背景

如果您曾經(jīng)因骨折而一瘸一拐地走路，或者經(jīng)歷過(guò)核磁共振成像，您可能使用過(guò) Mallinckrodt Pharmaceuticals 制造的產(chǎn)品。這家市值 50 億美元的全球公司主要生產(chǎn)特種藥和診斷顯像劑。作為全美國(guó)領(lǐng)先的處方止痛藥供應(yīng)商，Mallinckrodt 的客戶主要是一些大型批發(fā)商和零售藥房連鎖店。該公司的重點(diǎn)是止痛領(lǐng)域，所以公司從純粹的藥品提供商逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐患以O(shè)備制造商，生產(chǎn)用于確定疼痛根源的設(shè)備。

該公司在圣路易斯有一片占地 40 英畝的園區(qū)，園區(qū)內(nèi)有一家活性藥用成分 (API) 工廠，生產(chǎn)用于制成麻醉劑的成分以及其他可出售的最終產(chǎn)品。這家經(jīng)過(guò) FDA 驗(yàn)證的工廠擁有超過(guò) 145 年的歷史，約有員工 450 名。

這家工廠的控制設(shè)備安裝于 1985 年，維護(hù)成本高昂。Mallinckrodt 需要升級(jí)陳舊的技術(shù)，為這家工廠提供一個(gè)公用的控制系統(tǒng)平臺(tái)。該公司于 2013 年上市，自此以后需要對(duì)其股東負(fù)責(zé)，所以與之前相比，成本和運(yùn)營(yíng)效率變得更加重要了?？偠灾琈allinckrodt 需要升級(jí)其控制系統(tǒng)，以推動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)展并延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間。

挑戰(zhàn)

對(duì)于系統(tǒng)操作員來(lái)說(shuō)，依靠過(guò)時(shí)的系統(tǒng)所面臨的最大挑戰(zhàn)之一是獲得的支持很有限。在這家工廠的所有工程員工中，只有兩個(gè)人了解運(yùn)行設(shè)備時(shí)所采用的可編程邏輯控制器 (PLC) 技術(shù)。服務(wù)和供應(yīng)商支持幾近于無(wú)，而且備件的可用性很差且成本高昂。結(jié)果如何？停機(jī)時(shí)間更長(zhǎng)，而且成本更高。

“成本規(guī)避是我們升級(jí)系統(tǒng)的一個(gè)巨大動(dòng)力?！盡allinckrodt Pharmaceuticals 的資深維護(hù)工程師 Don Geers 說(shuō)道，“硬件故障引起的停機(jī)是一個(gè)主要問(wèn)題。我們希望通過(guò)安裝一個(gè)更新的控制系統(tǒng)來(lái)避免這些問(wèn)題，這個(gè)系統(tǒng)維護(hù)起來(lái)更方便，而且備件可用性也更高。”

利用這種陳舊的技術(shù)，維護(hù)工程師無(wú)法進(jìn)行預(yù)見(jiàn)性維護(hù)。日常生產(chǎn)報(bào)告會(huì)查明問(wèn)題，但這只能在問(wèn)題出現(xiàn)后進(jìn)行。他們唯一的解決方案就是使用糾正性維護(hù)，因此，時(shí)間更長(zhǎng)的意外停機(jī)是在所難免的。

意識(shí)到停機(jī)成本高于變革成本之后，Mallinckrodt 決定升級(jí)其控制系統(tǒng)。要替換一個(gè)全年不間斷運(yùn)行的設(shè)施的制造流程控制系統(tǒng)，需要認(rèn)真規(guī)劃。團(tuán)隊(duì)希望縮短過(guò)渡期的停機(jī)時(shí)間，并確保新系統(tǒng)在重新開(kāi)始運(yùn)行后，能夠立即滿負(fù)荷高效運(yùn)行。

