420
. یُعد معمل سیمنس للعملیات الصناعیة التابع لقطاع العملیات الصناعیة والقوى المحركة CEE والتكنولوجیا المؤسسیة بالنمسا، من مراكز البحوث المتخصصة في التحول الرقمي للعملیات الصناعیة، ویمثل التحول الرقمي أحد أھم العوامل المحفزة لزیادة الإنتاجیة وزیادة مستوى تنافسیة الشركات في العملیات الصناعیة.
ویضم معمل سیمنس للعملیات الصناعیة بالمقر الرئیسي للشركة في فیینا نظام Industrie 4.0 التجریبي والذي یُعد نظاما فريدًا في أوروبا بأكملھا، ویمكن استخدامه في اختبار وتطویر الأفكار المتطورة في بیئة واقعیة.
وتصل تكلفة أغلى عقاقیر العالم سعرا إلى ملیون دولار، ویمكنه علاج خلل نادر في عملیات الأیض یسمى LPLD، وھو مرض وراثي ینتج عن نقص في أحد الجینات التي تساعد الجسم على ھضم المواد الدھنیة، وهناك العدید من الأسباب التي تجعل سعر بعض العقاقیر مرتفع للغاية، نظرًا لأنّ تطویر عقاقیر جدیدة ومواد فعالة یتطلب أموالا طائلة ووقت طويل جدًا، كما تلعب العملیات الصناعیة لإنتاج العقاقیر دوراً حاسماً في ذلك.
وتخضع ھذه العملیات تخضع لمتطلبات قانونیة صارمة، كما یجب أن تلبي مجموعة من أعلى معاییر الجودة بما یضمن المحافظة على صحة المرضى وعدم تعریضھم لمخاطر صحیة.
وتحدد عملیات الرقابة الصارمة في نھایة خط الإنتاج، مدى جودة المنتج الدوائي وقدرته على تلبیة المعاییر الإنتاجیة المحددة مسبقا، وبالطبع إذا تم اكتشاف أیة انحرافات عن تلك المعاییر في ھذه المرحلة النھائیة، سیتم رفض التشغیلة الدوائیة بالكامل.
وتكون نتیجة ذلك اطلاق حملات استدعاء للعقاقیر التي تم توزیعھا في السوق وتأخیرات في عملیات التسلیم، بالإضافة لأنه من الصعب غالباً تحدید طبیعة الخطأ الذي حدث في عملیات التصنیع، تبدأ الخسائر في الظھور.
ویمكن حل ھذه الأزمة الإنتاجیة الكبیرة من خلال التحول الرقمي للدورة الإنتاجیة بالكامل، بدایة من العملیات الھندسیة والتشغیلیة، وصولاً لإدخال التطویرات والتحسینات بشكل متواصل.
وفي معمل سیمنس للعملیات الصناعیة في فیینا، یقوم الباحثون بتطویر قیاسات ذكیة وتكنولوجیا للتشغیل الآلي بما یتیح اتمام عملیة التحول الرقمي لخطوط الإنتاج بسلاسة، وھو ما یمثل حلاً حتذى به في مجال العملیات الصناعیة، ودائما يلاحظ زائرو معمل العملیات الصناعیة في فیینا ھو الرائحة النفاذة للخمیرة.
وفي هذا السياق أكد مارتین یوكش، رئیس المعمل، أن العدیهذا السياق أكد مارتین یوكش، رئیس المعمل، أن العدید من الناس یألفون رائحة التخمر من خلال الدور الھام الذي تلعبه في صناعة الجعّة، ولھذه العملیة بالتحدید، نستخدم الخمائر العادیة التي یعتمد علیھا الخبّاز في عمله الیومي، وھو نفس النوع الذي یمكنكم شراؤه من أي سوبر ماركت، ثم نترك خلایا الفطر تنمو في بیئة یتم التحكم في كافة عناصرھا.
وتتم عادتًا المواصفات الإنتاجیة للعقاقیر الطبیة في المعمل بكمیات صغیرة، أما في ظروف الإنتاج المتسلسلة، فإنّ ھناك ظروف جدیدة وغیر متوقعة قد تظھر دون سابق انذار، فإذا أرادت الشركة المنتجة تعدیل العملیات الصناعیة، فإنّ أدنى التعدیلات التي یتم ادخالھا یجب أن تبلغھا الشركة المنتجة للسلطات الدوائیة المسئولة قبل الشروع فیھا.
