Intelligente Steuerung der Laborumgebung

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Der Schutz von Menschen und Sachwerten vor einer Vielzahl von Einflüssen spielt in der Life-Science-Branche eine wichtige Rolle. In pharmazeutischen Umgebungen kommt oft intelligente Gebäudetechnologie zum Einsatz. Durch angewandtes Risikomanagement werden potenzielle Risiken erkannt und eliminiert, die ansonsten die Sicherheit gefährden könnten.

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Intelligente Steuerung der Laborumgebung

  1. 1. Fachartikel Infrastructure & Cities Sector Building Technologies Division Zug (Schweiz), 15. Januar 2013 Intelligente Steuerung der Laborumgebung Von Thomas Riffel, Head Life Science, Siemens Building Technologies Division Sicherheit ist ein fester Bestandteil des modernen Lebens. Der Schutz von Personen und Sachwerten vor den unterschiedlichsten Einflüssen und Gefahren ist in allen Unternehmen von großer Bedeutung. In bestimmten Branchen sind die Sicherheitsrisiken besonders hoch, und der Schutz spielt deshalb eine noch wichtigere Rolle. Die Life-Science-Industrie ist eine der Branchen, in denen das Gefahrenpotenzial ganz besonders hoch ist – von hochaktiven Substanzen über Explosionen und Brände bis hin zur Kontamination von Menschen, Räumen oder Produkten. In der chemischen und pharmazeutischen Industrie sind deshalb intelligente Gebäudetechnologielösungen nicht mehr wegzudenken. Dank angewandtem Risikomanagement erkennen und eliminieren sie potenzielle inhärente Risiken, die Sicherheit oder Performance gefährden könnten. Nur wenige Industrien sind so stark reguliert wie der Life-Science-Sektor. Um die Patientensicherheit zu gewährleisten, unterliegen die Forschung, Entwicklung und Herstellung von Arzneimitteln strengen internationalen Vorschriften. Darüber hinaus tragen Pharmaunternehmen enorme finanzielle Risiken. Der Zeitraum für die Entwicklung eines neuen Arzneimittels beträgt in der Regel acht bis zwölf Jahre. Dazu kommt, dass es bis zu neun Jahre dauern kann, bis man sicher weiß, ob ein Wirkstoff die erwarteten Resultate erbringt oder inakzeptable Nebenwirkungen auftreten. Mit der Einführung eines neuen Medikaments sind also beträchtliche Investitionen an Zeit und Geld verbunden. Von 100 000 im Labor getesteten Substanzen führt im Durchschnitt nur eine zu einem zugelassenen Medikament. Aus diesem Grund ist es zwingend erforderlich, dass die Umgebung, in der die Entwicklung von Arzneimitteln stattfindet, effektiv und effizient vor Einflüssen von außen geschützt ist, die das Verfahren beeinträchtigen könnten. 1/5 Siemens Schweiz AG Infrastructure & Cities Sector – Building Technologies Division Gubelstraße 22, 6301 Zug, Schweiz TA ICBT 201301_Intelligente_Steuerung_der_Laborumgebung Public and Press Relations: Catharina Bujnoch Telefon: +41 41 724-5677 E-Mail: catharina.bujnoch@siemens.com
  2. 2. Zugangssteuerung und -überwachung: Sicherheit und zusätzliche Vorteile Rohstoffe stellen nicht nur einen erheblichen Wert dar, sondern können auch potenziell gefährliche, kontrollpflichtige Substanzen sein. Durch Integration der Zugangskontrolle in die Videoüberwachung lässt sich eine Manipulation der Rohstoffe und letztendlich auch die des fertigen Produkts verhindern. Durch integrierte Sicherheit können Produktpiraterie, Diebstahl und unbefugter Zutritt verhindert und die Kontaminationsgefahr auf ein Minimum reduziert werden. Zugangskontrollsysteme sind in Life-Science-Umgebungen weit verbreitet, da unterschiedliche Personengruppen unterschiedliche Zugangsberechtigungen benötigen. Obwohl die Zugangskontrolle in erster Linie der Sicherheit dient, lassen sich durch ihre Eingliederung in ein intelligentes Gebäudemanagementsystem noch weitere Vorteile erzielen. Zur bedarfsgesteuerten Beleuchtung und Lüftung werden in der Regel Präsenzmelder eingesetzt. Werden diese mit der Zugangskontrolle kombiniert, lässt sich die Energieeffizienz der Raumheizung und -beleuchtung beträchtlich steigern. In einem Labor können auf diese Weise die Bedingungen auf