Bezprzewodowe zarządzanie informacją w laboratorium

artykuł sponsorowany
produkcja
Bezprzewodowe zarządzanie
informacją w laboratorium
LIMS i monitoring
dr hab. Jerzy Galica
mgr Bartosz Galica
Wdrożenia LIMS
www.galica.com.pl
e-mail: [email protected]
Bezprzewodowa transmisja danych pomiarowych w laboratorium,
technice i życiu codziennym ma coraz większe znaczenie praktyczne.
W laboratoriach badawczych
gdzie wymagana łączność osiąga
niewielki zasięg do (100 m) stosowane są łącza częstotliwości (2,4 GHz).
Znaczna liczba informacji technicznych, fizycznych czy biochemicznych uzyskiwanych w laboratorium
z licznych sensorów, oprócz stosowanego systemu transmisji danych
cyfrowych wymaga również odpowiedniego systemu zarządzania tymi
informacjami. Zadanie to spełnia
LIMS ( Laboratory Information Management System) oraz jego bardziej
mobilna wersja Pocket PC LIMS.
System Pocket PC LIMS jest tak
zaprojektowany, aby bezprzewodowo zarządzać danymi
o przetwarzanych próbkach laboratoryjnych, generować certyfikaty
analiz i raportów. System ten także
zbiera informacje o warunkach
środowiskowych takich jak zanieczyszczenie cząstkami, temperatura, wilgotność, stężenie CO2 czy
różnica ciśnień.
W ciągu ostatnich lat LIMS ewoluował do systemu w pełni zintegrowanego z systemami ERP, MRP,
kontroli procesów, księgowości,
logistyki, i wsparcia klienta. Możliwości integracji kreują LIMS jako doskonałe narzędzie do zarządzania
najważniejszymi informacjami
w przedsiębiorstwie. LIMS umożliwia podejmowanie trafnych decyzji wpływających na polepszenie
produktywności, jakości produktu,
zgodności z wymaganiami regulacyjnymi i relacjami z klientem.
Jednym z systemów wpływających znacząco na polepszenie
jakości produktu i zapewnienia
44
zgodności z wymaganiami GMP,
FDA 21cfr11 jest system monitoringu
warunków środowiskowych (zanieczyszczenia cząstkami, temperatury, wilgotności, stężenia CO2).
Technologia bezprzewodowa
przyniosła wiele innowacyjnych zmian pozwalających
na komunikowanie się w
nowy sposób.
Tradycyjny system monitoringu
cząstek, temperatury, wilgotności
i różnicy ciśnień z reguły składa się
z następujących elementów:
• Sensorów cząstek
• Sensorów klimatu ( temperatury,
wilgotności i różnicy ciśnień)
• Pomp próżniowych
• Komputera
• Oprogramowania do zbierania
danych
• Rozdzielnicy z przełącznikami
sieciowymi, kontrolerami PLC do
zbierania danych sygnałowych
4-20 mA z sensorów klimatu, lamp
sygnałowych, zasilacza do sensorów cząstek i klimatu, itp.
Instalacja systemu monitoringu
cząstek wymaga zastosowania
Św ia t P r zemy s ł u Far maceu t yczneg o • 1 / 200 7
dużej ilości kabla do zapewnienia
komunikacji ethernetowej, zasilania
24V, czy przewodów próżniowych.
Ułożenie wszystkich kabli i rur może
być zadaniem trudnym, czasochłonnym i kosztownym. Niemożliwe może
stać się monitorowanie ruchomych
obiektów takich jak np. wózki.
Innym problemem związanym
z metodą „przewodową” jest utrata
komunikacji pomiędzy sensorami
cząstek a oprogramowaniem służącym do zbierania danych, zwykłe sensory cząstek nie posiadają
wbudowanej pamięci aby zachować dane pomiarowe. To skutkuje
kosztownymi przestojami w produkcji. Istnieją także duże wymagania
w stosunku do pomp próżniowych,
które muszą powodować właściwy
i ciągły przepływ powietrza przez
sensory cząstek zbierających dane
pomiarowe.
Z reguły wymagana jest instalacja do 3 pomp wyposażonych
w panel kontrolny zaprogramowany do przełączania pomp
w zadanych interwałach czasu.
Bezprzewodowy system
monitoringu cząstek, temperatury i wilgotności
Głównym elementem systemu
jest sensor cząstek z wbudowaną
pompą próżniową, elektroniką
monitorującą i dostosowującą
przepływ powietrza do wymaganego poziomu 1 m³/minutę. Sensor
posiada także wbudowaną pamięć
wewnętrzną zapewniającą bezpieczeństwo danych w przypadku utraty komunikacji. Zachowane dane są
www.farmacom.com.pl
automatycznie transferowane do
oprogramowania rejestrującego,
gdy łączność zostanie nawiązana.
W rezultacie osiągamy bardzo niezawodny system monitoringu.
Walidacja bezprzewodowego systemu monitoringu
cząstek, temperatury
i wilgotności
Planując zastosowanie systemu
bezprzewodowego pojawia się
kwestia walidacji przesyłanych danych. Należy uwzględnić następujące aspekty:
• Jak zweryfikować, czy obiekt
spełnia wymagania komunikacji bezprzewodowej?