ویضیف “یوكش”، موضحا خلفیة أنشطة المعمل البحثیة، أنه من الضروري تحدید أھم المعاییر الإنتاجیة بكل دقة من أجل الوصول لأعلى جودة إنتاجیة، وكذلك تحدید متى وكیف یمكن مراقبة ھذه المعاییر، لافتًا إنّ ھدفنا الرئیسي یتمثل في استخدام النماذج الاحصائیة المحددة ومعاییر تحسین العملیات عبر الانترنت، من أجل رفع كفاءة العملیات الإنتاجیة لصناعة الأدویة وتقلیل تعرضھا للأخطاء.
وخلال عملية التخمر، يستخدم الباحثون حساسات وأجهزة تحليلية لمراقبة خصائص الخميرة التي يكون لها التأثير الأكبر على جودة العمليات الحيوية، وتتضمن تلك الخصائص على سبيل المثال مستوى الحموضة (قيمة الأس الهيدروجيني)، ومحتوى الأكسجين وتركيز الجلوكوز ودرجة الحرارة.
وطبقاً لطبيعة المهمة المطلوبة، يتم جمع وتحليل من 100 إلى 2000 قيمة احصائية، وبناءا على هذه البيانات، يقوم الباحثون بوضع نماذج احصائية تعمل على التنبؤ بالتغيرات التي يمكن أن تحدث لهذه المعايير تحت ظروف التشغيل المختلفة.
وتمثل هذه الأدوات التنبؤية أساساً للتحكم في العمليات الصناعية بأسلوب يتيح تحقيق أعلى مستويات الجودة الإنتاجية المطلوبة على الدوام، ويقوم نظام Simatic PCS7 من سيمنس بالتحكم في عملية التخمر بالكامل، حيث يتولى هذا النظام تشغيل المضخات وتنظيم درجة الحرارة ومستوى الحموضة وجمع بيانات القياسات المختلفة.
بعد ذلك تقوم منصة بيانات Simatic SIPAT بدمج وتحليل القيم المتنوعة التي تم قياسها بواسطة الأدوات التحليلية المختلفة، وبدعم من تكنولوجيا تحليل العمليات الإنتاجية، تتم مراقبة مواصفات الجودة والمعايير الإنتاجية الأكثر أهمية بصاصفات الجودة والمعايير الإنتاجية الأكثر أهمية بصورة لحظية خلال الدورة الإنتاجية بالكامل، وعند حدوث أي خلل أو انحراف عن تلك المعاير، يتم ضبط العملية على الفور دون الحاجة لإيقاف العمليات التشغيلية، ولذلك بالطبع فوائد جمة لعل من أهمها أنّ الشركة المنتجة ليست في حاجة لانتظار المنتج النهائي حتى تبدأ عملية مراقبة الجودة، وبدلاً من ذلك يتم اجراء عدد من عمليات فحص الجودة على مدار العمليات الإنتاجية. ويتيح ذلك امكانية الكشف المبكر أو تفادي وقوع الأخطاء ليتم الانتهاء من إنتاج التشغيلة بشكل أسرع.
وإلى جانب مراقبة العمليات الإنتاجية، فإنّ تخطيط النظم يمثل عاملاً هاماً لتحسين العمليات الإنتاجية بشكل ملحوظ، ففي المستقبل، سيكون هناك اتجاه عالمي لاستخدام العقاقير المصممة خصيصاً لكل مريض، وهو ما يعني التوجه نحو انتاج كميات دوائية أصغر، وإنّ هذا الاتجاه العالمي يتيح التنبؤ بفاعلية العقاقير ويقلل من آثارها الجانبية.
وأضاف فيرنر شوفبرجر، من قطاع العمليات الصناعية والقوى المحركة في سيمنس، أنّ ذلك يعني ببساطة أنّ العمليات الصناعية ينبغي أن تتسم بدرجة أعلى من المرونة، ويكمن العنصر الرئيسي لتحقيق ذلك في التحول الأوتوماتيكي للنظم الإنتاجية، بما يتيح تغيير التركيبات الدوائية وكذلك تغيير تتابع العمليات الإنتاجية بكل سهولة وسرعة.
