制药和生物制药行业并非从新冠大流行才开始面临开发、审批和尽快大规模投产的挑战。他们追求速度是因为药物专利保护期只有20年。他们获得专利后只有很短一部分时间才能通过获专利产品实现收入，这是因为从授予专利到提供可销售的产品通常需要很多年。因此，当药物获得审批后，产品必须尽可能快地上市销售。从药物开发到产品可在药房销售的整个过程通常需要约12年。公司必须在药物获得最终审批前开始建立生产能力。若未能通过审批，公司只能保留生产设施，并花费数百万欧元成本对其进行更新。

然而，更常见的情况是已通过审批但由于生产线建立滞后而没有能力立即开始生产。此时，药物进入所谓的超时期。这种情况的成本非常高。集成商和设备制造商希望能有某种方法来摆脱这种困境，或至少能有一种复杂度更低的方法，可以更快地建立生产线。但是由于每个工厂的设计都是独特的，所以工程设计、调试和测试时间通常都很长。

图尔克的excom I/O产品家族适用于危险区域，可保证运行期间的高可用性和配置选项，并且使用最新的以太网网关可以支持3种以太网协议

通过标准化缩短工程设计、建造和调试时间

模块化工厂理念有望加快项目的这些阶段并使其更易于设计。这是因为生物制药行业的许多工厂组件或机器原则上都可以标准化，包括从上游的生物反应器和过滤装置到中游的离心机、微滤和超滤装置，再到下游。如果所有这些装置都可以像模块化建造一样使用标准化接口组合在一起并构成完整系统，则无论是工程设计时间、实际生产时间还是调试时间，都可以显著缩短。

最终客户使用不同的网络协议通常是标准化和模块化的阻碍。他们通常需要使用不同的I/O组件、执行器和传感器，而这反过来会进一步增加工程设计、电子规划以及库存的难度。图尔克可以利用其多协议以太网I/O和控制模块提供高效的解决方案，其无需任何用户干预即可用于Profinet、Ethernet/IP或Modbus TCP网络。设备本身可以检测网络中正在使用的协议，并相应自动调整。因此，这可以让机器制造商安装相应标准的设备，且不受最终客户的网络影响。

离线测试缩短调试时间

通过在自有生产设施中测试机器模块或装置，机器制造商还可以进一步加快进程。利用TBEN I/O模块的集成控制功能，使工厂验收测试(FAT)也可离线执行，无需连接到后续的工厂控制系统。图尔克的I/O组件支持利用集成的AGREE逻辑软件模拟现场运行，该软件可以模拟相连机器的输入。若I/O模块的功能不足，图尔克还可提供IP67 TBENPLC控制器，这种成熟的Codesys 3可编程控制器同样支持3种多协议标准。

IP67组件和快插连接器充分减少布线和控制柜装配工作

TBEN产品家族的高防护等级有利于加快工厂的调试。凭借IP67防护等级，可以尽可能减少大型控制柜的装配和布线工作。使用快插连接器则意味着原则上只有过程连接、电源和网络线路需要在现场连接。在实际应用中，所有组件防护等级都可达到非常少见的IP67，但控制柜的装配时间仍可显著缩短或者可以大部分进行预装配。图尔克全新的IP67 PSU67还可满足对电源控制盒的需求。

多协议I/O系统满足所有区域、防护等级和可用性要求

近年来，图尔克的多协议产品家族不断扩展。对于需要模块化和系统灵活性的客户，我们可以提供BL20和BL67系统解决方案，它们适合安装在控制柜或直接在现场安装。然而，若需要I/O模块，图尔克可以提供可直接在机器上免机柜安装的TBEN系列设备，或适合安装在保护外壳中的FEN20系列I/O模块。

如果某个危险区域应用要求在运行期间具备高可用

性和配置选项，则用户可以选择excom产品家族的系统，它们同样可以利用最新的以太网网关支持3种多协议网络，并为安装在防爆2区或作为N系列安装在安全区域的设备提供系统连接。

Modbus TCP用作诊断数据的并行通道

除了减少型号并实现简单的标准化和模块化外，设备的多协议能力还具备其他优势：除了通过Profinet或Ethernet/IP进行以太网通信外，还可通过Modbus TCP用作并行的数据访问通道。这样，可以将用户数据和分析数据轻松地分别连接到IT系统，并进行诊断和监测任务评估，而不影响工厂的运行。

利用IO-Link和RFID技术进行自动化装置识别

尤其是对于在工厂的不同地点使用的移动装置，可以记录其使用时间和地点，这通常也是认证或法律的要求。机器模块的使用可以利用IO-Link或RFID技术进行简单且可靠的识别和记录，并且不会有被操纵的风险。若模块仍然使用IO-Link组件，则可以通过这些组件的应用程序特定标签来识别整台机器。用于预见性维护的诊断数据也可通过IO-Link进行通信。许多组件都已经标配该选项，无需进行复杂的编程。

设备内部温度升高或信号强度减弱可以在早期警示

磨损和污染等问题。若未使用IO-Link组件，则可以使用RFID载码体并通过其UID来识别模块。UID是载码体独一无二的识别号，无法在生产后更改。对于防爆区域的识别，图尔克是市场上唯一一家提供具有Ex-e保护功能的RFID读写头的制造商，它们无需保护外壳就能直接用于防爆1/21区。

结论

建造模块化生物制药工厂的路途并不轻松。首先，必须打破已有的惯例，并对调整后的生产和开发策略进行投资。这一点已经在汽车行业等领域的案例中得到证明。然而，成本效益和协同效应只有在经过特定的前置时间后才会显现，并且迁移到模块化策略仍然十分困难。因此，制造商同时还将其机器模块的控制能力和逻辑进行分布式设计。Profinet、Ethernet/ IP和ModbusTCP这3种协议覆盖了大部分市场。坚持使用特定协议的最终客户可能会因多协议机器的生产时间更快而转为使用这3种协议之一。

（图尔克）