Специалисты по закупкам, которые утверждают перечни оборудования до того, как будут окончательно определены концепция воздушных потоков и стратегия переноса, регулярно сталкиваются с этой проблемой в самый неподходящий момент — во время квалификационных испытаний, когда границы помещений уже зафиксированы, оборудование установлено, а переделка означает задержку, измеряемую месяцами, а не днями. Суть проблемы заключается не в выборе неподходящего продукта, а в том, что запрос предложений направляется до того, как определены назначение каждого помещения, его классификация, режим работы и требования к подтверждению приемки, в результате чего объем работ поставщика согласовывается на основе неполной технической задачи. Решение, позволяющее избежать этой ситуации, следует принимать на раннем этапе: рассматривать исходные данные по проектированию чистых помещений как предварительные условия закупки, а не как детали, которые необходимо уточнить во время ввода в эксплуатацию. Ниже приведены пороговые значения, последствия для конфигурации и вопросы, касающиеся границ ответственности поставщиков, необходимые закупщикам для оценки готовности проекта к выходу на рынок.

Принятие решения о чистом помещении начинается с определения условий эксплуатации и уровня риска

Первое решение заключается не в том, какое оборудование приобрести, а в том, требует ли назначение чистой комнаты только контроля за содержанием частиц или же контроль за микроорганизмами должен быть заложен в основу каждого последующего этапа выбора.

Неасептическая контролируемая среда — используемая в производстве полупроводников, при сборке определённой электроники или в производстве фармацевтических препаратов в твердой лекарственной форме — требует такой конструкции, которая обеспечивает удержание количества частиц в пределах установленных классов. Стратегия предотвращения загрязнения основывается на эффективности разбавления, схеме воздушных потоков и дисциплине персонала. Стерильная или асептическая среда добавляет второй уровень контроля: микробиологическое загрязнение, исходящее от персонала, поверхностей и производственных операций, не должно попадать на продукт или в зону контакта с продуктом. Это дополнение — не просто незначительная корректировка. Оно меняет требования к устройствам переноса, необходимый уровень каскада давления, последовательность зон переодевания и перечень приемочных испытаний, которые необходимо провести перед выпуском продукции.

Практическим следствием игнорирования этого различия на этапе планирования становится то, что заказчики в конечном итоге выбирают оборудование, исходя из неверной модели рисков. Асептическое производство в помещении, спроектированном исключительно для контроля частиц, не пройдет экспертизу регулирующих органов, независимо от того, соответствуют ли показатели количества частиц установленным нормам, поскольку визуализация воздушных потоков, мониторинг микробиологических показателей и разделение потоков персонала не были заложены в проект с самого начала. Рассмотрение вопроса о неасептичности/асептичности как решения по рискам, определяющего проект, а не как пункта в анкете о соответствии, позволяет правильно определить объем работ для каждой последующей группы оборудования.

Стандарты, влияющие на сферу применения оборудования

Стандарт ISO 14644-1:2015 определяет систему классификации, которая напрямую связывает класс чистой комнаты с схемой воздушных потоков и фильтрующим оборудованием, которое должно быть предусмотрено в помещении. Переход от класса ISO 6 к классу ISO 5 — это не просто незначительное улучшение, а кардинальное изменение физических характеристик помещения.

При уровне чистоты ниже ISO 6 система подачи воздуха со смешанным потоком обеспечивает максимально возможную эффективность без использования однонаправленного потока. Класс ISO 6 представляет собой предельный уровень для систем без однонаправленного потока; для достижения класса ISO 5 или более высокого уровня чистоты требуется конструкция с однонаправленным потоком, как правило, в виде массива фильтров HEPA, установленного по всей площади потолка, с обратным потоком через пол или нижнюю часть стен. Такой переход влечет за собой изменения в конструкции потолка, площади покрытия фильтрами, а также усложняет герметизацию и валидацию каждого фильтрующего элемента в массиве. Для заказчиков, работающих со старыми спецификациями Федерального стандарта 209E — которые до сих пор часто встречаются в документации старых объектов и некоторых контрактах с клиентами — класс ISO 5 соответствует классу 100, а класс ISO 7 — классу 10 000.

