Anlagenbau & Prozesstechnik

Digitalisierung in der Biopharma-Branche

Zentrale Engineering-Daten als Basis für eine transparente und nachhaltige Anlagenplanung

17.08.2022 - Eine von Ende zu Ende gedachte Digitalisierungsstrategie kann durch die sinnvolle Nutzung digitaler Prozessdaten die Komplexität in der Pharmaindustrie reduzieren.

Auf dem Weg von der Entwicklung bis zur industriellen Produktion von Wirkstoffen sind zahlreiche Planungsschritte nötig. Der Bedarf nach Transparenz, nachhaltiger Planung und deren lückenloser Nachvollziehbarkeit erfordert die Verarbeitung großer Datenmengen.

Die Biopharma-Branche ist auf innovative, flexible Lösungen angewiesen. Um den hohen Ansprüchen der Kunden gerecht zu werden, setzt Zeta als einer der führenden Anbieter von Prozesstechnologie für biopharmazeutische Produktionsanlagen auf umfassende Digitalisierung. Die datenzentrierte Engineering-­Suite Cadison ist ein verbindendes Element der umfassenden Strategie.

„Auf dem Weg von der Entwicklung bis zur industriellen Produktion von Wirkstoffen sind zahlreiche Planungsschritte nötig. Der Bedarf nach Transparenz, nachhaltiger Planung und deren lückenloser Nachvollziehbarkeit erfordert die Verarbeitung großer Datenmengen. Das hat uns veranlasst, eine Ende-zu-Ende-gedachte Digitalisierungsstrategie zu entwickeln, um durch die sinnvolle Nutzung digitaler Prozessdaten die Komplexität zu reduzieren“, erklärt Martin Mayer, der als Business Development Manager für Digitalisierung bei Zeta verantwortlich ist für die Ausarbeitung und Umsetzung von Digitalisierungsinitiativen.

Startpunkt für die Digitalisierung: Das Engineering

Zentrale Informations- und Wissensquelle für die Digitalisierung ist das Engineering. Je nach Kundenprojekt sind verschiedene Tool-Ketten bei dem Unternehmen im Einsatz. Die datenzentrierte Engineering-Suite Cadison ist ein Element der ganzheitlich ausgerichteten Digitalisierungsstrategie. Sie leistet einen wichtigen Beitrag dazu, die vorhandenen „Inseln an Softwareunterstützung“ so zu koordinieren, so dass die Komplexität beherrschbar bleibt. Auf diese Weise lässt sich die Transparenz im Sinne eines umfassenden Project Controlling durchgängig erreichen.
Das Projektmanagement läuft über eine individuell entwickelte Software Project Management Office (PMO), mit dem Cadison rege Daten austauscht. In der CAE-Lösung ist die gesamte Anlagenstruktur definiert und jedes Anlagenobjekt durch Metadaten detailliert beschrieben. Zusätzlich ist der Datenaustausch mit dem ERP-System essenziell. Dies ermöglicht das Führen identischer Artikelnummern und unterstützt die Beschaffung als auch die Qualitätskontrolle.
Das Gleiche gilt auch für die sogenannten Skids und, eine Hierarchiestufe tiefer, für die verschiedenen Rohrleitungsarten. „Somit liegt in unserer digitalen Werkzeugkette der digitale Zwilling der zu bauenden Anlage gemäß den individuellen Projektanforderungen vor“, so Martin Mayer.

In den Skids hat das Unternehmen sein über Jahrzehnte aufgebautes Know-how bezüglich Planung und Technologie gebündelt. Es handelt sich dabei um Module, so etwa Bioreaktoren, die vorab in Betrieb genommen werden. Die Skid-Bauweise und die Expertise im integrierten Engineering unterstützen die ­Parallelisierung der Projektphasen. Der Kunde gewinnt infolge dessen in der Projektumsetzung bis zu 30 % Zeit, die in der Pharmaindustrie besonders wertvoll ist. Mit der Gesamtanlage steht dem Auftraggeber somit außerdem der zugehörige digitale Zwilling zur Verfügung.

 

 „Die Zentrale Informations- und Wissensquelle für die Digitalisierung ist das Engineering.”

