作者:Scott A. Kouri, 电子竞技游戏和雷蒙德·K. 施耐德,P.E.克莱姆森大学

模块化与传统洁净室建设的问题在高科技行业越来越普遍, 每个项目可能会有不同的答案. 上市速度, 然而, 对几乎所有的制造企业都至关重要吗, 这对制药和生物制药行业尤为重要, 在通常漫长而昂贵的产品开发周期之后,哪些需要最大限度地延长专利保护期. 对于技术几乎每天都在变化的微电子行业来说,这也是至关重要的.

设施也正在设计和建造,以实现最大的适应性,并提供最小的操作中断或停机时间. 为了满足这种需求, 设施必须由组件组成,不仅允许变化,而且随着市场需求的变化提供最大的灵活性. 前进, 充分理解项目的需求,并将所需的功能需求(必须拥有的)与美学偏好(最好拥有的)分开是很重要的。.

本文将研究确定最有效和最具成本效益的洁净室建造技术的关键选择标准, 特别强调了模块化结构所带来的潜在好处.

 
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建筑工地因素

建筑活动总是会对建筑工地周围的区域造成破坏. 例如, 尘一代, 增加人员, 噪音和振动, 出入限制和意外损坏会对任何工地产生负面影响. 制药和半导体设施对传统建筑产生的灰尘和碎片特别敏感, 哪些可以由人员携带到其他区域或吸入通风口.

 

熟练劳动力的可用性是另一个考虑因素. 遵守建筑预算可能会受到劳动力不稳定和建筑材料可用性差的很大影响. 例如, 卡特里娜飓风之后, 由于正在购买所有可用的材料来重建受影响地区,因此制作薄板岩的资源十分稀少. 而且,有限的铺设区域也可能是一个挑战. 存储空间不足可能会延迟构建过程并增加额外的成本.

Portafab办公室墙壁
 
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项目进度及成本

每当一个新产品的推出需要一个新的专门建造的设施, 施工必须尽快进行. 减少施工时间的一种方法是尽可能并行地执行许多施工活动. 例如,这可能需要将追逐墙与工艺和公用管线一起安装.

Project costs and economics can be assessed in two ways: cost assessment-costs of the actual construction; and financial assessment-benefits derived from the speed of construction and improved cash flow.

施工方法 用金属钉钉牢岩石 Panel-post系统 Panel-panel系统 双壁系统 毛皮墙系统
每英尺成本2 $10 to $12 $10 to $25 $22 to $30 $16 to $28 $9 to $15
表1:每英尺成本估算2 安装

在一般情况下, 与传统建筑材料相比,用于模块化建筑的建筑材料更昂贵(见表1). 尽管模块化建筑最初比传统建筑更昂贵(成品干墙平均每平方英尺约10至12美元),而且可以用现成的材料建造, 缺点有时会超过这些优点. 例如, 常规建筑是永久性的, 改造任何房间都很昂贵, 对目前的运作来说是混乱和破坏性的. 现有的墙壁不能重复使用,需要新的材料和劳动力,增加了翻修成本. 这种类型的建筑也没有相关的税收优惠.

 
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法规及标准

任何建筑项目,无论是否与洁净室相关,都必须遵守建筑规范. 不管建筑技术如何,建筑项目的总体目标是相同的. 洁净室设施的组成部分必须满足当地和国家有关消防和结构设计的建筑规定. 材料必须满足最低限度的火焰和烟雾发展要求(A类不可燃)或有防火隔离墙(危险区域的耐火1或2小时).

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在洁净室和受控环境中使用的建筑饰面设计指南可以根据房间分类而有所不同, 房间的使用, 以及产品制造. 因此,应仔细评估饰面的具体合规性. 建筑饰面必须符合建筑法规要求,并应附有书面文件和认证的测试数据,以验证合规性. 适用的测试可能包括ASTM E84火焰蔓延和烟雾发展值.

 

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作为整体设计的一部分, 建筑系统和饰面应满足项目特定的健康和安全要求, 州和/或地方建筑法规, 以及当地的地震规范. 建筑系统还应该能够通过公用设施追逐或不锈钢公用设施面板集成过程设备和过程公用设施.

 

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洁净室设施通常分为两种不同的占用等级:F(工厂和工业)和H(高危险). 除了采用主要的规范和程序, 大多数司法管辖区对示范法典进行修订,使之适应当地需要. 设计人员应熟悉通用规范要求和修改的当地规范,以确保找到所有适用的规则. 工程设计指南可以协助洁净室和受控环境区域的设计和规划. 这些来源包括FDA指导文件, 美国药典, 欧洲法规, 和行业指导文件(e.g., ISPE基线指南®和est指南).

