欠陥を防ぐための自動シール検査

リスクの高い製造現場において、シールの気密性に関する許容誤差は皆無です。当社のリークテストソリューションは、自動化された品質管理の最高峰であり、高度な技術を統合しています。パッケージのシールに発見される欠陥は、医療機器受託製造業者にとって是正・予防措置(CAPA)の主要な原因となっており、この問題は規制対象環境をはるかに超えて広がっています。

チャネルからの漏れや接着不良など、シール部の不具合は、肉眼では見分けがつかないことがよくあります。シール面に付着した汚染物質や、わずかな工程上の逸脱は、製品の性能に影響が出たり、無菌性が損なわれたりするまで発見されないまま放置されることがあります。そうなってしまえば、リコールや調査、生産停止といった影響は、工程内で問題を検出した場合よりもはるかに大きくなります。

手作業による検査では微細な欠陥を確実に検出することが困難である一方、従来の検査システムでは誤検知による不良判定が頻発し、プロセスの効率や信頼性を低下させることが多い。同時に、規制対象業界では、検査が正確であるだけでなく、個々の製品レベルで検証され、追跡可能であることを保証しなければならない。

Avernaは、高解像度画像処理と適応型検査戦略、そしてリアルタイム分析を組み合わせることで、こうした課題のすべてに対応する自動シール検査システムを開発しています。  

当社のシステムは、チャネル漏れ、シール不備、シール幅のばらつき、折り目、しわ、異物の混入、微細な穿孔などの重大な欠陥を検出するように設計されており、以下の用途に対応しています: 

  • ブリスターパック 
  • タイベック製の無菌バリアなどの柔軟なパウチ 
  • 硬質包装形態 
  • 高い堅牢性が求められる密閉型電子機器筐体

アヴェルナによるシール検査プロジェクトへの取り組み

すべての導入プロジェクトは、評価段階から始まります。製品や生産ラインは一つとして同じものはありません。また、シール検査の性能は、システムが実際のプロセス条件にどれだけ適合しているかに左右されます。 

  1. フェーズ01

    要件および欠陥の分類

    当社は欠陥カタログを網羅的に作成し、お客様の品質および規制担当チームと合格・不合格基準について合意を形成します。これらは認定フェーズで得られた実際の結果に基づき、システムの検査能力およびバリデーション基準について事前に完全な合意を形成できるよう、非常に早い段階で協議を行います。 
  2. フェーズ02

    システム設計とゴールデン・サンプル・ライブラリ

    当社は、自動製品ハンドリング機能を備えたイメージングシステムを設計し、検出アルゴリズムの学習や設定を行うための、正常サンプルと欠陥サンプルのラベル付きデータセットを構築します。これにより、オフラインでのプログラミング、学習(再学習)、および検証が可能になります。
  3. フェーズ03

    統合、FAT、SAT、IQ/OQ/PQバリデーション

    本システムはお客様の生産ラインに統合された後、FATおよびSATにおいて、事前に合意された受入・検証基準に基づき正式に検証されます。受入完了後は、据付、運転、および性能適格性評価の各段階において、規制当局への申請に必要な完全な文書一式を整備し、さらなるサポートを提供いたします。これらの文書は、特定の品質管理手順に合わせて作成することが可能です。 
  4. フェーズ04

    生産状況の監視と継続的改善

    導入後は、お客様の製品が進化するにつれて検知性能を維持できるよう、SPCダッシュボード、アラーム管理、および定期的な再認定を提供いたします。さらに、当社のBCS(事業継続サービス)チームが、SLAの提供、予防保守、およびサポートサービスを通じて、機器を常に最適な状態に保つお手伝いをいたします。 

対象業界

シール完全性に関する要件は、業界によって大きく異なります。Avernaは、規制の厳しい主要な業界にシステムを導入しており、各業界には独自のコンプライアンス要件と処理能力の要件があります。

医療機器

タイベック製シールやシール幅の寸法検証を含む、無菌バリアシステムの検査。本システムは、折り目、しわ、異物の混入を検出するほか、完全なバリデーション支援(IQ/OQ/PQ)、個体ごとのトレーサビリティ、およびISO 11607およびFDA 21 CFR Part 11への準拠を支援します。

医薬品包装・栄養補助食品

シリアル化機能を統合したブリスターパックおよびボトルキャップのシール検証。医薬品用途においては、必要に応じて、EU附属書11や21 CFR Part 11などのGMPコンピュータシステム要件に対応できるようシステムを構成可能です。トレーサビリティは、シリアル化、集約、および製品追跡のワークフローと連携しています。

家電製品および防水デバイス

IP規格対応製品の密閉筐体、接着剤、およびガスケットの検査。本システムは高スループット環境向けに最適化されており、誤不良率をほぼゼロに抑えつつ、500ミリ秒未満の短いサイクルタイムを維持することができます。

航空宇宙・防衛

過酷な環境で使用されるコネクタ、ハウジング、および筐体の気密性検査。当システムは、MIL-STDおよびAS9100Dの要件に準拠した完全な監査トレーサビリティを提供し、長期にわたるプログラムライフサイクルに対応したサポート体制を整えています。

