流量仪表检定验证

来源:荣格

发布时间:2017年8月11日下午 08:08:13

自动验证可以减少昂贵仪器对校准的需求。

当前,质量风险管理(风险管理QRM)对于药品生产商而言已成为强制性的法规要求。美国食品药品监督管理局(FDA)和欧洲药品管理局(EMA)发布了指导方针和要求,针对的生产商和销售商将遵循这些准则和要求。由FDA发布的“过程验证:一般原则和实践”以及EMA发布的附录15等指导方针对于药品制造商正确设计过程的输入提供了帮助。

基于FDA发布的新流程验证模型(图1),验证从未终结,而是一个持续改进的过程。仪器的维护和校准行为是模型中第三阶段的一部分。

图1:FDA流程验证模型

图1:FDA流程验证模型

质量风险管理(QRM)是一个整体的、连续的过程,以减少产品质量风险。在质量风险管理中,仪器的校准/检定间隔被定义为风险分析的一部分,并由FDA和EMA相应为这些程序设定指导方针。在工程设计阶段选择正确的应用仪器是至关重要的,测量点的临界性决定了仪器的可靠性和测量精度。

ISO 9001:2008第7.6节要求的仪器进行校准或定期验证。必须满足以下基本要求:

•校准/核查必须可追溯至国家标准;

•校准/核查必须定期进行;

•校准/验证必须记录在案。

校准和验证

验证的第一步是确定仪器是否在规范内运行,然后才被用于校准服务。校准仪器——例如流量计——包括测量和记录测量值和正确值之间的差异。

可追溯性是通过与国家标准直接或间接相关的标准进行正式比较来实现的。通过校准校正因子,校正后的测量值和参考值之间的检测偏差可以被修正。发布校准协议以记录调查结果,并记录可能的审计。

FDA发出了大量警告信,因为校准检查后的补救行动被判定不够充分。有关仪器及其维护活动的文件必须提交检查员审核。即使流量计由于其优良的安全性和可靠性参数,理论上可以运行25年而无需校准,但如果在审计期间,没有任何文件能够证明它仍然在校准期之内,很可能会引发一些关键问题。

校准虽然昂贵,但用户得以获取到非常明确的结果。尽管许多仪器已证明超出设备整个寿命的长期稳定性,但仍需定期检查,以避免产生法律影响。

今天,现代化仪器有内置的技术得以简化遵从性和验证工序。一部分仪器供应商提供了该项服务,但解决方案各有不同。

自动验证

自动验证是公认的过程。例如,Endress+Hauser公司的心跳技术(Heartbeat Technology)已经通过测试并获得了欧洲机构TÜV.的独立认证,其设备均符合ISO 9001:2008第7.6节规定的所有要求,可与传统的湿法校准溯源的仪器检查交替使用。

心跳技术通过非常紧密的频带内连续监控整个信号链的偏差。故障阈值是由仪器的指定精度定义的。因此,一旦传感器或仪器不再在原始规范中运行,心跳诊断就会触发警报。通过自动验证,在诊断信号发出警报之前,不必从过程中取出传感器。

为了找出可能出现的误差及其对系统的影响及其测量精度,需要对仪器的整个信号链进行分析。通常,失效模式、影响和诊断分析(FMEDA)被使用于设备设计阶段,确定信号链中的关键部件。

FMEDA是一项获取失败率的系统分析技术、故障模式和故障诊断能力。FMEDA技术考虑:

•每个组件的功能;

•每个组件的故障模式;

•每个组件故障模式对产品功能的影响;

•自动检测故障的能力;

•设计强度(额定值、安全系数);

•业务概况(环境压力因素)。

因此,必须对每个关键路径或组件分配适当的安全措施。措施包括数字信号处理和借助于内部参考组件而形成的连续环检查。为了使内部组件用作诊断参考,它必须满足特殊的要求,如工厂可追溯性和特殊的长期稳定性。

