Mallinckrodt 制药公司升级控制系统

背景

如果您曾经因骨折而一瘸一拐地走路，或者经历过核磁共振成像，您可能使用过 Mallinckrodt Pharmaceuticals 制造的产品。这家市值 50 亿美元的全球公司主要生产特种药和诊断显像剂。作为全美国领先的处方止痛药供应商，Mallinckrodt 的客户主要是一些大型批发商和零售药房连锁店。该公司的重点是止痛领域，所以公司从纯粹的药品提供商逐渐转变为一家设备制造商，生产用于确定疼痛根源的设备。

该公司在圣路易斯有一片占地 40 英亩的园区，园区内有一家活性药用成分 (API) 工厂，生产用于制成麻醉剂的成分以及其他可出售的最终产品。这家经过 FDA 验证的工厂拥有超过 145 年的历史，约有员工 450 名。

这家工厂的控制设备安装于 1985 年，维护成本高昂。Mallinckrodt 需要升级陈旧的技术，为这家工厂提供一个公用的控制系统平台。该公司于 2013 年上市，自此以后需要对其股东负责，所以与之前相比，成本和运营效率变得更加重要了。总而言之，Mallinckrodt 需要升级其控制系统，以推动业务发展并延长正常运行时间。

挑战

对于系统操作员来说，依靠过时的系统所面临的最大挑战之一是获得的支持很有限。在这家工厂的所有工程员工中，只有两个人了解运行设备时所采用的可编程逻辑控制器 (PLC) 技术。服务和供应商支持几近于无，而且备件的可用性很差且成本高昂。结果如何？停机时间更长，而且成本更高。

“成本规避是我们升级系统的一个巨大动力。”Mallinckrodt Pharmaceuticals 的资深维护工程师 Don Geers 说道，“硬件故障引起的停机是一个主要问题。我们希望通过安装一个更新的控制系统来避免这些问题，这个系统维护起来更方便，而且备件可用性也更高。”

利用这种陈旧的技术，维护工程师无法进行预见性维护。日常生产报告会查明问题，但这只能在问题出现后进行。他们唯一的解决方案就是使用纠正性维护，因此，时间更长的意外停机是在所难免的。

意识到停机成本高于变革成本之后，Mallinckrodt 决定升级其控制系统。要替换一个全年不间断运行的设施的制造流程控制系统，需要认真规划。团队希望缩短过渡期的停机时间，并确保新系统在重新开始运行后，能够立即满负荷高效运行。

解决方案

团队选择了一个虚拟化的架构。Mallinckrodt 决定使用 Rockwell Automation 的 PlantPAx^® 分布式控制系统（建立在现有 VMware 虚拟化基础设施的基础上）来取代既有可编程逻辑控制器，从而完成升级。虚拟化 PlantPAx 平台实现了全厂范围的多领域控制，并且减少了运行批处理和人机界面软件所需的物理服务器的数量。这大幅减少了服务器和工作站所需的维护工作。

系统设计分两个阶段完成，最大限度地缩短了停机时间。第一阶段 — 由 Mallinckrodt 的维护团队和 Rockwell Automation 的工程团队，以及参与制定编程标准的当地系统集成商 Stone Technologies 和 Syntronix 处理。第一阶段结束之后，Rockwell Automation 完成了文案以及功能和设计规范的制定。然后，该团队构建、测试并验证了编程代码。这种标准代码将用于下一个阶段以及工厂中正在实施的所有新项目中。

在开发阶段，Rockwell Automation 在其克利夫兰工厂中使用了一个相同的系统，以便在启动之前帮助进行故障排除和最终确定编程。为了在未来出现问题或系统变更时向技术支持工程师寻求帮助，Mallinckrodt 保留了该服务。

在第二阶段，通过使用新的编程标准，对功能规范进行了更新。利用现有的生产线文档帮助降低了项目风险。这样做还有助于向新系统过渡，因为工厂工程、质量和验证团队成员对文档非常熟悉。它降低了系统测试和验证的时间和成本。