Граница классификации не просто определяет предельные значения размера частиц. Она определяет, может ли заказчик использовать более простую конфигурацию потолка или же ему придется принять на себя сложности и требования по вводу в эксплуатацию, характерные для полноценной однонаправленной системы. Неправильная оценка целевого класса на один уровень ISO в неверном направлении является одной из самых дорогостоящих ошибок при планировании, поскольку различия в конструкции и фильтрации между классами ISO 6 и ISO 5 невозможно исправить простой заменой оборудования после завершения монтажа потолка.

Группы оборудования, которые покупатели должны определить до отправки запроса предложений

Три параметра конфигурации чаще всего рассматриваются как решения по компоновке, принимаемые на поздних этапах, хотя их следует учитывать уже на этапе подготовки запроса предложений. Каждый из них влияет на то, сможет ли оборудованное помещение соответствовать заданному классу в рабочем состоянии, а отсутствие определения любого из них приводит к переносу затрат на устранение проблем с этапа проектирования на этап квалификации.

Тип подачи воздуха определяет, насколько эффективно происходит разбавление и удаление загрязнений. Потолочный HEPA-выпуск с неравномерно перфорированной диффузионной пластиной стабильно превосходит по эффективности простой HEPA-выпуск при одинаковой скорости потока на лицевой поверхности: пластина более равномерно распределяет воздушный поток по рабочей зоне, и данные исследований показывают, что это позволяет снизить среднюю концентрацию частиц в рабочей зоне примерно на 20% по сравнению с HEPA-выпуском без диффузионной пластины. Этот показатель является ориентиром при проектировании, а не сертифицированным эталоном, но он служит достаточным обоснованием для указания необходимости установки пластины в техническом задании еще до запроса предложений, а не оставлять этот вопрос на усмотрение поставщика.

Расположение решеток обратного воздухозабора имеет серьезные последствия для восстановления чистоты в помещении. В помещениях со смешанной циркуляцией воздуха предпочтительным является размещение решеток обратного воздухозабора так, чтобы их верхний край находился не более чем в 0,7 м от пола, в конфигурации «подача сверху — обратный воздухозабор снизу». Установка решеток обратного воздухозабора в верхней части помещения — что зачастую является самым простым решением с архитектурной точки зрения — примерно вдвое увеличивает время самоочищения и затрудняет стабильное удаление частиц размером 5 мкм в рабочем режиме. Это взаимосвязь между конструктивными решениями и их последствиями, а не требование нормативов, однако она устанавливает жесткий предел того, какие приемочные испытания помещение реально может пройти. Рассмотрение размещения решеток обратного воздухозабора как детали внутренней отделки, а не как фактора, влияющего на контроль загрязнения, является одной из наиболее распространенных причин споров при вводе в эксплуатацию.

Заказчики, которые приступают к запросу предложений (RFQ) без определения этих трёх параметров, столкнутся с тем, что разные поставщики исходят из разных исходных допущений по умолчанию — и что различия в эксплуатационных характеристиках, обусловленные этими допущениями, выявляются только на этапе приемочных испытаний. В случае проектов, где рассматривается возможность строительства модульных чистых помещений, вышеуказанные решения по конфигурации воздушных потоков применимы в равной степени и должны быть согласованы до окончательного утверждения модульной планировки.

Ограничения со стороны поставщиков, влияющие на ввод в эксплуатацию

Для помещений класса ISO 5 и более чистых стандартным способом обеспечения однонаправленного воздушного потока является установка массивов фильтров HEPA по всей площади потолка с обратным воздухозабором с пола. Эффективность такой системы является максимально возможной, однако её монтаж сопряжён со значительными сложностями: потолочные конструкции должны выдерживать нагрузку и обеспечивать герметичность непрерывного массива фильтров HEPA, а предотвращение утечек через фильтры по всей площади потолка представляет собой техническую сложность. Если какой-либо элемент этого потолочного массива дает утечку, классификация помещения в месте утечки нарушается, причём дефект может оставаться незаметным до тех пор, пока во время ввода в эксплуатацию не будет проведена проверка целостности фильтров — и на этом этапе для устранения неполадки потребуется доступ к уже полностью смонтированной потолочной инфраструктуре.

