미래의 스마트 제약 공장 건설업체는 디지털 전환(digital transformation)과 함께 다양하고 새로운 요구 조건에 직면했다. 제약 산업에서 중국의 선도적인 OEM 업체인 SMA는 기능 설계 및 작동자 편의성을 가진 연결성과 투명성을 결합하여 이러한 요구 조건을 만족하는 새로운 정제 프레스를 개발했다. SMA는 규정 준수, 성능 및 가용성 간의 격차를 해소하기 위해 B&R과의 자동화 파트너십을 선택했다.

SMA는 새로운 정제 프레스에 대해 성능과 사용성에 대한 높은 요구사항을 설정했다. 사진: SMA, iStock.com/Jay Yuno

제약 산업은 가장 면밀하게 감시되는 규정과 표준을 준수하는 엄격한 요구사항이 낮설지 않은 분야이다. 그러나 제약 제조사들은 점점 더 디지털화되고 연결된 공장을 구축함에 따라, 기술적인 도전 과제와 그에 따른 해결책은 어느 때보다 복잡해지고 있다. 그래서 SMA는 새로운 정제 프레스 개발에서 일반적인 성능 지표뿐만 아니라, 기능적이고 작동자 친화적인 디자인 측면 모두에서 높은 목표를 설정했다.

새로운 정제 프레스를 위한 자동화 기술 평가에서 소프트웨어 재사용 가능성과 함께 기계 시운전, 서비스 및 진단을 위한 원격 솔루션의 가용성과 같은 요소들을 포함한 총 운영 비용을 우선시했다. SMA는 프로젝트 요구사항 및 기능 구현에 대해 B&R 팀과 수차례 함께하고, B&R ( 비앤드알산업자동화 )과 그 자동화 시스템이 업무에 부합한다고 확신하고 B&R과 협력하기로 결정했다.

품질 우선주의

품질은 제약 분야에서 항상 최우선 순위이며, 제약 기계를 판단하는 첫 번째 요소이다. 정제 프레스의 경우 품질은 정확하고 일관된 무게와 두께로 제약 정제를 생산할 수 있는 능력을 의미한다. 이것은 상부 및 하부 펀치에 의해 가해지는 압력으로 결정된다. 펀치의 서보 축, 상부 및 하부 사전 압축 롤러 및 충전 스테이션에 동적 조정을 수행하여 기계 성능을 최적화하려면 이 압력을 빠르고 정확하게 측정하는 것이 중요하다.

SMA 정제 프레스에서는 버퍼로 5kHz/16비트 샘플링이 가능한 B&R의 X20 아날로그 입력 모듈을 사용하여 이 측정 성능을 달성한다. B&R의 1μs 사이클 타임을 구현한 reACTIONTechnology를 특징으로 하는 고속 FPGA 기반 프로세스 모듈을 통해 고속을 달성했다. reACTION Technology 모듈은 IEC 61131-3 프로그래밍을 지원하여 값비싼 고속 컨트롤러가 필요없다.

Windows와 실시간 작업을 동시에 실행할 수 있는 인텔 Core-i 기반 스윙암이 장착된 B&R Panel PC가 자동화 플랫폼의 역할을 수행한다. 고속 실시간 POWERLINK를 통해 연결된 2개의 B&R ACOPOS P3 서보 드라이브는 기존의 단일축 드라이브 대비 1/3의 캐비닛 설치공간만으로 6축의 정밀 제어를 제공한다.

간편한 연결성

현대 기계는 프로세스 능력과 제어 정밀도 외에도 데이터 연결성에 의존한다. 공장이 스마트할수록 재무회계, 수주일정, 품질관리와 같은 작업을 위해 플랜트 현장의 장비를 MES/ERP 시스템에 연결해야 한다. 통합 OPC UA 서버와 PackML 통신을 지원하는 B&R의 X20 제어 및 I/O 시스템은 MES 시스템이 생산작업, 감사추적, 품질 및 유지보수에 대한 데이터를 얻기 위해 기계를 구성하고 접근하는 것을 쉽도록 한다.

실제로 B&R 컨트롤러는 OPC UA를 통해 공장내의 장비들을 상호 연결할 수 있으며, 데이터를 집계하여 정교한 머신러닝 알고리즘을 적용한 클라우드로 보내는 엣지 디바이스로도 사용할 수 있다. 실시간 OEE(설비종합효율)는 로컬에서 측정된 다음 생산 관리 시스템으로 전송되거나 클라우드 모니터링을 위해 제공된다. B&R은 서비스 엔지니어의 스마트폰으로 직접 알람을 보낼 수 있는 기성 소프트웨어 기능도 제공한다.

모듈화를 통한 단순화

모든 제약 기계에서 요구하는 FDA/GAMP 인증을 위해 SMA는 사전 프로그래밍된 모듈식 소프트웨어 컴포넌트에 주요 기능을 캡슐화하는 B&R의 mapp Technology를 채용했다. Mapp Audit 컴포넌트는 전자 서명 인증 및 변조 방지 문서에 대한 ‘21 CFR Part 11’ 요구사항을 충족하며, mapp User는 사용자 권한과 접근을 관리한다.

모든 구성 및 프로그래밍 없이도 이러한 mapp 기능과 레시피 관리, 비즈니스 인텔리전스 보고 등의 다른 기능들은 구현하기 쉽고 SMA의 개발 프로세스를 상당히 가속화했다. mapp View 패키지는 또한 SMA 개발자들에게 HMI 설계를 위한 강력한 도구를 제공했다. 그들은 많은 양의 유용한 데이터를 명확하고 직관적으로 디스플레이하는 웹 기반 HMI 애플리케이션을 개발할 수 있었다. OPC UA 연결성을 적용하면 자바스크립트 및 HTML을 지원하는 모든 PC와 스마트폰에서 확인할 수 있다.

인 웬핑(Yin Wenping)/ SMA 회장 겸 GM

“우리는 이 새로운 기계에 대한 기준을 매우 높게 설정했지만, B&R과 SMA 엔지니어 팀은 도전 그 이상을 수행했습니다. 이제 스마트 제약 생산에서 가장 어려운 도전과제를 더 많이 떠안게 될 미래 프로젝트를 기대하게 됩니다.” 사진: SMA, iStock.com/Jay Yuno

디지털화가 이끄는 미래

B&R 자동화 솔루션으로 새로운 SMA 기계는 매우 빠른 성능을 달성했으며, 사용자는 매력적이고 직관적인 인터페이스와 함께 디지털 역량을 맘껏 즐기게 되었다. SMA의 회장 겸 GM인 인 웬핑(Yin Wenping) 씨는 “우리는 이 새로운 기계에 높은 기준을 설정했지만, B&R과 SMA 엔지니어 팀은 도전 그 이상을 수행했습니다. 이제 스마트 제약 생산에서 가장 어려운 도전과제를 더 많이 떠안게 될 미래 프로젝트를 기대하게 됩니다.”라고 밝혔다.