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Zero-Client-Konzept für Boehringer Ingelheim

01  Die Zero-Client-Lösung von Bartec wurde mit dem Polaris-Panel-PC in 17-Zoll-Ausführung umgesetzt, wie es dem Anforderungsprofil von Boehringer Ingelheim entspricht

01  Die Zero-Client-Lösung von Bartec wurde mit dem Polaris-Panel-PC in 17-Zoll-Ausführung umgesetzt, wie es dem Anforderungsprofil von Boehringer Ingelheim entspricht

02  Die Zero-Clients haben nur eine Aufgabe: die ­Darstellung der virtuellen Maschine

02  Die Zero-Clients haben nur eine Aufgabe: die ­Darstellung der virtuellen Maschine

03  Die Bedienoberfläche für den Administrator mit allen verfüg­baren Nutzungsmöglichkeiten

03  Die Bedienoberfläche für den Administrator mit allen verfüg­baren Nutzungsmöglichkeiten

04  Die Bedienoberfläche für den Benutzer, mit dem auf ihn ­zugeschnittenen bzw. für ihn freigegebenen Nutzungsumfang

04  Die Bedienoberfläche für den Benutzer, mit dem auf ihn ­zugeschnittenen bzw. für ihn freigegebenen Nutzungsumfang

05  Das Terminal haben Kunde und Lieferant in enger ­Zusammenarbeit gemeinsam entworfen und für den Einsatz auf ­engem Raum maßgeschneidert. Der Edelstahlwagen verfügt über ­eine optimale Arbeitshöhe, eine Schublade für notwendiges Arbeits­material und bietet genügend Fußfreiheit

05  Das Terminal haben Kunde und Lieferant in enger ­Zusammenarbeit gemeinsam entworfen und für den Einsatz auf ­engem Raum maßgeschneidert. Der Edelstahlwagen verfügt über ­eine optimale Arbeitshöhe, eine Schublade für notwendiges Arbeits­material und bietet genügend Fußfreiheit

In seinem neuen Technikum in Biberach deckt Boehringer Ingelheim die gesamte Bandbreite der chemischen Verfahrenstechnik ab. Besonders wichtig für einen schnellen Marktzugang der Medikamente sind flexible und hoch verfügbare Anlagen. Dabei spielt auch das Visualisierungskonzept eine wichtige Rolle. Gemeinsam mit dem Explosionsschutzexperten Bartec wurde eine schlanke Gesamtlösung entwickelt. Sie zeichnet sich unter anderem durch niedrige Investitionskosten und hohe Verfügbarkeit sowie Flexibilität aus.

Boehringer Ingelheim mit Hauptsitz in Ingelheim zählt weltweit zu den 20 führenden Pharmaunternehmen. Rund um den Globus beschäftigt das 1885 gegründete Familienunternehmen mehr als 47 700 Mitarbeiter. Die Schwerpunkte der Aktivitäten liegen in den Bereichen Forschung, Entwicklung, Produktion sowie im Marketing neuer Medikamente für die Humanmedizin sowie die Tier­gesundheit. 2015 erwirtschaftete der Konzern einen Gesamtumsatz von rund 13,3 Mrd. €. Rund 19,9 % davon wurden in Forschung und Entwicklung reinvestiert.

Anforderungen im Technikum
Die erfolgreichen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten von Boehringer Ingelheim und die damit verbundene Innovationsstärke waren in den vergangenen Jahren die Basis der positiven wirtschaftlichen Entwicklung des Unternehmens und haben auch für die Zukunft höchste Priorität. Mit dem neuen Technikum für die chemische Entwicklung, das Ende 2014 am weltweit größten Forschungs- und Entwicklungs­standort von Boehringer Ingelheim in Biberach eingeweiht wurde, setzt das Unternehmen ein deutliches Zeichen: Auf einer Nutzfläche von rund 2 700 m 2 sind hier unter anderem Syntheselaboratorien angesiedelt, in denen die Prozessübertragung vom Labor- auf den Großmaßstab bearbeitet wird. Außerdem befinden sich hier die komplexen Pilotanlagen, in denen die neu entwickelten pharmazeutischen Wirkstoffe hergestellt werden. Jede der Pilotanlagen ist mit mehreren Syntheseanlagen in vier Fertigungstrakten mit einem Nennvolumen von bis zu 300 l ausgestattet. In ihr werden Wirkstoffchargen für klinische Prüfungen von 10 kg bis 100 kg produziert.
Das Technikum hält ein breites Portfolio an Apparatetechnologien vor und deckt ein breites Spektrum an chemischen Verfahren ab. Vorrang hat das schnelle Bereitstellen von Wirkstoffen (NCE) im Entwicklungsumfeld. Zeit ist hier ein entscheidender Faktor, „Faster time to Market“ das Ziel.

