Zespoły ds. zamówień, które finalizują listy wyposażenia przed ustaleniem koncepcji przepływu powietrza i strategii transferu, rutynowo napotykają ten problem w najgorszym możliwym momencie – podczas kwalifikacji, kiedy granice pomieszczeń są już ustalone, urządzenia zainstalowane, a wprowadzenie poprawek oznacza opóźnienie liczone w miesiącach, a nie w dniach. Konkretnym błędem nie jest wybór niewłaściwego produktu, lecz wystosowanie zapytania ofertowego (RFQ) przed zdefiniowaniem przeznaczenia każdego pomieszczenia, jego klasyfikacji, trybu pracy oraz wymagań dotyczących dowodów odbioru, co powoduje, że zakres dostawy jest negocjowany na podstawie niekompletnej specyfikacji. Decyzja, która pozwala temu zapobiec, musi zostać podjęta na wcześniejszym etapie: należy traktować dane wejściowe dotyczące projektu pomieszczenia czystego jako warunki wstępne zamówienia, a nie jako szczegóły do rozwiązania podczas uruchamiania. Poniższe informacje przedstawiają nabywcom progi, konsekwencje konfiguracyjne oraz pytania dotyczące ograniczeń dostawców, niezbędne do oceny, czy projekt jest gotowy do wprowadzenia na rynek.

Decyzja dotycząca pomieszczenia czystego zaczyna się od określenia przeznaczenia i oceny ryzyka

Pierwszą decyzją nie jest wybór sprzętu, który należy kupić. Chodzi o to, czy przeznaczenie pomieszczenia czystego wymaga wyłącznie kontroli cząstek stałych, czy też kontrola mikroorganizmów musi być uwzględniona przy każdym kolejnym wyborze.

Środowisko kontrolowane, ale nieaseptyczne — stosowane w produkcji półprzewodników, niektórych procesach montażu elektroniki lub produkcji leków w postaci stałej — wymaga projektu, który utrzymuje liczbę cząstek w granicach określonych dla danej klasy. Strategia zapobiegania zanieczyszczeniom koncentruje się na skuteczności rozrzedzania, rozkładzie przepływu powietrza oraz dyscyplinie personelu. Środowisko sterylne lub aseptyczne wprowadza dodatkowy poziom kontroli: zanieczyszczenia mikrobiologiczne pochodzące od personelu, powierzchni i procesów operacyjnych nie mogą przedostać się do produktu ani do strefy kontaktu z produktem. To dodatkowe wymaganie nie jest drobną zmianą. Wpływa ono na specyfikację urządzeń transferowych, wymagany poziom kaskady ciśnieniowej, kolejność stref przebierania się oraz rodzaj testów akceptacyjnych, które należy przeprowadzić przed dopuszczeniem produktu do obrotu.

Praktyczną konsekwencją pominięcia tego rozróżnienia na etapie planowania jest to, że nabywcy ostatecznie dobierają sprzęt w oparciu o niewłaściwy model ryzyka. Produkcja aseptyczna w pomieszczeniu zaprojektowanym wyłącznie pod kątem kontroli cząstek nie przejdzie kontroli regulacyjnej, niezależnie od tego, czy wyniki pomiarów liczby cząstek są w normie, ponieważ wizualizacja przepływu powietrza, monitorowanie mikrobiologiczne oraz segregacja przepływu personelu nie zostały uwzględnione w projekcie od samego początku. Traktowanie kwestii „nieaseptyczne/aseptyczne” jako decyzji dotyczącej ryzyka, która kształtuje projekt — a nie jako pozycji do zaznaczenia w formularzu zgodności — wyznacza właściwy zakres dla każdej kolejnej grupy urządzeń.

Normy, które zmieniają zakres zastosowania sprzętu

Norma ISO 14644-1:2015 określa system klasyfikacji, który bezpośrednio wiąże klasę pomieszczenia czystego z rozkładem przepływu powietrza oraz wyposażeniem filtrującym, jakie pomieszczenie to musi posiadać. Przejście z klasy ISO 6 do klasy ISO 5 nie jest nieznacznym ulepszeniem — stanowi to zasadniczą zmianę w fizycznej konstrukcji pomieszczenia.

