Có phải phòng sạch càng sạch càng tốt hay không?
Phòng sạch không phải cứ đạt cấp sạch càng cao thì càng tốt. Cấp sạch cao hơn đồng nghĩa với yêu cầu kiểm soát hạt, lưu lượng khí, lọc khí, chênh áp và vận hành nghiêm ngặt hơn, kéo theo chi phí đầu tư và năng lượng cao hơn.
Điều quan trọng là lựa chọn mức kiểm soát phù hợp với sản phẩm và quy trình sản xuất.
Câu hỏi quan trọng không phải là cấp sạch cao nhất là cấp nào? mà là quy trình này thực sự cần kiểm soát đến mức nào?. Một phương án có cấp sạch cao nhưng vượt xa yêu cầu công nghệ có thể làm tăng đáng kể vốn đầu tư và chi phí vận hành mà không tạo thêm giá trị tương ứng.
Cấp sạch cao hơn chủ yếu thể hiện mức kiểm soát môi trường nghiêm ngặt hơn, đặc biệt đối với nồng độ hạt trong không khí.
Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa mọi sản phẩm hoặc công đoạn đều cần điều kiện sạch ở mức cao nhất.
Một phòng sạch được xem là phù hợp khi điều kiện môi trường bên trong đáp ứng được yêu cầu của sản phẩm, quy trình và tiêu chuẩn áp dụng.
Nếu công đoạn không có nguy cơ nhiễm tương ứng với mức kiểm soát cao hơn, việc nâng cấp cấp sạch có thể không mang lại lợi ích kỹ thuật đáng kể.
Chẳng hạn, trong cùng một cơ sở sản xuất có thể tồn tại khu vực trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, khu vực chuẩn bị nguyên liệu, khu vực đóng gói và các không gian phụ trợ. Mỗi khu vực có thể có mức độ nhạy cảm với nhiễm khác nhau.
Sạch hơn và phù hợp hơn là hai khái niệm không hoàn toàn giống nhau.
Khi nâng yêu cầu cấp sạch, không chỉ một thông số về nồng độ hạt thay đổi. Toàn bộ hệ thống kỹ thuật và cách vận hành phòng sạch có thể phải được thiết kế ở mức cao hơn.
Trước hết là hệ thống HVAC. Mức kiểm soát sạch càng nghiêm ngặt thường đòi hỏi khả năng cấp, hồi và xử lý không khí phù hợp để duy trì điều kiện thiết kế ổn định. Lưu lượng gió, khả năng lọc, kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và chênh áp đều cần được tính toán đồng bộ.
Hệ thống lọc cũng có thể phải sử dụng cấu hình phù hợp với yêu cầu kiểm soát cao hơn. Khi lượng không khí được xử lý lớn hơn hoặc yêu cầu lọc nghiêm ngặt hơn, công suất thiết bị và phụ tải liên quan cũng có thể tăng.
Một phòng sạch có yêu cầu cao còn liên quan đến:
Hệ thống cấp và hồi gió.
Bộ lọc và các cấp lọc.
Thiết bị kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, áp suất.
Vách, trần và cửa phòng sạch.
Air shower, pass box hoặc các thiết bị kiểm soát trung gian khi cần.
Hệ thống giám sát và cảnh báo môi trường.
Công tác kiểm tra, cân chỉnh và thẩm định.
Chi phí điện năng trong quá trình vận hành.
► Nếu nâng cấp cấp sạch mà không xuất phát từ yêu cầu thực tế của quy trình, doanh nghiệp có thể phải bỏ thêm một khoản vốn đáng kể ngay từ giai đoạn xây dựng, đồng thời chịu chi phí vận hành cao hơn trong suốt vòng đời công trình.
Mức độ sạch cần thiết phải xuất phát từ nguy cơ ảnh hưởng đến sản phẩm, chứ không nên được lựa chọn đơn thuần dựa trên tâm lý “càng cao càng an toàn”.
Có những công đoạn mà sự hiện diện của hạt hoặc các tác nhân nhiễm có thể ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Đây là những khu vực cần được ưu tiên kiểm soát.
Ngược lại, với các khu vực có nguy cơ thấp hơn hoặc không trực tiếp tiếp xúc với sản phẩm ở trạng thái nhạy cảm, việc áp dụng cùng một mức kiểm soát nghiêm ngặt có thể không cần thiết.
Điều này cũng giải thích tại sao thiết kế phòng sạch thường cần xem xét toàn bộ quy trình công nghệ, thay vì chỉ nhìn vào diện tích cần xây dựng.
Cùng một nhà máy, nhưng khu vực sản xuất chính, khu vực chuẩn bị, hành lang, kho trung gian, khu vực thay đồ và các không gian phụ trợ có thể có yêu cầu kiểm soát khác nhau.
