Yhteiskäyttöisen puhdastilan luotettava valvonta – Airtho ja Vaisala New Hampshiren yliopiston Olson Centerissä

Valmistusalalla ja tutkimuksessa luottamus ympäristöolosuhteisiin on innovaation perusta. Lämpötilan ja kosteuden tarkka valvonta ja luotettava mittaus vaikuttavat suoraan laatuun ja luotettavuuteen, oli kyse sitten satelliittikomponenttien kokoamisesta, herkän elektroniikan pakkaamisesta, puolijohteiden valmistuksesta tai akkujen kehitystyöstä.

New Hampshiren yliopiston John Olson Center for Advanced Manufacturing ‑keskuksessa tämän oivaltaminen johti yleiskäyttöisen puhdastilan perustamiseen. Puhdastila on suunniteltu palvelemaan sekä opiskelijoita ja tutkijoita että teollisuuden yhteistyökumppaneita. Airthon lahjoittama ISO 7 ‑puhdastila, joka yritys suunnitteli ja rakensi yhdessä yliopiston kanssa, laajentaa pääsyä ammattilaistason valmistusympäristöihin ja tukee käytännön oppimista, soveltavaa tutkimusta ja yhteistyötä teollisuuden kanssa.

Koska puhdastila mahdollistaa monipuolisen ja monen käyttäjän yhteisön, pelkkä ympäristöolosuhteiden valvonta ei riitä – niitä on mitattava ja dokumentoitava jatkuvasti, ja jokaisen käyttäjän on voitava luottaa niihin. Airtho suunnitteli ja rakensi puhdastilan nämä vaatimukset huomioiden tiiviissä yhteistyössä New Hampshiren yliopiston kanssa ja integroi tilaan Vaisalan mittausteknologiaa varmistaakseen yhteiskäytön edellyttämän tarkkuuden, pitkäaikaisen vakauden ja tietojen luotettavuuden.

Tuloksena on puhdastila, joka tuo varmuutta, rikastuttaa opetusta ja mahdollistaa käytännön valmistuskokeilut tilassa, jonka olosuhteet ovat paitsi näkyvissä myös todennettavissa.

Haaste: luottamuksen rakentaminen monen käyttäjän puhdastilassa

Airthon puhdastila Olson Centerissä tukee laajaa käyttäjäkuntaa opiskelijoista ja tutkijoista kaupallisia teknologioita kehittäviin teollisuuskumppaneihin. Toisin kuin teollisuuden puhdastilat tai korkeakoulujen laboratoriot, joiden käyttäjäkunta on rajoitettu, tämä ammattilaistasoinen tila on nimenomaan suunniteltu jaettavaksi ja yleisesti käytettäväksi. Tämä erityispiirre toi mukanaan kriittisen vaatimuksen: jokaisen käyttäjän on pystyttävä luottamaan ympäristöolosuhteisiin, jotka vaikuttavat heidän työnsä laatuun.

Monen käyttäjän puhdastilassa lämpötilan ja kosteuden asetusarvojen ylläpitäminen on keskeistä, mutta se ei yksinään riitä. Käyttäjien on myös voitava jälkikäteen tarkastella tietoja, jotka osoittavat, että ympäristöolosuhteet pysyivät teknisten tietojen mukaisina juuri heidän toimintansa aikana. Esimerkiksi uutta pakkausprosessia validoiva yritys voi joutua todistamaan, että kosteus ei koskaan ylittänyt määritettyä raja-arvoa. Julkaisua tai apuraharaporttia valmisteleva tutkimusryhmä puolestaan saattaa tarvita aikaleimoilla varustetut tietueet, jotka vahvistavat olosuhteiden pysyneen vakaina kriittisten kokeiden aikana.

Tutkimuksen validoinnissa, tuotekehityksessä ja laadunvarmistuksessa pelkät reaaliaikaiset näytöt eivät riitä, vaan tarvitaan myös todennettavat ja jäljitettävät historiatiedot.

