Benefícios dos Sistemas Cliente-Servidor para Controlo de Qualidade com Espectroscopia Vis-NIR

Os sistemas de análise que monitorizam a qualidade do produto podem oferecer vantagens substanciais quando organizados numa rede cliente-servidor em comparação com a instalação local mais tradicional. Os aspectos de segurança que precisam ser considerados são discutidos com base no exemplo do software de espectroscopia Vis-NIR do cliente-servidor Vision Air, amplamente utilizado para controle de qualidade na indústria química, de polímeros, farmacêutica e petroquímica.

Status quo

Ao ver os laboratórios de controlo de qualidade de hoje verifiamos que os sistemas analíticos são frequentemente configurados de tal forma que as medições, o armazenamento de dados e a manutenção do sistema são todos executados usando um PC local. Este PC pode estar ligado a um sistema ERP ou LIMS para transmitir os resultados aos pontos de decisão centrais. No entanto, dependendo da complexidade do método analítico utilizado, (vários) utilizadores altamente treinados são necessários para manutenção e configuração (figura 1).

Figura 1. Visão geral do know-how necessário para manter e operar instrumentos analíticos para controle de qualidade em ambiente de laboratório.
 

Isso também é verdadeiro para sistemas de espectroscopia  (Vis-NIR), nos quais os utilizadores que criam modelos e bibliotecas de previsão podem diferir dos utilizadores que realizam análises de rotina. A análise de rotina com a espectroscopia Vis-NIR pode, devido à sua simplicidade, ser realizada por utilizadores não treinados, mas o desenvolvimento de modelo e biblioteca de previsão requer treino específico. No entanto, este último não deve necessariamente ser executado no PC local, mas pode ser alcançado de forma mais eficiente e segura usando uma configuração cliente-servidor. Além disso, essa configuração reduz os custos, especialmente quando usada para terceirizar tarefas mais difíceis

Noções básicas de um sistema cliente-servidor

Antes de entrar em detalhes, a configuração mais básica para um sistema de servidor cliente em um ambiente de controle de qualidade é apresentada na figura 2.

Figura 2. Configuração geral de um sistema cliente-servidor para controle de qualidade. A configuração consiste em três elementos: cliente do servidor, cliente de rotina e banco de dados do servidor.

A finalidade do cliente do servidor, conforme mostrado na figura 2, é configurar e definir os direitos de acesso do cliente de rotina. O próprio cliente de rotina é usado para medições e calibrações de instrumentos. O banco de dados do servidor atua como armazenamento central para todos os dados e configurações. Com base nessa configuração geral, três cenários diferentes (figura 3) são descritos nos próximos capítulos. Para cada um, as vantagens sobre uma configuração não cliente-servidor (figura 1) são apresentadas.

Figura 3. Configurações cliente-servidor descritas neste white paper.

Configuração I e II diferem no número de clientes. A instalação III difere no local de instalação dos elementos individuais de uma configuração típica de cliente / servidor

Setup 1: Single Client

A configuração de cliente-servidor único oferece a possibilidade de aumentar a produtividade por meio da monitorização  do desempenho do equipamento e do fácil acesso aos resultados analíticos, sem interferir nas operações de análise de rotina. O monitoramento permanente, não restrito localmente, do desempenho instrumental e analítico cria tranquilidade e simplifica a manutenção pró-ativa para evitar interrupções, proporcionando economia de custos.

Figura 4. Configuração simples de cliente-servidor com apenas um sistema de espectrómetro que oferece vantagens significativas sobre uma instalação local.

A Figura 4 exibe essa configuração com mais detalhes, onde os dados coletados durante a análise de rotina no laboratório (rotina-cliente) são armazenados automaticamente no banco de dados do servidor. O acesso ao banco de dados é regulado, mas flexível (por exemplo, no escritório) e permite a criação e atualização convenientes de modelos / bibliotecas de previsão usando o Server Client. Além disso, o utilizador do cliente do servidor pode monitorizar a integridade do sistema e, num caso ideal, o software cliente-servidor avisa automaticamente sobre possíveis problemas ou erros. Além disso, o acesso a dados pode ser regulado de maneira mais eficiente com um único banco de dados centralizado.

