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El equipo de la industria farmacéutica se vuelve inteligente

INTERNET DE LAS COSAS



Jennifer Markarian

El internet industrial de las cosas se puede usar para supervisar el estado del equipo y optimizar los procesos.

E
l Internet Industrial de las Cosas (IIoT, por sus siglas en inglés) implica conectar "cosas" (es decir, equipos) a través de Internet. El equipo "inteligente" usa sensores para proporcionar datos para, por ejemplo, mejorar un proceso o monitorear el estado del equipo.

"El IIoT proporciona nuevas opciones disponibles para recopilar datos del proceso y enviarlos a sistemas de ejecución de manufactura y sistemas de control distribuido (DCS, por sus siglas en inglés)," explica Greg Newman, vicepresidente de mercadotecnia en Parsec Automation Corp. "Los dispositivos IIoT en la planta baja se usan para reducir la inversión en infraestructura y el tiempo de configuración para tareas sencillas de recopilación de datos, como contadores de producción, medición de temperatura y estado del equipo. Los dispositivos IIoT también pueden habilitar más fácilmente el envío de estos datos fuera del sitio al programa remoto de captura de datos."

Mantenimiento predictivo
Según una encuesta realizada en 2016 por Honeywell (1), las empresas manufactureras de diferentes industrias confían en el análisis de datos, con datos recopilados por IIoT, para resolver problemas relacionados con el tiempo de inactividad no programado. Aunque la manufactura farmacéutica es diferente de otros sectores de fabricación en su enfoque sobre el cumplimiento regulatorio y en los tipos de equipos que se utilizan, aún es válido el objetivo final de evitar el tiempo de inactividad y mejorar la fiabilidad. "Los fabricantes quieren generar productos de alta calidad y no quieren perder lotes. El monitoreo del equipo y los datos del proceso es crucial para lograr este objetivo, "señala Matthias Maaz, director de Productos Farmacéuticos y Especialidades Químicas en Honeywell Process Solution.

"El mantenimiento predictivo podría ser la aplicación clave para IIoT," dice Petter Mörée, director industrial de Ciencias de la Vida, Alimentos, Bebidas y Productos Químicos en OSIsoft, un proveedor de software. Mörée reporta que una compañía farmacéutica que emplea monitoreo remoto de datos en tiempo real ha reducido el tiempo de inactividad no planificado en una instalación ya que podía monitorear más de cerca las condiciones tales como temperatura y humedad, así como calibrar los sistemas con mayor precisión.

"La recopilación continua de datos en tiempo real del equipo operativo y las máquinas, y luego el análisis de estos datos para aprovechar y proporcionar información procesable relacionada con la utilización de equipos, ayudará con la predicción de fallas y puede mejorar el tiempo de actividad en todas las máquinas de la planta," dice Billy Sisk, gerente de Ciencias de la Vida Industriales en EMEA en Rockwell Automation. Él dice que, aunque el mantenimiento predictivo no es un concepto nuevo, ahora se pueden capturar más datos, y el costo de la informática y el almacenamiento de datos ahora es menor. "Uno de los valores clave del análisis escalable es la capacidad de aprovechar toda la información recopilada del equipo de planta y analizarla para mejorar el rendimiento de la planta y los activos. Por ejemplo, los productores farmacéuticos pueden monitorear el desempeño a nivel de equipo o sistema, y rastrear qué equipos están fallando con mayor frecuencia o se están degradando. Esta información se puede utilizar para desarrollar un programa predictivo integral de mantenimiento y administración de equipos”.

La solución de problemas también se ve mejorada. Por ejemplo, Sisk reporta que una compañía biofarmacéutica que se estaba actualizando a nuevos sistemas de purificación sobre ruedas, agregó monitoreo del variador de frecuencia (VFD, por sus siglas en inglés) de las ruedas. "Los códigos de falla de VFD se informan al controlador lógico programable y se recopilan en un historial de datos. La compañía dijo que el uso de tal monitoreo le ahorró el equivalente a un día de solución de problemas en solo la primera semana. Los nuevos sistemas también son compatibles con los trabajadores que desean acceso remoto desde la oficina u otra ubicación, lo que permite iniciar la resolución de problemas en cuestión de minutos."

