- La RFID est utilisée pour le contrôle d’accès aux zones et panneaux de commande afin de renforcer la sécurité et limiter les erreurs.
- Les tuyaux, élément critique de la production, sont équipés d’étiquettes RFID certifiées ATEX pour garantir leur usage conforme.
- L’automatisation Beckhoff, combinée aux capteurs et systèmes intelligents, améliore la précision et la traçabilité des processus de fabrication pharmaceutique.
- La solution RFID intégrée couvre également l’enregistrement des temps de travail et le paiement sans contact à la cantine.
Engelhard Arzneimittel améliore la précision de sa production et la sécurité dans ses usines
Le fabricant pharmaceutique Engelhard produit avec succès des médicaments en vente libre depuis 150 ans. Afin de faire face à des processus de production de plus en plus complexes, Engelhard a automatisé une partie de sa production avec des protocoles de Beckhoff Automations depuis 2019.
Peu après, la technologie RFID a été introduite comme système de gestion des autorisations utilisateur au niveau des panneaux de commande et des raccords de tuyaux. Des têtes de lecture Balluff sont utilisées dans les panneaux et des lecteurs EMF au niveau des raccords de tuyaux.
Engelhard Arzneimittel
Exigences élevées en matière de sécurité et de précision
La production de produits pharmaceutiques est soumise aux exigences de qualité et de sécurité les plus strictes. Les principes actifs sont souvent composés de produits chimiques qui doivent être manipulés avec le plus grand soin. Certaines parties de la production sont classées comme « potentiellement explosives » ou Zone 1 selon les directives de protection contre les explosions ATEX.
Tous les composants de cette zone doivent être inspectés et certifiés conformément aux exigences de la zone 1. Les paramètres pertinents pour la certification comprennent la température, la distinction entre gaz et poussière, et entre équipements électriques et non électriques. L'accès à ces zones est soumis à des exigences de sécurité strictes.
Accès
Engelhard a optimisé l'accès aux bâtiments et aux panneaux de commande ainsi qu'à certaines parties de la production elle-même grâce à la technologie RFID. Une solution d'accès avec transpondeurs était déjà utilisée. La carte transpondeur déclenche activement un signal d'identification lorsqu'elle est « pressée ». Cela garantit le contrôle d'accès au bâtiment.
De plus, une puce RFID a été intégrée au transpondeur, qui prend en charge l'identification au niveau du panneau de commande des machines. 15 panneaux de commande sont en production. Les têtes de lecture qui les équipent sont fabriquées par Balluff et intégrées aux panneaux (à l'exception de la zone Ex, où les têtes de lecture Balluff ont été « perfectionnées » par Wesitec).
En production, les employés s'identifient sur le panneau, qui reconnaît le profil de l'utilisateur, y compris ses droits d'accès. Une fois connectés, les employés se trouvent immédiatement dans leur zone de responsabilité pour un contrôle actif. Comme ils ne peuvent accéder qu'aux zones qui relèvent de leurs tâches, le taux d'erreur est considérablement plus faible qu'auparavant. En outre, ce système assure l'enregistrement du temps de travail, l'identification au niveau du système d'impression et le paiement sans contact à la cantine.
Engelhard a créé une solution complète pour de nombreux domaines de l'entreprise grâce à la RFID.
Engelhard Arzneimittel
Fondée le 31 octobre 1872
L'un des principaux fabricants de médicaments en vente libre
Plus de 450 employés
Chiffre d'affaires annuel d'environ 110 millions d'euros
Gérée par son propriétaire depuis cinq générations
Spécialisation : maladies respiratoires, maladies de la peau, troubles gastro-intestinaux, troubles de la concentration
Produits phares : Prospan, Isla, Tyrosur, Muxan et Esprico
Produits disponibles dans plus de 100 pays
Construction d'un nouveau bâtiment administratif et de nouvelles installations de production en 2019
« Les étapes de fabrication des produits pharmaceutiques comportent de nombreux risques d'erreurs, qu'Engelhard minimise grâce à la RFID et à l'automatisation. »
Rüdiger John - Responsable de l'ingénierie et de la gestion technique du site, Engelhard Arzneimittel
Tuyaux
Les tuyaux sont l'un des composants les plus courants dans la production de médicaments. Ils sont nécessaires à la production de principes actifs, au remplissage de teintures et à la production de médicaments fluides ou liquides, et permettent des connexions flexibles, par exemple entre un réservoir fixe et un réservoir mobile. Il est important de s'assurer que la connexion entre le tuyau et le point de raccordement est correctement et fiablement fermée, et que le tuyau approprié est sélectionné.