Mục tiêu cuối cùng là tạo ra môi trường đủ sạch cho đúng mục đích sử dụng, đồng thời tránh đầu tư vượt quá nhu cầu.
Bước đầu tiên không nên là chọn một cấp sạch rồi mới tìm cách thiết kế hệ thống để đáp ứng. Cần bắt đầu từ sản phẩm và quy trình sản xuất.
Doanh nghiệp cần xác định sản phẩm có nhạy cảm với nhiễm hạt hay không, công đoạn nào sản phẩm tiếp xúc với môi trường, trạng thái sản phẩm ở từng bước và những yếu tố môi trường có thể ảnh hưởng đến chất lượng.
Tùy ngành sản xuất, ngoài kiểm soát hạt còn có thể cần quan tâm đến nhiệt độ, độ ẩm, vi sinh, áp suất hoặc các điều kiện môi trường khác.
Khi yêu cầu công nghệ đã được xác định, đơn vị thiết kế mới có cơ sở để chuyển hóa các yêu cầu đó thành thông số kỹ thuật của phòng sạch.
Cách tiếp cận này giúp tránh tình trạng chọn cấp sạch theo cảm tính hoặc chọn theo cấp cao nhất vì cho rằng như vậy sẽ an toàn hơn.
Một quy trình có thể bao gồm nhiều bước, nhưng chỉ một số công đoạn thực sự nhạy cảm với điều kiện môi trường. Đây là những vị trí cần được ưu tiên về cấp sạch, kiểm soát luồng khí, chênh áp và các biện pháp ngăn nhiễm.
Thay vì đặt mục tiêu làm toàn bộ nhà máy ở cùng một mức sạch, doanh nghiệp có thể xem xét phân vùng kiểm soát.
Ví dụ, khu vực có sản phẩm hở và nhạy cảm có thể cần điều kiện nghiêm ngặt hơn. Các khu vực chuẩn bị hoặc hỗ trợ có thể sử dụng mức kiểm soát thấp hơn nhưng vẫn bảo đảm không gây ảnh hưởng đến vùng trọng yếu.
Phân tích theo công đoạn giúp nguồn lực đầu tư được tập trung vào đúng nơi tạo ra giá trị kiểm soát lớn nhất.
Cấp sạch phù hợp cần được xác định cùng với đánh giá nguy cơ nhiễm.
Nguồn gây nhiễm có thể đến từ nhiều yếu tố:
Con người và hoạt động của nhân viên.
Nguyên liệu, bao bì và sản phẩm trung gian.
Thiết bị sản xuất.
Quá trình thao tác và vệ sinh.
Luồng di chuyển của người và vật liệu.
Trao đổi không khí giữa các khu vực.
Cấu trúc và vật liệu hoàn thiện phòng sạch.
Nếu chỉ nâng cấp hệ thống lọc mà không kiểm soát tốt các nguồn phát sinh và đường truyền nhiễm, hiệu quả tổng thể của phòng sạch vẫn có thể không đạt như kỳ vọng.
Sau khi xác định yêu cầu sản phẩm và nguy cơ nhiễm, cần đối chiếu với các tiêu chuẩn, quy định và yêu cầu chất lượng áp dụng cho dự án.
Tùy lĩnh vực, doanh nghiệp có thể phải đáp ứng các yêu cầu khác nhau về kiểm soát hạt, vi sinh, nhiệt độ, độ ẩm, chênh áp, hướng dòng khí hoặc điều kiện vận hành.
Không nên suy ra cấp sạch chỉ từ tên ngành sản xuất. Hai cơ sở cùng thuộc một lĩnh vực nhưng khác nhau về sản phẩm, quy trình, thiết bị hoặc mức độ tiếp xúc với môi trường vẫn có thể có yêu cầu thiết kế khác nhau.
Việc đối chiếu tiêu chuẩn cần được thực hiện cùng với phân tích quy trình để xác định mức kiểm soát thực sự cần thiết cho từng khu vực.
Sau khi xác định được mức kiểm soát kỹ thuật cần thiết, doanh nghiệp nên đánh giá phương án trên cả hai phương diện: chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành lâu dài.
Một cấp sạch cao hơn có thể kéo theo hệ thống HVAC lớn hơn, thiết bị lọc và kiểm soát nhiều hơn, yêu cầu hoàn thiện cao hơn cũng như công tác kiểm tra và bảo trì phức tạp hơn.
Đặc biệt, chi phí điện cần được xem xét ngay từ giai đoạn thiết kế. Phòng sạch hoạt động liên tục có thể tiêu thụ lượng năng lượng đáng kể cho xử lý và tuần hoàn không khí. Nếu diện tích áp dụng cấp sạch cao quá lớn, chi phí vận hành có thể trở thành một khoản đáng kể trong suốt thời gian sử dụng nhà máy.
