多剂型中西药产品全流程智能制造系统及建造方法
文献发布时间：2023-06-19 09:23:00
技术领域
本发明涉及制药技术领域，特别是涉及一种多剂型中西药产品全流程智能 制造系统及建造方法。
背景技术
目前，企业老厂区产能有限、设备老化、生产线智能化不足等问题十分突 出，不仅严重限制主导产品产量、影响新产品投产，更对企业生产成本控制、 产品质量提升、生产及管理效率提高造成影响，严重制约了企业的发展，因此 智能工厂的建设显得尤为迫切。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种药物质量 分析方法、系统、多剂型中西药产品全流程智能制造系统及建造方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种药物质量分析方法，包括以下步骤：
步骤1，质量数据采集：通过分析模型对产品进行量化评定，对筛选出的 需要比较的产品批次，根据生产工艺、生产过程变化量及配方进行对比，辅助 分析人员找出影响质量的生产因素，确定优化配置工艺参数；
步骤2，质量数据分析：包括单批次质量数据追溯和多批次质量数据分析， 其中，
单批次质量分析主要用于批次历史生产数据查询以及质量事故追溯分析， 在产生药品质量事故或出现生产事故的情况下，可以通过数据分析平台，对本 批次的全程的数据进行追溯，包括各种特征历史数据、生产数据报表、生产操 作记录、生产报警数据、生产工艺参数、原辅料信息等数据；通过输入生产批 次作为查询条件，可对该批次全流程、各个生产工段、各生产设备的所有数据 进行追溯查询，分析事故的原因；
多批次数据分析主要用于生产过程的工艺参数、控制方式等参数的优化分 析，根据质量模型定义的参数和权重规则，对多个检测记录的批次质量检测结 果进行评估。对合格的批次进行质量评分，最后得出质量排序，并对排序前固 定位数的批次产品与排序后固定位数的批次产品进行各个生产工段的过程量、 工艺参数、配方中设定的比较参数进行汇总展示对比，比较参数包括工艺参数、 控制参量，将批次较优的参数数据作为优化选项建议；
步骤3，工艺改进：根据质量模型和检测记录进行计算，通过计算结果得 出最优批次产品及最差批次产品，并对其使用的生产工艺，生产过程参数进行 比较，辅助形成工艺改进参数供实验验证。
作为优选的技术方案，所述步骤1质量数据采集包括以下步骤：
以生产批次及生产品种为核心建立质量数据管理数据库，用于管理实验室 检测的最终产品的之间数据；分别建立中药制剂原辅料、半成品、产品质检数 据库、用于存储不同品种的质检数据；
生产结束后，产品采样送检；同时在数据库里自动存储该批次数据；
产品在实验室检测结束并反馈回数据后，由车间质量数据管理人员登录本 系统，根据生产品种及生产批次查询到相应的记录，输入本批次质检数据。
作为优选的技术方案，所述步骤2中的质量数据分析包括以下步骤：
用户选择生产品种及生产时间段，查询到多个生产批次；
选择相应的生产批次，启动质量分析过程；
根据用户选择的批次，调取每批次的每项质量成分检测数据，使用质量分 析模型，对该批次的质量进行综合评比。
作为优选的技术方案，所述步骤3中的工艺改进包括以下步骤：
工艺评分：根据工艺评估模型定义的指标并结合指标权重，对工艺进行量 化评估，对应到批次检测结果；
工艺比较：根据评分结果，进行工艺比较，分值越高质量越好，反之越差， 对评分进行排序；
工艺筛选：把评分最高的一定量的批次和评分最低的一定量批次，对生产 工艺和生产过程变化量的关键指标做比较，筛选出工艺差异；
工艺改进：可根据筛选出的某批次生产工艺为基础，进行调整参数后形成 新的工艺参数，提供实验验证，验证合理并审批通过后，自动更新原有工艺相 关参数并把原工艺参数进行历史留存。
如上所述的药物质量分析方法在中药制剂或西药制剂中的应用。