お客様の用途に合わせたカスタムシール検査ソリューション

具体的な漏れ許容値については、技術者に相談してください。

シール検査については、お気軽にお問い合わせください

シール検査の信頼性を高める先進技術と機能 

最新の自動シール検査では、対象となる欠陥の種類や求められる処理能力に応じて、複数の検知手法(2Dマシンビジョン、3Dプロファイル測定、および必要に応じて非破壊的な圧力または真空を用いたリークテスト)を組み合わせています。

このシステムは、基本的に各シールの画像または測定データを取得し、特徴(形状、輝度勾配、表面トポロジー)を抽出した上で、基準画像セットおよび統計的工程管理限界から導き出された検証済みの合格基準と比較します。

精密組立装置必要に応じて、機械学習による分類器(画像ベースの欠陥検出では通常CNNが用いられる)を適宜活用し、実際の生産環境における変動性に対応している。実際の生産環境では、照明の変動、基板のばらつき、ロットごとの材料の違いなどにより、従来の画像処理アルゴリズムではしきい値の絶え間ない再調整が必要となるためである。

漏れの特定精度の向上や、シール状態のばらつきに対する耐性が求められる用途において、Avernaは加圧ガス法と制御された照明および画像処理アルゴリズムを組み合わせることができます。これにより、漏れの正確な検出と特定が可能となり、非破壊検査を支援するとともに、複雑または変動の激しいシール条件下における欠陥分析の精度を向上させます。

シール検査システムが検出する欠陥の種類

検出能力は要件定義段階で定義され、特性が特定された欠陥ライブラリを用いて検証されます。シール検査における一般的な欠陥の分類には、以下のものがあります:

  • チャネルの漏れおよびシール部の不連続
  • シール不良および接着不良
  • 規定の許容範囲外のシール幅のばらつき
  • バリア機能の完全性を損なうしわや折り目による欠陥
  • シール面に挟まった異物(粒子、繊維、毛髪)
  • 無菌バリアに影響を及ぼす穿孔、引っかき傷、折り目、および斜めの切り傷

航空宇宙分野や体内に埋め込む医療機器向けの気密シールについては、ビジョンシステムの下流に設置された二次ステーションとして、圧力減衰法および質量流量法による漏れ率試験の検証も行っています。

機械学習を活用した適応型検査

ルールベースのシステムは、安定した生産ラインにおいて、管理が行き届き、特性が明確に把握されている欠陥タイプに対しては有効です。これらは決定論的であり、検証が容易で、トレーニングデータも不要です。そのため、説明や検証が容易であり、変更管理の下での維持管理も容易であることから、規制の厳しい環境ではしばしば好んで採用されます。

CNNベースの分類器は、欠陥の形態が変化しやすい場合、製品ロット間で基材の外観が異なる場合、あるいは欠陥の分類体系が時間とともに変化する場合に特に威力を発揮します。Avernaのアプローチはハイブリッド型です。寸法適合性の合否判定はルールベースの閾値で行い、一方、ルールでは絶え間ない手動調整が必要となるテクスチャや外観に基づく異常検出については、分類器が処理します。 

実稼働環境での検証済み(IQ/OQ/PQ)

規制対象業界において、バリデーションは実運用における前提条件となります。システム納入および承認の一環として、工場受入試験(FAT)および現場受入試験(SAT)が実施されます。

SATの承認後、Avernaは、お客様の品質管理体制の下で実施されるIQ/OQ/PQ活動に必要な書類の作成について、お客様をサポートいたします。

プロジェクトによっては、FATおよびSATのドキュメントを検証プロセスの入力資料として再利用する場合があります。また、Avernaではご要望に応じて、追加のドキュメントや技術サポートを提供することも可能です。 

ビジョンアルゴリズム、照明設定、および許容閾値は、監査対応とシステムの長期的な安定性を確保するため、バージョン管理、文書化、および検証が行われています。 

ケーススタディ

医療機器メーカー向けインライン・フレキシブルパウチおよびシール検査

パウチ検査システム

ある欧州の医療機器メーカーは、柔軟性のあるパウチのシール強度、無菌バリア性能、および内容物の正確性を確保するため、信頼性の高いインライン検査を必要としていました。

Avernaは、上面、下面、および内容物の有無を検査できる複数の画像処理ベースの検査プラットフォームを提供しました。これらは、タイベック製シール上の20 µm以上の欠陥、異物混入、ラベルの不具合、およびデバイスの位置ずれを検出します。この検査プラットフォームは、以下を含むすべての重要な包装特性を検証します: 

  • タイベックのシール状態(重なり、折り目、しわ、シール幅)
  • 無菌性の障壁となる欠陥(穿孔、傷、折り目、しわ)
  • 粒子、繊維、毛髪、油脂などの異物の検出

このソリューションは、約10秒のタクトタイムでラインに組み込まれ、複数のテストステーションに導入されたことで、生産工程における一貫性のある再現性の高い品質管理を実現しました。

シール不良による漏れを解消する準備はできていますか?

当社の専門家とご要望についてご相談いただき、最適なシール検査戦略をご検討ください。