HMI Pharma Systeme in der Großproduktion von Medikamenten
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Ob Impfstoffe oder Biopharmazeutika: Die pharmazeutische Großproduktion stellt höchste Anforderungen an Sicherheit und Reinheit. HMI-Systeme von Pepperl+Fuchs ermöglichen die durchgängige Steuerung und Überwachung solch sensibler Prozesse – GMP-konform, reinraumtauglich und bereit für explosionsgefährdete Bereiche. Dieser Beitrag verdeutlicht das HMI Pharma Know-how am Beispiel der Abnehmspritze.
Inhalt
- Abnehmspritze gegen krankhaftes Übergewicht
- Erhebliche Anforderungen auf ganzer Linie
- Human Machine Interfaces Visunet
- Thin-Client-Management vereinfacht Integration
- HMI Pharma in Labor und Reinraum bis Zone 1/21
- Häufig gestellte Fragen
Abnehmspritze gegen krankhaftes Übergewicht
Zum Nutzen zahlreicher Patientinnen und Patienten erzielt die Pharmaforschung immer wieder bedeutende Fortschritte bei der Behandlung weitverbreiteter Krankheitsbilder.
Nach der schnellen Entwicklung der Covid-19-Impfstoffe rücken aktuell sogenannte Abnehmspritzen in den Fokus – Medikamente gegen krankhaftes Übergewicht, ein derzeitig dominantes Gesundheitsproblem, insbesondere in westlichen Industrieländern.
Während viele frühere Therapieansätze keinen nachhaltigen Erfolg brachten, weckt diese neue Wirkstoffklasse berechtigte Hoffnung. Mehrere Pharmaunternehmen haben Substanzen entwickelt, die ursprünglich zur Behandlung von Typ-2-Diabetes eingesetzt wurden, mittlerweile aber auch bei Adipositas-Patienten wirken.
In den USA, wo die Zulassung für diese Indikation zuerst erfolgte, führte dies zu einer hohen Nachfrage, die nun auch auf Europa übergreift. Bereits kurz nach Markteinführung wurden erste Lieferengpässe gemeldet. Entsprechend planen die Hersteller einen deutlichen Ausbau ihrer Produktionskapazitäten.
Erhebliche Anforderungen auf ganzer Linie
Die Fertigung dieser Blockbuster-Medikamente – vergleichbar mit Impfstoffen – stellt sowohl Hersteller als auch deren Zulieferer vor erhebliche Anforderungen. Mehrere Hundert Millionen Dosen müssen pro Jahr hergestellt werden – unter Einhaltung strengster Qualitäts- und Reinheitsstandards. Bereits in frühen Zulassungsphasen entstehen daher neue Produktionslinien oder werden bestehende Anlagen erweitert, um die Serienproduktion schnell hochzufahren.
In der pharmazeutischen Produktion sind es nicht nur die zu bewältigenden Mengen, die komplexe Anforderungen stellen. Vielmehr verlangen die gesetzlichen Vorgaben dieser streng regulierten Branche nach lückenloser Prozesssicherheit und Rückverfolgbarkeit.
Jeder einzelne Fertigungsschritt muss dokumentiert und die zugehörigen Daten sicher gespeichert werden. Deshalb erfolgt die Produktion weiterhin in Chargen, um die erforderlichen Standards zuverlässig einzuhalten. Die Vorteile digitalisierter und automatisierter Abläufe liegen daher auf der Hand.
Human Machine Interfaces Visunet
Systeme wie die HMIs der Visunet-Serie von Pepperl+Fuchs spielen hierbei eine zentrale Rolle. Sie ermöglichen über Standard-Ethernet-Technologien den direkten Zugriff auf Prozessleitsysteme zur Überwachung und Steuerung sowie auf das Manufacturing Execution System (MES) zur Verarbeitung und Dokumentation rezepturbezogener Arbeitsschritte.
Moderne Thin-Client-Bedienstationen bilden das virtualisierte Scada-System und MES-Oberflächen ab und lassen sich flexibel an entfernten Standorten betreiben. Die eingesetzten HMI-Systeme müssen sich dabei stets den spezifischen Anforderungen am jeweiligen Einsatzort anpassen – von der Reinraumumgebung bis hin zu explosionsgefährdeten Bereichen. Denn hinter einer Tablette oder Injektion verbirgt sich ein hochkomplexer, mehrstufiger Produktionsprozess.