一种药物质量分析系统，所述质量管理系统包括：
质量分析模块，用于通过对质量、生产工段过程量、工艺参数、配方设定、 公共工程参数等数据进行采集，以生产批次及生产品种为核心进行分析，根据 质量模型和检测记录进行计算，得出最优批次产品及最差批次产品，并对其使 用的生产工艺、生产过程参数等进行比较，辅助形成工艺改进参数供实验验证， 最终实现工艺优化和质量改进；
作为优选的技术方案，所述质量管理系统还包括：
偏差处理模块，用于追踪偏差记录，审批，调查，纠正预防措施到后期的 有效性审查一系列质量步骤操作；
变更控制模块，用于自变更申请开始的所有记录，通过预审批，变更执行 以及后续的审批和实施，其中，变更请求管理流程将组织所有的任务和活动跟 踪，包括完成更改需要采取的行动，监管部门的批准和更新，以及关联的质量 和监管程序，包括CAPA和产品注册跟踪；
审计模块，用于通过提供一个集成的跟踪系统和强大的工作流引擎能自动 化处理包括排程，准备，审计，审批报告，报告发布，响应、纠正防御措施跟 踪等审计生命周期的所有步骤，更高效帮助审计员计划和执行审计；
投诉管理模块，用于记录客户投诉、响应、调查和分析来维护和提升药企 质量流程，将投诉处理流程集成，中心化管理投诉流程，有效地管理调查和电 子化处理纠正和预防措施；
培训管理模块，用于自动化跟踪管理员工培训、确保相关活动的排程、跟 踪直到结束。通过改善培训政策和需求实现有效的培训管理等一系列质量相关 步骤操作，从而降低风险，提高员工效率和提升企业管控；
文档管理模块，用于系统支持用户访问受控的文档和执行所有相关的文档 生命周期管理等一系列质量步骤操作。
一种多剂型中西药产品全流程智能制造系统，包括如上所述的药物质量分 析系统、基础建筑单元，所述建筑单元包括制药车间，所述制药车间包括在车 间内左右两边设置有两条生产线，分别用于生产中药制剂和西药制剂，在两条 生产线之间设有用于进入车间的第一通道以及用于包装制剂的内包装设备和外 包装设备，所述药物质量分析系统用于分析制药车间生产出来的药物的质量。
一种多剂型中西药产品全流程智能制造系统，包括基础建筑单元、工业互 联网平台、SCADA系统、信息系统；
其中，基础建筑单元包括停车场、预留原料车间、预留制剂车间、预留质 检中心、综合楼、无菌制剂车间、固体制剂车间、提取车间、综合库房、立体 库、前处理车间、危险品库、储罐、动物房、垃圾站、污水处理站；
所述固体制剂车间具有三层，其中第一层和第三层内部均在左右两边设置 有两条生产线，分别用于生产中药制剂和西药制剂，在两条生产线之间设有用 于进入车间的第一通道以及用于包装制剂的内包装设备和外包装设备；其中第 二层内部一侧设置有软胶囊生产线，另一侧设置软膏或口服液生产线，中间设 置内包装设备和外包装设备以及用于进入车间的第二通道；
所述固体制剂车间第一层两边的生产线包括粉碎、筛分模块、自动配料模 块、称配料模块、干法制粒模块、湿法制粒模块、总混模块、胶囊填充及灯检 选囊模块，在两边的生产线中间的外包装设备和内包装设备之间设有暂存架， 固体制剂车间第一层的第一通道设置在中间下方，在第一通道和内包装设备之 间设有中间站；
所述固体制剂车间第三层两边的生产线包括依次利用输送带连接的粉碎、 筛分单元、第一总混单元、湿法制粒单元、干法制粒单元、第二总混单元、压 片单元、包衣单元；在两边的生产线中间的外包装设备和内包装设备之间设有 自动称量、配料单元，在两边的生产线中间还安装有器具清洗单元，固体制剂 车间第三层的第一通道设置在中间下方，在第一通道和器具清洗单元之间设有 中间站；
所述无菌制剂车间具有两层，两层内均安装有用于加工无菌制剂的生产线， 每一层均设有两个用于出入车间的第三通道；一个第三通道设置在车间的左侧， 另一个设置在车间的右下角；
