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衡器设备之衡量
作者:Louis Alonzo
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电子桌称, 台秤, 吊称, 手提称, 地磅, ...
生产过程的任何场景都类似于一个复杂的智力游戏,要实现高效且具有成本效益的运营,根本措施就是确定适宜的部件和设备。实际上生产的宗旨就是精准性,每一个机器、部件和设备都必须协调运作。对于制药和生物制药行业,更是如此;这些行业的产品直接影响人们的全面健康,因此在整个生产过程中都必须以精确为准则。在这样一个复杂性显而易见的生产生态系统中,从阿司匹林片到止咳糖浆,每一种产品都需要具备稳定的剂量、形式、质地和口味,所生产的每一颗药丸、每一片药片或者每一份剂量都要以稳定一致的方式缓解症状,为患者提供健康益处。

为了实现质量和稳定性的目标,药品生产中的衡器设备一直都发挥着关键并且是不可或缺的作用。要实现这样的稳定性和质量,必须确保精确地称量每一种成分。例如,台式天平以及检重机可以确保手工操作的高精度,而使用具有先进整合能力的负荷传感器以及指示器则可以实现自动称重。系统自动化可以有效地降低对人工监控、操作和运行的依赖,将人为的误差减至最低。生产商在复杂的药品混合和配料过程中,运用先进的称重技术,可以提高质量控制,改善库存管理,提高生产能力,减少劳动力和其他生产成本。

高精确度的手工称重

台式天平以及检重机为制药企业提供了多种称重能力,企业可以在分配之前进行在线称重或包装确认。台式天平的称重精确度高且符合商用规定,因此生产商在生产过程中可以精准地称量成分用于混合,之后使用检重机确认包装的量。台式天平以及检重机适用于快速的自动化过程,可以即时、准确地以数字或易读取的图形模式显示读数。

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台式天平以及检重机通常具备简单的界面便于操作,将误差减至最低,并且提高了生产通量。仪器上清晰地显示出超过/不足/准确,让操作者一眼就能判断产品是否符合生产过程的要求,简化了监控过程。同时,为了满足制药的卫生要求,许多台式天平和检重机由不锈钢制成,这样的设计可以经受彻底清洁的要求。为了实现企业的连通性,这些天平可以设置打印结果或通过标准方案传输并储存数据,并传递给用户,因此产品追溯性将更为精细。

台式天平/检重机

生产维生素片和药片之类的药品,与烘焙类似,操作者必须将多种经过称量的成分混合在一起。例如,生产补充剂和维生素的企业,每次生产时必须精确地称量每一种成分,确保产品具备所设计的预期特性。在生产线的每一个工位放置台式天平,操作者就可以精确地称量每一种成分,再将其加入混合物中。常规操作中,操作人员通常是直接添加批次成分到天平上,直至达到预先设定的量,这确保了每一次生产都准确地遵循批次配方。

一旦这些制剂包装后,检重机将确保每一个容器内的重量都符合包装上列出的设定值。公差输入天平之后,操作人员将可以迅速地判断产品是否符合重量要求。例如,将一罐粉末补充剂置于检重机上,通过显示的超出/不足/接受的扇形图,操作人员可以判断出产品的重量是否符合标签上所列数值。

自动化制药工艺的称量系统

重量传感器或负荷传感器具有钢结构,在其外表面装有应变仪或电子传感器:两个传感器位于顶部,两个位于底部。一端悬空而另一端固定,这样的构造发挥悬臂的作用。当悬空的一端加载一个负载时,传感器检测构造产生的应变并输出一个模拟的mV/V信号。这个输出由指示器电子器件进行转换,重量指示器显示出应变的数值,代表了负载的重量。

对于制药工艺中的配料以及混合操作,电子重量传感器可以固定于容纳干燥或预混成分的箱、罐或料斗内,实际上将成分容器转化为了高度精确的在线天平。当物料置入容器时,流经重量传感器的电流发生变化,这些变化的电流在一个接线盒中汇合。接口电缆将在此收集的数据传输至天平指示器,后者将电流转化为数字形式显示重量。

在这些运行过程中,伴随其中的指示器是一个关键部件,因为它可以经过编程,对罐或料斗进行监控,从而控制装料和配料操作——检查每一个操作单元直至规定容器满足用户编程的设定点。大多数情况下在现有的包装和配料设备中可以直接添加重量传感器,不会产生太大影响,并且安装之后绝对不会妨碍操作。同样,装备有不锈钢外罩的传感器可以经受制药和化学操作过程中的彻底清洗。

成分加入容器之后,重量传感器的悬空端因为承担了负载,因此略微倾斜。测量的力随后转化为成分的重量。随着成分的加入,重量传感器从当前位置开始倾斜明显的数值,反映现有成分的重量。一旦容器清空之后,负荷传感器的悬空端就会回复至初始位置。除了这样的设计,一些重量传感器在构造的外部还安装有两组电子传感器,一组位于顶端,一组位于低端。这样安排传感器有助于确保整个结构中的压缩应力均匀分布,消除了末端负载、侧面负载以及扭转的影响。

