Die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) hat Unternehmen eine Qualifizierungskette für ihre Produktion auferlegt. Ein Hersteller darf nur auf Anlagen produzieren, die für den Good Manufacturing Practice (GMP) Bereich zugelassen sind. Ohne Überprüfung eines Systems dürfen keine Güter produziert und in den Handel gebracht werden.

Diese Vorgehensweise bei der Installation technischer Systeme ist ein Teil der Qualitätssicherungsmaßnahmen im Rahmen der GMP. Die rechtliche Verantwortung des Prozesses und die Nachweispflicht über eingehaltene Schritte liegen und bleiben bei diesem Vorgang immer beim Inverkehrbringer. Die Komplexität des Validierungsprozesses technischer Systeme beansprucht Unternehmensressourcen und birgt bei fehlerhafter Umsetzung hohe Risiken für die Integrität der erzeugten Waren. Während der Unternehmer seine Vorgaben genau kennt, sind es die Hersteller von bspw. Software, welche ihr Produkt und den Funktionsumfang am besten kennen. Zur Umsetzung der Qualifizierungsphasen des Validierungsprozesses braucht der Hersteller die spezifische Produktbeschreibung sowie eine Risikoabschätzung der daraus resultierenden Spezifikationen für seinen Produktionsprozess. Lieferanten – beispielsweise Anbieter von Software – können mit ihrem Know-how die Hersteller erfolgreich bei Qualifizierungsprozessen unterstützen.

Richtlinien und Anforderungen im regulierten Umfeld

Die gültigen Richtlinien, an welche sich bei der Validierung von Anlagen und Systemen zu halten ist, werden in der Regel von den regulierenden Behörden festgelegt. Die Spezifikationen allerdings, mit welchen die erfolgreiche Umsetzung solcher Richtlinien erreicht werden soll, müssen von den Unternehmen selbst in einer Art Lastenheft festgelegt werden. Die Umsetzung dieser Schritte von der Anlagenkonzeption bis zur Inbetriebnahme und Wartung sowie die Dokumentation dieser Prozesse sind dabei den Richtlinien der regulierenden Behörden im Sinne von GMP unterworfen. Ein Datenmanagementsystem kann dabei sowohl manuelle Fehler weitgehend vermeiden und zugleich die gesamte Dokumentation aller Geräte und Daten einer im Aufbau befindlichen Produktionsanlage übernehmen. Die Einbeziehung eines solchen Systems in die User Requirement Specification (URS) erleichtert den Validierungsprozess von Anfang an. Daten werden konsistent gesichert und die Dokumentation steht jederzeit gemäß eines Change Control Processes zur Verfügung. So ist die Nachverfolgbarkeit der Prozessdaten von dem Entwurf über die Realisierung bis hin zum Produktionsbetrieb gewährleistet und die Integrität der Erzeugnisse kann lückenlos sichergestellt und nachgewiesen werden.

Die URS - Grundlage eines erfolgreichen Prozesses

In der URS ist eine präzise Beschreibung der Anlage abzubilden. Dabei sind sowohl die Anforderungen des Produzenten als auch die des späteren Warenempfängers zu berücksichtigen. Die genaue und spezifische Darstellung aller Anforderungen an Produkt, Anlage und den Prozess legt den Grundstein für die Erreichung der in der URS gesetzten Ziele. Gerade in dieser frühen Phase eines Projekts sind die Kenntnis, Erfahrung und Leistungsfähigkeit des Systems von immenser Bedeutung. Versäumnisse und Fehler können sich sonst durch die gesamte Projektrealisierung ziehen. Jeder weitere Schritt der Systemvalidierung wird sich grundlegend auf die URS beziehen. Eine präzise, konsistente und realistische Beschreibung ist somit unerlässlich.

Um die Anforderungen an ein System exakt formulieren zu können, muss erstens die erwartete Funktion bekannt sein, und zweitens Klarheit über die Möglichkeiten und Grenzen eines Systems vorhanden sein. Damit können die Inhalte eines Systems bezüglich der Prozessbeschreibung, einer allgemeinen Spezifizierung von Soft- und Hardwareeigenschaften sowie einer Risikobewertung des Systems im Lastenheft festgehalten werden.

Durch die Zusammenarbeit mit den Lieferanten der unterschiedlichen Systeme kann der erste und wichtigste Schritt zur erfolgreichen Validierung, die URS, erheblich vereinfacht und beschleunigt werden. Gemeinsam mit der Zeitersparnis, welche durch den Wissenstransfer gewonnenen wird, ist eine Optimierung im Bereich der Qualität der URS durch die Ergänzung des jeweiligen Fachwissens zu erwarten.

Im Erarbeitungsprozess der URS wird der entstehende Entwurf Risikoanalysen unterworfen - im GMP Umfeld Functional Risk Assessments (FRA) genannt. Potentiell auftretende Risiken werden im Voraus abgewogen und bei festgestelltem Nachbesserungsbedarf werden Risiken entschärft.