• Jakie zastosować zabezpieczenia sieci bezprzewodowej?
• Jak zweryfikować, czy przesyłane i rejestrowane dane są
właściwe?
1. Weryfikacja obiektu
Decyzję o zastosowaniu rozwiązania bezprzewodowego należy
poprzedzić symulacją działania
połączenia, dzięki której dowiemy
się czy otrzymamy dobry sygnał
w obiekcie. Test można wykonać
umieszczając sensor cząstek na
wózku poruszającym się w czystej
strefie produkcyjnej. Skonfigurować laptopa z zainstalowanym
oprogramowaniem do zbierania
danych pomiarowych. Przemieszczać wózek po strefie która będzie
monitorowana. Na drugim końcu
pomieszczenia należy sprawdzić
czy oprogramowanie w laptopie
poprawnie zarejestrowało dane
pomiarowe i czy nie pojawiły się
błędy w komunikacji.
www.farmacom.com.pl
Uwaga: Pomimo tego ,że łatwiej
jest wykonać powyższą symulację
w strefie nieprodukcyjnej ważne jest
aby test został dokonany w warunkach najbardziej zbliżonych do
rzeczywistych. Należy wiernie symulować środowisko produkcyjne
w celu sprawdzenia czy sygnał nie
będzie zakłócany przez pracujące
urządzenia.
W większości bezprzewodowych
sieci można zweryfikować natężenie sygnału: rekomendowana
wartość to 85-100%. Jeżeli sygnał
jest zbyt słaby, można zainstalować
drugi punkt dostępowy lub zastosować anteny o dużej mocy.
2. Bezpieczeństwo danych
Bezprzewodowa transmisja
danych wymaga odpowiedniego
zabezpieczenia sieci. W przypadku
uruchomienia sieci bez właściwych
zabezpieczeń sygnał może być
transferowany do nieautoryzowanych odbiorców. Dostępnych jest
wiele sposobów zabezpieczenia
sieci bezprzewodowej. Podstawową metodą jest zabezpieczenie
dostępu do sieci nazwą użytkownika i hasłem, aby ograniczyć dostęp
do danych osobom postronnym.
Wyższy poziom bezpieczeństwa
zapewnia taka konfiguracja sieci,
w której komunikują się wyłącznie
określone komputery lub sensory,
nazywamy taki rodzaj zabezpieczenia „filtrowaniem MAC adresów”.
Każdy z sensorów cząstek, czy komputer ma swój własny adres MAC,
który zostaje wprowadzony na listę
autoryzacji punktu dostępowego.
3. Weryfikacja danych
bem weryfikacji jest wykorzystanie
przenośnego sensora cząstek
z wbudowaną drukarką, podłączonego do sieci bezprzewodowej
przez wbudowany port Ethernet.
Dane mogą zostać wydrukowane
bezpośrednio z sensora cząstek
i porównane z danymi pozyskanymi
metodą bezprzewodową.
Najbardziej krytycznym elementem do zweryfikowania jest zdarzenie, w którym występuje błąd
komunikacji pomiędzy sensorem
cząstek a oprogramowaniem zbierającym dane. Ponieważ sensor
ma wbudowaną pamięć, dane
z okresu przerwy w komunikacji
zostaną zachowane i natychmiast
po nawiązaniu łączności przetransferowane do oprogramowania
monitorującego. Błąd komunikacji
może zostać zasymulowany przez
rozłączenie kabla Ethernet pomiędzy punktem dostępowym a sensorem cząstek. Przerwanie komunikacji zostanie zasygnalizowane
alarmem na monitorze komputera
i dane nie będą rejestrowane.
Należy wtedy zapisać czas ostatniej
zarejestrowanej próbki, podłączyć
kabel Ethernet pomiędzy punktem
dostępowym a sensorem cząstek
i sprawdzić czy wszystkie sensory
przekazały dane których brakowało. Tabela z historią zapisów może
zostać wydrukowana i dołączona
jako dane testowe. Można także
przetestować sygnał przez zablokowanie sondy pobierającej próbkę
powietrza, powodując przesłanie sygnału o błędzie przepływu
powietrza do oprogramowania
monitorującego.
produkcja
Sensor cząstek z wbudowaną pompą
vacum i komunikacją bezprzewodową
Korzyści
Każdy system jest na tyle wartościowy na ile dostarcza wiarygodnych danych, dlatego ważnym
zagadnieniem jest sprawdzenie,
czy przesyłane przez system dane
są poprawne. Najlepszym sposo-
Technologia bezprzewodowa
zapewnia przewagę nad tradycyjnymi metodami pomiaru w postaci
zapewnienia bezpieczeństwa
zapisu danych, które nie zostaną
utracone w przypadku zerwania
komunikacji.
System bezprzewodowy ma
jeszcze jedną bardzo istotną cechę,
jest znacznie prostszy w instalacji,
a nowe rozwiązania zapewniające
bezpieczeństwo sieci bezprzewodowych gwarantują ochronę danych i dają możliwość ich walidacji.
Św ia t Pr zemy s łu Far maceu t yczneg o • 1 / 200 7
45