Poniżej klasy ISO 6 nawiew powietrza o przepływie mieszanym zapewnia najwyższą osiągalną wydajność bez stosowania przepływu jednokierunkowego. Klasa ISO 6 stanowi górną granicę dla systemów niejednokierunkowych; osiągnięcie klasy ISO 5 lub wyższej wymaga zastosowania konstrukcji z przepływem jednokierunkowym, zazwyczaj w postaci układu filtrów HEPA zamontowanego na całej powierzchni sufitu z powrotem powietrza z podłogi lub dolnej części ścian. Zmiana ta wpływa na konstrukcję sufitu, obszar pokrycia filtrami oraz złożoność uszczelniania i walidacji każdego elementu filtrującego w układzie. Dla nabywców korzystających ze starszych specyfikacji Federal Standard 209E — wciąż powszechnych w dokumentacji starszych obiektów i niektórych umowach z klientami — klasa ISO 5 odpowiada klasie 100, a klasa ISO 7 odpowiada klasie 10 000.

Granica klasyfikacji nie ogranicza się jedynie do określenia limitów wielkości cząstek. Decyduje ona o tym, czy nabywca może zastosować prostszą konfigurację sufitu, czy też musi pogodzić się ze złożonością i wymaganiami dotyczącymi uruchomienia pełnego systemu jednokierunkowego. Błędna ocena klasy docelowej o jeden poziom ISO w niewłaściwym kierunku jest jednym z bardziej kosztownych błędów projektowych, ponieważ różnic konstrukcyjnych i filtracyjnych między klasami ISO 6 a ISO 5 nie da się skorygować poprzez prostą wymianę produktu po zamontowaniu sufitu.

Grupy sprzętu, które nabywcy powinni określić przed złożeniem zapytania ofertowego

Trzy parametry konfiguracyjne są najczęściej traktowane jako decyzje dotyczące układu na późnym etapie projektu, podczas gdy powinny być uwzględniane już na etapie przygotowywania zapytania ofertowego. Każdy z nich ma wpływ na to, czy zainstalowane pomieszczenie będzie w stanie spełnić wymagania docelowej klasy w stanie eksploatacyjnym, a pozostawienie któregokolwiek z nich bez określenia powoduje przeniesienie kosztów związanych z dopracowaniem projektu z fazy projektowania do fazy kwalifikacji.

Rodzaj nawiewu powietrza decyduje o skuteczności rozrzedzania i usuwania zanieczyszczeń. Sufitowy nawiew HEPA z nierównomiernie perforowaną płytą rozpraszającą konsekwentnie przewyższa wydajnością zwykły wylot HEPA przy tej samej prędkości czołowej: płyta rozdziela strumień powietrza bardziej równomiernie w obszarze roboczym, a dane badawcze wskazują, że może to zmniejszyć średnie stężenie cząstek w obszarze roboczym o około 20% w porównaniu z wylotem HEPA bez płyty rozpraszającej. Wartość ta stanowi wskaźnik projektowy, a nie certyfikowany punkt odniesienia, jednak stanowi wystarczające uzasadnienie, aby uwzględnić płytę w specyfikacji przed złożeniem zapytania ofertowego, zamiast pozostawiać tę kwestię jako opcję dostawcy.

Umiejscowienie kratek powrotnych ma nieproporcjonalnie duże konsekwencje dla odnawiania powietrza w pomieszczeniu. Preferowanym rozwiązaniem w pomieszczeniach o przepływie mieszanym jest umieszczenie kratek powrotnych tak, aby ich górna krawędź znajdowała się nie dalej niż 0,7 m od podłogi, w układzie z nawiewem górnym i powrotem dolnym. Zastosowanie zamiast tego powrotu górnego — co często jest rozwiązaniem najłatwiejszym pod względem architektonicznym — w przybliżeniu podwaja czas samoczyszczenia i utrudnia osiągnięcie stałego usuwania cząstek o wielkości 5 µm w stanie eksploatacyjnym. Jest to zależność wynikająca z projektu, a nie wymóg normatywny, jednak wyznacza ona twardy pułap tego, jakie testy odbiorcze pomieszczenie może realistycznie przejść. Traktowanie rozmieszczenia kratek powrotnych jako detalu wykończenia wnętrz, a nie jako czynnika wpływającego na kontrolę zanieczyszczeń, jest jedną z częstszych przyczyn sporów podczas oddawania obiektu do użytku.