Do đó, khi so sánh hai phương án, không nên chỉ hỏi:
Phương án nào sạch hơn?
Mà nên đặt ra các câu hỏi:
Phương án nào đáp ứng đầy đủ yêu cầu?
Phần chênh lệch đầu tư có tạo ra lợi ích kiểm soát tương xứng không?
Chi phí vận hành tăng thêm có cần thiết không?
Đây mới là cơ sở để lựa chọn phương án phòng sạch có hiệu quả đầu tư tốt.
Trong phần lớn dự án, việc áp dụng một mức kiểm soát cao nhất cho toàn bộ nhà máy không phải lúc nào cũng là phương án tối ưu.
Các khu vực trong nhà máy có chức năng khác nhau và mức độ tiếp xúc với sản phẩm khác nhau. Nếu tất cả đều được thiết kế theo yêu cầu của khu vực nghiêm ngặt nhất, doanh nghiệp có thể phải đầu tư hệ thống kỹ thuật lớn hơn nhiều so với nhu cầu thực tế.
Một phương án hợp lý hơn là phân tích mối quan hệ giữa các khu vực và thiết lập mức kiểm soát tương ứng.
Việc phân vùng còn giúp kiểm soát hướng di chuyển của người và vật liệu, hạn chế nguy cơ đưa nguồn nhiễm từ khu vực ít sạch sang khu vực có yêu cầu cao hơn.
Trong một nhà máy, nguồn lực nên được tập trung vào những khu vực mà điều kiện môi trường có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm.
Đó có thể là khu vực thao tác với sản phẩm hở, khu vực có quy trình nhạy cảm hoặc vị trí mà nguy cơ nhiễm cần được kiểm soát nghiêm ngặt.
Tại những khu vực này, việc đầu tư vào cấp sạch cao hơn, hệ thống lọc phù hợp, kiểm soát luồng khí và giám sát môi trường có thể mang lại giá trị thực tế.
Như vậy, doanh nghiệp vẫn đạt được mục tiêu kiểm soát mà không cần mở rộng mức đầu tư cao nhất ra toàn bộ diện tích nhà máy.
Khu vực phụ trợ không có nghĩa là có thể bỏ qua yêu cầu kiểm soát. Tuy nhiên, mức kiểm soát cần được xác định dựa trên chức năng và mối quan hệ của khu vực đó với vùng sản xuất trọng yếu.
Nếu khu vực không trực tiếp tác động đến sản phẩm hoặc có thể được kiểm soát bằng các biện pháp phù hợp khác, không nhất thiết phải áp dụng cùng mức yêu cầu với vùng sản xuất chính.
Đây là cơ sở để xây dựng các vùng có mức độ kiểm soát khác nhau, đồng thời sử dụng chênh áp, luồng khí, airlock, quy trình thay đồ và kiểm soát di chuyển để giảm nguy cơ nhiễm giữa các khu vực.
Cách thiết kế này thường giúp tối ưu diện tích phải duy trì ở cấp sạch cao, từ đó giảm cả vốn đầu tư và chi phí vận hành.
Một phòng sạch có cấp sạch phù hợp nhưng luồng người và vật liệu được tổ chức không tốt vẫn có thể phát sinh nguy cơ nhiễm.
Con người là một trong những nguồn phát sinh hạt đáng kể trong môi trường phòng sạch. Bên cạnh đó, nguyên liệu, bao bì, thiết bị và sản phẩm trung gian cũng có thể trở thành nguồn đưa nhiễm vào khu vực kiểm soát.
Vì vậy, thiết kế cần xem xét đồng thời:
Luồng người.
Luồng nguyên liệu và vật liệu.
Luồng sản phẩm.
Các điểm giao cắt giữa các luồng.
Khu vực thay đồ và airlock.
Cửa ra vào và hướng di chuyển.
Chênh áp giữa các vùng.
Hướng và cách tổ chức dòng khí.
Điều này cho thấy hiệu quả của một phòng sạch không thể đánh giá chỉ bằng việc cấp sạch cao hay thấp.
Một hệ thống được thiết kế đúng mục đích, phân vùng hợp lý và kiểm soát tốt luồng di chuyển có thể hiệu quả hơn một phương án đơn giản chỉ nâng cấp cấp sạch cho toàn bộ nhà máy.
_______________________________
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI XÂY DỰNG TẤN NGHĨA
Điện thoại: 0899 209 779
Địa chỉ: 82/24A Huỳnh Văn Nghệ, Phường 15, Quận Tân Bình, TP. HCM
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI - XÂY DỰNG TẤN NGHĨA
Địa chỉ : 82/24A Huỳnh Văn Nghệ, Phường 15, Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
Hotline : 0899 209 779
Email : hdtannghia@gmail.com
Website : www.tannghiaconstruct.com
TẤN NGHĨA CONSTRUCT
Email: hdtannghia@gmail.com
