Pharma 4.0: controllo accurato delle compresse

Il sistema di visione Omron è stato impiegato da un cliente dell’industria farmaceutica per controllare il rivestimento in continuo delle compresse. Il risultato è una valutazione molto accurata dell’uniformità, e un monitoraggio della produzione in tempo reale.

L’industria farmaceutica è alla costante ricerca di soluzioni tecnologiche che garantiscano il controllo in tempo reale dei processi, per passare da un approccio produttivo tradizionale, basato sui lotti, a una produzione continua. In quest’ottica, il Gruppo IMA, specializzato in impianti di processo e confezionamento, ha sviluppato macchine per la lavorazione delle compresse, all’interno di una delle sue divisioni Pharma (IMA Active). Un esempio è Croma, macchina continua per il rivestimento delle compresse che, grazie a un sistema di visione Omron, effettua una valutazione accurata dell’uniformità del rivestimento, sia sulla superficie della singola compressa, sia dell’intero lotto. 

“Il concetto di Quality by Design si basa essenzialmente su principi che prevedono la definizione del profilo qualitativo desiderato per il prodotto e la produzione attraverso l’identificazione degli attributi critici” spiega Marco Minardi, Automation Manager di IMA Active Division. “Ciò significa che il controllo permanente dei processi è strategico per mantenere una qualità costante durante l’intero ciclo di vita del prodotto. Pertanto, le strategie di controllo in tempo reale e in linea sono essenziali per garantire i giusti e appropriati livelli di sicurezza.”

Analisi efficace degli indici qualitativi di tutte le compresse

Croma è stata progettata per lavorare in modalità continua, movimentando il prodotto lungo l’intero processo di rivestimento. Numerosi sono i vantaggi: ottimizzazione della produzione, flessibilità del processo, efficienza, minimizzazione delle dimensioni dell’impianto e riduzione dei costi. 

In particolare, è possibile utilizzare fino a quattro moduli che lavorano in serie o in parallelo. Mentre scorrono in un cestello forato rotante investito da un flusso di aria calda, le compresse vengono rivestite da pistole a spruzzo. 

Gli standard di mercato impongono che ogni singola compressa debba essere uniforme sia per ciò che riguarda il suo rivestimento esterno, sia per quanto riguarda il raffronto con le altre compresse del lotto. Per questo motivo, la geometria interna della macchina è stata progettata per garantire la massima ripetibilità del processo. Trattare tutte le compresse allo stesso modo rappresenta il primo step per garantire un aspetto uniforme del prodotto. Affinché il risultato sia verificato, occorre però anche un monitoraggio del processo che assicuri un’analisi efficace degli indici qualitativi di tutte le compresse lavorate. 

IMA Active ha così deciso di affidarsi ai sistemi di visione Omron, soluzioni basate su videocamere industriali ad alte prestazioni e personalizzabili, in quanto aperte alla programmazione con linguaggi standard e ai protocolli di comunicazione più diffusi e aggiornati. 

Ogni fotogramma è elaborato appena catturato dalla telecamera

Per ottenere un monitoraggio continuo e accurato del processo, in grado di assicurare conformità agli standard stabiliti, IMA ha impiegato una tecnologia di computer vision basata su un sistema di visione industriale Omron dotato di telecamera a colori ad alta velocità (frame rate nominale pari a 163 fps) e illuminatore di tipo Dome. La soluzione è capace di effettuare l’acquisizione continua di immagini senza tutti quegli elementi, come ombre e riflessi, in grado di pregiudicare e compromettere l’ispezione. 

All’interno di IMA Active è stato poi sviluppato un software ad hoc di tracciamento delle compresse, utilizzando Python e OpenCV. “Possiamo monitorare la produzione in modo semplice ed efficiente, elaborando all’istante ogni fotogramma catturato dalla telecamera” spiega Giuliano Maria Emiliani, Progettista Software di IMA Active. “Nella prima fase viene eseguito il rilevamento di ogni compressa, per poterne prevedere la posizione nel fotogramma successivo attraverso valutazioni fisiche e seguire facilmente l’intero percorso. Ciò consente di ispezionare il rivestimento di ogni compressa una sola volta, riducendo il carico computazionale. Infine, dai dati raccolti vengono calcolati indicatori significativi di uniformità del rivestimento sia della singola compressa, sia dell’intero lotto, e inviati in tempo reale alla macchina tramite OPC UA. In questo modo, è possibile modificare specifici parametri di processo per migliorare la qualità del prodotto finale”. Oltre al sistema di visione, Omron ha garantito ad IMA Active un supporto tecnico specializzato per assicurare la scelta della soluzione ideale, oltre alla messa a punto sul campo. 

Ha così permesso di valutare fin da subito l’utilizzo di soluzioni scalabili per il processo di test preliminare, escludendo i sistemi di visione standard in favore di tecnologie aperte in grado di offrire un maggiore livello di libertà. “Parlando di Pharma 4.0 e di processi di digitalizzazione, sappiamo quanto siano importanti l’approccio olistico e la collaborazione tra il fornitore di tecnologia e l’integratore/produttore di macchine per realizzare una vera trasformazione” commenta Michela Siena, Key Account Manager Life Sciences Omron.

Affidabilità e qualità complessiva: un miglioramento concreto

Il sistema di rivestimento delle compresse Croma con soluzione di visione Omron si è dimostrato robusto e adattabile a diversi tipi di prodotto. La presenza di un’eventuale variazione nelle prestazioni del processo può essere facilmente rilevata, monitorando gli indicatori di uniformità. La soluzione ispeziona le compresse trattate dalla macchina lavorando all’interno di uno spazio di colore CIELAB per evidenziare in modo più accurato le differenze cromatiche.  Nel complesso, l’automatizzazione dell’ispezione ha portato IMA a raggiungere un nuovo livello di accuratezza nel mondo del rivestimento in continuo. La coalescenza fra il prodotto e la macchina è stata finalmente raggiunta: avendo una conoscenza completa dello stato del prodotto, Croma può autoregolarsi per perfezionare il processo. 

Marco Minardi di IMA conclude: “Questo progetto ha una chiara visione dei vantaggi per i nostri clienti e, soprattutto, per i pazienti. Invece di utilizzare strumenti offline, come gli spettrofotometri a colori per analizzare il rivestimento di poche compresse per lotto, la nostra soluzione ci permette di controllare la produzione in tempo reale. Questo aumenta in modo significativo l’affidabilità e la qualità complessiva, il che significa fornire un aiuto tangibile ai clienti del mondo farmaceutico in termini di sicurezza”.