die Person, die den Raum betreten hat, zugeschnitten werden. Wenn ein Kartenleser beispielsweise den Zutritt von Reinigungspersonal erkennt, kann davon ausgegangen werden, dass dessen Anwesenheit nur von relativ kurzer Dauer sein wird. Der Temperatursollwert kann dann niedriger und die Luftwechselrate höher eingestellt werden als z. B. beim Arbeitsantritt von Chemikern oder Technikern. Auf diese Weise wird die Energieeffizienz gesteigert. Labor als Dreh- und Angelpunkt Das Labor ist der Dreh- und Angelpunkt bei der Entwicklung neuer Medikamente. Hier wird in Abzügen und anderen Geräten, die zum Schutz von Personen und der Umwelt strengen Vorschriften unterliegen, routinemäßig mit Gefahrenstoffe gearbeitet. Die Steuerung des Luftstroms ist ausschlaggebend, um die Sicherheit der Laborumgebung aufrechtzuerhalten. Hierzu gibt es spezifische Laborlösungen, die auf einem Gebäudeautomationssystem basieren. Solche Laborlösungen verbinden intelligente Gebäudeautomation mit laborspezifischen Schutzfunktionen. Auf diese Weise wird der Laborabzug, eine der sicherheitstechnisch wichtigsten Komponenten im Labor, zu einem umfassend geschützten und genau begrenzten Bereich zur Durchführung von Prüfungen und Experimenten. Die Bildung kontaminierter Luft oder explosionsfähiger Konzentrationen sowie der unkontrollierte Rückfluss in den Raum werden durch gezielte Luftführung oder Absaugung verhindert. Laborabzüge weisen in der Regel einen Frontschieber aus Glas auf, der als Schutzbarriere dient. Bei geschlossenem Schieber ist das Labor vor Kontamination geschützt, denn es können keine potenziell giftigen Gase austreten. Aber auch bei offenem Schieber muss der Schutz vor schädlichen Gasen gewährleistet sein. Bei Systemen mit konstantem Volumenstrom wird der eingestellte Volumenstrom kontinuierlich abgesaugt, wenn der Schieber geöffnet ist. Dabei ist nicht 2/5 Siemens Schweiz AG Infrastructure & Cities Sector – Building Technologies Division Gubelstraße 22, 6301 Zug, Schweiz TA ICBT 201301_Intelligente_Steuerung_der_Laborumgebung Public and Press Relations: Catharina Bujnoch Telefon: +41 41 724-5677 E-Mail: catharina.bujnoch@siemens.com
  3. 3. nur mehr Energie erforderlich, es entsteht auch ein unangenehmer Geräuschpegel, der einer komfortablen Arbeitsumgebung abträglich ist. Eine wesentlich effizientere und komfortablere Lösung ist die dynamische Anpassung des Volumenstroms je nach Position des Frontschiebers. Mithilfe von Sensoren zur Positionserfassung kann der Sollwert für den Volumenstrom angepasst werden. Das technische Personal kann durch Visualisierung der Schieberpositionen im Gebäudemanagementsystem den Status aller Laborabzüge auf einen Blick erkennen. Überwachungstechniker können so Benutzer bei Bedarf anweisen, den Laborabzug häufiger zu schließen, um Energie zu sparen und das Unfallrisiko zu verringern. Minimierung der Brand- und Explosionsgefahr Aufgrund der verwendeten Materialien und Substanzen und infolge von Verfahrensschritten, bei denen es zur Staubansammlung kommt, sind spezielle Explosions- und Brandschutzmaßnahmen in Life-Science-Umgebungen, die diesen Risiken ausgesetzt sind, von entscheidender Bedeutung. Es gibt spezifische Lösungskonzepte zum Steuern und Regeln von Klimakontrollanlagen in Explosionsschutzzonen sowie dedizierte Brandschutzlösungen und -produkte wie zertifizierte Rauch-, Wärme- und Flammenmelder für explosionsgefährdete Bereiche. Dadurch ist die frühzeitige und zuverlässige Detektion von erhöhten Brandkenngrößen gewährleistet. Da Labortechniker oft mit offenen Flammen arbeiten, besteht eine nicht zu unterschätzende Brandgefahr im Laborabzug. Speziell für Laborabzüge entwickelte Schutzsysteme erkennen einen Brand im Arbeitsbereich innerhalb von Sekunden. Sie basieren meist auf linearer Brandmeldetechnologie und bieten automatische Löschung innerhalb der betreffenden Zone. Bei Integration der Brandmeldung in ein übergeordnetes Managementsystem können die Betriebszustände der Laborabzüge, Alarmbedingungen und ein eventueller Abfall des Löschmitteldrucks jederzeit