Otro ejemplo de un dispositivo habilitado para IIoT es el monitor i-ALERT2 Bluetooth Smart de ITT. El monitor rastrea la vibración de la bomba, la temperatura y las horas de funcionamiento y se envían los datos de forma inalámbrica al almacenamiento en la nube para analizar el estado del equipo. Entonces, se puede enviar orientación a los operadores para programar el mantenimiento periódico y el sistema puede alertar a los operadores de los problemas para que puedan tomar medidas para evitar fallas en los equipos.

Optimización de procesos
El desempeño del equipo se ve directamente afectado por el desempeño del proceso y la confiabilidad general de la producción está relacionada con la eficacia general del equipo, afirma Edwin van Dijk, vicepresidente de Marketing en TrendMiner, una empresa que ofrece software de autoservicio de análisis industrial. Él dice que "contextualizar el rendimiento de los activos con los datos del proceso" es crucial, y que una mejor comprensión de la conexión del equipo y el proceso permitirá una mayor fiabilidad y control de la calidad y eficiencia del producto.

Los datos del proceso de fabricación vinculados al proceso (es decir, datos de series cronológicas) son valiosos cuando se presentan gráficamente a los expertos en la materia, dice van Dijk. Explica que los ingenieros de proceso pueden usar el software de análisis avanzado para buscar en el historial un comportamiento similar en el pasado y superponer gráficamente los patrones de desempeño. "En correlación con el comportamiento de otras etiquetas, estas comparaciones pueden indicar causas raíz de anomalías," dice van Dijk. "Por otro lado, en caso de buen comportamiento, los patrones de múltiples períodos de comportamiento deseado pueden combinarse en patrones de oro para la producción continua o por lotes. Entonces, la producción actual puede monitorearse contra el estándar de oro, incluso remotamente."

Los lotes más pequeños, como los que se usan en medicina personalizada, pueden ser más difíciles de optimizar para la eficiencia y confiabilidad del proceso. Sin embargo, el análisis de los datos recopilados a través del IIoT permite la optimización. "El análisis de datos por parte de los expertos en la materia se vuelve más importante y necesitan herramientas para analizar, monitorear y predecir rápidamente el desempeño de los procesos y los activos," dice van Dijk.

El IIoT les permite a los productores monitorear la producción con más precisión, lo que permite lotes personalizados, añade Mörée. La consistencia y confiabilidad son cruciales para reducir las pérdidas de productos sin importar el tamaño del lote. El uso de análisis de datos para detectar problemas desde un inicio, o incluso evitarlos, será una de las principales tendencias en los próximos años, dice Mörée. Reporta que uno de los usuarios de biofarmacéuticos de OSIsoft está utilizando la tecnología del IIoT para monitorear y corregir las desviaciones en un proceso de fermentación para reducir la variabilidad inherente en el proceso. "En un entorno tradicional de producción, es posible que no esté al tanto de las desviaciones hasta dos días después del proceso. Este fabricante espera triplicar sus rendimientos mediante un mejor control," informa Mörée.

Habilitando instalaciones farmacéuticas modulares
Cada vez es más utilizado el equipo modular de "conectar y usar" y la fabricación bio/farmacéutica que utiliza equipos móviles, montados sobre ruedas y modulares puede beneficiarse particularmente de las soluciones IIoT, agrega Chris Morse, consultor de soluciones técnicas de Honeywell Process Solutions. "Con el IIoT, se puede conectar una pieza de equipo móvil y el sistema identifica automáticamente el equipo y conoce información como su estado de limpieza. El IIoT simplifica la configuración y evita errores de conexión."

El IIoT puede optimizar procesos de manufactura que utilizan equipos de un solo uso, que requieren del seguimiento del equipo, la verificación de la trayectoria de flujo, el seguimiento del material y el seguimiento del estado higiénico, dice Sisk. En las instalaciones del futuro, él prevé que "los trabajadores moverán equipos tales como tanques móviles de mezcla y contenedores inteligentes dentro y fuera de las áreas de producción." Un DCS moderno puede coordinar este movimiento, incluida la verificación de que el activo correcto está en el lugar correcto, la ejecución de los procesos de producción, la liberación de los módulos de los equipos y la desactivación de la información de visualización después de completar un proceso. Las tabletas móviles o pantallas sobre ruedas podrán acompañar a los operadores mientras siguen la producción de un área de proceso a otra."

