Eine Reinraumanlage nach den anerkannten Regeln der Technik zu errichten, stellt heute keine allzu großen Herausforderungen mehr an die beteiligten Planer, Errichter und Betreiber. Im Gegensatz dazu ist es aber für die Beteiligten nach wie vor mit großen Herausforderungen verbunden, solche Anlagen unter dem Aspekt einer optimalen, effizienten Betriebsführung zu konzipieren.

Unter effizienter Betriebsführung werden im Speziellen sowohl die Aspekte des zeitlichen Aufwandes zum Betrieb und zur Systemerhaltung durch das Betriebspersonal verstanden als auch Gewerke-übergreifende Synergieeffekte, die durch intelligente Vernetzung der reinraumtechnischen Anlagen entstehen. Diese können sich auf verschiedene technische Bereiche des Reinraums positiv auswirken, sei es die Luftaufbereitung, die Druck-, Temperatur- und Feuchteregelung oder den Energieverbrauch.

Intelligente Schleusensteuerung kann bereits viel bewirken
Effizienzsteigerungen im betrieblichen Ablauf können in Reinräumen schon erzielt werden, wenn bspw. nur die Dauer der Ein- und Ausschleusung optimiert wird. Hier ist enormes Optimierungspotential durch die Vernetzung der Türautomation mit den Steuerungen und Regelungen der Lüftungsanlagen sowie der Si­gnalisierungskomponenten vor Ort generierbar. Ein integriertes System erlaubt hier geringstmögliche zeitliche Verzögerungen, in dem sich einerseits die Regelungsfunktion der Lüftung abhängig vom Türstatus ändert und andererseits die Verriegelung der Schleusentüren über die tatsächlich vorherrschenden Umgebungsbedingungen erfolgt. Die stete Einhaltung der GMP-Prozessanforderungen ist dabei selbstverständlich vorausgesetzt. Mit dieser Lösung wird nach einer Türöffnung schnellstmöglich wieder die geforderte Raumdruckkondition hergestellt als auch der Zugang nur bei wirklich sicheren Bedingungen freigegeben, was wiederum dem Risiko der Verunreinigung eines reinen Bereiches durch Kreuzkontamination entgegnet. Traditionell werden solche Türsteuerungen oft autark und nur als Zeitsteuerungen ausgeführt. Das führt jedoch entweder zu einer zu langen Verweildauer vor der geschlossenen Tür oder zu einer Türfreigabe noch bevor sich die richtigen Druckverhältnisse in der Schleuse bzw. zwischen den verschiedenen Reinraumzonen stabil eingestellt haben.

Maximale Türöffnungszeiten und klare Türzustandssignalisierung
Eine weitere Dimension der Effizienzsteigerung bildet in diesem Zusammenhang die Vorsehung von maximalen Türöffnungszeiten, so dass bei Überschreitung einer Voralarmschwelle eine akustische Warnung ausgelöst wird. Dies beugt so vielen ungewollten Alarmen vor, die zwar aus Nachlässigkeit passieren, dann aber zu einem protokollierten Alarm führen, dessen Behandlung dokumentiert werden muss. Ganz zu schweigen davon, wenn dadurch eine Verunreinigung nicht mehr ausgeschlossen werden kann, was wiederum sowohl einen vielfachen Zeitaufwand für das Betriebspersonal als auch den zwischenzeitlichen Ausfall der Reinraum­anlagen für die Produktion bedeutet.
Die klare Signalisierung der Türzustände ist eine weitere Effizienzsteigerungsmaßnahme. Das Betriebspersonal erhält eine genaue Information darüber, ob die Tür mittlerweile verriegelt oder noch offen ist und – idealerweise auch – warum der jeweilige Zustand vorherrscht. Damit schont man nicht nur die Nerven der Mitarbeiter, sondern auch die Lebensdauer der Türöffner selbst, welche bei fehlender Beachtung dieser Umstände frühzeitiger gewechselt werden müssen.

