21 CFR Part 11

Journal Industrie und Unternehmen
21 CFR Part 11: Die Chancen erkennen und nutzen
Systemvalidierung für die Pharma- und Lebensmittelindustrie
Seit 1997 regelt die Norm 21
CFR Part 11 der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) die Handhabung
elektronischer Daten (electronic records) für Validierung und
Inspektion von Anlagen und
Prozessen in der Pharma-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie. Davon sind weltweit alle
Standorte betroffen, die Produkte für den US-Markt herstellen. Das Erreichen der Konformität scheint zunächst mit
zusätzlichem Aufwand und
Kosten verbunden, doch tragen
die FDA-Vorschriften primär
dem Einzug der IT-Technologien Rechnung, der zum Zweck
der Rationalisierung und Prozessoptimierung von den Unternehmen selbst zunehmend
betrieben wird. In diesem Kontext werden auch Anforderungen wie „audit trail“ und „user
administration“ zu Bausteinen
moderner, ganzheitlicher Automatisierungskonzepte, die
letztlich dem Hersteller mehr
Produktivität und eine vorteilhafte Marktposition sichern.
Die Anforderungen für
den US-amerikanischen
Markt und ihre weltweite
Bedeutung
Die US-amerikanische Food
and Drug Administration (FDA)
setzt im Bereich der Pharma-,
Kosmetik- und Lebensmittelindustrie zunehmend Druck
hinter die Umsetzung spezifischer Anforderungen an die
Handhabung elektronischer
Pro-duktionsdaten. Diese sind
seit 1997 in der Vorschrift 21
CFR Part 11 niedergelegt und
haben im September 2003 mit
der „final guidance“ einen neuen Verbindlichkeitsstatus erhalten [1]. Dabei sind auch Unternehmen und Standorte außerhalb der USA für die FDAInspektoren interessant, wenn
dort für den US-Markt produziert wird. Bei Nichterfüllung
der Maßgaben können Sanktionen bis hin zum möglichen
Entzug der Zulassung von Produkten verhängt werden, doch
gaben so genannte „warning
letters“ den auditierten Unternehmen bisher Zeit zum Handeln: Eine systematische Maßnahmen- und Ablaufdokumentation, die den Fortschritt bei
der vorschriftskonformen Systemvalidierung nachweist,
wird in der Regel (noch) akzeptiert [2].
Die Vorschrift 21 CFR Part 11
verlangt und normiert die
schlüssige Prozessdokumentation, sofern diese komplett
oder teilweise in elektronischer
Form erfolgt. Darin ist festgelegt, welche Daten (electronic
records) in welcher Form verfügbar sein müssen:
Automatisch generierte „audit trails“ haben alle relevanten Abläufe und Eingriffe zu
dokumentieren und auf Abruf bereitzustellen,
eine spezielle User-Verwaltung regelt Zuständigkeiten
und Berechtigungen (mit
Zugangs-Levels und elektronischen Signaturen),
über ein Archiv-Management sind Art, Aufbewahrungsdauer und Authentizitätskriterien der Daten definiert.
Das Ziel: Die vielerorts eingeleitete papierlose Prozessdokumentation muss ebenso eindeutig aufsichtsbehördlichen
Anforderungen genügen wie
herkömmliche Laufzettel, Formulare und Akten. Dies erscheint logisch, werden doch in
die bisher gängigen Validierungsprozeduren nunmehr die
neue IT-Errungenschaften einbezogen, die sich auch bei den
Pro-duktionsprozessen unter
klinischen Umgebungsbedingungen mehr und mehr etablieren. Jetzt sind alle Unternehmen gefordert, die ihre aktuelle Präsenz auf dem amerikanischen Markt behaupten
oder sich in Zukunft dorthin
orientieren wollen [3]. Die neuen Auflagen sollen, letztlich
auch im Interesse der Unternehmen, dem technischen
Fortschritt Rech-nung tragen;
sie bieten aber auch eine Chance, indem sie richtungsweisend
für zukünftige Weltmarkt-Standards werden können: Ihre Erfüllung ist die international beachtete Zertifizierung des eigenen hohen Qualitäts- und Leistungsniveaus.
Das Problem der Auslegung: Was müssen die
Unternehmen berücksichtigen?