所述提取车间具有四层；
所述信息系统包括MES系统、设备管理系统、质量管理系统、仓库管理系 统、实验室信息管理系统、能源管理系统、环境健康安全管理系统、ERP系统、 客户关系管理系统，
所述MES系统包括：
车间计划管理模块，用于统一管理预留原料车间、预留制剂车间、预留质 检中心、综合楼、无菌制剂车间、固体制剂车间、提取车间的工作生产计划；
质量管理模块，用于监控产品自原料到成品整个过程中的质量管理；
电子批记录，用于记录产品的生产日期、生产量、生产效率、原料使用量、 原料利用率；
物料管理模块，用于管理原料，包括原料的存量；
称重管理模块，用于管理称量得到的原料重量、产品净重、包装后产品重 量数据，
设备管理模块，用于监测各条生产线上所使用设备的工作参数状态；
标准管理模块，用于产品生产工艺控制的标准参数设定；
生产追溯模块，用于产品从原辅包到成品的生产环节全链条追溯；
基础数据管理模块，用于管理所述MES系统相关的数据信息；
所述设备管理系统包括：
设备基础数据管理模块，用于对系统运行所用到的基础数据进行维护，基 础数据包括机型、设备、部位、部件、备件、设备标识、停机类别、检验发明、 机型、停机原因分类、润滑油信息中的一种或多种组合；
设备台账管理模块，用于将有关设备的基础信息、技术资料，关键参数、 图纸、文档、零备件静态信息进行统一管理，通过文字、图片等直观的方式， 精确地展现设备信息；
设备运行管理模块，用于依据ICH Q9确认哪些设备需要点检/验证、依据 风险评估方式，对设备进行风险评级、依据风险评级，确认设备点检周期、标 准和责任人、根据点检周期，点检任务通过邮件发送给相应人员、点检任务执 行和反馈以及点检任务电子签名和统计；
设备预防性维护管理模块，设备运维管理以预知性维修和预防性维护为主， 以维修工单为载体进行组织，用于通过对工单生命周期的管理实现维修保养的 业务闭环，维修保养的业务包括设备保养计划、维修计划、检验计划、维修记 录、保养记录、检验记录；
零备件管理模块，用于对零备件的信息进行记录，对零备件的出入库进行 管理，记录零备件出入信息，形成台账，并对零备件更换进行记录，根据零备 件更换周期要求，产生零备件更换计划，指导零备件更换实施。
设备备件管理模块，用于依据时间段、设备类型、设备代码等，检索出设 备备件使用数量；
所述质量管理系统包括：
质量分析模块，用于通过对质量、生产工段过程量、工艺参数、配方设定、 公共工程参数等数据进行采集，以生产批次及生产品种为核心进行分析，根据 质量模型和检测记录进行计算，得出最优批次产品及最差批次产品，并对其使 用的生产工艺、生产过程参数等进行比较，辅助形成工艺改进参数供实验验证， 最终实现工艺优化和质量改进；
偏差处理模块，用于追踪偏差记录，审批，调查，纠正预防措施到后期的 有效性审查一系列质量步骤操作；
变更控制模块，用于自变更申请开始的所有记录，通过预审批，变更执行 以及后续的审批和实施，其中，变更请求管理流程将组织所有的任务和活动跟 踪，包括完成更改需要采取的行动，监管部门的批准和更新，以及关联的质量 和监管程序，包括CAPA和产品注册跟踪；
审计模块，用于通过提供一个集成的跟踪系统和强大的工作流引擎能自动 化处理包括排程，准备，审计，审批报告，报告发布，响应、纠正防御措施跟 踪等审计生命周期的所有步骤，更高效帮助审计员计划和执行审计；
投诉管理模块，用于记录客户投诉、响应、调查和分析来维护和提升药企 质量流程，将投诉处理流程集成，中心化管理投诉流程，有效地管理调查和电 子化处理纠正和预防措施；
培训管理模块，用于自动化跟踪管理员工培训、确保相关活动的排程、跟 踪直到结束。通过改善培训政策和需求实现有效的培训管理等一系列质量相关 步骤操作，从而降低风险，提高员工效率和提升企业管控；