解決方案

團(tuán)隊(duì)選擇了一個(gè)虛擬化的架構(gòu)。Mallinckrodt 決定使用 Rockwell Automation 的 PlantPAx^? 分布式控制系統(tǒng)（建立在現(xiàn)有 VMware 虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上）來(lái)取代既有可編程邏輯控制器，從而完成升級(jí)。虛擬化 PlantPAx 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了全廠范圍的多領(lǐng)域控制，并且減少了運(yùn)行批處理和人機(jī)界面軟件所需的物理服務(wù)器的數(shù)量。這大幅減少了服務(wù)器和工作站所需的維護(hù)工作。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)分兩個(gè)階段完成，最大限度地縮短了停機(jī)時(shí)間。第一階段 — 由 Mallinckrodt 的維護(hù)團(tuán)隊(duì)和 Rockwell Automation 的工程團(tuán)隊(duì)，以及參與制定編程標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)?shù)叵到y(tǒng)集成商 Stone Technologies 和 Syntronix 處理。第一階段結(jié)束之后，Rockwell Automation 完成了文案以及功能和設(shè)計(jì)規(guī)范的制定。然后，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建、測(cè)試并驗(yàn)證了編程代碼。這種標(biāo)準(zhǔn)代碼將用于下一個(gè)階段以及工廠中正在實(shí)施的所有新項(xiàng)目中。

在開(kāi)發(fā)階段，Rockwell Automation 在其克利夫蘭工廠中使用了一個(gè)相同的系統(tǒng)，以便在啟動(dòng)之前幫助進(jìn)行故障排除和最終確定編程。為了在未來(lái)出現(xiàn)問(wèn)題或系統(tǒng)變更時(shí)向技術(shù)支持工程師尋求幫助，Mallinckrodt 保留了該服務(wù)。

在第二階段，通過(guò)使用新的編程標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)功能規(guī)范進(jìn)行了更新。利用現(xiàn)有的生產(chǎn)線文檔幫助降低了項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。這樣做還有助于向新系統(tǒng)過(guò)渡，因?yàn)楣S工程、質(zhì)量和驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)成員對(duì)文檔非常熟悉。它降低了系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)證的時(shí)間和成本。

在當(dāng)?shù)叵到y(tǒng)集成商和 Rockwell Automation 的幫助下，Mallinckrodt 工廠完成了工廠驗(yàn)收試驗(yàn) (FAT)。完成 FAT 花費(fèi)了三個(gè)月時(shí)間。然后，系統(tǒng)被安裝到運(yùn)行機(jī)組上，多個(gè)批次的水會(huì)在運(yùn)行機(jī)組上流動(dòng)，以確保所有系統(tǒng)組件正常運(yùn)行，然后再添加用于生產(chǎn)藥物和顯像成分的昂貴化學(xué)品。測(cè)試成功后，Rockwell Automation 和 Syntronix 工程師就完成了現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)。

報(bào)告和歷史記錄軟件作為 PlantPAx 系統(tǒng)的一部分，其實(shí)施目的是為了提高生產(chǎn)智能。該軟件可收集、跟蹤和記錄關(guān)鍵過(guò)程數(shù)據(jù)，以查明生產(chǎn)趨勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)。Mallinckrodt 現(xiàn)在配備了經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的電子報(bào)告功能，完善的設(shè)備能夠滿足監(jiān)管報(bào)告要求，并通過(guò)日常電子生產(chǎn)報(bào)告簡(jiǎn)化整體運(yùn)營(yíng)。

另外，Mallinckrodt 還升級(jí)了其人機(jī)界面操作員終端。新的人機(jī)界面圖形是根據(jù)工廠中既有的人機(jī)界面重新繪制的，而新的 API 生產(chǎn)線的新人機(jī)界面圖形由 140 個(gè)屏幕的流程圖形組成。目的是為了保持運(yùn)營(yíng)界面與工廠中現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)營(yíng)界面相似，以便操作員在新系統(tǒng)投入使用后，可以輕松地過(guò)渡到新的系統(tǒng)。

成果

最后，調(diào)試僅需要五周時(shí)間，最大程度地減少了因安裝而導(dǎo)致的系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間，這其中的一部分功勞要?dú)w功于智能工程、移植工具和綜合功能測(cè)試。

“新的 PlantPAx 系統(tǒng)提供了針對(duì)控制系統(tǒng)硬件的更多診斷/故障處理信息?！盙eers 說(shuō)道，“擁有一個(gè)關(guān)于控制和信息的公用平臺(tái)，還使我們的維護(hù)人員可以從成本高昂的被動(dòng)維護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)維護(hù)，這是舊技術(shù)不可能實(shí)現(xiàn)的。隨著時(shí)間的推移，這將進(jìn)一步減少我們的停機(jī)時(shí)間?！?/span>