Das besondere Gesamtpaket
Die Basisautomatisierung des Technikums von Boehringer Ingelheim entspricht in großen Teilen der einer realen Produktion, jedoch mit höherem Freiheits- und Flexibilisierungsgrad. Die Automatisierung einer Pilotanlage bedeutet demzufolge nicht zwingend eine Reduzierung des Engineering-Aufwands. Eine weitere Herausforderung für das Projektteam war der Wunsch nach einer kosteneffizienten Realisierung. Durch optimale ineinander spielende Innovationen in verschiedenen Bereichen konnte das Pharmaunternehmen bei der Errichtung Investi­tionskosten einsparen und diesen Wunsch erfüllen.
Eine dieser Innovationen ist die „Virtualisierung der Visualisierung“, ein zukunftsfähiges Konzept mit diversen Vorteilen. Zu diesen zählen eine größere Flexibilität, niedrigere Kosten und ein geringerer Platzbedarf. Für die Bedienung der Anlage kamen früher klassische KVM-Systeme zum Einsatz, diese Aufgaben übernehmen heute Remote-PC-Lösungen. Besonderes Augenmerk wurde vonseiten der Verantwortlichen bei der Planung auf die IT-Security gelegt. Das Projektteam hatte genaue Vorstellungen von Layout und Architektur. Es galt nur noch, das richtige Gerät ausfindig zu machen. Bei einer Zero-Client-Lösung wurde man schnell fündig. Allerdings stand die Frage im Raum: Lässt sich dieses Bedienkonzept auch im Ex-Bereich realisieren? Gemeinsam mit dem Explo­sionsschutzexperten Bartec entwickelte Boehringer Ingelheim eine Lösung mit hohem Innovationspotenzial. Das Besondere an dieser ist das Gesamtpaket. Jede einzelne Komponente, wie Zero-Client-Lösung, Remote-PC für Ex-Zone 1, 16:9-Widescreen-Technologie in Full-HD-Auflösung und Standard-Microsoft RDP (Remote Desktop Protocol) sind jeweils Standardlösungen bzw. -technologien, die bereits seit Jahren am Markt erhältlich sind. Der Panel-PC Polaris von Bartec (Bild 1) vereint nun allerdings die Summe aller Lösungen in einem Gerät.

Die Ex-Lösung
Eine Virtualisierung des Prozessleitsystems bedeutet, dass die Anwendung für das Steuern und Beobachten zentral in einem Serverraum läuft. Das RDP wird als einziges Protokoll zugelassen und wird für die Remote-Funktion verwendet. Die Zero-Clients haben nur eine Aufgabe: die Darstellung der virtuellen Maschine (Bild 2). Die Vi­sua­li­sierungsapplika­tion auf dem Server übernimmt nach Verbindung über das RDP die weiteren Aufgaben. Es handelt sich um reine Client-Strukturen ohne Daten-Schnittstellen im Ex-Bereich. Mit den Geräten können die Mitarbeiter nur ihre originäre Arbeit erledigen. Der für das Embedded-­System verfügbare Enhanced Write Filter (EWF) ist auf den Geräten standardmäßig ­aktiviert. Er verhindert jeglichen physikalischen Schreib­zugriff auf die Systempartition des eingebauten Datenträgers. Sicher­heitsrelevante Bedenken bezüglich Missbrauch oder Gefahr durch Viren sind bei diesem Gesamtkonzept so gut wie ausgeschlossen.

Vorteile im laufenden Betrieb
Ein komplexes Prozessleitsystem nach allen Regeln der IT-Security abzusichern, bindet viele interne Ressourcen. Denn jede Komponente, die zyklisch angefasst werden muss, kostet Geld. Das von Boehringer Ingelheim und Bartec gemeinsam ausgearbeitete Security-Konzept erfordert hingegen, aufgrund des Gerätedesigns und der System­architektur, kein regelmäßiges Patchen. Dies spart Kosten und senkt die TCO (Total Cost of Ownership).
Die schlanken Panel-PC, deren Intelligenz außerhalb des Ex-Bereichs liegt, erleichtern darüber hinaus die Instand­haltung. Denn so lassen sich notwendige Wartungs­arbeiten teilweise im Nicht-Ex-Bereich vornehmen. Zudem erlaubt die mobile Konstruktion einen ­einfachen Ortswechsel und eine schnelle erneute Konfiguration, was sich wiederum ­positiv auf die Verfügbarkeit auswirkt.

