背景

如果您曾經因骨折而一瘸一拐地走路，或者經歷過核磁共振成像，您可能使用過 Mallinckrodt Pharmaceuticals 制造的產品。這家市值 50 億美元的全球公司主要生產特種藥和診斷顯像劑。作為全美國領先的處方止痛藥供應商，Mallinckrodt 的客戶主要是一些大型批發商和零售藥房連鎖店。該公司的重點是止痛領域，所以公司從純粹的藥品提供商逐漸轉變為一家設備制造商，生產用于確定疼痛根源的設備。

該公司在圣路易斯有一片占地 40 英畝的園區，園區內有一家活性藥用成分 (API) 工廠，生產用于制成麻醉劑的成分以及其他可出售的最終產品。這家經過 FDA 驗證的工廠擁有超過 145 年的歷史，約有員工 450 名。

這家工廠的控制設備安裝于 1985 年，維護成本高昂。Mallinckrodt 需要升級陳舊的技術，為這家工廠提供一個公用的控制系統平臺。該公司于 2013 年上市，自此以后需要對其股東負責，所以與之前相比，成本和運營效率變得更加重要了。總而言之，Mallinckrodt 需要升級其控制系統，以推動業務發展并延長正常運行時間。

挑戰

對于系統操作員來說，依靠過時的系統所面臨的最大挑戰之一是獲得的支持很有限。在這家工廠的所有工程員工中，只有兩個人了解運行設備時所采用的可編程邏輯控制器 (PLC) 技術。服務和供應商支持幾近于無，而且備件的可用性很差且成本高昂。結果如何？停機時間更長，而且成本更高。

“成本規避是我們升級系統的一個巨大動力。”Mallinckrodt Pharmaceuticals 的資深維護工程師 Don Geers 說道，“硬件故障引起的停機是一個主要問題。我們希望通過安裝一個更新的控制系統來避免這些問題，這個系統維護起來更方便，而且備件可用性也更高。”

利用這種陳舊的技術，維護工程師無法進行預見性維護。日常生產報告會查明問題，但這只能在問題出現后進行。他們唯一的解決方案就是使用糾正性維護，因此，時間更長的意外停機是在所難免的。

意識到停機成本高于變革成本之后，Mallinckrodt 決定升級其控制系統。要替換一個全年不間斷運行的設施的制造流程控制系統，需要認真規劃。團隊希望縮短過渡期的停機時間，并確保新系統在重新開始運行后，能夠立即滿負荷高效運行。

解決方案

團隊選擇了一個虛擬化的架構。Mallinckrodt 決定使用 Rockwell Automation 的 PlantPAx^? 分布式控制系統（建立在現有 VMware 虛擬化基礎設施的基礎上）來取代既有可編程邏輯控制器，從而完成升級。虛擬化 PlantPAx 平臺實現了全廠范圍的多領域控制，并且減少了運行批處理和人機界面軟件所需的物理服務器的數量。這大幅減少了服務器和工作站所需的維護工作。

系統設計分兩個階段完成，最大限度地縮短了停機時間。第一階段 — 由 Mallinckrodt 的維護團隊和 Rockwell Automation 的工程團隊，以及參與制定編程標準的當地系統集成商 Stone Technologies 和 Syntronix 處理。第一階段結束之后，Rockwell Automation 完成了文案以及功能和設計規范的制定。然后，該團隊構建、測試并驗證了編程代碼。這種標準代碼將用于下一個階段以及工廠中正在實施的所有新項目中。

在開發階段，Rockwell Automation 在其克利夫蘭工廠中使用了一個相同的系統，以便在啟動之前幫助進行故障排除和最終確定編程。為了在未來出現問題或系統變更時向技術支持工程師尋求幫助，Mallinckrodt 保留了該服務。

在第二階段，通過使用新的編程標準，對功能規范進行了更新。利用現有的生產線文檔幫助降低了項目風險。這樣做還有助于向新系統過渡，因為工廠工程、質量和驗證團隊成員對文檔非常熟悉。它降低了系統測試和驗證的時間和成本。