وأضاف أن العمليات الصناعية في القطاع الدوائي تتم على خطوات إنتاجية متتابعة، وهو ما قد ينتج عنه تذبذبات إنتاجية، ولكن يمكن تحقيق إنتاجية أعلى من خلال التصنيع المستمر للعقاقير في وحدات مدمجة ومغلقة تعتمد على التشغيل الآلي مع أقل تدخل يدوي ممكن.
كما أضاف إنّ استخدام هذا النظام يساهم في زيادة الإنتاج بمعدل يصل إلى الثلث مع تقليل التكاليف الإنتاجية بنسبة تتراوح من 10 إلى 20%. بالإضافة لذلك، تستفيد الصناعة بوفورات في استهلاك الطاقة وتقليل الانبعاثات الكربونية وتقليص حجم التكاليف الاستثمارية والتشغيلية.
يتيح معمل سيمنس للعمليات الصناعية في فيينا تنفيذ العمليات الإنتاجية للتكنولوجيا الحيوية في ظروف تشغيل واقعية.
وتتضمن أهم الأنشطة التي يقوم بها المعمل كل من: التطبيق العملي للمشروعات البحثية ودراسات الحالة التي يشارك فيها عملاء سيمنس والعاملين فيها على حد سواء من خلال دورات تدريبية عملية.
وتعود النتائج الخاصة بتلك الأنشطة بالفائدة على المستخدمين على أوسع نطاق، ومع ذلك لم تنائدة على المستخدمين على أوسع نطاق، ومع ذلك لم تنسى سيمنس تكنولوجيا العمليات التشغيلية الفعلية في العالم الواقعي، فعلى سبيل المثال، يمكن استخدام العمليات الإنتاجية المستمرة في تقديم باقة منتجات سيمنس للعملاء المهتمين واستعراض القيمة التي تضيفها لهم.
ويركز معمل سيمنس للعمليات الصناعية بشكل رئيسي على 3 عناصر رئيسية هي: الهندسة المتكاملة والعمليات التشغيلية المتكاملة والابتكار، وأول هذه العناصر هو التحول الرقمي لهندسة النظم في العمليات التشغيلية، وهو أمر يتعلق بكيفية تخطيط النظم وكيفية استخدام المنتجات المصنعة رقمياً اعتماداً على تكنولوجيا التوائم الرقمية، وذلك لدعم العمليات الهندسية رقمياً من مرحلة التخطيط وصولاً للتشغيل التجريبي، أما العنصر الثاني المتمثل في كيفية تحسين النظم أثناء تشغيلها وادخال تحسينات عليها من خلال حلول التحول الرقمي، وكيف يمكن توجيه تدفق العمليات والتحكم فيها الكترونياً.
و تقوم “سيمنس” بإجراء أبحاث متواصلة عن أحدث التوجهات والابتكارات العالمية والموضوعات المستقبلية لصناعات وقطاعات متنوعة، منها على سبيل المثال العمليات التشغيلية عبر تطبيقات الحوسبة السحابية.
وفي هذا الإطار، يقوم باحثو معمل سيمنس للعمليات الصناعية بدراسة الفرص التي يوفرها نظام تشغيل مايندسفير من سيمنس، بما يمنح العمليات الصناعية مزايا جديدة مثل سهولة دمج الحساسات (أجهزة انترنت الأشياء) وتحميل البيانات على تطبيقات الحوسبة السحابية، فعلى سبيل المثال يمكن تخزين البيانات الناتجة عن العمليات الصناعية على تطبيقات الحوسبة السحابية واستخدامها فيما بعد في ادخال التطويرات والتحسينات اللازمة بمساعدة الأدوات التي توفرها تلك التكنولوجيا.
وتستخدم “سيمنس” باقة متنوعة من المنتجات في معمل العمليات الصناعية، ومن أهم الأنظمة والمنتجات التي يستخدمها المعمل، نظام Simatic PCS7، وهو نظام تحكم متطور للتشغيل الآلي للعمليات الصناعية.