Weitere Anforderungen
Noch ein wichtiges Kriterium für den Betreiber: Alle Mitarbeiter sollten mit identischen Panel-PC arbeiten und im gesamten Technikum, unabhängig von der Art der Anlage, ein einheitliches Look-and-feel vorfinden (Bild 3 und 4). Insgesamt sind 17 Polaris-Zero-Clients mit Touchscreen in Zone 1 und Zone 2 an zwölf Synthese­reaktoren, vier Zen­trifugen und Trockenschränken sowie an drei Hydrierern installiert, einige als Wandeinbau, zum Großteil jedoch als mobile Lösung. Das Terminal haben Kunde und Lieferant in enger Zusammenarbeit gemeinsam entworfen und für den Einsatz auf engem Raum maßgeschneidert. Der Edelstahlwagen verfügt über eine optimale Arbeitshöhe, eine Schublade für notwendiges Arbeitsmaterial und bietet genügend Fußfreiheit. Die integrierte Lösung gibt dem Betreiber den Raum, den er für ein effizientes Arbeiten braucht (Bild 5).
Wäre es nach den Automatisierungsspezialisten gegangen, wäre die Wahl auf ein großes 24-Zoll-Display mit Full HD im 16:9-Format gefallen. Auch dem wäre Bartec gerecht geworden, da das Unternehmen alle drei klassischen Größen, 12 Zoll, 17 Zoll und 24 Zoll, im Portfolio hat. Doch im Technikum steht jeder Komponente nur begrenzter Platz zur Verfügung. Der Betrieb entschied sich daher für eine kleinere Variante; 70 cm Außenmaß war die Vorgabe. Dementsprechend kamen die 17,3-Zoll-Monitore zum ­Einsatz.
Für eine sichere Touchbedienung auf kleinerem Bildschirm wurde eigens eine Zoom-Funktion in die Visualisierung integriert. Sie erlaubt es, wichtige Bereiche zu vergrößern und damit die Anlage sicher zu bedienen.

Die eingesetzte Technik im Detail
Die Polaris Zero-Client-Serie ist für den Einsatz im Ex-­Bereich für die Zonen 1 und 2 sowie 21 und 22 zugelassen. Die zugehörigen Geräte sind in sechs verschiedenen Größen und mit unterschiedlichen Eingabeoberflächen verfügbar. Die hohe Auflösung der Geräte in Full HD, das heißt Wide­screen-Format, und eine entsprechende Helligkeit sorgen für Überblick. Die neue Displaytechnologie zeichnet sich auch bei großem Betrachtungswinkel durch hohen Kontrast aus. Das vorinstallierte Betriebssystem basiert auf Windows 7 Embedded. Alle Panel-PC sind in der Zündschutzart q (Sandkapselung) ausgeführt. Die elektrischen ­Anschlüsse erfolgen über einen Klemmraum der Zündschutzart e (erhöhte Sicherheit) und Zündschutzart i (Eigen­sicherheit).

Innovativ und sparsam
Die Virtualisierung von Prozessleitsystemen hält immer mehr Einzug bei Neuanlagen und bei Anlagenmodernisierungen. Damit steigen aber auch die Anforderungen an die Bedienung. Mit Bartec arbeitet Boehringer Ingelheim bereits seit den Anfängen der Prozessvisualisierung im Ex-Bereich zusammen. Auf der Suche nach einem zukunftsfähigen Konzept für das neue Technikum konnten die Explosionsschutzexperten erneut überzeugen.
Das Ergebnis: Ein Zero-Client, der exakt zugeschnitten alle Anforderungen des Pharmaunternehmens in sich vereint. „Als Einzelkomponenten seit Jahren Standardtechnik, in Summe ein Unikat“, lautet das Lösungskonzept. Bislang sehen sich die Bad Mergentheimer mit ihrer Polaris-Zero-Client-Lösung im schlanken Gesamtpaket allein unterwegs. Die Experten rechnen aber damit, dass sich ihre Lösung aufgrund des niedrigen Investitions­volumens, der hohen Verfügbarkeit und großen Flexibilität schnell als Standard etablieren wird. Bei der Prozessvisualisierung in Verbindung mit der Bedienung in explosionsgefährdeten Bereichen gehört das Projektteam von Boehringer Ingelheim auf jeden Fall zu den „First Movern“. (ih)

Reiner Englert ist Produktmanager HMI bei der Bartec GmbH in Bad Mergentheim. reiner.englert@bartec.de

Reiner Englert ist Produktmanager HMI bei der Bartec GmbH in Bad Mergentheim. reiner.englert@bartec.de