在本案例研究中，罗克韦尔自动化公司描述了Mallinckrodt制药公司如何通过实现虚拟控制系统架构来简化生产并查明潜在的瓶颈
如果你曾因骨折而步履蹒跚或忍受过核磁共振成像，你可能已经体验过马林克罗特制药公司生产的产品。
这家市值50亿美元的全球性公司主要生产特种医药产品和诊断显像剂。作为美国领先的处方止痛药供应商，Mallinckrodt将其产品销售给主要批发商和零售药店连锁店。
它对疼痛控制的专注帮助该公司从单纯的药物供应商转变为用于识别疼痛来源的设备制造商。
该公司位于圣路易斯的40英亩的园区内是一家活性药物成分(API)工厂，生产用于麻醉药品和其他最终销售产品的成分。fda认证的工厂有超过145年的历史，约有450名员工。
该厂的控制设备安装于1985年，维护成本很高。Mallinckrodt需要升级老化的技术，并将工厂带入一个通用的控制系统平台。成本和运营效率比以往任何时候都更加重要;该公司于2013年上市，现在对股东负责。最终，控制系统升级意味着Mallinckrodt可以发展其业务并实现改善正常运行时间。
对于系统操作员来说，依赖过时系统最具挑战性的方面之一是有限的支持。在工厂的所有工程人员中，只有两个人了解运行设备的可编程逻辑控制器(PLC)技术。服务和供应商的支持很少，备件的可用性和成本也很低。结果呢?停机时间更长，成本更高。
Mallinckrodt制药公司高级维护工程师Don Geers表示:“避免成本是更新我们系统的一个巨大动力，与硬件故障相关的停机时间是一个主要问题。为了避免这些问题，我们采用了一种更容易维护的新型控制系统，提高了零部件的可用性。”
旧技术不允许工程师进行预测性维护。每天的生产报告将查明问题，但只有在问题发生之后。由于反应性维护是他们唯一的解决方案，计划外和更长的停机时间是不可避免的。
由于意识到停机的成本要大于改变的成本，Mallinckrodt决定升级其控制系统。在24/7/365的工厂中更换制造过程的大脑需要仔细规划。该团队希望限制过渡停机时间，并确保新系统在重新上线后能够高效运行，并满负荷运行。
该团队选择了虚拟架构。Mallinckrodt决定用罗克韦尔自动化的PlantPAx分布式控制系统取代传统plc来完成升级，该系统建立在现有的VMware虚拟化基础设施上。
虚拟化PlantPAx平台实现了工厂范围内的多学科控制，并消除了运行批处理和HMI软件所需的物理服务器数量。这大大减少了服务器和工作站所需的维护。
系统设计分两个阶段完成，以尽量减少停机时间。第一阶段由Mallinckrodt维护团队负责，罗克维尔自动化公司和当地系统集成商(Stone Technologies和Syntronix)参与了编程标准的开发。
一旦完成，罗克韦尔自动化完成了文档、功能和设计规范。然后，团队构建、测试和验证编程代码。该标准代码将用于下一阶段，以及设施中正在实施的任何新项目。
在开发阶段，罗克韦尔自动化公司在其克利夫兰工厂使用了一个重复的系统来帮助排除故障并在启动前完成编程。Mallinckrodt保留了这项服务，以便在未来出现问题或系统变化时向技术支持工程师寻求帮助。
在第二阶段，我们利用新的编程标准更新功能规格。利用现有的生产线文档有助于降低项目风险。它还有助于简化向新系统的过渡，因为工厂工程、质量和验证团队成员已经熟悉了文档。这减少了系统测试和验证期间的时间和成本。
在当地系统集成商和罗克韦尔自动化的帮助下，工厂验收测试(FAT)在Mallinckrodt工厂完成。完成FAT花了三个月的时间。
然后将系统安装在操作单元中，在添加用于生产药物和成像成分的昂贵化学物质之前，运行多个批次的水以确保所有系统组件正常运行。测试成功后，罗克韦尔自动化和Syntronix的工程师在现场完成了启动工作。
作为PlantPAx系统的一部分，实现了报告和历史记录软件，以提高生产智能。该软件收集、跟踪和记录关键过程数据，以查明生产趋势，允许主动维护活动。
现在配备了经过验证的电子报告功能，Mallinckrodt能够更好地满足监管报告要求，并通过每日电子生产报告简化整体运营。
此外，Mallinckrodt升级了其HMI操作终端。新的HMI图形是从工厂的传统HMI重新绘制的，包括140个用于新的API线的工艺图形。其目标是保持操作界面与工厂现有设备相似，以便在新系统上线后，操作人员可以轻松过渡到新系统。
最后，调试只需要5周时间，最大限度地减少了安装的系统停机时间，这在一定程度上要归功于智能工程、迁移工具和全面的功能测试。
Geers表示:“新的PlantPAx系统为控制系统硬件提供了更多的诊断/故障排除信息。“拥有一个通用的控制和信息平台，也使我们的维护人员能够从昂贵的被动维护过渡到主动维护，这是旧技术无法做到的。随着我们的发展，这将进一步减少我们的停机时间。”
冗余虚拟基础设施位于不同的建筑物中，提供了额外的保护层，防止一个位置的灾难性故障关闭整个系统。此外，虚拟平台整合了信息孤岛。
在数据中心发生系统故障时，Mallinckrodt团队将使用备份。他们还可以在计划的维护中断期间运行备份，使生产线保持运行。
如果出现故障，Mallinckrodt估计虚拟化将节省至少8小时——最多24小时——重新启动系统并使线路恢复服务。由于涉及三个独立的设施(其中一个作为所有其他建筑物的主要电源供应商)，虚拟化提供了一个快速的灾难恢复选项。
从维护的角度来看，控制系统的升级被认为是成功的，但好处远远超出了维护方面。马林克罗特的环境健康和安全(EH&S)、车间、生产和领导团队现在可以通过PlantPAx过程历史记录访问持续的过程数据。
这使他们能够更容易地满足监管报告要求，实时访问生产信息，并在需要时采取行动。
事实上，整个校园的操作员和管理人员都从系统数据访问的新级别中受益。使用Excel电子表格软件，任何人都可以访问历史学家软件中的数据，并且可以从校园的任何建筑物中进行分析。
e&s专业人员现在可以分析实时数据，以帮助确保危险化学品不会释放到环境中。操作员现在可以在HMI上输入生产数据，生成电子批记录，降低了合规报告中的错误风险。
每日生产报告为工程师和管理人员提供了相关的工艺数据，这些数据是从几天内完成的批次中收集的，以快速识别趋势并进行更改，以简化生产或查明潜在的瓶颈。这使得Mallinckrodt能够预测即将发生的问题，更快地做出反应，并保持一致性和高质量。
“当罗克韦尔自动化公司最初就升级问题与我们联系时，他们的团队由与生命科学客户合作的工程师组成，”Geers说。“有一个专门的团队，他们了解我们的制药语法和词汇，让我们的决策团队放心，让我们能够以最小的干扰和问题满足积极的时间表。”
虽然这可能是一个维护问题，促使控制系统和报告升级，但整个操作已经获得了与更好的操作系统相关的好处，并改善了对生产数据的访问。Mallinckrodt现在有能力为所有工程部门构建工具，并受益于整个团队的控制系统基础设施。