流量计检定

以科里奥利(Coriolis)、电磁、超声波、涡流或热测量原理为基础的现代流量计,没有任何容易遭受磨损的运动部件。它们已经在数千个应用程序中进行了实验和测试,保证了很长一段时间内的高度稳定测量结果。

这种长期稳定性的原因是由于传感器中缺少运动部件,从而具有耐磨性。因此,对于这些测量原理,假设它们经过适当的选择、尺寸和安装,将表现出长期稳定性。良好的工程实践消除了系统误差的可能性。

验证不需要流体穿过流量计(图2);相反,它验证了许多与流量测量密切相关的内部组件(次要变量)。

图2:像科里奥利流量计这样的现代仪器可以自动确认正确的操作。任何偏差都会发出报警。

图2:像科里奥利流量计这样的现代仪器可以自动确认正确的操作。任何偏差都会发出报警。

在验证过程中,将次级参数的当前条件与它们的参考值进行比较,从而确定设备状态。验证该设备是通过还是问题状态,这取决于评估是阳性还是阴性。在设备的验证系统中包含可追溯性和冗余的参考,以确保结果的可靠性。在科里奥利流量计的情况下,这是一个振荡器,它提供了第二个独立的参考频率。

科里奥利、涡旋以及超声流量计应用时基原理,利用石英钟作为数字频率发生器,测量传感器振荡的频率。

直读式频率计依靠精密电压基准测量传感器的磁场产生的感应电压。

在生物制药应用中,流量计已然使用多年。具有长期稳定性的参考资料保证了由于老化或外部影响而产生的偏差可能性微乎其微。然而,如果发生这种情况,它将立即被集成的连续监测系统检测到。这确保了高度可靠的操作,通过及时发现错误,防止设备在工厂规范之外工作。这增加了工厂操作的安全性,确保了产品质量的一致性。

水平仪的检定

水平仪不需要像流量计那样校准。水平仪可以周期性地进行与初装时对比的精度验证,无需中断。

因此,验证对于确保正确的操作和增加操作员的信心至关重要。配备了验证能力和能够进行连续自动内部检查和诊断的现代化水平仪器,增加了安全性和可靠性。这些内部检查包括:

•参考脉冲;

•石英同步;

•时钟验证;

•周期时间测量;

•电源电压检查;

•温度监测;

•在RAM中检查总数;

•电缆破损。

水平仪也能诊断过程问题。例如,雷达水平仪可以监测喇叭周围的区域——耦合信号的面积——并通过安装作为一个新的喇叭来评估安装过程中的质量。可以设置一个阈值,以便在单元失去回声之前通知操作员。该通知可以从前端显示器以及模拟或集电极输出中获取。

文件审核

除了在后台运行的连续监控功能外,还可以根据需要生成传感器和仪器的健康状态的可追溯验证报告。本报告不需要外部设备,直接在仪器内部生产。操作员不必在纸上写任何结果,这使得整个过程更快,降低成本。同时,由于人为书写所可能产生的错误会减少,验证结果的质量也得以提高。

带有内部验证的设备可以在发射机中存储多个结果。除了验证结果(通过/失败)之外,发送器还可以记录所有测试参数的实际测量值。这些数据可以用来跟踪测量点生命周期的趋势。这样就可以及时了解测量点的健康状况,并有助于防止意外故障的发生。验证数据可以转移到资产管理软件中进行存档和趋势分析。

通过比较多个连续验证的数据,可以在测量点的生命周期中检测并系统跟踪趋势。这允许及时地测量测量点的健康状态或过程对测量结果的特定影响。

连续的内部诊断和内部验证能力减少了维护费用,因为只有在需要时,流量仪器的校准才能完成,而且诊断也要建立在水平设备中,同时还要有能力定期确认仪器的问题。而其带来的结果是更完善的整体设备效能,同时减少维护和仪器故障而导致的停机时间。

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