Nabywcy, którzy przystępują do zapytania ofertowego bez określenia tych trzech parametrów, przekonają się, że różni dostawcy przyjmują różne domyślne założenia — a wynikające z nich rozbieżności w wydajności ujawniają się dopiero podczas testów odbiorczych. W przypadku projektów, w których rozważa się zastosowanie modułowej konstrukcji pomieszczeń czystych, powyższe decyzje dotyczące konfiguracji przepływu powietrza mają równie duże znaczenie i muszą zostać ustalone przed sfinalizowaniem układu modułowego.

Ograniczenia dostawców mające wpływ na uruchomienie

W pomieszczeniach klasy ISO 5 i czystszych standardowym rozwiązaniem zapewniającym przepływ jednokierunkowy są układy filtrów HEPA pokrywające całą powierzchnię sufitu z powrotem powietrza z podłogi. Wydajność tego rozwiązania jest najwyższa z możliwych, ale jego instalacja jest wymagająca: konstrukcje sufitowe muszą wytrzymać obciążenie i zapewnić szczelność ciągłego układu filtrów HEPA, a zapobieganie nieszczelnościom filtrów na całej powierzchni sufitu jest technicznie trudne. Jeśli jakikolwiek element tego układu sufitowego ulegnie nieszczelności, klasyfikacja pomieszczenia zostaje naruszona w miejscu nieszczelności, a usterka może nie być widoczna aż do momentu przeprowadzenia testów integralności filtrów podczas uruchamiania — wówczas naprawa wymaga dostępu do infrastruktury sufitowej, która jest już w pełni zainstalowana.

W przypadku mniejszych pomieszczeń czystych lub klas o mniej rygorystycznych wymaganiach filtry HEPA montowane z boku, wyposażone w warstwę rozdzielającą zapobiegającą wyciekom oraz kratkę, stanowią uzasadnioną alternatywę, która zmniejsza złożoność konstrukcji sufitu i zmienia podział obowiązków między dostawcą a zamawiającym. Obowiązek przeprowadzenia odbioru technicznego nie znika; rozkład przepływu powietrza w przypadku montażu bocznego nadal musi zostać zweryfikowany w celu potwierdzenia, że pomieszczenie osiąga docelową klasę czystości. Jednak wymagania konstrukcyjne dotyczące sufitu są mniejsze, a zakres prac związanych z sufitem, który należy rozdzielić między zamawiającego a dostawcę w dokumentacji umownej, jest węższy.

Problem praktyczny nie polega na tym, że jedna konfiguracja jest uniwersalnie lepsza. Chodzi o to, że wybór między nimi musi zostać dokonany – a zakres odpowiedzialności wyraźnie przypisany – zanim poprosi się dostawców o przedstawienie ofert. Gdy za klasyfikację pomieszczeń, filtrację końcową, urządzenia transferowe i rysunki dostawców odpowiadają różne zespoły, a żadna z stron nie ponosi wyłącznej odpowiedzialności za logikę kontroli zanieczyszczeń, granice między tymi zakresami stają się głównym źródłem opóźnień w uruchomieniu. Kompletny pakiet do pomieszczeń czystych od jednego dostawcy zmniejsza ryzyko związane z punktami styku, ale wymaga od tego dostawcy przyjęcia zatwierdzonej odpowiedzialności za cały system. Podział zamówień zmniejsza to ryzyko tylko wtedy, gdy nabywca bezpośrednio ponosi odpowiedzialność za projekt i walidację systemu HVAC; bez tej odpowiedzialności niejasności dotyczące zakresu obowiązków między dostawcami kumulują się i są rozwiązywane kosztownie podczas kwalifikacji, a nie tanio na etapie projektowania. Na przykład jednostki wentylacyjno-filtrujące muszą być określone z uwzględnieniem potwierdzonej kompatybilności ciśnienia statycznego z konstrukcją komory sufitowej pomieszczenia — jest to zależność, która często wykracza poza granice odpowiedzialności poszczególnych dostawców.