Nachdem diese erste Stufe der Systemvalidierung abgeschlossen ist, gilt es, die Überprüfung der anschließend umgesetzten Installation, die Installation Qualifikation (IQ), vorzubereiten und durchzuführen. Diese lässt sich in Veröffentlichungen und Fachliteratur bislang nicht klar von der Operational Qualification (OQ) trennen. Aus diesem Grund lohnt sich eine nähere Betrachtung der unterschiedlichen Auffassungen zu beiden Validierungsphasen.

IQ und OQ von Systemen

Die IQ überprüft, ob die Systemumgebung und die zugehörigen Grundvoraussetzungen für einen Einsatz des zu qualifizierenden Systems gegeben sind. Dazu gehört zum Beispiel der Standort des Systems und dessen Anbindung an die infrastrukturell notwendige Grundversorgung. Für die Qualifizierung von Software stellt sich beispielsweise die Frage, ob die korrekte Netzwerkarchitektur vorhanden ist. Des Weiteren müssen die Ressourcen betrachtet werden. So kann zum Beispiel eine zu kleine Bandbreite des Netzwerkes die Funktion von verschiedenen Systemen stark beeinträchtigen.

Während für den einen Produzenten die Prüfung der Grundsystemvoraussetzungen bereits die Durchführung der IQ darstellt, sind für andere Produzenten weitere Testschritte notwendig. Denn für diese sind erst mit der erfolgreichen Installation des Systems in Verbindung mit dem erfolgten Testen der Grundfunktionen die Grundvoraussetzungen erfüllt. Diese Grundfunktionen des zu qualifizierenden Systems werden mit Hilfe der Basistestschritte validiert und somit die in der URS beschriebenen allgemeinen Funktionen überprüft. Die IQ ist somit einmal der dokumentierte Nachweis der Übereinstimmung der Grundfunktionen des Systems mit den Anforderungen aus der URS und im anderen Falle ist es die Grundvoraussetzung für die Installation des zu qualifizierenden Systems.

Diese unterschiedliche Betrachtungsweise des Umfanges der IQ eröffnet die Frage nach dem Umfang der OQ, die immer mit der erfolgten Überprüfung der spezifischen Funktionen eines Systems endet. Dieses muss also nicht nur erfolgreich am ausgewählten Ort installiert worden sein, sondern es muss die spezifischen Anforderungen, welche in der URS festgelegt worden sind, erfüllen. Unterschiedlich ist allerdings die Auffassung über den Beginn der OQ – im ersten genannten Falle beginnt diese bei der Überprüfung der Grundfunktionen des Systems und im zweiten mit der Überprüfung der in der URS beschriebenen spezifischen Funktionen.

Ist die OQ erfolgreich absolviert, ist die Anlage qualifiziert und kann den Regelbetrieb aufnehmen. Eine regelmäßige Performance Qualifizierung stellt ab diesem Zeitpunkt sicher, dass die Anlage die in der URS dokumentierten Anforderungen weiterhin erfüllt.

Exemplarische Validierung eines Datenmanagementsystems

Wie der Validierungsprozess eines Systems erfolgt, soll exemplarisch an dem Datenmanagementsystem Versiondog, einer Lösung für das Change Management in der industriellen Automatisierung, veranschaulicht werden. Das System sichert und dokumentiert dabei u.a. die Daten von Steuerungen, Robotern, Frequenzumrichtern, aber auch von Fließbändern, Antrieben oder HMI Terminals. Zudem stellt es durch seine konsistente Datenspeicherstrategie ein Disaster Recovery bereit.

Unternehmen, welche nach von der FDA festgelegten GMP Kriterien produzieren, haben einerseits Bedarf für eine Sicherungs- und Wiederherstellungsstrategie ihrer Gerätedaten bzw. Softwareprogramme und müssen andererseits alle Prozesse der Produktion regelmäßig dokumentieren.

Die Expertise des Betreibers hinsichtlich der Produktionsumgebung und der Produktzielsetzung führt dabei in Kombination mit dem Fachwissen des Softwareherstellers zu einer vollständigen URS. Auch das FRA des Systems wird in gemeinsamer Absprache vorgenommen - dieses Vorgehen bietet dabei eine vollständige und lückenfreie Risikoabschätzung. Eventuell ausgemachte Gefährdungslagen können auf gleiche Weise schnell herabgestuft werden. Die im Zuge der Kooperation erarbeiteten Dokumente liefern die korrekten Testschritte, mit welchen zuerst die IQ und anschließend die OQ vorgenommen werden können.

Die aufgezeigte optimierte Vorgehensweise von Systemvalidierungen eröffnet im Anschluss an die OQ die Möglichkeit einer regelmäßigen zügigen Performance Qualification. Auch die Installation von Updates auf neue verbesserte Versionen der Software kann so schnell und ressourcenschonend gemeinsam mit dem Entwickler der Softwarelösung umgesetzt werden.