Bild 1: Die Herstellungsprozesse in der pharmazeutischen Industrie,
hier illustriert am Beispiel einer Spritzenabfüll-Linie, sind höchst
komplex und müssen zudem strenge behördliche Überwachungskriterien erfüllen (Quelle: ATR, Bausch & Stroebel).
5
Die FDA wirbt selbst für die
Vorteile, die ein Unternehmen
aus der Validierung nach den
neuen Standards für seine eigene Performance ziehen kann:
„You should also consider the
impact those systems might
have on the accuracy, reliability,
integrity, and authentity of required records and signatures.
Even if there is no predicate
rule requirement to validate a
system, in some instances it
may still be important to validate a syste“. Es ist die erklärte
Absicht der Initiatoren, den Unternehmen keine Kosten aufzubürden, die zu Lasten von Innovation und technischem Fortschritt gehen, ohne zugleich
durch den notwendigen Sicherheitsanspruch im Gesundheitswesen legitimiert zu sein („providing added benefit to the
public health“). Das Regelwerk
legt daher in seiner „final guidance“ vom August 2003 erstmals Wert auf die Feststellung,
dass bestehende Validierungsvorschriften durch 21 CFR Part
11 nicht ausgeweitet, sondern
präzisiert werden.
Im Klartext: Es werden weiterhin alle Daten erfasst, die
auch bisher relevant waren. Die
Neuregelungen beziehen sich
auf die „electronic records“ und
die Form ihrer Bereitstellung,
Archivierung und Abbildung „in
a human readable form“. Der
FDA-Inspektor muss – wie bei
der herkömmlichen Papierdokumentation – ungehinderten
und bequemen Zugang zu den
Informationen haben; es genügt nicht, dass alle Daten zwar
lückenlos erfasst sind, aber nur
das Fachpersonal in Werk oder
Labor diese lesen und auswerten kann.
Dennoch bleibt Diskussionsbedarf: Welche „electronic records“ sind es genau, die für
den FDA-Inspektor zugänglich
sein müssen? Genügen die
über das rechnergestützte Bedien-und Beobachtungssystem
(SCADA) erfassten Änderungen
und Eingriffe in den Prozess,
oder müssen z. B. auch SPS-Daten für den Audit Trail berücksichtigt werden? Das FDA-Regelwerk liefert hier keine präzisen Aussagen, doch scheint
sich die Meinung durchzusetzen, dass SPS-Daten dann relevant sind, wenn Eingriffe in den
45 (2003) Heft 12 atp
Industrie und Unternehmen Journal
Prozess auch über Bedienpanels an der Anlage möglich
und vorgesehen sind und nicht
simultan auch auf dem SCADASystem abgebildet werden.
Es ist der Wunsch eines jeden Herstellers, seine Anlage
bei Bedarf kosteneffizient mit
einem Komplettsystem „von
der Stange“ aufrüsten zu können, das ohne Komplikationen
passgenau aufgesetzt und auf
Knopfdruck in Betrieb genommen werden kann. Ebenso ist
bekannt, dass solche Systeme ungeachtet aller Versuche –
nicht markttauglich realisierbar
sind, da bei jedem Projekt eine
Vielzahl von Einzelkomponenten in wiederum vielfältigen
Kombinationsvarianten berücksichtigt und integriert werden
muss. Über die rein technischen
Abläufe hinaus sind zudem Organisationsstrukturen zu berücksichtigen: Bei der Validierung z. B. die Zugriffs- und UserVerwaltung [4]. Ein ganzheitlicher und methodischer Projektangang ist mithin notwendig.
Keine Einheitslösung für
alle Fälle: IntegrationsKnow-how ist gefragt
Die ATR GmbH & Co. KG mit
Stammsitz in Viersen und Niederlassungen in Hamburg,
Mannheim und Nürnberg realisiert seit vielen Jahren Automatisierungs- und IT-Lösungen für
industrielle Prozesse. Grundlage
eines jeden Projekts ist die individuelle Bedarfsermittlung
beim Kunden, die idealerweise
zur gemeinsam erarbeiteten
Spezifikation (Pflichtenheft)
führt. Im Anschluss an diese eigenständige Consulting-Leistung kann auch der Auftrag zur
Projektrealisierung erteilt werden. Als unabhängiger Systemintegrator kann die ATR dabei
alle gängigen Hardware- und
Software-Produkte zu idealen
Lösungen kombinieren. Diese
können auf den vorhandenen
Systemen aufsetzen, ohne dass
dort Eingriffe oder Änderungen zwingend erforderlich sind.