 

Digital Engineering Platform als Informationsdrehscheibe

Mit der implementierten Engineer­ing-IT-Plattform lassen sich sehr schnell individualisierbare Standards erzeugen. Diese beschleunigen die Projektarbeit maßgeblich. Ziel ist es, stets die gesamte Wertschöpfung, die sich nicht mit dem ERP-System abbilden lässt, mit Tool-Ketten umfassend darzustellen. Dazu hat das Unternehmen eine „Integrated Digital Engineering Platform“ implementiert, die ein durchgängig digitales Arbeiten ermöglicht – vom Process und Mechanical Engineering über Automation und Projektmanagement bis hin zur Executive Quality (Qualifizierung/Zertifizierung). Jeder Datensatz wird trotzdem nur einmal eingepflegt.

„Dabei überlegen wir uns sehr genau, welche Daten wir unseren Kunden zur Verfügung stellen, um den maximalen Nutzen zu bieten. Je nachdem, welche Aspekte des Anlagenzyklus das Projekt umfasst, müssen wir mit unterschiedlichen Tools arbeiten“, erklärt Martin Mayer. Teilweise sind bis zu 100 Experten in die Projektabwicklung eingebunden. Die Cadison Suite ist Teil dieser integrierten Digital-Engineering-Plattform, die ständig weiterentwickelt wird.

Datendurchgängige Planung

„Wir gewinnen bei der P&ID-Erstellung enorm viel Zeit durch die Verwendung projektübergreifender Spezifikationen. Es können Rohrklassen (Kataloge) hinterlegt werden, um beispielsweise dem in Frage kommenden Nennweitenspektrum alle Typencodes und andere Merkmale zuzuweisen. Das bedeutet, dass der aktuelle Datensatz unmittelbar aktualisiert wird, wenn sich die Nennweite einer Rohrleitung im P&ID ändert“, erklärt Mario Gerlza, CAD-Systemadministrator. Dabei nutzt man den Umstand, dass das gleiche P&ID im Rahmen der Schrittkettendarstellung mehrfach verwendet wird, um so die verschiedenen Prozessschritte zu planen.

 

„Wir wollen unser hart erarbeitetes Know-how in einer digitalen Umgebung optimal unterstützt wissen. Cadison leistet einen wichtigen Beitrag zu unserer ganzheitlich ausgerichteten Digitalisierungsstrategie.“

 

Massives Investment in neue Services

Martin Mayer macht sich intensiv Gedanken darüber, wie die Kunden mit passgenauer Datenbereitstellung und Engineering Services nachhaltig unterstützt werden können. So wurden sogenannte Smart Engineering Services konzipiert, um alle Projektbeteiligten zu integrieren und daraus Mehrwerte abzuleiten. Der Smart Maintenance Navigator wurde basierend auf den Bedürfnissen führender Pharmaunternehmen entwickelt und sorgt auf mobilen Endgeräten für eine nachhaltige Optimierung des Wartungsprozesses. Als virtueller Assistent und als Ergänzung zum validierten Wartungsmanagement des Kunden verknüpft er relevante Informationen für Wartungsintervalle mit Anlagedaten. So führt der Smart Maintenance Navigator das Wartungspersonal gezielt durch die Anlage, um Instandhaltungstätigkeiten effizient durchzuführen.

Die Wartungsunterstützung läuft auf Smart Devices (Tablet, Smart­phone) und liefert 3D-Anlagenmodelle, Gebäudepläne, P&IDs sowie zugehörige Metainformationen. Bei der Durchführung einer Aufgabe können Kommentare hinterlegt und finale Reports generiert werden. „Unsere These ist, dass sich der Aufwand zur Realisierung einer derartigen Lösung deutlich reduzieren lässt, wenn alle relevanten Daten aus der Entwicklung zur Verfügung stehen. Dies bestätigt sich nach unserer Einschätzung“, so Mayer. Daher wird auf die strategische Datenwiederverwendung großen Wert gelegt.

Fazit: Digitale Reise schreitet voran

Rund 450 Mitarbeiter umfasst das gesamte Engineering bei dem Anlagenbauer, wobei sich über 50 davon mit Fragen der Digitalisierung beschäftigen: Data Scientists, Key User und andere Spezialisten. In den vergangen drei Jahren hat das Unternehmen einen zweistelligen Millionenbetrag in die Digitalisierung investiert – mit dem Ziel, die eigene Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und gleichzeitig Mehrwerte für seine Kunden zu generieren.

 

 

„Von der Datendurchgängigkeit her vom P&ID über Matpipe bis zur Isometrie ist die Cadison Suite bis heute eine Vorzeigelösung.“

 

Autor: Michael Brückner, Technical Director Process, ITandFactory GmbH, Bad Soden

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