Qualitätskontrolle bei Hochgeschwindigkeits-Inhaler-Tests

Die Einhaltung höchster Qualitätsstandards bei der Produktion von Dosieraerosol-Inhalatoren (Metered Dose Inhalers, MDI) ist entscheidend für die Patientensicherheit und die Einhaltung regulatorischer Vorgaben. Jeder Inhalator muss eine exakt definierte Menge verflüssigten Treibgases unter Druck enthalten, um ein wirksames Aerosol zu erzeugen. Das Erkennen von Leckagen in diesen Behältern ist daher von zentraler Bedeutung, da bereits kleinste Defekte zu einer verringerten Wirkstoffabgabe oder sogar zum vollständigen Ausfall des Produkts führen können.

Traditionelle manuelle Offline-Lecktests weisen häufig verschiedene Ineffizienzen auf, darunter:

• Langsame Prüfprozesse, die das gesamte Produktionsvolumen begrenzen.
• Hohe Ausschussraten, die dazu führen können, dass aufgrund einer einzigen fehlerhaften Einheit ganze Chargen verworfen werden müssen, sowie eine begrenzte Genauigkeit, da bei der Stichprobenprüfung nur wenige Einheiten pro Charge getestet werden und dadurch fehlerhafte Produkte auf den Markt gelangen können.

Um diese Einschränkungen zu überwinden, suchte der Hersteller nach einer automatisierten Hochgeschwindigkeitslösung, die die Qualitätskontrolle verbessert und gleichzeitig die Produktionseffizienz aufrechterhält.

"Uns war klar, dass diese Anwendung ein hohes Maß an Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit bei der Positionssteuerung erfordert, um die pMDI-Behälter effektiv zu bewegen und zu überwachen. Mitsubishi Electric bietet sehr zuverlässige und leistungsfähige Kleinroboter, die sich mithilfe leistungsstarker Steuerungen und intuitiver Software einfach synchronisieren und steuern lassen. Außerdem schätzen wir den technischen Support und die Unterstützung, die uns dabei helfen, die fortschrittlichen, maßgeschneiderten Lösungen umzusetzen, auf die wir spezialisiert sind."
— Nigel Penny, Project Manager, Optimal Industrial Automation

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, arbeiteten Optimal Industrial Automation und Mitsubishi Electric zusammen, um ein hochmodernes, vollständig automatisiertes Leckageerkennungssystem zu entwickeln. Zu den zentralen Komponenten dieser Lösung gehören:

• Zwei Mitsubishi Electric SCARA-Roboter der FR-Serie, die MDI-Behälter präzise aufnehmen und in bewegte Pucks positionieren.
• MELSEC iQ-Platform PLC für die nahtlose Synchronisation zwischen Robotern, Fördertechnik und Prüfequipment.
• MAPS SCADA-Software für Echtzeitüberwachung, Datenerfassung und Prozessoptimierung.
• Ein Puck-Fördersystem mit 86 Kavitäten, das die Behälter durch einen geschlossenen Prüftunnel transportiert.
• Hochentwickelte Laser-Gasanalysatoren, die selbst kleinste Gasleckagen mit höchster Sensitivität erkennen.

Die SCARA-Roboter spielen dabei eine besonders wichtige Rolle, da sie sicherstellen, dass die Behälter präzise in die bewegten Pucks eingesetzt werden, um eine kontinuierliche Inline-Prüfung zu ermöglichen. Dadurch muss das Fördersystem nicht angehalten werden, was eine unterbrechungsfreie Produktion und einen höheren Durchsatz ermöglicht.

"Die Synchronisation auf dieser Anlage ist entscheidend, da die Behälter instabil sind und umkippen können, wenn die Bewegungen von Robotern und Fördertechnik nicht exakt aufeinander abgestimmt sind", erklärt Martin Gadsby, Director bei Optimal Industrial Automation.