文档管理模块，用于系统支持用户访问受控的文档和执行所有相关的文档 生命周期管理等一系列质量步骤操作；
所述仓库管理系统包括：
物料入库管理模块，用于记录进入仓库的物料类型、物料数量、入库人员、 入库时间，实现物料入库的可追溯管理；
物料出库管理模块，用于记录搬出仓库的物料类型、物料数量、出库人员、 出库时间，实现物料出库的可追溯管理；
搬库管理模块，用于盘点旧库需搬出所有物料库存种类、数量等信息，以 及新库入库的所有物料库存种类、数量等信息，并记录搬库相关的物料增减， 实现搬库的物料信息可追溯管理；
移库管理模块，用于记录在不同库房间周转的物料种类、数量、移库人员、 时间、移入库房、移出库房信息，实现移库的物料信息可追溯管理；
盘点管理模块，用于盘点库房所有物料库存种类、数量、统计需维修、报 废物料信息，实现仓库物料信息的更新；
所述能源管理系统包括：能源管理系统包括能源监测子系统和能源管理子 系统；能源监测子系统包括能源数据采集模块和过程监控模块；能源管理子系 统包括能源计划管理模块、能源实绩管理模块、能源质量管理模块、运行技术 支持模块、预测分析模块、能源调度管理模块；
所述环境健康安全管理系统包括系统管理模块、基础管理模块、日常管理 模块、统计分析及法规查看模块；
所述SCADA系统包括：生产过程控制系统、生产过程智能化控制系统、PAT控制系统、生产环境智能控制系统、智能环保处理系统、生产智能供应与 调度类系统、生产智能供应与调度类系统；
所述生产过程控制系统包括：
一个主控站，采用SIMATIC DCS控制系统，主控站CPU通过Profinet与 子站连接，PROFINET现场总线是成熟的开放现场总线，通过PROFINET可 以将较低层的分布式自动化设备联网到中高层系统；主控站中设有服务器；
所述生产过程智能化控制系统包括：
关键工艺点智能化控制模块，用于把设定值(参数值，容差值，报警值) 和启动命令下发给自动化设备；自动化设备根据下发参数和启动命令完成该段 的自动化操作；自动化设备完成该段操作后，MES读取该段操作的过程信息： 实际设置值，过程值，报警值，起始时间，结束状态位；MES根据自动化过程 信息对生产过程进行控制：进行下一工单生产、停止生产、进入偏差处理程序；
关键生产工艺参数控制模块，用于将关键的工艺控制参数录入控制系统， 通过模块控制，超出范围及时报警，保证关键工艺参数可控、稳定，从而保证 质量稳定；
重要中间体质量的放行控制模块，用于检测获得重要中间体质量指标后， 能够据此判断这些中间体是否可以用于进一步生产；质量指标包括产量和比重；
所述生产环境智能控制系统包括：
洁净空调净化系统，洁净空调净化系统包括传感器、电动调节阀门、通风 管道、高效风口、层流装置、组合式空气处理机，通过从新风口经初次中效过 滤后，经过一次表冷，在混合区与回风混合，经二次表冷器，再由风机、加热 器、加湿器处理，经中效过滤器后，送入风管，再通过装于房间顶部的高效过 滤器送入各室，低侧回风到混合区进行重复循环；
洁净区环境监测系统，洁净区环境监测系统包括在线温湿度、压差监测模 块，用于连续测量各取样点的温度、湿度、压差等，使整个生产过程得到实时 监测；在线粒子监测模块，用于通过在线尘粒计数装置对相关参数进行连续的 监测和实时数据的采集，预警及报警指示器告知以指导现场或远程操作人员对 于发生的事件采取措施，同时，通过对实时采集数据的记录存储和回顾审核， 用于批生产的放行及设施的回顾性验证；远程粒子计数器，用于进行数据交互； 在线设备监控模块，用于设置超标数值，通讯失败、粒子计数器故障报警，并 进行报警提示；在界面上对压差、温湿度这些环境参数进行报警提示；
人员门禁管理模块，用于通过计算机编程来实现门与门之间的互锁，尤其 是人员净化通道各区之间门的互锁；
视频监控模块，用于通过视频监控手段对关键生产环节、重要物资流通环 节以及安防通道进行全面监控；