angezeigt werden. Wenn das Brandmeldesystem in das Gebäudeautomationssystem eingebunden ist, ergibt sich ein wesentlich umfassenderes Bild und es besteht die Möglichkeit, bestimmte Vorgänge bei einem Notfall zu automatisieren. Beim Anstieg der Konzentration toxischer Gase können beispielsweise automatisch das Abluftvolumen erhöht oder bei Detektion eines Brandes die Außenjalousien hochgefahren werden. Evakuierungssysteme können ebenfalls integriert werden, um die Panikgefahr zu reduzieren. Eine schnelle und effiziente Evakuierung ist in Life-ScienceUmgebungen von ganz besonderer Bedeutung. Manchmal ist es sinnvoll, dass Menschen in Gefahrensituationen ihren Standort nicht verlassen, manchmal müssen sie so schnell wie möglich aus dem Gebäude evakuiert werden. Das Personal benötigt bei einem Notfall klare und präzise Anweisungen, also genaue Informationen zu den zu ergreifenden Maßnahmen. Sprachbasierte Meldesysteme, die von einer Zentrale, die Informationen von allen relevanten Systemen empfängt, koordiniert werden, sind hierbei von großem Wert. 3/5 Siemens Schweiz AG Infrastructure & Cities Sector – Building Technologies Division Gubelstraße 22, 6301 Zug, Schweiz TA ICBT 201301_Intelligente_Steuerung_der_Laborumgebung Public and Press Relations: Catharina Bujnoch Telefon: +41 41 724-5677 E-Mail: catharina.bujnoch@siemens.com
  4. 4. Datenschutz Die Life-Science-Industrie unterliegt nicht nur im Bezug auf die physische Sicherheit strengen Auflagen, sondern auch, was den Datenschutz anbelangt. Mit Hilfe integrierter Gebäudemanagementsysteme mit auf die Pharmabranche angepassten Funktionen können chemische und pharmazeutische Unternehmen ihre Compliance-Anforderungen effektiv erfüllen. Alle von Benutzern vorgenommenen Dateneingriffe müssen umfassend dokumentiert werden. Benutzer müssen sich durch eindeutige Namen und Kennwörter ausweisen, ggf. sogar über biometrische Methoden. Audit-Trails sind ebenfalls von großer Bedeutung: Alle Benutzer- und Systemaktivitäten sind darin automatisch und lückenlos zu protokollieren. Manche Systeme ermöglichen die Aktivierung einer Kommentarpflichtfunktion, die bei jeder Änderung die Eingabe eines Grundes erfordert. Dadurch wird ein Höchstmaß an Transparenz bei der Datenanalyse der einzelnen Ebenen sichergestellt. Die Aufzeichnungsfunktionalität muss jederzeit gewährleistet sein, daher ist es ausschlaggebend, dass das Gebäudemanagementsystem eine extrem hohe Verfügbarkeit aufweist. Da im Fehlerfall eine schnelle Systemwiederherstellung möglich sein muss, sind regelmäßige, automatische Datensicherungen von größter Wichtigkeit. Business-Continuity-Module spiegeln die gesicherten Daten auf einem identischen System und prüfen kontinuierlich, ob dieses einsatzbereit ist. Sollte es in einer Life-Science-Umgebung zu einem Störfall kommen, sind die Rückverfolgbarkeit der im Vorfeld stattgefundenen Abläufe und die Post-Event-Analyse wichtig, um den genauen Punkt zu ermitteln, an dem das Problem auftrat. Von kritischer Bedeutung ist dabei die Archivierung von Daten. Angesichts des langen Zeitraums, der mit der Entwicklung, Prüfung und Markteinführung eines Medikaments verbunden ist, fallen immense Datenmengen an, die oft zwanzig Jahre oder länger archiviert werden müssen. Es empfiehlt sich, Daten systematisch zu archivieren und solche, die nicht kurzfristig benötigt werden, auf sichere Datenträger auszulagern, um Speicherplatz im aktiven System freizugeben. Es gibt Laborlösungen, die den Speicherort von Daten für einen bestimmten Zeitraum automatisch anzeigen, falls später ein Abruf erforderlich ist. Außerdem muss sichergestellt werden, dass das System Daten über lange Zeiträume hinweg lesen kann. Hierzu müssen die Daten in anbieterunabhängigen Formaten archiviert werden. Da die Auswertung eines derart grossen Datenvolumens schwierig ist, bietet sich die Implementierung eines Systems an, das nützliche Informationen liefert, wie beispielsweise grafische Trenddarstellungen oder einen Überblick über Alarme oder Benutzereingriffe während eines bestimmten Zeitraums. Life-Science-Vorschriften zufolge müssen Systeme, die bei qualitätsbezogenen Entscheidungen eingesetzt werden, projektspezifisch qualifiziert und validiert werden. Bei der Wahl eines Systems ist darauf zu achten, dass dieses die entsprechende Funktionalität bietet. 4/5 Siemens Schweiz AG Infrastructure & Cities Sector – Building Technologies Division Gubelstraße 22, 6301 Zug, Schweiz TA ICBT 201301_Intelligente_Steuerung_der_Laborumgebung Public and Press Relations: Catharina Bujnoch Telefon: +41 41 724-5677 E-Mail: catharina.bujnoch@siemens.com
