Selbstdiagnose, Verifikation und Monitoring von Feldgeräten

Am Puls der Anlage

Das Heartbeat-Technology-Konzept schafft neue Möglichkeiten für Anlagenbetreiber. Um herauszufinden, welche das sind, fragte das SPS-MAGAZIN bei Markus Schmid, Abteilungsleiter Füllstand, und Philipp Garbers, Branchenmanager Life Sciences, beide Endress+Hauser Messtechnik GmbH + Co. KG, nach.

Das Heartbeat Technology Konzept basiert auf drei Säulen. Selbstdiagnose, Verifikation und Monitoring. (Bild: Endress+Hauser Messtechnik GmbH + Co. KG)

Das Heartbeat Technology Konzept basiert auf drei Säulen. Selbstdiagnose, Verifikation und Monitoring. (Bild: Endress+Hauser Messtechnik GmbH + Co. KG)

Was ist die Heartbeat Technology?

Schmid: Die Heartbeat Technology ist ein Prüf- und Sicherheitskonzept für Endress+Hauser Messgeräte in anspruchsvollen Applikationen. Damit hat der Betreiber seine sicherheits- und qualitätsrelevanten Messstellen besser im Griff, weil er sie effizienter und sicherer betreiben kann. Zudem wird den Geräten Leben eingehaucht: Die Heartbeat Technology liefert dem Betreiber eine Diagnose, verifiziert die Leistung und überwacht Prozessdaten für die Strategien zur vorausschauenden Wartung und zur Prozessoptimierung.

Worauf basiert die Heartbeat Technology?

Schmid: Das Konzept basiert auf drei Säulen. Erstens Selbstdiagnose: Geräte mit Heartbeat Technology führen eine permanente Gerätediagnose durch und erhöhen so die Sicherheit im Prozess. Zweitens Verifikation: Die Geräte lassen sich im eingebauten Zustand und ohne Eingriff in den Prozess dokumentiert verifizieren. Das sorgt für reduzierten Prüfaufwand. Und drittens Monitoring: Hier liefern die Geräte Informationen zur vorausschauenden Wartung. Der Nutzen liegt in Optimierungsmöglichkeiten für die Prozess- und Wartungsstrategien.

Können Sie das an einem Beispiel festmachen?

Schmid: Man stelle sich eine Füllstandsonde in einem Behälter vor. Die Selbstdiagnose prüft die internen Funktionen des Sensors permanent und würde sich im Fehlerfall melden. Die auf Knopfdruck anzustoßende Verifikation geht einen Schritt weiter. Neben der Bestätigung der internen Diagnoseparameter können nun auch Rückschlüsse auf Prozesseinflüsse gemacht werden wie z.B. Ansatzbildung im Nahbereich der Antenne eines Radarfüllstandmessgerätes. Im Bereich des Monitorings ist es dann möglich, solche Änderungen im Nahbereich der Antenne permanent aufzuzeichnen und prozessspezifische Trends zu erkennen und betreiberspezifische Grenzwerte festzulegen. Daraus folgt eine Optimierung der Prozess- und Wartungsstrategie.

Welche Möglichkeiten ergeben sich für die Life-Sciences-Industrie?

Garbers: Das Konzept bietet genügende Ansatzpunkte um beispielsweise kontinuierliche Verbesserungsprozesse im Rahmen des ‚Process Monitoring‘ (FDA Process Validation Guidance 2011) zu ermöglichen. Langfristig kann daher vor allem die Monitoring-Komponente des Heartbeat Technology Konzeptes für Anlagenbetreiber aus der Life Sciences interessant sein. Unvermeidbare Bauteildrifts können dadurch früh, d.h. deutlich vor einer Regelkalibrierung erkannt werden. Auch wenn die Herstellprozesse inkl. Reinigung und Sterilisierung heute meist noch batchweise gefahren werden, wird die Messgeräte- und Anlagenverfügbarkeit dadurch einfach planbarer.

Können Sie sich vorstellen, dass Betreiber Heartbeat Technology auch zur Optimierung ihres Kalibrierumfangs verwenden? Und wie würden die Prüfbehörden darauf reagieren?

Garbers: Eine dokumentierbare Verifikation auf Knopfdruck mit einer Prüftiefe im Messgerät von >95% prüft das Gerät und seine internen Funktionen, aber nicht den Messwert gegen eine externe Referenz. Eine Verifikation kann eine Nasskalibrierung nicht ersetzen, aber sinnvoll ergänzen, zumal sie mit viel weniger Aufwand durchführbar ist. Regelmäßige Verifikationen erhöhen die Prozesssicherheit in der Life Sciences Industrie erheblich. Sie liefern auch zwischen den Regelkalibrationen oder sogar vor jedem Batch Informationen zum Zustand von Messgerät und Prozess. Dies kann auch entscheidende Einflüsse auf die Risikoanalyse haben, die ja heute moderne Verifikationskonzepte und deren Möglichkeiten oft gar nicht inkludiert. Anlagenbetreiber und Prüfbehörden sollten sich aus meiner Sicht beide mit den neuen technischen Möglichkeiten auseinander setzen.

Wie sehen Sie die langfristige Entwicklung von Heartbeat Technology im GMP-Umfeld?

Garbers: Ich denke, dass sich Diagnose- und Monitoring-Funktionen ihren berechtigten Platz in den Wartungsstrategien von Anlagenbetreibern erobern werden. Vor dem Hintergrund kontinuierlicher Prozessverbesserungen gibt es hier viele Anwendungsmöglichkeiten. Aus meiner Sicht werden die Betreiber langfristig Kalibrierungen und Verifikationen zu einem sinnvollen und GMP-konformen Gesamtkonzept mit unterschiedlichen Prüftiefen und Prüfintervallen vereinen. Es braucht jedoch Zeit, damit alle Beteiligten Vertrauen in die neuen Technologien und Methoden entwickeln.

Schmid: Jedes Messprinzip aus den Arbeitsgebieten Füllstand, Temperatur, Analyse und Durchfluss wird dem Betreiber im Rahmen des Heartbeat Technology Konzeptes unterschiedlichen Nutzen bringen. Ein Temperaturfühler wird beispielsweise eine echte Selbstkalibrierung gegen eine interne driftfreie Referenz durchführen können. Er wird aber nie eine sichere Ansatzerkennung wie z.B. ein Radarfüllstandmessgerät ermöglichen. Am Ende des Tages ergibt sich durch die Physik der unterschiedlichen Messprinzipien und den Aufbau der Messgeräte für den Anlagenbetreiber eine große Bandbreite an möglichen Diagnose-, Verifikations- und Monitoringmöglichkeiten. Was der Betreiber davon sinnvoll für sich nutzen möchte, wird er selbst definieren.

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Bild: Endress+Hauser Messtechnik GmbH + Co. KG


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