sitz der Unternehmenszentrale, liegt die Kernkompetenz vor allem im Bereich der modernen Pharma-Fertigung und der Wirkstoffproduktion. Dortmund ist auf die Mikrotechnologie spezialisiert. In Hannover werden Impfstoffe für Tiere erforscht. Biberach in Oberschwaben ist auf Forschung und Entwicklung, Medizin sowie die Biotechnologie ausgerichtet. Im Gebäude F113 ist ein neuer Bereich für die aseptische Abfüllung von Biopharmaka in Isolatortechnik errichtet worden (Bild 1). Dieser Bereich wird als Sterilherstellung 5 (SH5) bezeichnet.

Die Produktionsanlage besteht aus einer Steril-Abfülllinie für Vials (Abfüllung biopharmazeutischer Wirkstoffe in Glasfläschchen), einer Linie für die Abfüllung von Einkammer- oder Doppelkammerkarpulen und den für den Betrieb dieser Linien erforderlichen zugeordneten Anlagen, wie Gefriertrockner, Autoklav und Stopfenbehandlungsanlage. Beide Abfülllinien bestehen aus einzelnen Anlagenteilen, vom Vial- bzw. Karpulenwaschmaschine über Heißlufttunnel, Stopfensetzter bis zur Bördelmaschine mit 100 %-Kamerainspektion und Magazinierer. Jede dieser Maschinen hat eine eigene Bedien- und Prozessbeobachtungseinheit. Im gesamten Produktionsbereich herrscht ein kontrollierter Überdruck, damit keine Luft von außen eindringen kann. Sämtliche physikalischen Messwerte werden kontinuierlich überwacht, auf den Terminals dargestellt und im Speicher archiviert. Sie sind Teil der Herstelldokumentation. Die einzelnen Prozessschritte bis zur Fertigstellung des Endproduktes beginnen mit der Reinigung der Glasfläschchen. Danach werden diese mittels Heißluft getrocknet, sterilisiert und entpyrogenisiert. Bevor die flüssige Wirkstofflösung abgefüllt wird, müssen die Vials gewogen werden (Tara). Danach werden sie mit der vorgegebenen Menge gefüllt, anschließend zur Kontrolle erneut gewogen (Brutto) und auf die zulässigen Toleranzen geprüft. Nach dem Verschließen mit Gummistopfen geht es über Förderbänder zum Gefriertrocknungsprozess. Dieser vollautomatische Prozess dauert je nach Produkt bis zu mehrere Tage und entzieht dem Produkt das Wasser. Danach bleibt lediglich der Wirkstoffkuchen des Produktes übrig. Im Anschluss werden die Vials mit einer Alukappe verschlossen und in Magazine verpackt. Sämtliche Schritte lassen sich an den einzelnen Terminals verfolgen und analysieren (Bild 2). Aus allen Bereichen werden die Messdaten aufgenommen und den einzelnen Chargen zugeordnet. Somit ist eine lückenlose Dokumentation des gesamten Prozesses gewährleistet.

Zentrale Datendrehscheibe
Jede einzelne Teilanlage der aseptischen Abfüllung ist für sich gesehen autark und mit Visualisierungssystemen, wie WinCC, WinCC flexible oder Intouch, ausgestattet. Durch den Einsatz dieser verschiedenen Visualisierungen, bzw. HMI-Scada-Systeme war es eine der wichtigen Anforderungen, die Daten und Alarme dieser unterschiedlichen Produkte in ein System zusammenzuführen. Acron hat somit in diesem Bereich die Aufgabe, die Daten und Alarme der einzelnen Teilanlagen zentral zu erfassen und selektierbar der übergeordneten MES-Lösung PAS-X von Werum zur Verfügung zu stellen. Die Rohdaten der Teilanlagen werden gesichert durch redundant ausgelegte Acron-Provider (Datenerfasser) aufgenommen und in die ebenfalls redundante Acron-Datenbank geschrieben. Insgesamt werden von mehr als 25 Anlagenteilen über mehr als 50 Acron-Provider etwa 2.500 Prozesswerte und mehrere tausend Alarme erfasst und an die Datenbank weitergeleitet. Die MES-Lösung holt sich die benötigten Chargendaten und Alarme batch- und anlagenbezogen aus der Datenbank ab (Bild 3). Acron dient als Produktionskontrollinstrument für die Gesamtanlage und wird von etwa zehn Mitarbeitern gleichzeitig benutzt. Mit den im Standardpaket enthaltenen Frontends lassen sich mühelos die Prozesse vom Anlagenpersonal analysieren. Hier kommt die einfache Handhabung des Produktes ins Spiel. Die Daten werden permanent überprüft, verglichen und in Form von Reports und Graphen gespeichert. Sämtliche Daten können batchbezogen ausgewertet werden, um eine komplette Rückverfolgung der einzelnen Produktionsschritte vornehmen zu können.

Im Zuge des Projekts wurde der Funktionsumfang von Acron in Bezug auf die Anforderungen der 21 CFR Part 11 Verordnung erweitert. So erfolgt zum Beispiel ein automatischer Logout für Benutzer, die eine bestimmte und voreingestellte Zeit das System nicht bedienen. Die Audit-Trail-Funktionalität wurde ebenfalls für die Belange der Pharmaindustrie optimiert. Eine besondere Herausforderung stellte das zentrale Erfassen der Alarme und Events aus den verschiedenen Visualisierungs- und Leitsystemen dar. Diese Alarme und Events mussten aus unterschiedlichsten Quellen erfasst, auf ein gemeinsames Format hin konvertiert und batchorientiert in der Acron-Alarmdatenbank abgelegt werden. Im Zuge des Projekts ist dabei ein neuer Provider (Acron-Datenerfasser) für das Visualisierungssystem WinCC flexible zur Aufzeichnung von Alarmen und Events entstanden. Dieser Provider ist nun integraler Bestandteil der Acron Pharma Edition. Um die Firma Boehringer Ingelheim in der Validierungsphase zu unterstützen, wurden Dokumente, wie Projektierungsvorgaben, Installationsplan, Testkonzepte und Testnachweise, von Videc erstellt. Diese Dokumente runden zusammen mit dem Standardprodukt Acron PE (Pharma Edition) das Pharmapaket ab.

Die Entscheidungskriterien
Das Projektteam mit dem Projektmanager Frank Maurer und dem Leadingenieur Dr. Walter Thomann kennt das Produkt Acron aus dem Einsatz im Unternehmen. Im Bereich der Abwasserbehandlung kommt das Produkt seit einigen Jahren erfolgreich zum Einsatz. Wichtige Aspekte waren, dass die Funktionalitäten für den Bereich Pharma sowie die Direktanbindungen an diverse HMI-Scada-Systeme bereits vorhanden waren. Ein angemessenes Preis- Leistungsverhältnis unterstützte ebenfalls die Entscheidung. Ausgesprochen gut wurde die Anbindung und die Funktionalität der Provider (Datenankopplungsmodule an die HMI-Scada-Systeme) bewertet, hier im Besonderen die Behandlung der Alarme und die Redundanzlösung. Sehr gut stellte sich nach Aussagen des Projektteams die Usability des Systems dar. Das einfache Parametrieren der Frontends überzeugte ebenfalls. Die Zusammenarbeit empfand die Gruppe als positiv; die Flexibilität bei den Funktionserweiterungen ebenso. Insgesamt bewertete man die Gesamtlösung mit ausgesprochen gut. (hz)

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Autor:
Dipl. Ing. Dieter Barelmann ist Geschäftsführer der Videc GmbH in Bremen. DBarelmann@videc.de