Além de melhorar a segurança operacional, a segurança dos dados é melhorada ao usar um sistema cliente-servidor. Isso resulta da presença de um banco de dados do servidor agindo como uma unidade de backup automática, que, no caso de uma falha total do sistema operacional local, evita a perda de dados e também possibilita a retomada rápida da operação.

Vantagens em poucas palavras

• Acesso simultâneo a dados

• Nenhuma interferência com a operação de rotina

• Monitoramento conveniente do desempenho analítico e do instrumento

Setup 2: Multiple Clients

Um benefício adicional torna-se evidente quando várias instalações são mantidas numa rede cliente-servidor, em vez de uma configuração independente. As ações redundantes são reduzidas significativamente, já que as alterações podem ser executadas para vários instrumentos em apenas uma etapa. Além da possibilidade de uma manutenção de instrumento mais eficiente, os erros humanos são minimizados como resultado de fluxos de trabalho simplificados. A Figura 5 exibe exemplarmente o processo de atualização de um modelo de previsão para múltiplos instrumentos.

Figura 5. Atualização de vários instrumentos numa única etapa usando uma configuração cliente-servidor.


Vantagens em poucas palavras

• Redução de etapas redundantes

• Fácil atualização de vários instrumentos em uma única etapa

• Monitoramento conveniente de múltiplos instrumentos

Setup 3: Outsourcing

Outro aspecto benéfico do sistema cliente-servidor é a possibilidade de terceirizar tarefas complexas. Para os clientes interessados principalmente nos aspectos aprimorados de segurança de dados de uma configuração de servidor de clientes, a terceirização de apenas a infraestrutura de TI é possível. Os fornecedores que fornecem a infraestrutura de TI não têm acesso aos dados coletados. Para usuários interessados em mais suporte estendido, é possível terceirizar o desenvolvimento do modelo de previsão e o monitoramento da integridade do instrumento. A Figura 6 mostra essa oferta de serviço de atendimento completo da Metrohm.

Figura 6. Serviço de atendimento completo reduzindo a carga de trabalho total dos clientes.

 

Vantagens em poucas palavras

• Melhor uso de recursos humanos

• Modelo de previsão otimizado

• Serviço simplificado

Condições de Fronteira Cliente-Servidor

Para implementar a configuração do cenário de terceirização 3, diferentes aspectos de segurança de dados precisam ser considerados. Além disso, o parceiro associado deve garantir que a confidencialidade de todos os dados do cliente seja garantida em todos os momentos. A seguir, um exemplo é apresentado com base na abordagem da Metrohm com o software cliente-servidor Vision da Metrohm. Em geral, uma declaração de confidencialidade deve estar disponível para um entendimento comum sobre o tratamento de dados. A Metrohm, por exemplo, não revela ou divulga informações (dados de amostra, dados espectrais, marca comercial ou de serviço, métodos, processos, know-how e outras informações proprietárias) que recebe ou acessa através da solução cliente-servidor Vision Air para qualquer terceiro, nem usa essa informação senão com o propósito de fornecer suporte ao cliente.

Além desse acordo comum entre as partes envolvidas, os dados comunicados precisam ser definidos e medidas de segurança que restringem o acesso externo precisam ser postas em prática.

Comunicação de dados e acesso externo

Os dados transferidos entre um cliente Vision Air e um servidor Vision Air são medições (espectros, resultados e valores de referência), informações de integridade do instrumento (teste de diagnóstico, teste de baixo fluxo, testes fotométricos) e eventos (autenticação do usuário, eventos do instrumento). Toda a conexão e comunicação entre o servidor / servidor-clientes (Vision Air Manager Network) e os clientes (Vision Air Routine) são criptografados. Chaves e certificados são incorporados ao aplicativo e à comunicação entre o servidor (Vision Air Manager Network) e os clientes (Vision Air Routine) são baseados no Windows Communication Foundation (WCF) criptografado com AES-256 e assinados usando um certificado SSL. Essa tecnologia é usada de maneira semelhante para https e é considerada totalmente segura.
 