Для небольших чистых помещений или классов с менее строгими требованиями боковые HEPA-фильтры с распределительным слоем, предотвращающим утечки, и решеткой представляют собой вполне приемлемую альтернативу, которая упрощает конструкцию потолка и изменяет границы ответственности поставщиков. Обязанность по вводу в эксплуатацию не отпадает: распределение воздушного потока при боковой установке по-прежнему необходимо проверить, чтобы подтвердить соответствие помещения требуемому классу. Однако конструктивные требования к потолку снижаются, а объем работ на уровне потолка, который необходимо распределить между заказчиком и поставщиком в договорной документации, сокращается.

Практическая проблема заключается не в том, что одна из конфигураций является безусловно лучшей. Дело в том, что выбор между ними необходимо сделать — и четко распределить сферу ответственности — до того, как поставщикам будет предложено предоставить коммерческие предложения. Когда классификация помещений, конечная фильтрация, передающие устройства и чертежи поставщиков находятся в ведении разных команд, при этом ни одна из сторон не несет ответственности за логику контроля загрязнения, стыки между этими сферами ответственности становятся основной причиной задержек при вводе в эксплуатацию. Полный пакет оборудования для чистой комнаты от одного поставщика снижает риск несовместимости, но требует, чтобы этот поставщик нес подтвержденную ответственность за всю систему в целом. Разделение закупок снижает этот риск только в том случае, если заказчик непосредственно несет ответственность за проектирование и валидацию системы ОВКВ; в отсутствие такой ответственности неопределенность в отношении сфер ответственности между поставщиками накапливается и устраняется дорогостоящим образом на этапе квалификации, а не с меньшими затратами на этапе проектирования. Например, вентиляторно-фильтрующие агрегаты должны быть выбраны с учетом подтвержденной совместимости статического давления с конструкцией потолочной камеры чистой комнаты — эта зависимость часто выходит за рамки ответственности одного поставщика.

Для освобождения требуются доказательства признания вины

Определение критериев приемки до начала ввода в эксплуатацию — это не просто формальность в документации. Это механизм, с помощью которого подтверждается, что проектные решения, принятые на более ранних этапах, сработали так, как и предполагалось, — и именно на этом этапе недостатки этих ранних решений становятся официально заметными и обходятся дорого.

Три категории данных наиболее непосредственно связаны с проектными параметрами, рассматриваемыми в данной статье. На способность помещения к самоочищению — то есть на его способность восстанавливать состояние в пределах допустимых значений класса после загрязнения — напрямую влияет расположение решетки обратного воздухозабора. В помещении с верхним обратным воздухозабором восстановление занимает примерно в два раза больше времени, чем в помещении с нижним обратным воздухозабором. Если этот проектный выбор рассматривался как деталь планировки, а не как параметр, влияющий на эксплуатационные характеристики, то при вводе в эксплуатацию заказчик обнаружит, что время восстановления работоспособности помещения не соответствует ожидаемым критериям приемки без перепроектирования обратного воздуховода. Коэффициент удвоения является ориентиром при планировании, полученным на основе исследований воздушных потоков; это значение не прослеживается до какого-либо конкретного стандарта, но оно достаточно конкретно, чтобы служить контрольным показателем при вводе в эксплуатацию, который должен быть отражён в документации по аттестации.

