制藥和生物制藥行業并非從新冠大流行才開始面臨開發、審批和盡快大規模投產的挑戰。他們追求速度是因為藥物專利保護期只有20年。他們獲得專利后只有很短一部分時間才能通過獲專利產品實現收入，這是因為從授予專利到提供可銷售的產品通常需要很多年。因此，當藥物獲得審批后，產品必須盡可能快地上市銷售。從藥物開發到產品可在藥房銷售的整個過程通常需要約12年。公司必須在藥物獲得最終審批前開始建立生產能力。若未能通過審批，公司只能保留生產設施，并花費數百萬歐元成本對其進行更新。

然而，更常見的情況是已通過審批但由于生產線建立滯后而沒有能力立即開始生產。此時，藥物進入所謂的超時期。這種情況的成本非常高。集成商和設備制造商希望能有某種方法來擺脫這種困境，或至少能有一種復雜度更低的方法，可以更快地建立生產線。但是由于每個工廠的設計都是獨特的，所以工程設計、調試和測試時間通常都很長。

圖爾克的excom I/O產品家族適用于危險區域，可保證運行期間的高可用性和配置選項，并且使用最新的以太網網關可以支持3種以太網協議

通過標準化縮短工程設計、建造和調試時間

模塊化工廠理念有望加快項目的這些階段并使其更易于設計。這是因為生物制藥行業的許多工廠組件或機器原則上都可以標準化，包括從上游的生物反應器和過濾裝置到中游的離心機、微濾和超濾裝置，再到下游。如果所有這些裝置都可以像模塊化建造一樣使用標準化接口組合在一起并構成完整系統，則無論是工程設計時間、實際生產時間還是調試時間，都可以顯著縮短。

最終客戶使用不同的網絡協議通常是標準化和模塊化的阻礙。他們通常需要使用不同的I/O組件、執行器和傳感器，而這反過來會進一步增加工程設計、電子規劃以及庫存的難度。圖爾克可以利用其多協議以太網I/O和控制模塊提供高效的解決方案，其無需任何用戶干預即可用于Profinet、Ethernet/IP或Modbus TCP網絡。設備本身可以檢測網絡中正在使用的協議，并相應自動調整。因此，這可以讓機器制造商安裝相應標準的設備，且不受最終客戶的網絡影響。

離線測試縮短調試時間

通過在自有生產設施中測試機器模塊或裝置，機器制造商還可以進一步加快進程。利用TBEN I/O模塊的集成控制功能，使工廠驗收測試(FAT)也可離線執行，無需連接到后續的工廠控制系統。圖爾克的I/O組件支持利用集成的AGREE邏輯軟件模擬現場運行，該軟件可以模擬相連機器的輸入。若I/O模塊的功能不足，圖爾克還可提供IP67 TBENPLC控制器，這種成熟的Codesys 3可編程控制器同樣支持3種多協議標準。

IP67組件和快插連接器充分減少布線和控制柜裝配工作

TBEN產品家族的高防護等級有利于加快工廠的調試。憑借IP67防護等級，可以盡可能減少大型控制柜的裝配和布線工作。使用快插連接器則意味著原則上只有過程連接、電源和網絡線路需要在現場連接。在實際應用中，所有組件防護等級都可達到非常少見的IP67，但控制柜的裝配時間仍可顯著縮短或者可以大部分進行預裝配。圖爾克全新的IP67 PSU67還可滿足對電源控制盒的需求。

多協議I/O系統滿足所有區域、防護等級和可用性要求

近年來，圖爾克的多協議產品家族不斷擴展。對于需要模塊化和系統靈活性的客戶，我們可以提供BL20和BL67系統解決方案，它們適合安裝在控制柜或直接在現場安裝。然而，若需要I/O模塊，圖爾克可以提供可直接在機器上免機柜安裝的TBEN系列設備，或適合安裝在保護外殼中的FEN20系列I/O模塊。

如果某個危險區域應用要求在運行期間具備高可用

性和配置選項，則用戶可以選擇excom產品家族的系統，它們同樣可以利用最新的以太網網關支持3種多協議網絡，并為安裝在防爆2區或作為N系列安裝在安全區域的設備提供系統連接。

Modbus TCP用作診斷數據的并行通道

除了減少型號并實現簡單的標準化和模塊化外，設備的多協議能力還具備其他優勢：除了通過Profinet或Ethernet/IP進行以太網通信外，還可通過Modbus TCP用作并行的數據訪問通道。這樣，可以將用戶數據和分析數據輕松地分別連接到IT系統，并進行診斷和監測任務評估，而不影響工廠的運行。

利用IO-Link和RFID技術進行自動化裝置識別

尤其是對于在工廠的不同地點使用的移動裝置，可以記錄其使用時間和地點，這通常也是認證或法律的要求。機器模塊的使用可以利用IO-Link或RFID技術進行簡單且可靠的識別和記錄，并且不會有被操縱的風險。若模塊仍然使用IO-Link組件，則可以通過這些組件的應用程序特定標簽來識別整臺機器。用于預見性維護的診斷數據也可通過IO-Link進行通信。許多組件都已經標配該選項，無需進行復雜的編程。

設備內部溫度升高或信號強度減弱可以在早期警示

磨損和污染等問題。若未使用IO-Link組件，則可以使用RFID載碼體并通過其UID來識別模塊。UID是載碼體獨一無二的識別號，無法在生產后更改。對于防爆區域的識別，圖爾克是市場上唯一一家提供具有Ex-e保護功能的RFID讀寫頭的制造商，它們無需保護外殼就能直接用于防爆1/21區。

結論

建造模塊化生物制藥工廠的路途并不輕松。首先，必須打破已有的慣例，并對調整后的生產和開發策略進行投資。這一點已經在汽車行業等領域的案例中得到證明。然而，成本效益和協同效應只有在經過特定的前置時間后才會顯現，并且遷移到模塊化策略仍然十分困難。因此，制造商同時還將其機器模塊的控制能力和邏輯進行分布式設計。Profinet、Ethernet/ IP和ModbusTCP這3種協議覆蓋了大部分市場。堅持使用特定協議的最終客戶可能會因多協議機器的生產時間更快而轉為使用這3種協議之一。

（圖爾克）