指示器是称重系统的核心,可以在整个生产企业内部收集并传输数据,增强工艺的透明度并使生产过程合理高效且具有成本效益。指示器同时也是多任务处理器,具备一定的能力,可以同时监控数个独立的天平,还可以直接控制以自动化称重为基础的操作。

为了迅速地显示数据,指示器可以提供文本和图形的组合,清楚地显示工艺状态和产品重量。例如,水平条形图可以显示重量检查操作中超出/不足的读数,而垂直条形图可以显示成分的重量,而扇形图可以跟踪快速填充操作。这可以减少读数误差,如果工艺中有障碍或者产品未能符合重量规定时,操作者可以迅速采取行动。

对于几乎不能出错的快速生产过程,可以对数据实施精细采集和管理的指示器能够提高效率和生产能力。例如,指示器经过编程,可以自动地调用配方、跟踪产品的使用、并根据使用的或剩余的产品数量更新库存记录。此外,指示器与常规的行业标准方案接合后,可以让设备与多种串行设备连接,其中包括打印机、条形码扫描仪、标签打印机或远程显示器。因此,指示器的数据可以储存和打印,通过主机、或者通过内联网或互联网接入后下载并更换格式。

自动化系统改善生产

因为制药的终产品必须纯净且稳定一致,因此配料和混合操作的准确性必须经过验证,以保证产品的完整性。在许多工厂,制造商将原始成分或预混配方储存于罐或料斗中,在生产过程中进行分配。重量传感器和指示器与这些容器整合之后,用户不仅可以确保测量的准确性和产品的一致性,而且还能够实施先进的数据采集方式以及库存管理方案。

将重量传感器技术与存储配方组成的指示器结合起来,确保了每一种成分都使用了准确的重量,其中不需要操作者介入。重量传感器安装于物料容器的每一个支架上以获取读数,而具备配方调用功能的指示器整合入工厂设备中,与PLCs(可编程控制器)、PC以及其他重要的操作系统进行交流,提供一个自动化的称重方案。一旦测量参数进入指示器之后,自动化的称重系统可以经过设定,调用配方,根据指定的重量值或百分比进行常规测量。

药品在生产过程中,指示器监控重量传感器,对规定重量的产品的放行进行确认。一旦产品到达设定的分配工位,指示器发出信号,开始分配第一种成分直至达到设定值。随后指示器输出结果,将此状态传输至装料设备的控制系统,控制系统依次关闭第一个料斗的产品释放阀,并开始分配第二种成分。这样的程序持续向前直至完成一个批次。此外,一些指示器可同时储存多个配方,使得产品的更换得到简化。

此外,这些自动化的称量系统可以应对快速产品转换,在单独一个应用中管理多项称重要求,同时输出高质量的结果。对于其他自动化系统,指示器经过设定,可以跟踪产品的使用状况,记录累积总计用于库存——使工艺效率最大化同时减少了因操作者的错误而产生的误差。

自动化生产的优势

利用一个可以跟踪物料分配和使用状况的系统,操作者能够改善库存管理、提高产品质量和客户的满意度,同时减少体力劳动并减低生产成本。自动化的电子称量系统具有前所未有的可靠性,同时将人为误差以及人力成本降至最低。

因为消费者需要药品改善或维持自身的健康,因此任何微小的变化都有可能造成灾难性的后果。混合以及配料操作有赖于制造商实施准确测量的能力。因此采用一个不需要操作者监控的自动化称重系统,可以让制造商随时进行质量检查,同时不需要单独的检重机和人工监督。借助指示器与工厂设备交流并对其实施控制的能力,这些应用可以同时完成,这促进了产品的一致性。

库存管理与一个企业的财政状况直接相关,因为无论是短缺或是浪费都会造成严重的收益损失。例如,当制药工厂面临短缺状况时,会造成生产中断,而停工期的延长会造成严重浪费。另外,因为制造产品的一些物料有一定的使用期限,任何多余的未使用的物料都必须抛弃,这也会带来收益损失。

自动化的称量设备可以主动跟踪并监控产品的用量和剩余量,记录并传输实时的产品库存更新资料。另外,为了确保这些记录被随时更新,该系统将这些信息传送至办公电脑,当产品库存较低且必须重新安排时给予提示。例如,指示器可以经过编程,每次分配产品之后都对储罐称重,反复地计算剩余量。指示器可以自动计算产品用量的总数值,消除了物料短缺和过剩的风险。

如今,制造商关注于效率和成本效益,因此将一直致力于改进工厂内各种设备的运用方式。虽然构造会不断发展,但是使用可以改善生产力和质量,同时还能够降低成本的设备是永远不变的。为了提高收益和客户满意度,让药品生产过程更加简洁高效,关键的一项就是将称量设备完全整合到生产过程中。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (7/8/2013)
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