Tämä ennakkoasetelma asetti tiukkoja vaatimuksia puhdastilan mittausjärjestelmille. Niiden täytyi tarjota erinomainen tarkkuus ja pitkäaikainen vakaus, varmistaa luotettava kalibrointi sekä tuottaa tietoja, joihin käyttäjät voivat luottaa dokumentoinnissa ja raportoinnissa. Samalla järjestelmän tuli pysyä helppokäyttöisenä ja saavutettavana, soveltua opiskelijoiden päivittäiseen käyttöön ja täyttää alan ammattilaisten odotukset.

Ratkaisu: mittauslähtöinen järjestelmä yhteistyössä Vaisalan ja Airthon kanssa

Airtho suunnitteli puhdastilan, joka tukee monenlaisia käyttötapauksia säilyttäen samalla yhdenmukaisuuden ja läpinäkyvyyden. Airtho valitsi Vaisalan mittauskumppanikseen jo suunnittelun alkuvaiheissa, koska Vaisalalla on todistettua kokemusta monenlaisista puhdastilaympäristöistä keskisuurista laboratoriotiloista Pohjois-Amerikan kuivimpiin kuuluvista puhdastiloista.

Ratkaisun ytimessä ovat Vaisalan Indigo-lähettimet, jotka muodostavat puhdastilan keskeisen mittausalustan. Indigo on modulaarinen järjestelmä, joka yhdistää useita älykkäitä mittapäitä, tuottaa reaaliaikaisia mittaustietoja ja tukee pitkäaikaista tiedonkeruuta mahdollistaen samalla näiden ominaisuuksien laajentamisen tai uudelleenkonfiguroinnin tarpeiden muuttuessa.

Indigo-lähettimiin on liitetty Vaisala DMP ‑kastepiste-, kosteus- ja lämpötilamittapäitä. Nämä mittapäät on suunniteltu vaativiin teollisuus- ja puhdastilakohteisiin, ja ne mittaavat kosteuteen liittyviä parametreja tarkasti ja erinomaisella pitkäaikaisella vakaudella. Anturien minimaalinen ryömintä varmistaa, että historiatiedot pysyvät luotettavina ja soveltuvat todentamiseen ja raportointiin.

Kahteen toisiinsa yhdistettyyn puhdastilaan on asennettu useita DMP-mittapäitä kartoittamaan ympäristöolosuhteita ja varmistamaan yhdenmukaisuus koko laitoksessa. Tämä hajautettu, modulaarinen lähestymistapa varmistaa, että paikalliset vaihtelut mitataan ja dokumentoidaan. Tämä on kriittistä jaetussa ympäristössä, jossa eri alueilla saattaa olla eri käyttäjät.

Joustava mittausarkkitehtuuri kuvastaa Airthon modulaarista puhdastilasuunnittelua. Tilaan voidaan helposti ottaa uusia käyttäjiä, lisätä valvontapisteitä tai laajentaa ominaisuuksia jo käynnissä olevia toimintoja häiritsemättä.

”Modulaarisuus on olennainen osa filosofiaamme, ja kumppanuus yhtä modulaarisen mittausalustan kanssa tekee kokonaisuudesta täydellisen. Tämä yhdessä tarkkuuden, kalibroinnin vakauden sekä luotettavien tietojen kanssa on syy siihen, että käytämme Vaisalan tuotteita kaikissa projekteissamme”, Airthon perustaja ja toimitusjohtaja Brandon Bogart sanoo.

Tulokset: luottamusta avoimuuden ja jäljitettävyyden kautta

Puhdastilan käyttöönoton jälkeen Vaisalan mittausratkaisusta on tullut keskeinen osa Olson Centerin päivittäistä toimintaa. Kastepisteen, lämpötilan ja suhteellisen kosteuden tietoja tallennetaan jatkuvasti. Näin syntyy läpinäkyvä ympäristötietue, jota voidaan tarkastella vielä kauan projektin valmistumisen jälkeen.

Teollisuuskumppaneille jäljitettävyys varmistaa, että ympäristövaatimukset täyttyivät herkissä prosesseissa. Validoidessaan uutta prosessia tai valmistautuessaan auditointiin ne voivat tukeutua objektiivisiin, aikaleimattuihin mittaustietueisiin sen sijaan, että joutuisivat luottamaan oletuksiin tai puutteellisiin muistiinpanoihin.