所述智能环保处理系统包括：
智能污水处理模块，该模块配备有在线溶解氧仪、液位计、电磁流量计、 COD线监测仪、在线流量计，通过西门子系统进行组合进行智能污水处理；
药粉尘处理模块；
锅炉烟气处理模块，
所述生产智能供应与调度类系统包括：
注射用水及纯化水的智能供应与调度模块，采用了多个智能传感器和自动 调控阀门，实现全自动的控制和数据的全面采集；
纯蒸汽的智能供应与调度模块，用于通过对自动控制系统和设备数据的采 集与集成，监控重点设备的使用申请，达到制剂车间纯蒸汽的分配与管理；
生产动力的智能供应与调度模块，用于通过对自动控制系统和设备数据的 采集与集成，监控重点设备的使用申请，达到制剂车间生产动力的分配与管理；
生产洁净气体的智能供应与调度模块，用于通过对自动控制系统和设备数 据的采集与集成，监控重点设备的使用申请，达到制剂车间生产洁净气体的分 配与管理；
生产电力的智能监控模块，用于监控所有关键使用点的用电量和用电时间， 实现全工厂所有关键使用点的数据采集并进行智能启停，保障设备设施的用电 安全并实现节能生产；
所述生产智能供应与调度类系统包括：
设备互联与实时数据采集模块，用于通过对数字化生产线、自动化物流系 统、生产环境智能控制系统、生产智能供应与调度类系统的生产工艺类数据、 生产用公共工程类设备数据、能源系统类设备数据进行采集、监控、分析及报 警，对部分设备实现互联控制功能，达到智能启/停的目的；
实时数据管理模块，用于实时采集的设备参数及各关键生产工艺参数按时 间序列统一存入工业大数据库进行集中管理，为MES等信息系统及大数据分 析系统提供数据基础；
设备故障报警分析模块，用于通过对过程故障信息的采集、整理、分析为 产品质量分析提供数据依据，故障信息由监控软件自动采集，通过数据库连接 技术，直接存入数据库，原始报警数据由生产管理系统进行整理、归档、分析 最后以批生产记录结合在一起；
可视化监控模块，用于通过视频监控、报警联动、三维图数据实时显示技 术对加工设备与加工现状实施监控与异常预警。
一种如上所述的多剂型中西药产品全流程智能制造系统的制药车间的打造 方法，包括以下步骤：
第一步：在详细调研工厂管理与产品工艺流程的基础上，开展工厂的总体 设计与流程仿真的研究，给出工厂中车间、自动化立体库房、集中配料中心、 中转库房的布局图和车间设备布局图，选出最优方案；给出信息系统建设的总 体规划。
第二步：根据最优方案，开展厂房等基础工程建设以及工业互联网平台建 设；在信息系统总体规划的基础上，开展先进工艺装备及其数字化建设、SCADA 系统建设、物流系统建设和信息系统建设；其中
先进工艺装备及其数字化建设包括智能化的胶囊/散剂/颗粒剂生产线、软胶 囊生产线、无菌制剂生产线、中药提取生产线、中药饮片生产线和片剂生产线；
SCADA系统建设包括：生产过程控制系统、生产环境智能控制系统、生 产智能供应与调度系统；
物流系统建设包括：自动化物流仓库、普通类集中配料中心和散系类集中 配料中心等；
信息系统建设包括：MES、设备管理系统、质量管理系统、仓库管理系统、 实验室信息管理系统、能源管理系统、环境健康安全管理系统、ERP、CRM系 统、大数据分析系统；
第三步：开展装备与装备、装备与信息系统以及信息系统之间的集成；建 设多剂型中西药产品全流程智能制造工厂信息集成平台，形成智能制造示范工 厂。
有益效果在于：