يتحكم هذا النظام في المضخات ويقوم بتنظيم درجات الحرارة ومستوى الحموضة وجمع البيانات الخاصة بالقياسات. أما حلول برمجيات COMOS من سيمنس فيُستخدم في كافة المراحل، بداية من العمليات الهندسية والمحاكيات وصولاً إلى عمليات الصيانة والإصلاح، أما نظام Simatic SIPAT والذي يقوم بدمج البيانات المجمعة، يكون مسئولاً عن العمليات التحليلية وتوفير ردود الأفعال والاستجابات لنظام التحكم في العمليات.
ول والاستجابات لنظام التحكم في العمليات.
ويلعب برنامج SIMIT الدور الرئيسي في المحاكاة، بالإضافة لتطبيقات نظام Simatic IT eBR لإدارة الطاقة، كل هذه التطبيقات التكنولوجية تراقب متطلبات الجودة والمعايير الحرجة للعمليات الصناعية بشكل لحظي، وعند حدوث أي انحراف، يمكن اعادة ضبط العمليات الصناعية دون الحاجة لإيقاف العمليات التشغيلية لخطوط الإنتاج، ونتيجة لذلك، لا تتم عمليات مراقبة الجودة للمنتج النهائي فقط، ولكنها تتم بشكل متواصل على مدار العمليات الإنتاجية المتتابعة، وبالتالي يمكن التعرف على الأخطاء والانحرافات أو منع حدوثها في مرحلة مبكرة، وتتم الموافقة على التشغيلة الإنتاجية بصورة أسرع. ويتيح نظام Simatic لإدارة الطاقة من سيمنس بيانات واضحة عن استهلاك الطاقة وكيفية رفع كفاءتها. وتستعرض باقة منتجات سيمنس في شبكة Scalance للاتصالات الصناعية كيفية بناء شبكات الاتصالات بشكل مستقر وآمن داخل البيئة الصناعية.
يمكن استعراض الامكانيات المستقبلية التي يوفرها التحول الرقمي للعمليات الصناعية بشكل واضح من خلال قطاع الصناعات الدوائية، فمن خلال تكامل العمليات الهندسية سيتمكن المصنع من الاحتفاظ بالبيانات والتوثيق وربط التصميم بالعمليات التشغيلية من خلال عملية واحدة مستمرة (التوائم الرقمية)، وسيقلل التدفق الالكتروني للأعمال من استخدام الأعمال الورقية في العمليات الإنتاجية، ومع ذلك ستتنوع التغيرات الحادثة في المستقبل: فالتحول الرقمي سيتيح بناء نظم العمليات بصورة أسرع وأكثر مرونة، وكذلك استخدام تلك النظم في منتجات متنوعة.
إنّ ما نطلق عليه نظام الرعاية الصحية المصمم خصيصاً لكل مريض والذي يتم من خلاله انتاج تشغيلات دوائية بكميات صغيرة لتلبية احتياجات مجموعات مختلفة من المرضى، يمثل توجهاً عالمياً في المستقبل، وهو أيضاً يمثل تحدياً كبيراً للتصنيع والعمليات الإنتاجية المرتبطة به. وسيتطلب هذا النظام دمجاً معقداً لهياكل الأعمال والهياكل التكنولوجية بالإضافة للخدمات اللوجستية، والتفاعل مع المرضى بشكل مباشر.
ويتطلب ذلك تنسيقا دقيقا ومرناً للعمليات الإنتاجية الفردية وستزداد معه أهمية تطبيقات الحوسبة السحابية والجداول الإنتاجية. ونتيجة لذلك، يجب أن تصبح العمليات الإنتاجية أكثر مرونة وتنظيماً. وفي هذا الإطارـ ستزداد أيضاً أهمية التحول الرقمي والتشغيل الآلي للعمليات الإنتاجية من أجل تحقيق سرعة أكبر في تغيير الوصفات الطبجية من أجل تحقيق سرعة أكبر في تغيير الوصفات الطبية وتتابع العمليات الإنتاجية الخاصة بها.
إنّ الاتجاه نحو إنتاج العقاقير المصممة خصيصاً لكل مريض والذي يقترن بدرجة أعلى من تكنولوجيا التشغيل الآلي، سيتيح زيادة الإنتاجية من خلال تغيير طريقة الإنتاج من نظام التشغيلة الدوائية الحالي إلى التصنيع الدوائي في وحدات إنتاجية صغيرة ومدمجة وبالتالي زيادة الاعتماد على النظم الحديثة وتقليل الانبعاثات الكربونية الضارة للبيئة.