Przed zwolnieniem wymagane są dowody potwierdzające zgodę

Określenie kryteriów odbioru przed rozpoczęciem uruchomienia nie jest jedynie formalnością dokumentacyjną. Jest to mechanizm, dzięki któremu potwierdza się, że decyzje projektowe podjęte na wcześniejszych etapach zadziałały zgodnie z zamierzeniami — a także moment, w którym luki w tych wcześniejszych decyzjach stają się formalnie widoczne i kosztowne.

Trzy kategorie danych mają najbardziej bezpośredni związek z parametrami projektowymi omówionymi w niniejszym artykule. Na zdolność samoczyszczenia — czyli zdolność pomieszczenia do przywrócenia stanu zgodnego z limitami klasy po wystąpieniu zanieczyszczenia — bezpośredni wpływ ma rozmieszczenie kratek powrotnych. W pomieszczeniu z górnym powrotem powietrza przywrócenie stanu zgodnego z limitami klasy zajmie około dwa razy więcej czasu niż w pomieszczeniu z dolnym powrotem. Jeśli ten wybór projektowy został potraktowany jako szczegół układu, a nie jako czynnik wpływający na wydajność, nabywca odkryje podczas oddania do użytku, że czas przywrócenia sprawności operacyjnej pomieszczenia nie może spełnić oczekiwanych kryteriów odbioru bez przeprojektowania ścieżki powrotnej. Współczynnik podwojenia jest punktem odniesienia w planowaniu wywodzącym się z badań nad przepływem powietrza; nie jest to wartość wynikająca z konkretnej normy, ale jest na tyle konkretna, że może służyć jako punkt kontrolny podczas odbioru, który powinien znaleźć się w dokumentacji kwalifikacyjnej.

Skuteczność rozprowadzania powietrza — a konkretnie stosunek średniego stężenia cząstek w strefie roboczej do stężenia przy kratce powrotnej — jest mierzalnym wskaźnikiem tego, jak skutecznie konfiguracja nawiewu rozrzedza zanieczyszczenia. Pomieszczenia wyposażone w płytę dyfuzyjną z nierównomiernymi otworami wykazują stosunek o około 20% niższy niż pomieszczenia bez takiej płyty, co oznacza, że płyta dyfuzyjna w wymierny sposób zmniejsza stężenie cząstek w strefie roboczej w porównaniu z wartościami rejestrowanymi przy kratce powrotnej. Wskaźnik ten zapewnia nabywcom wymierną podstawę do porównania rzeczywistej wydajności z założeniami projektowymi oraz do uzasadnienia decyzji dotyczącej konfiguracji w dokumentacji audytowej.

Punkt 17.25 wytycznych WHO dotyczących GMP określa konkretne kryterium regulacyjne: należy wykazać, że przepływ powietrza w pomieszczeniu czystym nie stwarza ryzyka zanieczyszczenia, co oznacza, że cząstki pochodzące od osób przebywających w pomieszczeniu, z procesów produkcyjnych oraz z maszyn nie mogą przedostawać się do stref wysokiego ryzyka w pobliżu produktu. Spełnienie tego wymogu wymaga wizualizacji przepływu powietrza lub badań rozprzestrzeniania się cząstek, które pozwalają prześledzić rzeczywiste ścieżki przenoszenia zanieczyszczeń, a nie tylko statyczne pomiary liczby cząstek. Jest to kryterium, które należy uwzględnić w protokole walidacji przed rozpoczęciem uruchomienia — a nie dodawać je dopiero po wykryciu luki podczas kontroli organów regulacyjnych. Niespełnienie któregokolwiek z trzech powyższych kryteriów akceptacji nie tylko opóźnia dopuszczenie produktu do obrotu, ale także stwarza nierozwiązane ryzyko zanieczyszczenia, które może pozostawać niewidoczne, dopóki nie zostanie ujawnione podczas przeglądu regulacyjnego.