Die Vorteile für den Kunden:
Bewährte Anlagenstrukturen
bleiben erhalten, erfahren jedoch in jedem Fall eine spürbare Produktivitätssteigerung bei
optimaler Kosten-Nutzen-Relation.
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Nicht erst seit Bekanntwerden der FDA-Regularien ist man
bei der ATR mit anspruchsvollen US-Normen vertraut (das
Unternehmen verfügt z.B. auch
über die UL-, cUL- und CSA-Approbation zur Abnahme von
Schaltanlagen nach US-Standard). Eigens für die 21 CFR Part
11-Anforderungen wurde Kompetenz aufgebaut, die sich bei
Beratungen und Pro-jekten bereits auszeichnen konnte.
Konform mit der Norm:
Beispiel Baxter AG
in Wien…
Zurzeit wird für die Firma Baxter AG am Standort Wien eine
Spritzen-Abfüll-Linie mit einem
neuen SCADA-System versehen und komplett für die 21
CFR Part 11-Validierung ausgelegt.
Die Abfüllanlage stammt
von der Firma Bausch & Stroebel (Bild 2) und ist mit zusätzlichen Komponenten versehen,
so z.B. mit einer Sartorius-Präzisionswaage. 6 Siemens-SPSen
steuern die Anlage und sind
über Ethernet-TCP/IP mit der
B+B-Ebene verbunden (SCADARechner mit Datenbank und
Drucker). Für die Prozessdatenerfassung können als Auslöser
definierte Zeitzyklen, Änderungen bei Prozesswerten und digitale Steuerzustände (ein/aus,
auf/zu etc.) konfiguriert werden. Die Waage ist über eine RS
232-Schnittstelle an den SCADA-Rechner angeschlossen
(Bild 3).
Das SCADA-System basiert
auf Siemens WinCC, das in weiten Teilen bereits die Anforderungen von 21 CFR Part 11 abdeckt (eine detaillierte Konformitätserklärung bietet Siemens
als PDF-Download im Internet
[5]). Visualisierung mit Trendübersichten, Rezepturverwaltung, Alarm- und StörmeldeHandling sowie die Datenbankund Archivstrukturen werden
in dieser Umgebung realisiert.
Für weitere validierungsrelevante Funktionen werden
WinCC Add-Ons verwendet:
PM Quality zur Generierung
von Protokollen, die u. a. in
den den Audit Trail einfließen. Änderungen bei prozessrelevanten Daten und
Eingriffe durch das Bedien-
Bild 2: Einmalspritzen-Abfüllanlage von Bausch & Stroebel. Eingeklinkt: Beispiel für ein fertiges Produkt mit Etikettierung (Quelle:
Bausch & Stroebel).
Manufacturing Netzwerk
Switch
Ethernet/TCP/IP
Graphikdrucker
Tischwaage
SCADA
RS 232
Switch
Ethernet/TCP/IP
SAM
8061
SWS
1071
DHT
SFM
5732
5101
Siemens S 7
RRI
13611
SEM
8061
Bild 3: Netzwerkaufbau für die Spritzenabfüllanlage (Quelle: ATR).
personal sind später tabellarisch aufbereitet abrufbar
(Bild 4).
Advanced User Adminstrator (AUA) für die Definition
und Verwaltung von
Zugangs- und Benutzerrechten (über elektronische Signatur mit Benutzer-ID und
Passwort). Bei jeder Bedienaktion wird auch der Operator identifiziert und protokolliert.
DA-System integriert und von
dort aus aufgerufen wird. Auch
die Wiege-Protokolle werden in
der WinCC-Datenbank erfasst
und archiviert.
Mit einem bei der Abnahme
durchgeführten Factory Acceptance Test wird die einwandfreie Funktion aller Systemkomponenten und die Konformität mit allen geforderten Vorschriften nachgewiesen und
zertifiziert.
