P+F-Umfrage Prozesssensoren

Prozessoptimierung im Fokus

10.02.2006

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Über 300 Anwender aus den Branchen Pharma, Food, Kosmetik, Chemie, und Anlagenbau und ebenso viele Anbieter von Prozesssensoren haben im Oktober die Fragebögen der Zeitschriften Pharma+Food und CHEMIETECHNIK erhalten. Die Rücklaufquote lag bei 11,3 % für die Anwender und bei 10,8 % für die Anbieter.

Das größte Wachstum im Markt für Prozesssensoren dürften in den kommenden Jahren Systeme für die Partikelcharakterisierung sowie die Analyse von Grenzflächen und -phasen verbuchen – so liest es sich zumindest aus den Aussagen der befragen Anwender. 18% der Anwender planen derzeit die Installation von Sensoren für die Erfassung von Grenzflächen und –phasen, 15% von Partikelanalysesystemen. Wir fragten auch, welche Messgrößen generell an Bedeutung gewinnen werden. Dazu zählen aus Anwendersicht die Parameter Dichte, TOC sowie die biologische Kontamination.
Die Frage, welche Methoden der Prozessanalysentechnik bereits inline eingesetzt werden, beantworteten nur wenige Anwender. Die Auswertung dieser Aussagen zeigt jedoch Tendenzen, die die Ansicht bisheriger Publikationen und unserer Autoren unterstreicht. So werden an zweiter Stelle nach der NIR-Spektroskopie bislang vor allem chromatographische Methoden inline bzw. online eingesetzt. Zukünftig an Bedeutung gewinnen werden aus Anwendersicht in erster Linie die Bio-Chromatographie und der Biochip.

Echtzeitfreigabe noch fernes Ziel

Die Prozessoptimierung ist derzeit das wichtigste Ziel beim Einsatz von Prozesssensoren. 68 % der befragten Anwender geben an, diese Aufgabenstellung bereits mit Hilfe von Prozesssensoren zu lösen (Grafik oben). Weitere 9 % planen, zukünftig Prozesssensoren für die Optimierung der Prozesse einzusetzen. Die Grafik auf dieser Seite fasst nicht nur die Antworten der Anbieter auf die Frage nach den Aufgabenstellungen, die derzeit und zukünftig mit Hilfe von Prozesssensoren gelöst werden, zusammen. Sie zeigt auch – jeweils unter den Balken für die Antworten der Anwender – die Einschätzung der Anbieter zu diesem Thema. So gehen 94% der Anbieter davon aus, dass die Prozessoptimierung mit Hilfe von Prozesssensoren derzeit im Fokus der Anwender steht.

An zweiter Stelle folgt – sowohl aus Anwender- als auch Anbietersicht – die Qualitätskontrolle der Produkte. Während die Mehrheit der Anbieter davon ausgeht, dass die Erhöhung der Prozesssicherheit, Qualitätskontrolle von Zwischenprodukten, Vermeidung von Fehlchargen und Reduktion der Produktionskosten zu den wichtigsten Aufgaben von Prozesssensoren gehören, sind es jeweils nur zwischen 38 und 50 % der Anwender die diesen Themen ein ebensolches Gewicht verleihen.
Ganz unten auf der Prioritätenliste rangiert derzeit die Echtzeitfreigabe – einer der Punkte, die von den Anbietern von Prozessanalysatoren in Publikationen und Vorträgen immer wieder als wichtiges Entscheidungskriterium für die Verlagerung der Analytik aus dem Labor in den Prozess genannt wird. 15 % der Anwender geben an, sich zukünftig dieser Herausforderung stellen zu wollen.

Mit PAT vor allem Zeit sparen

Die Freigabe von Zwischen- oder Endprodukten in Echtzeit spart dem Anlagenbetreiber wertvolle Produktionszeit – so sehen es vor allem die Anbieter(Grafik „Aussagen zur Prozessanalysentechnik“ auf dieser Seite). 78 % der an der Umfrage teilnehmenden Anbieter unterstreichen diese Aussage, 9% sind der Ansicht, dass diese Aussage nur teilweise zutrifft. Unter den Anwendern können nur 32 % dem Zeitgewinn voll und ganz zustimmen, 29 % meinen, diese Aussage trifft nur teilweise zu, 6 % geben an, dieser Aussage keinen Glauben zu schenken.