 

很少有行业像制药业那样受到如此严格的监管. 事实上, 因为这个行业监管太严格了, 这并不少见, 当某种方法适用于某个设施时, 如果它没坏的话, 为什么要用“修复它”的心态来开发. 只要有可能, 质量应设计到设施中,以避免对产品本身产生任何不利影响. 尽管其他行业可能不会受到如此严格的监管, 质量标准对操作同样重要.

 
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模块化建设的案例

模块化洁净室的建设可以提供一些重要的优势,而不是传统的(stick-build)方法. 例如, 模块化墙体是一种本质上干燥的建筑材料,安装时很少或不需要修改, 从而最大限度地减少粉尘产生. 模块化系统也可以用不脱落和无颗粒的材料制造.

由于模块化结构很少产生灰尘, “干净构建”方法可以通过在旁边安装其他关键进程来实现. 舾装可以在安装系统的同时切割成面板, 缩短项目进度. 用于不太复杂的非制药项目, 实践证明,通过并行施工,模块化施工可以减少20% ~ 40%的施工时间. 此外,模块化结构大大提高了施工后的设施清理能力.

 

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始终如一的质量

模块化建筑还可以为任何特定市场缺乏熟练劳动力的问题提供解决方案. 模块化墙体的制造提供了一致的质量, 根据工人的技术水平不同,洁净室的不同部分的常规结构会有所不同. 由于模块化建筑是预制的, 模块化系统制造商和承包商还可以协调项目进度,并根据正在建造的设施的部分分阶段运送建筑材料. 因为那部分正在建设中, 下一组材料可以分期和运输,以配合前一安装的完成.

 

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长期储蓄

虽然模块化的墙壁更昂贵的前期, 成本可以通过提高生产率而节省下来的成本来抵消. 例如, 模块化建筑减少了建筑材料的浪费,因为它更依赖于标准的建筑尺寸和预制构件. 因为材料是预先设计好的,并在工厂切割成尺寸, 在许多情况下,材料的现场切割可以完全消除. 除了, 在大多数州,模块化建筑可以被视为一件设备,因此会受到加速折旧和税收方面的考虑.

 

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符合监管要求

模块化结构也为满足法规要求和标准提供了优势. 模块化墙体系统由工厂控制的程序制造, 产生一致的, 优质产品,无变化. 这确保了在一个设施中成功使用的材料在未来的安装中也能发挥同样的作用。材料还必须以固定的方式安装, 产生一致的外观.

 

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遵循工程标准

预制墙系统结合了当前工程指南中概述的原则,并将其应用于洁净室的设计和施工. 模块化体系结构系统根据良好的工程实践为系统性能纳入了设计标准, 考虑GMP, 环鸟苷酸, 安全, 健康, 监管要求, 以及行业指南.

 

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灵活的

模块化设计也满足了灵活性的需求. 例如, 具有可拆卸墙壁的非渐进结构允许在不干扰相邻面板的情况下拆除单个墙板, 地板或天花板. 除了, 模块化系统可以拆卸,模块可以重新定位,以快速创建或扩展洁净室, 降低扩大现有试验工厂或小批量投产到大批量生产的成本.

 

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访问面板

模块化的墙壁系统可以被设计成带有进入底盘的面板. 全尺寸的面板也可以很容易地拆卸,以获得更大的开口进入追逐. 模块化面板系统允许业主和承包商在安装过程中进行现场修改, 提供额外的安装灵活性和潜在的设计成本节约. 使用标准组件的能力通过降低设计成本和提高结构的可预测性来节省经济成本.

 

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购买或租赁

客户可以购买或租赁模块化洁净室, 哪些被认为是一件设备, 不是现有结构的一部分. 这意味着巨大的财务优势,因为它们可以加速贬值. 用于公司租赁空间, 模块化房间仍然是承租人的财产, 而任何常规的建筑都将保留在空间内,并成为出租人的财产.

 

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预制

在使用模块化体系结构系统时,灵活性仍然是一个关键的设计选项, 以及只纳入那些最适合项目范围和设计要求的材料的能力. 业主可以为洁净室和关键环境提供预先设计的电子竞技游戏, 架构师, 工程师在保持专业洁净室环境所需的设计标准和监管准则的同时,还能提供施工备选方案和灵活性.

 
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结论

项目范围, 设计要求, 生产流程, 和施工进度都是考虑和选择洁净室环境施工材料的因素. 材料选择评审过程将确保材料满足特定制造工艺的设计要求,并且这些材料符合公认的设计和法规指南.

斯科特Kouri 是PortaFab(切斯特菲尔德,密苏里州)的销售经理.

雷蒙德·K. 施耐德,P.E., 克莱姆森大学建筑科学与技术系的临时主席是谁.

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