在当地系统集成商和 Rockwell Automation 的帮助下，Mallinckrodt 工厂完成了工厂验收试验 (FAT)。完成 FAT 花费了三个月时间。然后，系统被安装到运行机组上，多个批次的水会在运行机组上流动，以确保所有系统组件正常运行，然后再添加用于生产药物和显像成分的昂贵化学品。测试成功后，Rockwell Automation 和 Syntronix 工程师就完成了现场启动。

报告和历史记录软件作为 PlantPAx 系统的一部分，其实施目的是为了提高生产智能。该软件可收集、跟踪和记录关键过程数据，以查明生产趋势，从而实现主动维护。Mallinckrodt 现在配备了经过验证的电子报告功能，完善的设备能够满足监管报告要求，并通过日常电子生产报告简化整体运营。

另外，Mallinckrodt 还升级了其人机界面操作员终端。新的人机界面图形是根据工厂中既有的人机界面重新绘制的，而新的 API 生产线的新人机界面图形由 140 个屏幕的流程图形组成。目的是为了保持运营界面与工厂中现有设备的运营界面相似，以便操作员在新系统投入使用后，可以轻松地过渡到新的系统。

成果

最后，调试仅需要五周时间，最大程度地减少了因安装而导致的系统停机时间，这其中的一部分功劳要归功于智能工程、移植工具和综合功能测试。

“新的 PlantPAx 系统提供了针对控制系统硬件的更多诊断/故障处理信息。”Geers 说道，“拥有一个关于控制和信息的公用平台，还使我们的维护人员可以从成本高昂的被动维护转变为主动维护，这是旧技术不可能实现的。随着时间的推移，这将进一步减少我们的停机时间。”

位于独立建筑物内的冗余虚拟基础设施提供了一层额外的保护，以预防某个位置出现的灾难性故障导致整个系统停止。此外，还有一个虚拟平台将信息孤岛合并到一起。如果数据中心发生系统故障，Mallinckrodt 团队将使用备份。他们还可以在预定的维护停机期间运行备份，以使生产线保持运行。

如果发生故障，Mallinckrodt 估计虚拟化能够节省 8 到 24 个小时，以便重新启动系统并使生产线继续运行。借助三个相关的独立设施（其中一个设施充当其他所有建筑物的总电源），虚拟化提供了一个快速灾难恢复选项。

从维护的角度来看，控制系统的升级是成功的，但它带来的好处却不仅仅局限于维护方面。Mallinckrodt 的环境健康安全 (EH&S)、工厂基层、生产和领导团队现在可以通过 PlantPAx 流程历史记录访问持续的过程数据。这使他们可以更容易达到监管报告要求，实时访问生产信息，并在需要时采取行动。

事实上，整个园区的操作员和管理人员都将受益于新系统优越的数据访问能力。设施内的任何人都可以使用 Excel^® 电子表格软件访问历史记录软件的数据，并且可以从园区的任何建筑物分析这些数据。EH&S 专业人士现在可以分析实时数据，帮助确保危险化学品不会泄露到环境中。现在，操作员在人机界面上输入生产数据，便可生成电子批次记录，以降低合规报告中发生错误的风险。

日常生产报告为工程师和管理人员提供从几天内完成的批次中收集的相关过程数据，以快速确定趋势并实施变革，从而简化生产或者查明潜在瓶颈。这使 Mallinckrodt 可以预测潜在的问题，快速响应并保持较高的一致性和品质。

“当 Rockwell Automation 最初为了升级事项找到我们时，他们的团队是由一些与生命科学客户合作的工程师组成的。”Geers 说道，“拥有一个了解制药方面的行话和术语的专业团队，我们的决策团队感到非常放心，而且这样可以使我们在按时完成各项紧张的任务的同时，最大限度地减少出现中断和问题的情况。

虽然最开始想要升级控制系统和报告功能是为了解决维护问题，但现在，更好的操作系统和改良的生产数据访问方式使得整体运营都受益良多。Mallinckrodt 现在可以为所有工程部门制造工具，并且因为采用了一种为整个团队带来便利的控制系统基础设施而受益匪浅。

上述结果是 Mallinckrodt Pharmaceuticals 将 Rockwell Automation 产品和服务与其他产品配合使用实现的。具体结果可能因客户而异。