In Bedarfslücken werden
Spezialmodule eingepasst, die
bei der ATR in eigener Programmierleistung mit Borland
Del-phi erstellt werden. So erhält hier die Waage, die zur
Stichproben-Überprüfung der
Chargen dient, ein eigenes Applikati-onsbild, das in das SCA-
Ausblick: Gerüstet für
zukünftige Aufgaben
Die Produktionsdatenbank als
zentrale Basis für die unterschiedlichsten Anwendungen hier profitieren die ATR-Spezialisten besonders von ihrer Erfahrung aus zahlreichen IT-Pro-
6
Journal Industrie und Unternehmen
docs/index.htm, dort zum
Download: Guidance for
Industry Part 11, Electronic
Records; Electronic Signatures - Scope and Application (part11
_final_guidanceSep2003.pdf )
[2]
Audit Trail:
[3]
Bild 4: Steuerbefehl- und Analogwert-Fenster im Prozess und die Protokollierung der Bediener-Eingriffe im Audit Trail (Quelle: ATR).
jekten im Chemie-, Pharmaund Lebensmittelbereich.
Know-how in Technik und Technologie machen das Handling
selbst großer Datenmengen
und die ziel- und zweckgenaue
Verteilung an die richtigen Stellen möglich. So können Lösungen wie die hier Beschriebene
den Prozess exakt abbilden und
in jedem geforderten Umfang
protokollieren. Das Ziel ist die
komfortable Bedienung und sichere Überwachung der Anlage, untrennbar verbunden mit
der schlüssigen Prozessdokumentation für den Qualitäts-
7
nachweis, alles in optimalem
Zuschnitt auf die individuellen
Anlagenstrukturen und Erfordernisse bei jedem einzelnen
Anwender. Die Systemvalidierung nach 21 CFR Part 11 stellt
mit dieser Zielsetzung eine weitere spezielle Bedarfssituation
dar, die mit Routine und Methode zu bewältigen ist.
Literatur
[1]
21CFRPart11.com (Website
der FDA zum Thema 21 CFR
Part 11). http://www.
21cfrpart11.com/pages/fda_
Scheuermann, A.: Kein Entkommen. Computervalidierung nach FDA 21 CFR Part
11 bietet Stoff für Diskussionen. Pharma & Food 5 (2002),
H. 2, S. 70–72.
FDA-Konformität in der Entwicklung, der Produktion und
der Qualitätsüberwachung
(Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart).
http://www.ipa.fhg.de/Arbeit
sgebiete/BereichD/520/
leistungsangebote/fda/, dort
zum Download: Weitere Informationen zur FDA-Konformität (produktblatt_fda.pdf )
[4]
Himstedt, S.: Elektronische
Prozessdokumentation. Über
die Bedeutung der FDARichtlinien für Nutzer und
Lieferanten. IT & Production 3
(2002), H. 2, S. 45–47.
[5]
21 CFR Part 11-Konformität
von Win CC (Siemens A & D).
http://www.ad.siemens.de/
hmi/html_00/products/software/wincc/fda01.htm, dort
Roland Steinberg ist seit Juni
2000 bei der ATR Industrie-Elektronik GmbH & Co. KG in Viersen
zuständig für die interne und
externe Kommunikation. Neben
dem Presse-Informationsmanagement pflegt er die Kundendatenbank und organisiert Projekte
im operativen Marketing.
ATR Industrie-Elektronik GmbH &
Co. KG, Textilstraße 2, D-41751
Viersen, Tel. (02162) 485-415, Fax
(02162) 485-100, E-Mail: [email protected]
Ansprechpartner zum Thema
Validierung/21 CFR Part 11: Volker Rummer, ATR Industrie-Elektronik GmbH & Co. KG, Niederlassung Mannheim, Besselstraße 9,
D-68291 Mannheim, Tel. (0621)
87807-66, Fax (0621) 87807-77,
E-Mail: [email protected]
zum Download: SIMATIC
WinCC Konformitätserklärung 21 CFR Part 11 (wincc_
compliance_d.pdf )
Roland Steinberg
ATR Industrie-Elektronik
GmbH & Co. KG, Viersen
45 (2003) Heft 12 atp