Neben dem Zeitfaktor geht es beim Einsatz von Prozessanalysatoren auch darum, die Betriebskosten zu reduzieren. Dass dies tatsächlich möglich ist, sagen 41% der Anwender und 66 % der Anbieter.
Am meisten trauen die Anwender der Prozessanalystentechnik in puncto Verbesserung der Produktqualität zu. 56 % sagen, die Aussage „PAT verbessert die Qualität der Produkte“ trifft zu, nur 9 % schränken dies ein. Unter den Anbietern rechnen 69 % fest mit einer verbesserten Produktqualität beim Einsatz der PAT, 22% sagen, diese Aussage trifft nur teilweise zu.
„Dass nicht alle Möglichkeiten der PAT ausgeschöpft werden, liegt in erster Linie an Zeitmangel, weniger an den Kosten.“ – Dieser Aussage können sowohl unter den Anwendern als auch den Anbietern nur wenige voll und ganz zustimmen. 41% der Anwender und 56 % der Anbieter sagen, diese Aussage trifft teilweise zu. Jeweils knapp über 10 % verneinen diese Aussage.
Denn gerade die Investitionskosten sind bei der Prozessanalysentechnik zunächst hoch. Experten sprechen zwar von einem besonders schnellen Return on invest, dennoch zögern vor allem kleine und mittelständische Unternehmen (KMU), ihre Analytik aus dem Labor in den Prozess zu verlagern. Die PAT-Initiative, mit der die FDA seit 2002 für einen stärkeren Einsatz von Prozesssensoren in der Pharmaproduktion wirbt, konnte bei diesen Firmen noch nicht viel bewirken. Noch handelt es sich auch nur um eine Empfehlung der FDA. Sollten daraus in den nächsten Jahren neue Vorschriften entstehen, könnte dies – so fürchten es Kritiker der PAT-Initiative – das Aus für einige kleine und mittelständische europäische Produzenten auf dem amerikanischen Markt bedeuten. Ob dies von den Anwendern und Anbietern tatsächlich so gesehen wird, wollten wir mit unserer Umfrage ermitteln, doch nur wenige Teilnehmer äußerten sich zu diesem Aspekt. Tendenziell können vor allem die Anbieter diese Aussage nicht bestätigen. Nur 6% der Anwender und 9 % der Anbieter teilen diese Befürchtung der Kritiker.
Umgekehrt erhoffen sich einige Pharmaproduzenten durch den Einsatz der Prozessanalysentechnik Erleichterungen im Umgang mit den Behörden.Doch auch dieser Punkt muss differenziert betrachtet werden.Jeweils die Mehrheit der Befragten, die sich zu diesem Punkt äußerten (56% der Anbieter und 26% der Anwender), kann dieser Aussage nur teilweise zustimmen. Ein ähnliches Bild ergibt sich bei der Bewertung der Aussage „Die PAT-Initiative erlaubt Pharmaproduzenten endlich eine Modernisierung der Prozesse“. 16% der Anbieter können dieser Aussage uneingeschränkt zustimmen.
Dass die Anbieter von Prozessanalysatoren ihre Systeme nicht nur für den Einsatz in Neuanlagen verkaufen möchten, steht außer Zweifel. Doch auch 38 % der Anwender sind der Überzeugung, dass sich die Prozessanalysentechnik wider weit verbreiteter Zweifel sehr wohl in bestehende Anlagen rentabel installieren lässt. Jeweils knapp 25%der Anwender und Anbieter geben an, die Aussage „PAT rentiert sich nur in Neuanlagen“ trifft teilweise zu.

Investitionskosten relevanter alsBetriebskosten

Ist die Entscheidung, Prozesssensoren einzusetzen, gefallen, werden die unterschiedlichsten Kriterien herangezogen, um aus dem breiten Marktangebot das passende System für die eigene Anlage auszuwählen. Wir fragten die Anwender welche Kriterien ihnen bei der Auswahl wichtig bzw. unwichtig sind.Dabei konnten sie innerhalb dieser beiden Bereiche „wichtig“ und „unwichtig“ Wertungen vornehmen (Grafik auf S. 27 unten). Die Auswertung zeigt, dass vorrangig die Medienbeständigkeit und Zuverlässigkeit der Sensoren entscheiden. Weitere Entscheidungskriterien haben – die Beratung durch einen externen Dienstleister ausgenommen – dann in etwa das gleiche Gewicht.

Betrachtet man die Wertungen fällt auf, dass zum Beispiel die Prozessbedingungen und die Investitionskosten die Entscheidung stärker beeinflussen als beispielsweise Serviceleistungen des Anbieters oder die Wartungszyklen eines Systems. Referenzen in anderen Anlagen sowie die Beratung des Sensorherstellers spielen ebenfalls eine eher untergeordnete Rolle. Unwichtig bewerten 38 % der Anwender die Beratung durch einen externen Dienstleister. Auch die Beratung durch den Sensorhersteller erhält, ebenso wie Referenzen in anderen Anlagen oder die Investitions- und Betriebskosten von einigen Anwendern den Stempel „unwichtig“.

Drahtlose Sensoren: Ein Entwicklungsschwerpunkt

Die Medienbeständigkeit entscheidet und dabei dürfte es nicht schwierig sein, für die unterschiedlichen Prozessmedien einen Sensor aus einem geeigneten Werkstoff zu finden – das meinen zumindest die Anbieter (Grafik auf dieser Seite oben). Diese fragten wir nach ihren aktuellen F&E-Aktivitäten, wobei sie ihre Schwerpunkte definieren und angeben sollten, für welche Herausforderungen bereits optimale Lösungen verfügbar sind. 56 % der Anbieter sehen in puncto Medienbeständigkeit keinen weiteren F&E-Bedarf. Ebenso gehen viele Anbieter davon aus, dass das Angebot an Sensoren für den Ex-Einsatz sowie die Genauigkeit der Sensoren den derzeitigen Marktanforderungen bereits genügen.

Mit jeweils fast 60 % arbeiten die meisten Anbieter aktuell daran, den Kalibrierungs- und Justierungsaufwand der Sensoren zu reduzieren sowie drahtlose Sensoren auf den Markt zu bringen. Ihren F&E-Schwerpunkt setzen die meisten Anbieter auf Lösungen, die keinen Eingriff in den Prozess erfordern. An Sensoren für Bioprozesse, denen ein großes Potenzial vorhergesagt wird, arbeiten derzeit nur knapp über 30 % der An-bieter.

In Zukunft werden sich die Schwerpunkte verschieben. Vor allem die Kommunikationsfähigkeit der Sensoren sowie wartungsarme Systeme rücken nach Ansicht der Anbieter in den Fokus (Grafik auf dieser Seite unten). 31 % der Anbieter stellen sich darauf ein, sich in Zukunft auch stärker mit Sensoren für Bioprozesse auseinandersetzen zu müssen.

Heftausgabe: Januar-Februar 2006
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Über den Autor

Susanne Zinckgraf ,Redaktion
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