Einfach handhabbar im komplexen Herstellverfahren
Ein wachsender Anteil pharmazeutischer Produkte basiert auf biotechnologisch erzeugten Wirkstoffen. Auch die neuen „Abnehmspritzen“ zählen zu dieser Gruppe der Biopharmazeutika.
Ihre Herstellung erfolgt durch gentechnisch veränderte Mikroorganismen wie Hefen, Bakterien oder Zellen, die in geschlossenen Systemen kultiviert werden und über Fermentation die gewünschten Active Pharmaceutical Ingredients (API) erzeugen.
Diese Prozesse laufen meist in pharmazeutischen Reinräumen ab, in denen maximale Reinheit und Kontaminationssicherheit oberste Priorität haben. Nach jeder Charge ist eine gründliche Reinigung Pflicht.
Die nachfolgenden Schritte umfassen die physikalisch-chemische Aufreinigung des Wirkstoffs. Entsprechend müssen auch die HMI-Systeme hohe Anforderungen erfüllen – etwa in Bezug auf Reinigbarkeit, Beständigkeit gegenüber Desinfektionsmitteln und die Einhaltung der Good Manufacturing Practice (GMP)-Richtlinien.
Verschiedene HMI Varianten
Pepperl+Fuchs bietet für diese Produktionsbereiche verschiedene Varianten seiner Visunet-HMI-Systeme an, ergänzt durch passende Peripheriegeräte. Die robusten Edelstahlgehäuse sind leicht zu reinigen, fugenlos konstruiert und resistent gegenüber aggressiven Reinigungsmedien.
Die Visunet-FLX-Reihe ist speziell für Reinräume konzipiert und kann zusätzlich in explosionsgefährdeten Bereichen der Atex-/Iecex-Zonen 2/22 eingesetzt werden. Für Anwendungen in Zonen 1/21 steht die besonders widerstandsfähige Visunet-GXP-Serie zur Verfügung.
Optional lassen sich die Bedienstationen mit antibakteriellen Folientastaturen inklusive integrierter Cursorsteuerung (Touchpad, Trackball, Joystick) ausstatten. Alternativ sind alle Modelle auch mit Touchscreens erhältlich – diese lassen sich selbst mit Handschuhen zuverlässig bedienen.
Austauschbare HMI Geräte dank modularem Design
Das modulare Systemdesign der Thin-Client-basierten Bedienstationen erlaubt hohe Flexibilität bei Montage, Erweiterung und Wartung – ebenso wie einen langfristigen Investitionsschutz. Komponenten wie die CPU lassen sich bei Bedarf unkompliziert austauschen, ohne das gesamte Gerät ersetzen zu müssen.
Für die verschiedenen Produktionsbereiche – etwa beim Filtrieren oder Dosieren – stehen Ausführungen zur Wand-, Decken-, Boden- oder Schalttafeleinbau zur Verfügung. Letztere lassen sich direkt in Prozessmaschinen oder in spezielle Pharma-Wandeinbaugehäuse integrieren.
Die Visunet FLX-Serie bietet hier flexible Konfigurationsmöglichkeiten und sorgt für den nötigen Informationszugriff direkt am Ort des Geschehens. Auch in den finalen Verarbeitungsstufen – etwa bei der Umwandlung des Wirkstoffs in Tabletten, Säfte oder Injektionslösungen – sind diese HMI-Systeme erste Wahl.
Bei papierlosen Fertigungsprozessen gewinnen Duplex-Lösungen mit zwei Bildschirmen an Bedeutung. Für seltene oder lang laufende Arbeitsschritte stehen zudem mobile, rollbare Varianten bereit.
Zur sicheren Benutzeridentifikation und zum Schutz vor unbefugtem Zugriff können RFID-Lesegeräte in die Bedienstationen integriert werden. Sie ermöglichen die Anmeldung über Transponderkarten.
In Kombination mit einem zweiten Authentifizierungsfaktor wie PIN oder Passwort an der Tastatur erfüllt das System regulatorische Vorgaben wie FDA CFR21 Part 11 und EMA Annex 11. Ergänzt wird dies durch die Sicherheitsfunktionen der Thin-Client-Firmware, die ein hohes Maß an Zugriffsschutz gewährleistet.
Thin-Client-Management vereinfacht Integration
Alle Thin Clients von Pepperl+Fuchs sind serienmäßig mit der Visunet RM Shell ausgestattet. Diese basiert auf Microsoft Windows 10 IoT Enterprise LTSC 2021 und vereinfacht die Integration in virtualisierte oder klassische PC-basierte Produktionsumgebungen.