Für die anspruchsvollen Timing- und Reporting-Anforderungen der neuen Anlage war zudem eine Steuerungslösung erforderlich, die extrem schnelle Befehlsverarbeitung und eine nahtlose Datenerfassung ermöglicht. Steve Kirby von Mitsubishi Electric erläutert, wie die Plattform diese Anforderungen erfüllt:

„Die PLC der iQ-Serie ist ideal, um die vom System geforderten Geschwindigkeits- und Genauigkeitsniveaus zu erreichen. Der Controller verarbeitet Befehle innerhalb von Nanosekunden. Zudem verfügt er über ein Hochgeschwindigkeits-Datenlogger-Modul, bei dem die Sampling-Funktion mit dem Sequenz-Scan synchronisiert ist“, ergänzt Steve Kirby, Key Account Manager bei Mitsubishi Electric.

Bediener können den Prozess in Echtzeit über die SCADA-Plattform von Mitsubishi Electric überwachen, die Analysedaten für jeden einzelnen Behälter erfasst und speichert. Dies verbessert nicht nur die Rückverfolgbarkeit, sondern ermöglicht auch datenbasierte Entscheidungen zur weiteren Optimierung der Produktionsprozesse.

Durch die Implementierung dieses vollständig automatisierten Qualitätskontrollsystems erzielte der Hersteller folgende Ergebnisse:

• 30-fache Verbesserung der Leckageerkennungsrate, wodurch Produktzuverlässigkeit und Compliance erhöht werden.
• Verarbeitungsgeschwindigkeit von 180 Behältern pro Minute, was die Produktionseffizienz deutlich steigert.
• Deutliche Reduzierung von Ausschuss, da nur fehlerhafte Einheiten aussortiert werden und nicht mehr ganze Chargen verworfen werden müssen.
• Optimierte Ressourcennutzung, wodurch Kosten gesenkt und die Nachhaltigkeit verbessert werden.
• Nahtlose Integration in bestehende Produktionslinien, wodurch Stillstandszeiten während der Implementierung minimiert werden.

In den Wochen nach der Inbetriebnahme erfüllte die modernisierte Anlage die Erwartungen hinsichtlich höherem Durchsatz und stabileren Taktzeiten. Die Bediener berichteten zudem von einer deutlich geringeren Anzahl ungeplanter Anlagenstillstände. Im Hintergrund arbeiteten Ingenieure beider Unternehmen eng zusammen, um anfängliche Kinderkrankheiten zu beheben und sicherzustellen, dass die Integration planmäßig verlief. Dieser praxisorientierte Ansatz bei der Problemlösung half dabei, dass das System seine Leistungsziele nahezu sofort erreichte.

"Es war eine große Freude, mit Mitsubishi Electric zusammenzuarbeiten, und wir sind mit dem Ergebnis des Projekts äußerst zufrieden. Die umfassenden Kompetenzen des Unternehmens im Bereich der Fabrikautomation waren entscheidend, um das hohe Leistungs- und Genauigkeitsniveau der Produktions- und Testlinie zu erreichen. Darüber hinaus haben die erfahrenen Ingenieure eine enge Zusammenarbeit mit Optimal und dem Endkunden aufgebaut, um ein äußerst effektives System und eine reibungslose Übergabe zu gewährleisten."
— Nigel Penny, Project Manager, Optimal Industrial Automation

Diese Fallstudie zeigt, wie fortschrittliche Robotik und Automatisierung die pharmazeutische Produktion revolutionieren. Durch die Integration einer hochgeschwindigen, vollständig synchronisierten Automatisierung können Hersteller Folgendes erreichen:

• Höhere Präzision und Genauigkeit bei der Leckageerkennung.
• Reduzierten Ausschuss und Kosteneinsparungen.
• Verbesserte Einhaltung regulatorischer Anforderungen.
• Eine höhere Gesamtproduktionsleistung.

Der Erfolg dieser Lösung unterstreicht das Engagement von Mitsubishi Electric, Innovationen in der pharmazeutischen Qualitätskontrolle voranzutreiben.

"Wir freuen uns sehr, an diesem Projekt beteiligt gewesen zu sein und beim Aufbau eines äußerst leistungsfähigen Systems mitgewirkt zu haben. Die Anwendung zeigt, wie moderne Roboter und Automatisierungstechnik die Qualitätskontrolle in stark regulierten Branchen wie der Pharma- und Life-Science-Industrie verbessern können." — Steve Kirby, Key Account Manager, Mitsubishi Electric