Anlagenbau & Prozesstechnik

Reinraumüberwachung: Aufgaben mit der Multisensortechnik meistern

08.10.2014 -

Überall dort, wo Temperaturen, relative Luftfeuchtigkeit, Partikelkonzentrationen und Volumenströme ­gemessen und überwacht werden müssen, führt eine Optimierung der Arbeitsabläufe bei der Datenaufzeichnung zu einer Vereinfachung der Netzwerktechnologie in der Qualitätssicherung. Wie können Multisensormessgeräte dazu bei­tragen, die Reinraumumgebung konstant zu halten und dabei Zeit und Kosten zu sparen?

Im Reinraum nimmt heutzutage die Komplexität der Produkte und somit die Anzahl der zu untersuchenden Parameter zu. Gleichzeitig steigen die Bandbreite und die Auflösung, mit der solche Messungen durchgeführt werden müssen. Oft besteht zwischen eben diesen gegensätzlichen Anforderungen ein Widerspruch, denn herkömmliche Messgeräte sind meist nur auf eine Messaufgabe oder einen Messbereich spezialisiert.
Eine interessante Lösung für dieses Problem bieten Multisensor-Messgeräte in Kombination mit leistungsfähiger Software. Sie eröffnen heute schon die Möglichkeit, die Stärken der unterschiedlichen Messverfahren in einem universellen Messgerät zu vereinen. Damit ist man in der Lage, diverse Parameter wie Temperatur, Luftfeuchte und Volumenstrom mit verschiedenen Sensoren zu messen, aber mit nur einem Messgerät bzw. mit einem zentralen Monitoringsystem zu dokumentieren und zu analysieren. Das wichtigste Anliegen für ein solches zentrales Monitoring ist eine zuverlässige Kontrolle rund um die Uhr bei voll automatisierten, optimierten Arbeitsabläufen und hoher Datensicherheit. Es erlaubt, sich abzeichnende Trends in den Reinraumbedingungen kontinuierlich zu erfassen und frühzeitig auf Störfaktoren zu reagieren.

Wozu benötigt man ein Monitoring im Reinraum?
Qualifizierte Produktionsstätten müssen durch qualifizierte Mitarbeiter von qualifizierten Unternehmen geplant, aufgebaut und gewartet werden. Hierzu bedarf es einer Vereinbarung für ein partnerschaftliches Geschäftsmodell des Anwenders mit Spezialisten. Der Spezialist bringt dabei sein Fachwissen ein und hilft kritische und qualitätsrelevante Prozesseinheiten zu erkennen und die geeignete Instrumentierung zu definieren. Diese Dienstleistungen zur Wartung, Kalibrierung und Qualifizierung sind jeweils an die Kundenbedürfnisse angepasst und gewährleisten einen einwandfreien Betrieb der Monitoringsysteme. Dabei ist es entscheidend, die Anforderungen der behördlichen Regeln und Normen zu einzuhalten. Moderne Monitoringsysteme gewährleisten die Konformität zu GMP, GLP, GAMP 5; FDA 21, CFR Part 11, Annex 11 und HCCP.

Multisensortechnik im Reinraum
Ein Messsystem mit Multisensortechnik besteht aus einem modular konzipierten Transmitter, der als Anzeige- und Signalausgabe-Einheit dient, ­an welche mehrere verschiedene Sensoren ­gleichzeitig angeschlossen werden können. Dank dieser Konfiguration reduzieren sich die Kosten pro Messpunkt massgeblich, denn die verschiedenen Sensoren benötigen lediglich einen Transmitter (s. Abb. 1). Dabei erfolgt die Sensorerkennung automatisch und die einzelnen Kanäle können über das Gerätemenu zugewiesen werden. Über einen integrierten Klimarechner lassen sich Messgrössen wie z. B. Taupunkttemperatur, absolute Feuchte, Temperatur, spezifische Enthalpie anzeigen.
An die Sensoren im Reinraum werden dabei hohe Anforderungen gestellt. Vor allem die Materialvorgaben und ein reinraumtaugliches Design in ultrareiner Umgebung, die Signalfunktion und die Servicefreundlichkeit vorgeben, sind essentiell. Eine Hintergrundbeleuchtung und verschiedene Anzeigemöglichkeiten erleichtern die Arbeit mit dem Gerät.
Eine Kalibrierung bzw. Justierung der Sensoren und Datenlogger lässt sich bequem am PC durchführen. Dabei können als Feuchtigkeits-Bezugsgrössen sowohl Feuchtestandards als auch ein Feuchtegenerator eingesetzt werden. Das kalibrierte System sollte mit höchster Präzision arbeiten und die Sensoren sollten sich einfach vor Ort austauschen lassen.

Netzwerktechnologie für die Integration der Komponenten
Moderne zentrale Monitoringsysteme gehen noch einen Schritt weiter, indem sie alle Arbeitsabläufe im Labor, die mit der Reinraumumgebung zu tun haben, optimieren und vollautomatisch zentral abspeichern. So erspart man sich den Rundgang von einem Datenlogger zum anderen, überwacht und dokumentiert den Betrieb zuverlässig und ist jederzeit in der Lage, rechtzeitig gegenzusteuern, wenn Alarm gegeben wird. Das bedeutet eine Vereinfachung der Abläufe zur Prozess- und Qualitätsüberwachung (Abb. 2).
Bereits im Vorfeld sollte man sich über die Anforderungen an das Monitoring System für den Reinraum klar werden. Sie sollten vollständig durchgeplant und aufgelistet sein (einschliesslich aller Messpunkte) und auch für weitere Räume zu erweitern sein, wie z. B. für Lagerräume. Bestehende Systeme sollten problemlos mit zusätzlichen Sensoren und Datenloggern erweitert werden können. So kann man Kompatibilitätsproblemen vorbeugen. Auch die Schnittstellen zum IT-System sind zu beachten.
Das System im Reinraum besteht aus zwei Komponenten: Den Sensoren, die die Messwerte messen und den Datenloggern, die die Daten aufzeichnen und an den Zentralrechner weiterleiten. Die Übermittlung erfolgt über ein LAN-Netzwerk. Die dazugehörige Monitoring Software zeichnet die Werte auf. Sie beinhaltet geeignete Tools für die Visualisierung von Daten und für die Erstellung von kompletten Messberichten.
Die Alarmierungsmöglichkeiten erfolgen auf verschiedenen Levels: Direkt im Datenlogger, der an ein automatisches Telefonanwählgerät angeschlossen werden kann, sollte eine Alarmfunktion integriert sein. Eine Alarmierung kann auch via Emails und SMS verschickt werden.
In einem nächsten Schritt alarmiert die Software des Zentralrechners den Benutzer.

Fazit
Das System mit dem Datenlogger im Reinraum und dem zentralen Monitoring - inklusive Software - stellt ein Kommunikationssystem mit hoher Datensicherheit dar, das gleichzeitig eine vollautomatische Auswertung der Messdaten ermöglicht. Auch bei Stromausfall garantiert es eine zuverlässige Aufzeichnung der Werte.

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