Neben aktuellen Sicherheitsfunktionen und passwortgeschützter Zugangskontrolle bietet die Firmware zahlreiche Mechanismen zur Absicherung des Systems – darunter ein hybrides Benutzerrechte-Management zur Verhinderung unautorisierter Zugriffe.
Die zugehörige Management-Software Visunet Control Center erleichtert die zentrale Administration aller Thin Clients in der Anlage. Verantwortliche können damit auf sämtliche Bedienstationen zugreifen, Live-Bildschirminhalte anzeigen, Geräte verwalten und Software-Updates zeitgleich auf mehreren Geräten ausrollen – ohne Reinräume betreten zu müssen. Auch andere etablierte Managementsysteme wie Thin Manager oder Igel werden unterstützt.
Anwendungen in Labor und Reinraum bis Zone 1/21
Für Anwendungen außerhalb klassischer Bedienstationen – etwa in der Laborumgebung oder Medieninfrastruktur – bietet Pepperl+Fuchs kompakte Box Thin Clients (BTC) ohne Monitor an.
Diese Industrie-Varianten im Aluminiumgehäuse mit erweitertem Temperaturbereich sind für den 24/7-Betrieb ausgelegt und unterstützen je nach Ausführung zwei bis vier UHD-Bildschirme. Damit lassen sich auch dezentrale Applikationen effizient betreiben.
Für alle Anwendungsbereiche der Pharmaindustrie – von der Primärproduktion über Verpackung bis in explosionsgefährdete Bereiche – steht damit ein vollständiges Thin-Client-Portfolio zur Verfügung.
Ergänzend bietet Pepperl+Fuchs bei Bedarf kundenspezifische Lösungen: In den Solution Engineering Centern (SEC) entstehen GMP-konforme Sonderausführungen auf Basis bewährter Standardkomponenten – präzise abgestimmt auf die Anforderungen vor Ort.
Damit positioniert sich das Unternehmen als ganzheitlicher Partner für HMI-Systeme in der Pharmaindustrie – mit durchgängiger Bedienung, sicherer Kommunikation und maximaler Prozesstransparenz.
Häufig gestellte Fragen
Was versteht man unter HMI (Human Machine Interface)?
Der Begriff HMI ist die Abkürzung für Human Machine Interface – die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Sie ermöglicht die Interaktion mit technischen Systemen, z. B. über Displays, Touchscreens oder Bedienelemente.
Was ist eine Mensch Maschine Schnittstelle?
Eine Mensch-Maschine-Schnittstelle ist ein HMI, die Verbindung zwischen Bedienpersonal und technischer Anlage. Sie stellt Informationen dar, nimmt Eingaben entgegen und ermöglicht so die sichere und effiziente Interaktion mit Maschinen, Anlagen oder Prozessen.
Was sind HMI-Lösungen?
HMI-Lösungen umfassen Hardware und Software zur Überwachung, Steuerung und Visualisierung von Maschinen und Prozessen – oft als Bedienstationen, Panels oder Thin Clients in Industrieumgebungen.
Was bedeutet HMI im Gesundheitswesen?
Im Gesundheitswesen dient die HMI-Technologie zur sicheren Bedienung von Medizingeräten, Laborsystemen oder pharmazeutischen Anlagen – unter Beachtung von Hygiene, Rückverfolgbarkeit und regulatorischen Anforderungen.
Was ist ein HMI-Ingenieur?
Ein HMI-Ingenieur entwickelt und optimiert Benutzerschnittstellen für industrielle oder medizintechnische Systeme – mit Fokus auf Ergonomie, Funktionalität, Sicherheit und Systemintegration.
Was ist HMI Software?
HMI-Software visualisiert Prozessdaten, stellt Bedienoberflächen bereit und ermöglicht die Steuerung von Maschinen – oft als Scada-Frontend oder eingebettet in Automatisierungssysteme.
Was ist ein HMI-Panel?
Ein HMI-Panel ist ein Bedienterminal mit integrierter Anzeige- und Eingabefunktion – meist ein Touchscreen –, das zur Steuerung, Überwachung und Visualisierung von Maschinen und Prozessen dient. Es ist oft direkt an der Anlage montiert und ermöglicht den Zugriff auf Steuerungssysteme wie SPS oder Scada.
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Yannick Klein ist Product Marketing Manager HMI bei der Pepperl+Fuchs SE in Mannheim.