本发明突破多剂型中西药产品制造工艺及数字化装备技术，实施运用智能 化装备设施、智能传感、智能仪器仪表、工业机器人等先进智能化设备实施与 先进工业控制系统、工业控制软件等，通过物联网技术、大数据技术、云计算、 人工智能及信息安全等技术的融合，使人与设备、设备与设备、设备与系统、 系统与系统间的信息互通，实现产品从研发设计、计划采购、生产制造、质量 检验、销售出库、产品追溯及售后等全生命周期信息集成的智能工厂；从而实 现综合生产效率提高37.50％，运营成本降低20.76％，产品升级周期缩短 33.00％，产品不合格率降低33.33％，单位产值能耗降低15.20％；实现产品提 质增值、制造降本增效；形成一种多剂型中西药产品全流程智能制造新模式， 为新形势下医药制造企业的转型升级提供支撑。
本发明在详细调研和分析现有制药工艺流程的基础上，并结合企业智能制 造的需求和精益管理思想，开展工厂中车间、自动化立体库房、集中配料中心、 中转库房等的布局优化工作，以及车间(中药/植物药车间、无菌制剂车间、口 服固体制剂车间)生产设备、检测设备、物流设备、辅助设备等的布局优化工 作，建立中药/植物药提取、固体制剂、无菌制剂、口服固体制剂等智能制造车 间在内的初步仿真模型框架。从提高生产效率、减少人力、减少库存等多个方 面综合考虑，选出最优的工艺流程和车间设备布局方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将 对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附 图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分 并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例中的JYNU系列粉碎机粉碎原理图；
图2为本发明实施例中的MVR(降膜)工作原理图；
图3为本发明实施例中的全自动胶囊充填机结构示意图；
图4为本发明实施例中的全自动胶囊充填机工作原理图；
图5为本发明实施例中的数字化高效包衣机三维仿真示意图；
图6为本发明实施例中的铝塑包装线三维仿真图；
图7为本发明实施例中的机器人装箱包装线三维仿真图；
图8为本发明实施例中的隧道式灭菌干燥机三维仿真图；
图9为本发明实施例中的高精密度灌装系统工作原理示意图；
图10为本发明实施例中的生产过程控制系统架构图；
图11为本发明实施例中的一种温度智能控制方案流程图；
图12为本发明实施例中的洁净空调净化系统原理框图；
图13为本发明实施例中的药粉尘处理系统的原理框图；
图14为本发明实施例中的MES系统体系结构图；
图15为本发明实施例中的MES系统的功能总体流程图；
图16为本发明实施例中的生产物料管理与跟踪模块工作原理框图；
图17为本发明实施例中的设备管理业务流程示意图；
图18为本发明实施例中的智能工厂布局图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有 其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、 前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对 位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应 地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数 量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一 个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个 等，除非另有明确具体的限定。
多剂型中西药产品全流程智能制造工厂总体规划设计