  5. 5. Die Vorteile der Integration Wie in vielen anderen Industrien werden auch in modernen Laborumgebungen Schutz und Sicherheit in zunehmendem Maß von einer zentralen Leitstelle aus koordiniert. Effizienter Betrieb und schnelles Eingreifen hängen deshalb von einem intelligenten Gebäudemanagementsystem ab, das ausgehend von Tausenden von Datenerfassungspunkten einen klaren Überblick liefert. Hierzu zählen die Daten, auf denen Schutz und Sicherheit basieren wie Brandmelder, Zugangskontrollpunkte, Videoüberwachungskameras, Laborräume und -abzüge und das Gasdetektionssystem. Des weiteren Daten zur Energieverteilung und Bereitstellung von Komfort wie Heizung, Lüftung und Kühlung sowie Beleuchtung und Beschattung. Dieser integrierte Ansatz bietet beträchtliche Vorteile. Er reduziert die Komplexität, da es nur eine Benutzeroberfläche für die gesamte Gebäudeinfrastruktur gibt. Jedes Subsystem läuft autonom und verfügt über eine begrenzte Datenmenge für einen bestimmten Zweck. Das Gebäudemanagementsystem zeigt nur jene Informationen an, die für die jeweilige Aufgabe benötigt werden. Bei einem Alarm oder einer Störung beschleunigt das System die Problemlösung, da die Alarmeskalations- und Alarmweiterleitungsverfahren für alle integrierten System identisch sind. Abweichungen vom Normalzustand werden sofort optisch und akustisch gemeldet. Benutzer werden auf intuitive Weise zur Fehlerursache geführt, wobei intelligente Algorithmen zwischen dem erstmaligen Auftreten des Fehlers und Folgealarmen unterscheiden. Ziel eines intelligenten Gebäudemanagementsystems ist es, die von den Einzelsystemen einer Anlage gelieferten Daten optimal zu nutzen. Je mehr Informationen verfügbar sind, desto besser operiert die Anlage. In der Life-Science-Industrie, die strengen Richtlinien und Vorschriften unterliegt, ist es von entscheidender Bedeutung, dass Labors so sicher, wirtschaftlich und komfortabel wie möglich sind. Der Siemens-Sektor Infrastructure & Cities (München) mit rund 90.000 Mitarbeitern bietet nachhaltige Technologien für urbane Ballungsräume und deren Infrastrukturen. Dazu gehören Produkte, Systeme und Lösungen für intelligentes Verkehrsmanagement, Schienenverkehr, Smart Grids, energieeffiziente Gebäude und Sicherheitslösungen. Der Sektor setzt sich aus den Divisionen Building Technologies, Low and Medium Voltage, Mobility and Logistics, Rail Systems und Smart Grid zusammen. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter www.siemens.com/infrastructure-cities Die Siemens-Division Building Technologies (Zug, Schweiz) ist weltweit führend auf dem Markt für sichere, energieeffiziente und umweltfreundliche Gebäude und Infrastrukturen. Als Technologiepartner, Dienstleister, Systemintegrator und Produktlieferant verfügt Building Technologies über Angebote für Brandschutz und Sicherheit sowie Gebäudeautomation, Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik (HLK) und Energiemanagement. Mit weltweit etwa 29.000 Mitarbeitern erwirtschaftete Building Technologies im Geschäftsjahr 2012 einen Umsatz von 5,8 Milliarden Euro. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter www.siemens.com/buildingtechnologies 5/5 Siemens Schweiz AG Infrastructure & Cities Sector – Building Technologies Division Gubelstraße 22, 6301 Zug, Schweiz TA ICBT 201301_Intelligente_Steuerung_der_Laborumgebung Public and Press Relations: Catharina Bujnoch Telefon: +41 41 724-5677 E-Mail: catharina.bujnoch@siemens.com

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