Эффективность распределения воздуха — а именно соотношение средней концентрации частиц в рабочей зоне к концентрации у возвратной решетки — является измеримым показателем того, насколько эффективно система подачи воздуха разбавляет загрязнение. В помещениях, оборудованных диффузионной пластиной с неравномерной перфорацией, это соотношение примерно на 20% ниже, чем в помещениях без такой пластины, что означает: диффузионная пластина заметно снижает концентрацию частиц в рабочей зоне по сравнению с показателями на возвратной решетке. Данный показатель дает покупателям количественную основу для сравнения фактических эксплуатационных характеристик с проектными замыслами, а также для обоснования выбора конфигурации в аудиторской документации.

Пункт 17.25 GMP ВОЗ устанавливает конкретный нормативный критерий: необходимо доказать, что воздушные потоки в чистом помещении не представляют риска загрязнения, то есть частицы, поступающие от персонала, производственных операций и оборудования, не должны распространяться в зоны повышенного риска вблизи продукта. Выполнение этого требования предполагает визуализацию воздушных потоков или испытания по рассеиванию частиц, позволяющие отследить фактические пути переноса загрязнения, а не ограничиваться лишь статическим подсчётом частиц. Этот критерий необходимо заложить в протокол валидации до начала ввода в эксплуатацию, а не добавлять его позже, после выявления несоответствий в ходе инспекции регулирующих органов. Невыполнение любого из трёх вышеуказанных критериев приёмки не просто замедляет выпуск продукции; оно создаёт неустранимый риск загрязнения, который может оставаться незаметным до тех пор, пока он не будет выявлен в ходе проверки регулирующими органами.

Грань между проектом чистой комнаты, проходящим аттестацию в установленные сроки, и проектом, который не проходит её, зачастую заключается в ряде решений, которые следовало принять ещё до определения спецификаций оборудования. Подтверждение режима эксплуатации, целевой классификации, режима работы, конфигурации воздушных потоков и приемных доказательств для каждого помещения до направления запроса предложений сокращает сроки аттестации, предотвращая споры, которые в противном случае накапливаются между поставщиками, проектными группами, а также между данными пуско-наладочных испытаний и нормативными требованиями.

Прежде чем переходить к этапу запроса предложений (RFQ), следует провести простую практическую проверку: можно ли для каждого помещения в проекте описать требуемый класс чистоты в рабочем состоянии, схему притока и отвода воздуха, логику перемещения грузов и потоков персонала, а также конкретные доказательства, подтверждающие его готовность к сдаче? Если какой-либо из этих аспектов останется нерешенным, процесс закупки приведет к их устранению, что обойдется дорого.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Мы проводим ремонт существующего объекта, в контрактной документации которого указаны устаревшие технические требования 209E — нужно ли нам перевести все на стандарты ISO перед тем, как объявить запрос предложений?
A: Переклассификация физического помещения не требуется, однако перед составлением технического задания для поставщика необходимо сопоставить каждый устаревший класс с его эквивалентом по стандарту ISO. Федеральный стандарт 209E был отменен в 2001 году, и поставщики, работающие в соответствии с действующими стандартами, составляют коммерческие предложения на основе классификации по стандарту ISO 14644-1. Спецификация класса 100 в устаревшем документе соответствует классу ISO 5; класс 10 000 — классу ISO 7. Уточните эти соответствия в техническом задании на запрос предложений, чтобы обе стороны оценивали одни и те же целевые показатели чистоты и одни и те же последствия для оборудования — особенно на границе между классами ISO 5 и 6, где становится обязательным однонаправленное воздушное течение.

Вопрос: Если инженер по системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ) ещё дорабатывает схему воздушных потоков и расположение возвратных решеток, есть ли какие-либо этапы закупки оборудования для чистой комнаты, которые можно безопасно осуществлять параллельно?
A: Практически ничто не может продвигаться без окончательного утверждения конфигурации воздушных потоков. Тип подачи воздуха, расположение решетки возврата и устройство потолочной камеры напрямую определяют, какие устройства конечной фильтрации совместимы, на какое статическое давление должны быть рассчитаны вентиляторно-фильтрующие агрегаты и возможна ли установка массива HEPA по всей площади потолка или же целесообразнее использовать боковую установку. Закупка устройств конечной фильтрации или перепускных устройств до того, как эти параметры будут окончательно утверждены, является типичной ошибкой, приводящей к переделке планировки и задержке ввода в эксплуатацию. Единственные закупочные мероприятия, которые можно безопасно проводить параллельно, — это составление короткого списка поставщиков и подготовка структуры документации по приемочным испытаниям; ни одно из них не предполагает фиксации габаритов оборудования или спецификаций интерфейсов.