Opiskelijoille ja tutkijoille tämä antaa konkreettisen käsityksen siitä, miten mittaus tukee laatua, validointia ja prosessinhallintaa. He näkevät paitsi näytössä näkyvät asetusarvot myös sen, miten historiatrendit, hälytykset ja dokumentoidut olosuhteet tukevat luotettavia tuloksia ja toistettavissa olevaa työtä.

DMP-mittapäiden pitkäaikainen vakaus vähentää kalibroinnin ja huollon tarvetta ja minimoi käyttökatkokset. Kiinteistönhoitajat voivat luottaa vakaaseen suorituskykyyn, ja käyttäjät voivat olla varmoja siitä, että historiatiedot heijastavat todellisia olosuhteita tarkasti myös pitkällä aikavälillä.

”Vaisala on ollut mittauskumppanimme kaikissa rakentamissamme puhdastiloissa aivan alkumetreiltä asti. Tarkka mittaus ei ole ominaisuus – se on luottamuksen perusta. Kun herää kysymyksiä prosessien tuloksista, sidosryhmät voivat viitata objektiivisiin, aikaleimattuihin mittaustallenteisiin sen sijaan, että nojautuisivat oletuksiin”, Bogart jatkoi.

Koulutuksen, yhteistyön ja tulevan kasvun mahdollistaminen

Edistyneen valmistuksen tukemisen lisäksi Airthon puhdastila toimii oppimis- ja esittely-ympäristönä. Opiskelijat saavat käytännön kokemusta työskentelystä ammattilastasoisessa puhdastilassa ja oppivat samalla, miten tarkat ympäristömittaukset vaikuttavat prosessin luotettavuuteen ja tuotteen laatuun.

Teollisuuskumppanit hyötyvät samasta tarkkuudesta. Kun ympäristöolosuhteet ovat tarkasti mitattuja, dokumentoituja ja varmennettavia, yritykset voivat luottavaisin mielin käyttää tilaa kehitykseen, testaukseen ja pienimuotoiseen tuotantoon.

Monista yritysten omista tiloista poiketen Airthon puhdastila on suunniteltu avoimeksi ja vieraanvaraiseksi, joten vierailijat voivat seurata toimintaa ja ympäristöolosuhteiden mittausta reaaliajassa.

Bogartin mukaan ”on harvinaista, että on olemassa avoin ja kutsuva tila, jossa voidaan näyttää, miten puhdastila ja sen mittausjärjestelmät toimivat oikeassa elämässä. Tämä puhdastila on merkittävä edistysaskel sekä yliopistolle että yrityksille ja opiskelijoille, joita se palvelee, ja Vaisala mahdollistaa sen luotettavilla mittauksilla.”

Mittausinfrastruktuuri on suunniteltu kehittymään laitoksen ja sen käyttäjien rinnalla. Airtho aikoo ottaa käyttöön Vaisala DMP1 ‑kastepiste- ja lämpötilamittapäät, jotka laajentavat mittauskykyä erittäin mataliin kastepisteisiin sekä tarjoavat lyhyemmät vasteajat ja erinomaisen vakauden. Tämä auttaa vaativampien sovellusten ja uusien teollisuuskumppanuuksien toteuttamisessa. Tuleva integraatio sisältää myös Vaisala Jade Smart Cloudin, joka antaa käyttöön etäyhteyden reaaliaikaisiin tietoihin ja historiatietoihin, trendien visualisoinnin, hälytykset sekä edistyneitä raportointiominaisuuksia.

Valitsemalla Vaisalan tuotteet – Indigo-alustan, DMP-mittapäät ja tulevat pilviominaisuudet – New Hampshiren yliopisto ja Airtho ovat varmistaneet, että tarkkuus, jäljitettävyys ja luottamus pysyvät keskiössä puhdastilan jatkaessa laajentumistaan uusille aloille. Tuloksena on skaalautuva, yhteiskäyttöinen ja mittauksia painottava puhdastila, joka voidaan kopioida sellaisenaan muihin laitoksiin ja muille alueille.