在當地系統集成商和 Rockwell Automation 的幫助下，Mallinckrodt 工廠完成了工廠驗收試驗 (FAT)。完成 FAT 花費了三個月時間。然后，系統被安裝到運行機組上，多個批次的水會在運行機組上流動，以確保所有系統組件正常運行，然后再添加用于生產藥物和顯像成分的昂貴化學品。測試成功后，Rockwell Automation 和 Syntronix 工程師就完成了現場啟動。

報告和歷史記錄軟件作為 PlantPAx 系統的一部分，其實施目的是為了提高生產智能。該軟件可收集、跟蹤和記錄關鍵過程數據，以查明生產趨勢，從而實現主動維護。Mallinckrodt 現在配備了經過驗證的電子報告功能，完善的設備能夠滿足監管報告要求，并通過日常電子生產報告簡化整體運營。

另外，Mallinckrodt 還升級了其人機界面操作員終端。新的人機界面圖形是根據工廠中既有的人機界面重新繪制的，而新的 API 生產線的新人機界面圖形由 140 個屏幕的流程圖形組成。目的是為了保持運營界面與工廠中現有設備的運營界面相似，以便操作員在新系統投入使用后，可以輕松地過渡到新的系統。

成果

最后，調試僅需要五周時間，最大程度地減少了因安裝而導致的系統停機時間，這其中的一部分功勞要歸功于智能工程、移植工具和綜合功能測試。

“新的 PlantPAx 系統提供了針對控制系統硬件的更多診斷/故障處理信息。”Geers 說道，“擁有一個關于控制和信息的公用平臺，還使我們的維護人員可以從成本高昂的被動維護轉變為主動維護，這是舊技術不可能實現的。隨著時間的推移，這將進一步減少我們的停機時間。”

位于獨立建筑物內的冗余虛擬基礎設施提供了一層額外的保護，以預防某個位置出現的災難性故障導致整個系統停止。此外，還有一個虛擬平臺將信息孤島合并到一起。如果數據中心發生系統故障，Mallinckrodt 團隊將使用備份。他們還可以在預定的維護停機期間運行備份，以使生產線保持運行。

如果發生故障，Mallinckrodt 估計虛擬化能夠節省 8 到 24 個小時，以便重新啟動系統并使生產線繼續運行。借助三個相關的獨立設施（其中一個設施充當其他所有建筑物的總電源），虛擬化提供了一個快速災難恢復選項。

從維護的角度來看，控制系統的升級是成功的，但它帶來的好處卻不僅僅局限于維護方面。Mallinckrodt 的環境健康安全 (EH&S)、工廠基層、生產和領導團隊現在可以通過 PlantPAx 流程歷史記錄訪問持續的過程數據。這使他們可以更容易達到監管報告要求，實時訪問生產信息，并在需要時采取行動。

事實上，整個園區的操作員和管理人員都將受益于新系統優越的數據訪問能力。設施內的任何人都可以使用 Excel^? 電子表格軟件訪問歷史記錄軟件的數據，并且可以從園區的任何建筑物分析這些數據。EH&S 專業人士現在可以分析實時數據，幫助確保危險化學品不會泄露到環境中。現在，操作員在人機界面上輸入生產數據，便可生成電子批次記錄，以降低合規報告中發生錯誤的風險。

日常生產報告為工程師和管理人員提供從幾天內完成的批次中收集的相關過程數據，以快速確定趨勢并實施變革，從而簡化生產或者查明潛在瓶頸。這使 Mallinckrodt 可以預測潛在的問題，快速響應并保持較高的一致性和品質。

“當 Rockwell Automation 最初為了升級事項找到我們時，他們的團隊是由一些與生命科學客戶合作的工程師組成的。”Geers 說道，“擁有一個了解制藥方面的行話和術語的專業團隊，我們的決策團隊感到非常放心，而且這樣可以使我們在按時完成各項緊張的任務的同時，最大限度地減少出現中斷和問題的情況。

雖然最開始想要升級控制系統和報告功能是為了解決維護問題，但現在，更好的操作系統和改良的生產數據訪問方式使得整體運營都受益良多。Mallinckrodt 現在可以為所有工程部門制造工具，并且因為采用了一種為整個團隊帶來便利的控制系統基礎設施而受益匪淺。

上述結果是 Mallinckrodt Pharmaceuticals 將 Rockwell Automation 產品和服務與其他產品配合使用實現的。具體結果可能因客戶而異。