Manipulação de Dados de Segurança

Manipulação de Dados de Segurança

As configurações do sistema criadas no Vision Air Manager e enviadas para clientes individuais da Vision Air Routine são assinadas, cada uma com um código individual, garantindo a autenticidade e a não-modificação. Os resultados coletados com a Vision Air Routine também são assinados e o resultado é destacado uma vez que foi transferido com sucesso para o banco de dados. A manipulação de ambas as configurações criadas pelo Vision Air Manager e os resultados coletados na Vision Air Routine resultarão em uma perda de assinatura.

Acesso ao servidor
Além dos aspectos de segurança relacionados a software, os aspectos relacionados a hardware precisam ser abordados para manter a segurança dos dados e a integridade dos dados. O acesso de ponto único à sala do servidor Metrohm, por exemplo, é restrito a funcionários autenticados e protegido por câmeras de vídeo que monitoram o acesso à sala. Backup automático, vigilância 24 horas por dia e segurança pessoal são
medidas adicionais para garantir a segurança dos dados do cliente. Fontes de energia adicionais estão disponíveis para compensar a falta de energia. O acesso à Rede Vision Air Manager e quaisquer dados armazenados nesses servidores são limitados à equipe de TI da Metrohm e a membros específicos da espectroscopia do Centro de Competência. 
Os servidores recebem backup uma vez por dia e os dados são mantidos por 28 dias. Todos os sistemas de backup são testados regularmente para garantir a capacidade de recuperação de dados.

Offline Mode and Data Recovery

Por último, mas não menos importante, é crucial que a análise de rotina permaneça possível no caso de perda de conectividade de rede ou no caso de uma avaria do cliente e do servidor. O modo offline integrado na Vision Air Routine permite medições mesmo se a conexão com a Internet for interrompida. Os dados coletados são armazenados no banco de dados local e no banco de dados do Metrohm Server, onde o cliente pode definir quais dados são transferidos por upload para o Servidor Metrohm.

• A perda de conectividade de rede entre o cliente (Vision Air Routine) e o servidor (Vision Air Manager Network) não afetará a operação local do instrumento NIR e a medição poderá continuar sem afetar os dados de configuração atuais. Os novos dados de configuração em potencial que foram preparados no servidor aguardarão o download até que a conectividade de rede seja restabelecida.
 
• Uma falha no servidor não afetará a operação local do instrumento NIR e a medição poderá continuar sem afetar os dados de configuração atuais. O servidor será restaurado de acordo com o plano de recuperação de desastre. Novos dados a serem enviados para o servidor serão armazenados em cache localmente e serão carregados assim que a conectividade de rede for restabelecida.
 
• No caso de uma falha do cliente na qual os backups armazenados localmente não podem ser armazenados em backup, a conexão com o servidor permitirá o download da configuração mais recente. As medições podem, portanto, ainda ser realizadas.

Resumo
Neste white paper, o potencial de um sistema cliente-servidor é destacado, exibindo a possibilidade de reduzir custos e, ao mesmo tempo, aumentar a segurança dos dados. Os motivos são a operação simultânea e o acesso aos dados enquanto armazenados em um banco de dados seguro. Além disso, atualizações mais rápidas e consistentes de vários instrumentos em um único fluxo de trabalho são possíveis. Este white paper também apresenta aspectos de segurança de tal sistema cliente-servidor ao terceirizar tarefas críticas, o que oferece o potencial para aumentar a produtividade e simplificar a operação. Isto é especialmente verdadeiro para a espectroscopia NIR, onde o suporte para o desenvolvimento de modelo / biblioteca de predição é muito comum. Por fim, os requisitos de implementação de segurança para uma configuração de servidor cliente orientada a serviços são descritos com base no software de espectroscopia de servidor cliente da Metrohm Vision Air.