Różnica między projektem pomieszczenia czystego, który zostaje zakwalifikowany zgodnie z harmonogramem, a tym, który tego nie osiąga, często sprowadza się do szeregu decyzji, które należało podjąć jeszcze przed określeniem specyfikacji sprzętu. Potwierdzenie przeznaczenia, docelowej klasyfikacji, trybu pracy, konfiguracji przepływu powietrza oraz dokumentacji odbiorczej dla każdego pomieszczenia przed wystosowaniem zapytania ofertowego skraca czas trwania procesu kwalifikacji, zapobiegając sporom, które w przeciwnym razie narastałyby między dostawcami, zespołami projektowymi oraz w odniesieniu do dokumentacji odbiorczej a wymogami regulacyjnymi.

Przed przejściem do etapu zapytania ofertowego (RFQ) należy przeprowadzić prostą weryfikację praktyczną: czy każde pomieszczenie w projekcie można opisać pod kątem wymaganej klasy czystości w stanie eksploatacyjnym, konfiguracji nawiewu i wywiewu powietrza, logiki przepływu materiałów i personelu oraz konkretnych dowodów potwierdzających, że jest ono gotowe do oddania do użytku? Jeśli którekolwiek z tych zagadnień pozostaje nadal nierozstrzygnięte, proces zamówień publicznych doprowadzi do ich rozwiązania, co wiąże się z wysokimi kosztami.

Często zadawane pytania

Pytanie: Przeprowadzamy remont istniejącego obiektu, a dokumentacja kontraktowa zawiera stare specyfikacje 209E — czy przed ogłoszeniem zapytania ofertowego musimy przeklasyfikować wszystko zgodnie z normą ISO?
O: Nie jest konieczna zmiana klasyfikacji fizycznego pomieszczenia, ale przed określeniem zakresu dostawy należy przyporządkować każdą dotychczasową klasę do jej odpowiednika w normie ISO. Norma federalna 209E została wycofana w 2001 r., a dostawcy działający zgodnie z aktualnymi standardami składają oferty w oparciu o klasyfikacje normy ISO 14644-1. Specyfikacja klasy 100 w starszym dokumencie odpowiada klasie ISO 5; klasa 10 000 odpowiada klasie ISO 7. Należy potwierdzić te odpowiedniki w briefie zapytania ofertowego, aby obie strony oceniały ten sam cel czystości i te same konsekwencje dla sprzętu — szczególnie w przypadku granicy między klasami ISO 5 i 6, gdzie przepływ jednokierunkowy staje się obowiązkowy.

Pytanie: Jeśli inżynier ds. systemów grzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych wciąż dopracowuje koncepcję przepływu powietrza oraz rozmieszczenie kratek powrotnych, czy istnieje jakiś element procesu zaopatrzenia do pomieszczenia czystego, który można bezpiecznie realizować równolegle?
O: Bez ustalenia ostatecznej konfiguracji przepływu powietrza niewiele da się zrealizować. Rodzaj doprowadzanego powietrza, położenie kratki powrotnej oraz układ komory sufitowej bezpośrednio determinują, które produkty do filtracji końcowej są kompatybilne, jakie ciśnienie statyczne muszą zapewnić jednostki wentylatorowo-filtracyjne oraz czy możliwe jest zastosowanie pełnej sufitowej matrycy filtrów HEPA, czy też rozwiązania z montażem bocznym. Zakup urządzeń do filtracji końcowej lub urządzeń transferowych przed ustaleniem tych parametrów stanowi konkretny czynnik prowadzący do konieczności przeróbek układu i opóźnień w uruchomieniu instalacji. Jedynym działaniem w zakresie zaopatrzenia, które można bezpiecznie prowadzić równolegle, jest sporządzenie krótkiej listy dostawców oraz przygotowanie ram dokumentacji odbiorczej — żadne z tych działań nie wiąże się z ustaleniem wymiarów sprzętu ani specyfikacji interfejsów.