Durchschleusungen reduzieren, wenn es Alternativen gibt
Ergänzend zur Optimierung der Schleusung selbst ist es zudem sinnvoll, über Maßnahmen zur Reduzierung des Bedarfs an Schleusevorgängen nachzudenken. Ein Beispiel hierfür ist die konsequente Vermeidung von Sensoren, die nicht unbedingt im Reinraum situiert werden müssen, und die damit zusammenhängende Instandhaltung dieser Sensoren. Im Fokus liegt hier vor allem die Sensorik der GMP-kritischen Parameter wie Temperatur, Feuchte und Druck. Für Temperatur und Feuchte ist in der Regel durch die hohen Luftwechselraten die Abluftmessung im Lüftungskanal gut geeignet. Der Druck kann mit extern positionierten Drucktransmittern über einen Verschlauchung im Raum gemessen werden.
Die Vorteile, und zwar für beide Seiten, liegen klar auf der Hand. Extern positionierte Sensoren können durch das Servicepersonal einfacher und mit weniger Aufwand gewartet und kalibriert werden. Die Servicetechniker müssen sich nicht einschleusen und somit den GMP-klassifizierten Reinraum-Produktionsbereich betreten. Dies spart Zeit und Geld, beispielsweise bei der Wartung der lüftungstechnischen Anlagen für Reinräume, und mindert das Risiko für Verunreinigungen des Reinraums. Schließlich gilt: weniger Verkehr in Schleusen und Reinraum, weniger Kontaminierungsquellen. Zudem sind die Sensoren nicht direkt den Desinfektionsmitteln ausgesetzt, was sich sehr positiv auf ihre Lebensdauer auswirkt.
Die Auslagerung der Sensoren beinhaltet sogar noch einen weiteren Vorteil für die Planung des Reinraums, der sich effizienzerhöhend und kostensenkend auswirken kann. So muss für ihre Positionierung weder in die Koordination und Konzeption der Reinraumwände eingegriffen werden, noch muss die Einrichtungssituation in einem frühen Projektstadium vollständig geklärt sein.

Vernetzte Planung entscheidend
Oft diskutiert, aber in der Praxis selten umgesetzt: Die Dimension und der Erfolg der Optimierung stehen und fallen selbstverständlich mit der intelligenten Verknüpfung der beteiligten und für das Vorhaben relevanten technischen Gewerke und Gewerksteile wie die generelle elektrotechnische Versorgung, das Monitoring, die Druck-, Temperatur- und Feuchteregelungen, die Partikelzähleinrichtungen, die Beschallungsanlage oder die Gebäudeleittechnik. Ganz gleich für welchen konkreten Bereich des Reinraums Pläne geschmiedet werden: Um all diese Aspekte auch unter Einhaltung von GMP-Gesichtspunkten zu verstehen, ist es notwendig, neben den betrieblichen Abläufen auch immer alle involvierten Gewerke und dessen Verantwortliche schon in der Planungsphase entsprechend zu beteiligen und deren Anforderungen aufeinander auszurichten. In der Fachwelt gibt es dazu den vielverwendeten Ausdruck der „vernetzten Planung“. Der integrative Ansatz bedeutet einerseits die enge Vernetzung aller an der Planung beteiligten Fachgruppen sowie auch die intelligente Verknüpfung der einzelnen Systeme und Anwendungen. Für die Zukunft gilt aber auch: Die Planung muss nicht nur die technische Anforderung abdecken, sondern auch Effizienz­themen miteinbeziehen.

Fazit
Allein mit einigen Vorüberlegungen während der Planung und der Nutzung von möglichen Synergieeffekten kann im Bereich der Schleusung in Reinräumen bereits ein hoher Effizienzgewinn erzielt werden. Dabei ist es nur einer von vielen Bereichen mit hohem Optimierungspotential. Entscheidend ist eine integrierte Planung und Vernetzung einzelner Technikkomponenten im Reinraum. Dieser Faktor bestimmt wesentlich, mit wieviel personellem Aufwand eine solche Anlage betrieben werden kann.