位于獨(dú)立建筑物內(nèi)的冗余虛擬基礎(chǔ)設(shè)施提供了一層額外的保護(hù)，以預(yù)防某個(gè)位置出現(xiàn)的災(zāi)難性故障導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)停止。此外，還有一個(gè)虛擬平臺(tái)將信息孤島合并到一起。如果數(shù)據(jù)中心發(fā)生系統(tǒng)故障，Mallinckrodt 團(tuán)隊(duì)將使用備份。他們還可以在預(yù)定的維護(hù)停機(jī)期間運(yùn)行備份，以使生產(chǎn)線保持運(yùn)行。

如果發(fā)生故障，Mallinckrodt 估計(jì)虛擬化能夠節(jié)省 8 到 24 個(gè)小時(shí)，以便重新啟動(dòng)系統(tǒng)并使生產(chǎn)線繼續(xù)運(yùn)行。借助三個(gè)相關(guān)的獨(dú)立設(shè)施（其中一個(gè)設(shè)施充當(dāng)其他所有建筑物的總電源），虛擬化提供了一個(gè)快速災(zāi)難恢復(fù)選項(xiàng)。

從維護(hù)的角度來(lái)看，控制系統(tǒng)的升級(jí)是成功的，但它帶來(lái)的好處卻不僅僅局限于維護(hù)方面。Mallinckrodt 的環(huán)境健康安全 (EH&S)、工廠基層、生產(chǎn)和領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在可以通過(guò) PlantPAx 流程歷史記錄訪問(wèn)持續(xù)的過(guò)程數(shù)據(jù)。這使他們可以更容易達(dá)到監(jiān)管報(bào)告要求，實(shí)時(shí)訪問(wèn)生產(chǎn)信息，并在需要時(shí)采取行動(dòng)。

事實(shí)上，整個(gè)園區(qū)的操作員和管理人員都將受益于新系統(tǒng)優(yōu)越的數(shù)據(jù)訪問(wèn)能力。設(shè)施內(nèi)的任何人都可以使用 Excel^? 電子表格軟件訪問(wèn)歷史記錄軟件的數(shù)據(jù)，并且可以從園區(qū)的任何建筑物分析這些數(shù)據(jù)。EH&S 專業(yè)人士現(xiàn)在可以分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，幫助確保危險(xiǎn)化學(xué)品不會(huì)泄露到環(huán)境中?，F(xiàn)在，操作員在人機(jī)界面上輸入生產(chǎn)數(shù)據(jù)，便可生成電子批次記錄，以降低合規(guī)報(bào)告中發(fā)生錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。

日常生產(chǎn)報(bào)告為工程師和管理人員提供從幾天內(nèi)完成的批次中收集的相關(guān)過(guò)程數(shù)據(jù)，以快速確定趨勢(shì)并實(shí)施變革，從而簡(jiǎn)化生產(chǎn)或者查明潛在瓶頸。這使 Mallinckrodt 可以預(yù)測(cè)潛在的問(wèn)題，快速響應(yīng)并保持較高的一致性和品質(zhì)。

“當(dāng) Rockwell Automation 最初為了升級(jí)事項(xiàng)找到我們時(shí)，他們的團(tuán)隊(duì)是由一些與生命科學(xué)客戶合作的工程師組成的?！盙eers 說(shuō)道，“擁有一個(gè)了解制藥方面的行話和術(shù)語(yǔ)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，我們的決策團(tuán)隊(duì)感到非常放心，而且這樣可以使我們?cè)诎磿r(shí)完成各項(xiàng)緊張的任務(wù)的同時(shí)，最大限度地減少出現(xiàn)中斷和問(wèn)題的情況。

雖然最開(kāi)始想要升級(jí)控制系統(tǒng)和報(bào)告功能是為了解決維護(hù)問(wèn)題，但現(xiàn)在，更好的操作系統(tǒng)和改良的生產(chǎn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式使得整體運(yùn)營(yíng)都受益良多。Mallinckrodt 現(xiàn)在可以為所有工程部門(mén)制造工具，并且因?yàn)椴捎昧艘环N為整個(gè)團(tuán)隊(duì)帶來(lái)便利的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施而受益匪淺。

上述結(jié)果是 Mallinckrodt Pharmaceuticals 將 Rockwell Automation 產(chǎn)品和服務(wù)與其他產(chǎn)品配合使用實(shí)現(xiàn)的。具體結(jié)果可能因客戶而異。