Le risque d'erreur est relativement élevé dans ce domaine. Il existe une grande variété de certifications pour les tuyaux utilisés dans la production de médicaments : certains tuyaux sont résistants au vide, tandis que d'autres ne peuvent être utilisés que dans des salles blanches en raison de leur matériau particulièrement lisse et facile à nettoyer. Afin d'exclure toute erreur et de garantir des raccordements corrects, Engelhard a équipé les extrémités des tuyaux d'étiquettes RFID.
RFID dans le raccordement des tuyaux
Zones de production chez Engelhard
La production pharmaceutique est hébergée dans un grand bâtiment d'une superficie de 8 000 m². La zone dédiée aux liquides est aménagée de manière à ce que tout soit produit au 1er étage, puis acheminé directement vers les lignes de remplissage des produits via des tuyaux de descente. À côté, au dernier étage, se trouve la zone de production des produits pharmaceutiques solides.
Les solides sont mélangés et pressés en comprimés dans la pièce adjacente. Un étage plus bas, les comprimés sont conditionnés sur des lignes de blisters. La production de pommades a lieu dans une autre zone au dernier étage. Les matières premières sont versées dans des fûts de transport, puis dosées dans des tubes de pommade un étage plus bas.
L'étiquette RFID
Dans le raccord de tuyau d'Engelhard, 36 vannes sont logées avec le moins d'espace mort possible. Le défi consistait à trouver une étiquette RFID passive qui puisse être facilement lue dans un espace confiné et, si possible, qui ne puisse pas être confondue avec une autre étiquette. En collaboration avec l'expert en protection contre les explosions WeSiTec, Rüdiger John, responsable de l'ingénierie chez Engelhard, a trouvé une solution.
Le manchon de tuyau de WeSiTec est équipé de deux bagues de guidage dans la zone finale. La bague intérieure est une bague libre qui peut tourner librement et qui est lestée. La puce RFID se déplace avec la bague libre afin de garantir que, quelle que soit la façon dont l'employé tourne le tuyau, la tête se trouve toujours du bon côté.
La tête de lecture est fixée au raccord du tuyau de manière à pouvoir lire l'étiquette. Une seule tête de lecture est donc nécessaire ; il serait difficile d'en installer une deuxième au niveau du raccord du tuyau.
L'opérateur raccorde le tuyau et confirme immédiatement cette étape dans le système de contrôle, qui lit alors les étiquettes. Ce n'est que lorsque le logiciel de contrôle reconnaît que le tuyau correct a été raccordé que l'étape suivante du processus est lancée.
« Le raccord de tuyau est classé comme « potentiellement explosif » selon la norme ATEX. Il a été difficile de trouver une tête de lecture certifiée pouvant être utilisée à cet endroit. »
Rüdiger John - Responsable de l'ingénierie et de la gestion technique du site, Engelhard Arzneimittel
Auto-certification des têtes de lecture
La station de tuyaux étant classée Zone 1, « potentiellement explosive » selon ATEX, des composants certifiés pour la Zone 1 étaient nécessaires. La tête de lecture devait également être compatible IO-Link, car l'IO-Link faisait partie intégrante du logiciel. Comme il était difficile de trouver une tête de lecture présentant ces propriétés, la société WeSiTec a conseillé à Rüdiger John de viser une certification interne.
La base était une tête de lecture standard de la société EFM, que WeSiTec souhaitait mouler dans un plastique homologué ATEX. L'examen technique externe a montré que la tête de lecture avait des besoins en courant minimes et une génération de chaleur suffisamment faible. Elle a donc été approuvée sans boîtier en plastique. Elle répond à toutes les exigences légales et réglementaires pour une utilisation à cet endroit en Zone 1.
Automatisation dans la production médicale
Une plus grande précision grâce à l'automatisation
Afin de réduire au maximum le risque d'erreurs lors du pesage, du mélange, du tamisage, de la granulation, de la compression, de l'enrobage et du conditionnement des solides – et des processus analogues pour les liquides –, Engelhard a décidé en 2014 d'automatiser sa production. Cela a été rendu possible grâce aux protocoles d'automatisation propriétaires TwinCat et EtherCat de Beckhoff Automations. L'automatisation des processus comprend 335 entraînements (vannes et actionneurs), 17 pompes et agitateurs, ainsi qu'environ 240 points de mesure (pour la pression et la température, ainsi que des débitmètres massiques, des débitmètres à ultrasons, des capteurs de niveau, etc.) et 13 traceurs chauffants.