本发明在详细调研和分析现有制药工艺流程的基础上，并结合企业智能制 造的需求和精益管理思想，开展工厂中车间、自动化立体库房、集中配料中心、 中转库房等的布局优化工作，以及车间(中药/植物药车间、无菌制剂车间、口 服固体制剂车间)生产设备、检测设备、物流设备、辅助设备等的布局优化工 作，建立中药/植物药提取、固体制剂、无菌制剂、口服固体制剂等智能制造车 间在内的初步仿真模型框架。从提高生产效率、减少人力、减少库存等多个方 面综合考虑，选出最优的工艺流程和车间设备布局方案。
本发明中的智能制造工厂中，核心点在于三个生产车间，分别是中药/植物 药材前处理及提取车间、固体制剂车间以及无菌制剂车间。
表1中药及化药制剂生产工艺描述
参考如表1所示的是中药及化药制剂生产工艺描述，本发明中的中药/植物 药车间就是依照上表进行安装的生产线。
中药制剂生产工艺流程一般包括：中药材前处理、提取、浓缩、分离(杂 质)、干燥、制剂成型、包装等工艺过程。
实施例1：中药/植物药材前处理及提取车间建设：
中药/植物药材前处理及提取分离车间生产设备集成了数字化自控的药材 提取系统、浓缩系统、CIP清洁系统，所有生产数据通过工业以太网上传至MES 系统，通过专业数据处理软件分析处理，可实现对生产的智能监控及实时优化 控制。
核心设备的选择如下：
粉碎设备选择的是JYNU系列粉碎机，其采用最新中药粉碎原理：立轴、 剪切粉碎，使得捷怡纳超微粉碎机无尘、无尾料、秒出料，无筛网设计，粉碎 盘和分级叶轮分开单独传动，使粉碎、分级一次完成，以减少过粉碎而造成的 能耗，JYNU系列粉碎机粉碎原理图如图1所示。
该机型结构紧凑，布局合理，选料精细，物料加工细度随机可调，最高可 达400目；粉碎温度低，可适应长时间连续生产。该设备是医药、中草药等行 业粉碎的理想设备。
炮制设备：电磁数控炒药机——节能、低排放、环保、无污染。
依据中药炮制原理，采用微电脑精确控温、智能补温、工艺植入技术，精 确控温实现中药饮片标准化数控生产。可用于各种不同规格和性质的中药材的 炒制加工，如清炒、砂炒、麸炒、醋炒、炒炭、密炙等中药材加工，炒制之后 药材药性保留效果好，炮制后的药材色泽、外观、功效均达到业内顶级水平。
提取设备：多功能提取罐，包括二氧化碳超临界萃取、超声低温振荡提取 等工艺。
浓缩设备：MVR浓缩器。
MVR机械式蒸汽再压缩技术(mechanical vapor recompression)的简称， 是利用料液加热蒸发产生的二次蒸汽，原需要冷却水冷却后排放，而MVR蒸 汽压缩机将其升压升温，再送入蒸发器作为热源，替代生蒸汽循环利用(运行 中不用新鲜蒸汽)，实现持续循环使用，从而达到了节能的目的。
参考图2所示，MVR(降膜)工作原理：料液从蒸发器顶部进入，在重力 和真空诱导及气流作用下，成均匀膜状自上而下流动过程中，液膜与壳程的蒸 汽进行换热，达到蒸发温度后蒸发，产生的二次蒸汽，经蒸汽压缩机升温升压， 热焓增加，再送入蒸发器作为加热源，替代新蒸汽从而达到节能的目的。
干燥设备：带式真空干燥机组。
本发明实施例选用一种连续进料、出料，采用蒸汽或热水加热干燥的高真 空度干燥机组，用输送泵将料液送入带式真空干燥机内部，物料被连续地喷撒 在缓缓移动的干燥机内的多条履带上，在真空低温的条件下，干燥带在调速电 机驱动下以设定的速度循环运动，每条干燥带的下面都有多段独立的加热板和 一段冷却板，干燥带与加热板、冷却板紧密接触，以接触传热的方式将干燥所 需要的能量传递给履带上的物料。当干燥物料从筒体的一端运动到另一端时， 已干燥的物料经过冷却后从干燥带上脱离，物料通过粉碎装置粉碎后，从真空 蝶阀出料到料桶，再采用真空吸料的方式将物料吸入到干粉贮料罐中。该设备 具备干燥温度可调、工作真空度可调、传送带速度可调、粉碎后产品目数可调 和在位CIP自动清洗功能。由于真空带式干燥机组的系统构成方式，故而采用 集中控制系统，将工控PLC与低压电器集中集成控制，降低设备运行中间硬 件故障率，提高系统运行稳定性，对用户设备自维护故障能力要求降低，减少 设备故障发生率。