Вопрос: В какой момент распределение закупок между несколькими поставщиками становится более рискованным, чем приобретение единого комплексного пакета?
A: Разделение закупок становится высокорискованным в тот момент, когда заказчик не может взять на себя прямую ответственность за проектирование и валидацию систем ОВКВ. Когда классификация помещений, фильтрация на конечных устройствах, переходные устройства и чертежи поставщиков находятся в ведении разных команд, при этом ни одна из сторон не несет ответственности за логику контроля загрязнения, на стыках возникают пробелы в объеме работ — и эти пробелы устраняются уже на этапе квалификации, а не на этапе проектирования. Наличие единого интегрированного поставщика снижает риски, связанные с границами взаимодействия, но требует, чтобы этот поставщик нес подтвержденную ответственность за всю систему в целом. Если команда заказчика обладает инженерными возможностями, позволяющими ей напрямую брать на себя ответственность за проектирование и валидацию систем ОВКВ, разделение закупок может стать более безопасным коммерческим решением; в отсутствие такой внутренней ответственности экономия от разделения закупок, как правило, нивелируется затратами, связанными с задержкой ввода в эксплуатацию.

Вопрос: Применяется ли требование ВОЗ GMP 17.25 по визуализации воздушных потоков к нестерильным фармацевтическим чистым помещениям или только к асептическому производству?
A: Документ ВОЗ «GMP 17.25» прямо связан с условиями производства стерильной продукции, поэтому его прямая нормативная сила распространяется на асептические среды. Однако основной принцип — необходимость доказать, что воздушные потоки не переносят загрязнения от персонала или оборудования в зоны продукции с высоким риском — все чаще становится обязательным требованием регулирующих органов в соответствии с Приложением 1 к GMP ЕС и связанными нормативными документами во всех случаях, когда существует риск загрязнения продукции. В случае нестерильных чистых помещений требование о визуализации может и не быть сформулировано в точно таких же нормативных терминах, но если ваш протокол валидации не может доказать, что схемы воздушных потоков обеспечивают защиту, в ходе инспекции это всё равно может быть отмечено как пробел в системе контроля загрязнения. Наиболее безопасным подходом является включение визуализации воздушных потоков в протокол квалификации независимо от классификации стерильности, а затем определение её объема пропорционально риску, связанному с технологическим процессом.

Вопрос: Как покупателю определить, является ли модульная чистая комната целесообразным вариантом или же для его проекта более подходящим выбором будет комната, построенная на месте?
A: Решение зависит от того, насколько стабильными, по всей вероятности, будут классификация помещения, его площадь и режим эксплуатации в течение всего срока эксплуатации объекта. Модульное строительство обеспечивает более быстрый ввод в эксплуатацию и возможность перепланировки, что имеет реальную ценность в случае изменения производственных требований или нормативных классификаций. Строительство на месте, как правило, более целесообразно, когда чистая комната должна быть тесно интегрирована с существующей инфраструктурой здания, когда целевой класс требует от потолка несущих нагрузок, которые модульные системы не могут выдержать, или когда долгосрочная стабильность превосходит гибкость. Решения по конфигурации воздушных потоков, рассматриваемые в данной статье — тип притока, расположение возвратных отверстий, характеристики диффузионных пластин — в равной степени применимы к модульным конструкциям и должны быть определены до окончательного утверждения модульной планировки, поэтому модульность не снимает обязательств по предварительному проектированию; она изменяет физический метод сборки, но не логику контроля загрязнения.