La technologie intègre également des ensembles tels que l'alimentation en eau propre, le transfert de produits via quatre systèmes de raclage, le traitement des eaux usées et le stockage de l'éthanol, nécessaire à la production de pastilles contre la toux à base d'alcool. IO Link est utilisé comme système de communication standardisé pour connecter les différents capteurs et actionneurs et ne nécessite aucun câblage supplémentaire.
Capteurs dans la production
Engelhard utilise différents types de capteurs dans la production de produits pharmaceutiques liquides. Les capteurs sont câblés et les données générées sont directement transmises au système de contrôle.
Le niveau de remplissage est surveillé à l'aide de fins de course dans les pipelines derrière les pompes. La formation de mousse est contrôlée optiquement et à l'aide de capteurs radar qui détectent les surfaces par fréquence. Il s'agit d'une étape nécessaire dans la production de liquides. En effet, lorsque des substances sont incorporées, de l'air est également incorporé et de la mousse se forme.
Une mousse excessive peut causer des problèmes de pompage, car il y a trop d'air dans le substrat. C'est pourquoi des capteurs avec des interrupteurs de fin de course ont été installés. Si l'interrupteur de fin de course de la pompe signale « pas assez de liquide », une vanne s'ouvre automatiquement, d'où la mousse/l'air est évacué jusqu'à ce que l'interrupteur détecte que la pompe peut à nouveau fonctionner correctement.
Racleurs pour le nettoyage
Engelhard utilise des systèmes de raclage pour nettoyer les conduites entre le réservoir d'alimentation et les réservoirs de stockage. Les racleurs, dont le diamètre est légèrement supérieur à celui du tuyau, sont introduits sous pression et ferment immédiatement la conduite afin que le produit qui s'y trouve encore puisse être vidangé de manière contrôlée.
Cela peut représenter jusqu'à 70 litres, soit 700 flacons de médicament de 100 ml, qui seraient perdus s'ils étaient vidangés sans le système de raclage. Le racleur pousse le produit dans la zone de stockage, puis est retiré. Les canalisations peuvent être nettoyées plus efficacement et la station d'épuration des eaux usées doit traiter moins de médicaments.
Entretien avec Rüdiger John
Sécurité accrue, temps d'arrêt réduits
Rüdiger John, responsable de l'ingénierie et de la gestion technique du site chez Engelhard, a conçu la solution RFID pour la station de tuyaux et l'accès. RFID & Wireless IoT Global s'est entretenu avec lui au sujet des idées initiales et de la mise en œuvre du projet RFID.
Interview
1. Monsieur John, Engelhard Arzneimittel a mis en œuvre une solution RFID complète dans les locaux de l'entreprise. Comment cette solution a-t-elle été demandée ?
Les premières idées ont vu le jour en 2010, puis se sont concrétisées entre 2012 et 2014. Malheureusement, le projet a ensuite dû être mis en suspens pour le moment. La production devenant de plus en plus complexe, nous avons décidé en 2018 de passer à l'automatisation et l'avons mise en œuvre avec Beckhoff Automations dans la nouvelle usine de production construite en 2019. Je me suis alors rendu compte que si nous avions un raccordement centralisé des tuyaux, nous aurions besoin d'une solution pour cela.
2. Pourquoi est-ce si important, en particulier au niveau du raccordement des tuyaux ?
Dans l'ancien bâtiment de production, où une grande partie de la fabrication était encore réalisée à la main, des confusions inoffensives se produisaient parfois au niveau du raccord de tuyau. Un tuyau résistant au vide était peut-être utilisé pour une application pour laquelle un tuyau non résistant à la pression aurait suffi. Un tel tuyau est certifié et coûte environ 500 euros pièce. Pour cette seule raison, il est important de manipuler correctement les tuyaux. Peut-être qu'un raccord n'était pas correctement fermé. De telles erreurs peuvent rendre tout un lot de médicaments inutilisable. C'est ce que nous voulons éviter.
3. Était-il clair dès le départ que la RFID était la meilleure solution ?