Pytanie: W którym momencie rozdzielenie zamówień między wielu dostawców staje się bardziej ryzykowne niż wybór jednego zintegrowanego pakietu?
O: Podział zamówień staje się obarczony wysokim ryzykiem w momencie, gdy nabywca nie może bezpośrednio przejąć odpowiedzialności za projektowanie i walidację systemu HVAC. Gdy klasyfikacja pomieszczeń, filtracja końcowa, urządzenia transferowe oraz rysunki dostawców znajdują się w gestii różnych zespołów, a żadna z stron nie ponosi odpowiedzialności za logikę kontroli zanieczyszczeń, na styku tych elementów narastają luki w zakresie – a luki te są usuwane dopiero podczas kwalifikacji, a nie na etapie projektowania. Posiadanie jednego zintegrowanego dostawcy zmniejsza ryzyko związane z punktami styku, ale wymaga od niego przejęcia zweryfikowanej odpowiedzialności za cały system. Jeśli zespół zamawiającego dysponuje potencjałem inżynieryjnym pozwalającym na bezpośrednie przejęcie odpowiedzialności za projekt i walidację systemu HVAC, podział zamówień może być bezpieczniejszym wyborem biznesowym; bez takiej wewnętrznej odpowiedzialności oszczędności wynikające z podziału zamówień są zazwyczaj niwelowane przez koszty związane z opóźnieniami w uruchomieniu instalacji.

Pytanie: Czy wymóg WHO GMP 17.25 dotyczący wizualizacji przepływu powietrza ma zastosowanie do niesterylnych pomieszczeń czystych w przemyśle farmaceutycznym, czy tylko do produkcji aseptycznej?
Odp.: Wytyczna WHO GMP 17.25 odnosi się wyraźnie do kontekstu wytwarzania produktów sterylnych, więc jej bezpośrednia moc regulacyjna ma zastosowanie do środowisk aseptycznych. Jednak podstawowa zasada — zgodnie z którą należy wykazać, że przepływ powietrza nie przenosi zanieczyszczeń od osób przebywających w pomieszczeniu lub sprzętu do stref produktów wysokiego ryzyka — jest coraz częściej wymagana przez organy regulacyjne w ramach załącznika 1 do unijnych wytycznych GMP oraz powiązanych ram prawnych, ilekroć istnieje ryzyko zanieczyszczenia produktu. W przypadku pomieszczeń czystych niesterylnych wymóg wizualizacji przepływu powietrza może nie być sformułowany w identyczny sposób w przepisach, ale jeśli protokół walidacji nie wykazuje, że rozkład przepływu powietrza zapewnia ochronę, podczas kontroli nadal może to zostać uznane za lukę w kontroli zanieczyszczeń. Najbezpieczniejszym podejściem jest uwzględnienie wizualizacji przepływu powietrza w protokole kwalifikacji niezależnie od klasyfikacji sterylności, a następnie dostosowanie jej zakresu proporcjonalnie do ryzyka związanego z procesem.

Pytanie: W jaki sposób nabywca powinien zdecydować, czy modułowe pomieszczenie czyste jest realną opcją, czy też pomieszczenie budowane na miejscu jest bardziej odpowiednim wyborem dla jego projektu?
O: Decyzja zależy od tego, na ile klasyfikacja pomieszczenia, jego powierzchnia oraz sposób użytkowania będą prawdopodobnie stabilne w całym okresie eksploatacji obiektu. Konstrukcja modułowa zapewnia szybsze terminy oddania do użytku oraz możliwość rekonfiguracji, co ma rzeczywistą wartość w przypadku zmian wymagań produkcyjnych lub klasyfikacji regulacyjnych. Konstrukcja budowana na miejscu jest zazwyczaj bardziej odpowiednia, gdy pomieszczenie czyste musi być ściśle zintegrowane z istniejącą infrastrukturą budynku, gdy docelowa klasa wymaga obciążeń konstrukcyjnych stropu, których systemy modułowe nie są w stanie wytrzymać, lub gdy długoterminowa trwałość przeważa nad elastycznością. Decyzje dotyczące konfiguracji przepływu powietrza omówione w niniejszym artykule — rodzaj nawiewu, rozmieszczenie powrotów, specyfikacja płyt dyfuzyjnych — mają zastosowanie w równym stopniu do konstrukcji modułowych i muszą zostać podjęte przed sfinalizowaniem układu modułowego, więc modułowość nie znosi obowiązku projektowania na wcześniejszym etapie; zmienia ona fizyczną metodę montażu, a nie logikę kontroli zanieczyszczeń.