Steigender Druck auf die Medikamentenpreise zwingt die pharmazeutische Industrie, schlanke Produktionsprozesse (Lean Production) einzuführen, um die Herstellkosten nachhaltig zu senken. Vor diesem Hintergrund erhielt Chemgineering von einem Schweizer Pharmaunternehmen den Auftrag, eine Fertigspritzenlinie zu planen und zu implementieren. Alle Voraussetzungen für ein spannendes und herausforderndes Projekt waren gegeben: Schlanke und flexible Produktionsprozesse mussten konzipiert werden, die neue Linie war in eine laufende Sterilproduktion zu integrieren, der Zeitrahmen war sehr eng und schliesslich gab es auch keine Reserven im Projektbudget.

18 Millionen Spritzen im Jahr
Gefordert war eine Produktionskapazität von 18 Mio. Spritzen pro Jahr oder 8500 Spritzen pro Stunde bei einem 2- bzw. 3-Schichtbetrieb während fünf Tagen die Woche. So genannte genestete Spritzen (SCF, Steril, Clean, ready to Fill) mit ein-geklebter Nadel sollten mit einem Volumen von 0,15 bis 2,25 gefüllt werden. Zu den zentralen Anforderungen an den Abfüll- und Verpackungsprozess gehörten die Integration einer vollautomatischen Inprozesskontrolle auf der Abfüllmaschine für das Füllgewicht, aseptische Abfüllung in Isolatortechnologie sowie ein integrierter CIP/SIP/DIP-Prozess für die produktberührten Anlagenteile. Ausserdem musste berücksichtigt werden, dass die abzufüllenden Arzneimittel temperaturempfindlich sind und die Spritzen zusätzlich in Blister verpackt werden müssen.

Spritzenbefüllung vom Tub bis zur Sammelpackung

Die Linienanordnung war so auszulegen, dass sie sich mit einer Autoinjektor-Montagemaschine, einem zweiten Denester für genestete Spritzen und einem Produktautoklav nachrüsten lässt.

Um verschiedene Betriebskonzepte und Produktionsprozesse fahren zu können, war die Linie im Hinblick auf Layout und Automatisierungsgrad sehr flexibel zu gestalten. Diese Vorgaben wurden ergänzt durch allgemeine Rahmenbedingungen, wie

• die Implementierung der neuen Linie in eine bestehende und laufende  
  Sterilproduktion
• das Einbinden des zusätzlichen Personal- und Materialflusses in das bestehende
  Logistikkonzept
• die Lieferantendokumentationen (technische Dokumentation und Qualifizierungs-
  dokumentation) mussten mit dem vorhandenen durchgängigen Dokumentations-
  konzept konform gehen
• möglichst geringer Personaleinsatz.

Startklar in 22 Monaten
Von der Bestellung der Hauptmaschinen bis zum Produktionsbeginn stand sehr wenig Zeit zur Verfügung. Der Verpackungsprozess musste innerhalb von 15 Monaten startklar sein, für den Abfüllprozess mit aseptischer Abfüllung, Codierung und optischer Kontrolle standen 18 Monate zur Verfügung, für den Gesamtprozess 22 Monate. Und das alles bei einem hohen Liefer- und Montageaufwand. Für die Hauptsystemkomponenten führten unsere Ingenieure ein hoch differenziertes Ausschreibungsverfahren durch, um das bestmögliche Preis-/Leistungsverhältnis zu ermitteln und die Lieferantenschnittstellen zu reduzieren – die Hardwarekom-ponenten wie auch das Bedienungskonzept für alle Maschinen sollten möglichst gleich sein.

Schliesslich beinhaltete die Spritzenlinie 17 Maschinen, die Integration von 3 Online-Kamerasystemen (mit 24 Kameras von einem Lieferanten) sowie ein zentraler SCADA-Leitstand. Bei den bestehenden Reinräumen waren Anpassungsarbeiten fällig, der Produktionsbereich erforderte eine komplett neue Lüftungsanlage. Zudem musste die Spritzenlinie in 42 bestehenden Energie- und Medienversorgungs- anlagen und Gebäudesystemen berücksichtigt werden.

Modell der neuen Spritzenlinie: Insgesamt 17 Maschinen für 8 Produktionsprozesse mit 20 verschiedenen Optionen

Die Linie wird mit vier Hauptproduktionsprozessen betrieben:
1. Aseptische Abfüllung und Verschliessen der Spritzen (optional mit zusätzlicher
    Terminalsterilisation),
2. Aseptische Abfüllung, Verschliessen, Codierung und optische Kontrolle der
    Spritzen,
3. Etikettierung und Endverpackung der Spritzen
4. Von aseptischer Abfüllung bis Endverpackung der Spritzen (Lean Production
    Process).

Insgesamt wurden 8 Produktionsprozesse mit 20 verschiedenen Optionen (wie etwa die Applikation von zusätzlichen Safety Device Systemen, Autoinjektorsystemen usw.) implementiert. Dazu kamen drei Nebenproduktionsprozesse (CIP- und SIP-Prozesse sowie Isolatordekontamination) mit zusammen 9 Varianten. Um die Anlagenverfügbarkeit (OEE = Overall Equipment Efficiency) der Gesamtlinie deutlich zu erhöhen, können auf der Produktionslinie bis zu drei Hauptproduktionsprozesse parallel laufen.

Zudem lässt sich die Linie sowohl über den zentralen Leitstand als auch dezentral direkt an den Maschinen betreiben. Der Personaleinsatz: 10 Produktionsmitarbei-tende und ein Schichtführer für die komplette Spritzenlinie mit 17 Maschinen.

Enorme Herausforderungen bewältigt
Erschwerend wirkten sich bei diesem Projekt die extrem langen Lieferfristen und die hohen Kosten für die Packmittel aus, die für die Durchführung der FATs und Qualifizierungstests benötigt wurden. Auch die Maschinenlieferanten waren in diesem Projekt speziell gefordert. So mussten sie etwa eine Reihe von Fremdkom-ponenten wie Kamerasysteme in ihre Anlagen integrieren. Die technischen Dokumentationen (400 Ordner, aufgereiht 32 Meter lang) mussten mit den Standards des Kunden konform sein, ebenso die Qualifizierungsabläufe und der umfangreiche Qualifizierungsansatz. Wie bei komplexen Projekten üblich, musste auch Unvorge-sehenes pariert werden, wie zum Beispiel ganz erhebliche Lieferterminverzöger-ungen bei einigen Maschinen.

Generell stand das ehrgeizige Projekt unter grossem Zeitdruck, und das bei reduzierter Verfügbarkeit der Teammitglieder auf Seiten des Auftraggebers. Das konnte nur kompensiert werden durch eine grosse Projekt- und Produktionserfahrung des Generalplaners mit sterilen Produktionstechnologien im Allgemeinen, sowie guten Kenntnissen der bestehenden Produktion und der Dokumentations- und Qualifizierungsstandards speziell bei diesem Kunden.

Die neue Spritzenlinie ist im Juni dieses Jahres in Betrieb gegangen. Alle Projektbeteiligten haben mit ihrem fachlichen Können und grossem Engagement dazu beigetragen, eine der komplexesten und flexibelsten Spritzenlinien mit »Lean Production Process« zu realisieren. Unsere Bilanz: Das Projekt war äusserst ambitiös, interessant und lehrreich – an seinem Ende steht ein grosser Erfolg.

Bernhard Binnwerk