Non. L'idée initiale était de garantir le raccordement correct à l'aide d'un détecteur de position. Celui-ci signalerait la présence d'un tuyau entre la vanne A et la vanne B. Malheureusement, un tel système n'est pas en mesure de vérifier s'il s'agit du bon tuyau. C'est alors que nous avons eu l'idée d'équiper chaque tuyau d'une puce RFID à chaque extrémité et donc d'un numéro d'outil identique aux deux extrémités.
Le numéro du tuyau est vérifié et ce n'est que lorsque les deux vannes que nous voulons connecter ont signalé au système de contrôle que le numéro est identique qu'il y a une certitude à 100 % que le tuyau est dans la bonne position. Nous avons ainsi atteint un très haut niveau de fiabilité du processus.
4. Cela étant dit, comment s'est déroulée la mise en œuvre de la solution RFID ?
Avec des plans de projet concrets qui ont débuté en 2019, il était clair que la RFID serait utilisée pour l'identification des utilisateurs au niveau des panneaux de commande et pour le raccordement des tuyaux. Le système de contrôle d'accès de Siemens & Voss était déjà installé et a été conservé. Le système de paiement pour la cantine était une nouveauté. Essentiellement, le raccordement des tuyaux devait être là pour la production, mais à la fin de 2019, une nouvelle exigence s'est présentée : comment pouvons-nous garantir que les tuyaux ne puissent plus être mélangés ? Cela fonctionne désormais grâce à la RFID.
Le système complet est désormais opérationnel. L'identification des utilisateurs est en place depuis fin 2021, mais elle ne sera pleinement activée que lorsque les quatre dernières têtes de lecture seront installées. La solution au niveau du raccordement des tuyaux est en place depuis septembre 2022. Les problèmes de livraison causés par la COVID-19 ont entraîné de légers retards.
5. Il a également été difficile de trouver l'étiquette appropriée ; pourquoi ? Il en existe pourtant beaucoup sur le marché.
C'est vrai. Cependant, si j'ai une puce RFID intégrée dans un manchon de tuyau, par exemple, je ne peux la lire qu'à un seul endroit précis. Cela n'est pas pratique, car je risque de ne pas pouvoir atteindre cet endroit avec la tête de lecture, ou de lire le mauvais tuyau sans m'en rendre compte, ou même de ne pas le reconnaître du tout. C'est pourquoi nous avons développé notre propre support d'étiquette avec WeSiTec.
De plus, notre production est classée Zone 1 selon ATEX, nous ne pouvons donc utiliser que des appareils homologués pour la Zone 1.
6. Quelles améliorations voyez-vous dans les panneaux de commande avec la solution Auto-ID ?
Tout est plus rapide lorsque vous n'avez pas à saisir de mot de passe. Il n'y a pas longtemps, un employé a saisi trois fois un mot de passe incorrect, ce qui a entraîné le verrouillage de son compte utilisateur. L'administrateur a également commis une erreur, et son mot de passe administrateur a dû être réactivé par le fabricant. Tout cela a pris beaucoup de temps.
Avec une solution à tête de lecture dans le panneau de commande, c'est beaucoup plus facile à gérer. Le transpondeur est maintenu à proximité et il n'y a aucun risque de saisie incorrecte. Nous bénéficions désormais d'une sécurité accrue et de moins de temps d'arrêt. Et ce qui est bien, c'est que nous avons un seul système pour tout au lieu de plusieurs.
7. Quelle est la prochaine étape ? Quelles sont vos nouvelles idées pour la solution RFID au niveau du raccordement des tuyaux ?
J'ai déjà commencé à réfléchir à l'avenir. D'autres paramètres peuvent être contrôlés via le numéro de tuyau programmé dans le système. Par exemple, un tuyau pourrait à l'avenir être utilisé uniquement pour certains produits. Il pourrait également se voir attribuer un statut de nettoyage « nettoyé/non nettoyé » et un certificat d'âge dans le système de contrôle. Dans ce cas, l'employé n'aurait pas à se demander si le tuyau est trop vieux, car celui-ci ne serait tout simplement pas validé.
Un niveau accru d'automatisation, de contrôle et de sécurité de la production permettra de réduire les erreurs humaines. Une autre idée consiste à utiliser des robots pour surveiller l'installation de production. Au lieu d'un employé pour les rondes de routine, nous pourrions utiliser un robot pour ouvrir les portes de manière autonome.