Monitoreo remoto
El IIoT se basa en el envío de datos desde el piso de planta a ubicaciones "remotas," ya sea que estas ubicaciones estén a pocos metros de distancia en la sala de control de las instalaciones o a muchos kilómetros de distancia en un lugar donde los especialistas puedan analizar los datos. Los fabricantes de productos farmacéuticos generalmente desconfían del concepto de monitoreo remoto, dice Maaz, porque no quieren que los fabricantes de equipos tengan acceso directo a sus DCS ni a los datos confidenciales. Sin embargo, "remoto," también podría significar que los ingenieros de un fabricante farmacéutico tienen una línea segura de información del proceso en su computadora de escritorio o dispositivo móvil, o que la persona de mantenimiento fuera de la sala blanca puede tener acceso a datos al mismo tiempo que el operador dentro de la misma sal, explica Maaz. "El 'operador móvil' puede estar en el área, pero no directamente en el monitor del equipo. Pueden llevar una interfaz móvil hombre-máquina (IHM) que puede alertarlos cuando haya ocurrido una perturbación," agrega.

"La toma de decisiones en la fabricación farmacéutica no es solo por parte del operador," dice Maaz. "El operador, el personal de control de calidad, la administración y el personal de cumplimiento regulatorio también requieren acceso a los datos. Una plataforma IIoT es flexible y permite que todos participen en decisiones complejas. "Además del acceso a datos, la configuración de datos es importante. Para los operadores, por ejemplo, la IHM debe presentar información "de forma que puedan usarla, para que, por ejemplo, puedan reaccionar a una perturbación o se les recuerde qué paso del proceso sigue para que puedan prepararse." "Explica Maaz.

También puede ser valioso que se le otorgue acceso remoto a un fabricante de equipos para analizar un problema específico. Este acceso, que podría habilitarse y luego deshabilitarse nuevamente, estaría limitado a instancias específicas bajo alta seguridad, agrega Morse.

Otro uso potencial del monitoreo remoto es que las compañías farmacéuticas pueden usar la tecnología IIoT para monitorear y rastrear de forma remota la producción en una organización de fabricación por contrato, lo que les permite garantizar la integridad de los datos y optimizar la producción en diferentes sitios, dice Mörée.

Desafíos de seguridad
Proporcionar seguridad a los dispositivos IIoT es una preocupación importante. "Hay muchas formas, incluyendo el aislamiento de la interferencia que podría causar un dispositivo de recopilación de datos aproximado, a la exposición general de la red a medida que los dispositivos se abren a la Internet pública," señala Newman. Aunque la capacidad de soluciones de programas ubicados remotamente, ya sea en la nube o en centros de datos privados, es un beneficio potencial significativo para la fabricación farmacéutica, las mayores barreras para usar dichas soluciones, dice Newman, son "conexiones remotas confiables e infraestructura de red, así como la madurez organizacional al establecer una seguridad aceptable para el riesgo en torno a las implementaciones."

Las conexiones adicionales pueden crear más puntos de entrada potenciales para las amenazas, agrega Sisk. "Los productores de productos farmacéuticos deberían adoptar un enfoque de seguridad de defensa exhaustiva, que despliegue múltiples capas de protección, suponiendo que cualquier punto de protección puede y probablemente será evadido. Algunas medidas de seguridad que los productores farmacéuticos deberían usar como parte de una estrategia de defensa exhaustiva incluyen software de detección de anomalías, software de autenticación, autorización y contabilidad y una 'zona desmilitarizada' industrial.

Una encuesta patrocinada por Honeywell encontró que las empresas industriales, en general, carecen de adopción de medidas de ciberseguridad. "Para aprovechar los tremendos beneficios de la transformación digital industrial y IIoT, las empresas deben mejorar sus defensas de seguridad cibernética y adaptarse ahora al elevado panorama de amenazas," dijo Jeff Zindel, vicepresidente y gerente general de Honeywell Industrial Cyber Security, en un comunicado de prensa (2).

Referencias
1. Honeywell, “Survey Finds Manufacturing Executives Will Prioritize Big Data Investments to Solve Problems,” Press Release, Sept. 13, 2016.
2. Honeywell, “Honeywell Survey Shows Low Adoption of Industrial Cyber Security Measures,” Press Release, Dec. 6, 2017.
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