中药提取自动投料系统：
目前的物料转运主要方式为编织袋加物流小板车，配方上还是依靠纯人工 称量配方。具体操作如下：原料药材经炮制(破碎、筛拣、清洗干燥、炮炒) 后，用编织袋进行包装，人工小板车运送至暂存区域，人工按批号逐味进行称 配，手工记录所有称配数据，称量后按批号集中堆码在物流小车上，捆扎稳固 后拉至暂存间暂存，等待投料。投料时由物流组按批次拉送至投料口，人工投 料。
此生产模式存在着如下几个劣势：①运料运转纯依靠人工，存在反复多次 的上车卸车，都靠人工搬运，劳动强度大；②组方的称配依靠人工(对人员药 材熟悉程度要求较高)，出现差错的风险较大，而组方称配为生产的核心工序， 一旦出错，后果严重；③盛装物料的编织袋无论是一次性使用还是清洁后的再 利用，成本都相对较高；④小板车的大量使用，需要车间有较大的生产空间来 运转，且来回的物料转运使得车间现场凌乱，加大了管理难度及物料混淆的风 险；⑤物料流转的台账只能依靠手工，数据庞大，既易出错又难追溯。综上所 述，此生产模式已经极为落后，亟待革新。
本发明将采用中药提取自动投料系统，该系统采用物料转运及自动化配料 系统，将净药材经过品种配方，按要求运送到投料口并投进生产设备(提取罐)， 并将容器进行清洗，运输至容器存放间或生产操作间。物料采用专用容器盛装， 通过条码扫描将物料信息赋予容器，系统通过信息识别，将物料调动到相应的 操作工位。净药材库采用自动化立体库，在仓库面积有限的情况下，实现存储 量的最大化。生产现场除配料工序中的零头称配环节需要纯人工操作，其它环 节不需要人工或仅需要人工进行辅助性操作。既节省了资源又使得生产更为可 控。
此系统主要含密集库进料、自动配料、物料出库投料、空箱收集、信息追 踪几个主要部分：
①密集库进料：物料(净药材)用标准容器盛装，所带的二维码/条码附上 物料信息(药味、重量、日期、原料批号、炮制批号)，该信息同步上传到中 控室数据库。数据库主要信息为实时净药材库存，是提取粉碎生产安排的主要 依据。
②自动配料：系统需根据配方量计算需要料箱(整箱+零头箱)，将其按批 绑定。配料时整箱不出库，零箱出库，零箱出库至配方工位，零头称配后和余 料分别返库，余料重新入库，提前1-2天配料。
③物料出库投料：以批为操作单位出料。按绑定的箱按投料顺序要求出料。 投料指令下达，物料在输送到投料区前通过取盖机械手自动取盖，通过输送线 分流到指定投料口自动翻倒料箱投料，投料后空料箱输送至清洗站进行清洗(风 洗/水洗+烘干)，清洗完成后通过加盖机械手自动加盖。
④空箱收集：清洗完成的空箱通过输送线统一输送至空箱库或密集库内进 行暂存。
⑤信息追踪：每个中药净药材容器/料箱固定编码(二维码/条码)。装料后 在PC端输入药味名称，炮制编码等必要信息；通过称重装置，将重量信息赋 予容器/料箱，数据上传至数据库，数据库按药味名称进行一级管理，再按炮制 批号进行二级管理。计划配料时系统自动计算，同时生成预配料记录(显示零 头称取量)，零头称取结束后，零头容器/料箱回库，系统按批号绑定容器/料箱， 形成配料记录。配料记录同步到出库重量复核点，出库时物料途径该点，称重 复核，异常报警。配料记录同步到投料口，以便投料复核。
实施例2：口服固体制剂智能制造车间建设：
口服固体制剂生产车间的核心设备包括连续生产制粒、干燥、混合智能生 产线、压片机、胶囊充填机、包衣机、泡罩包装机、料斗在线清洗机和后包装 线等。
该车间内设置有粉体预处理及自动化配料系统。
自动配料系统根据工艺配方确定原辅料，对于进入生产现场的原料进行物 料识别，根据原料的物理特性确认是否需要粉碎、过筛、干燥。主要原辅料分 别按作业计划要求的品种和数量，通过无尘投料站直接投入到储料仓中，储料 仓称重计量后通过提升机移动到配料工位；或原辅料投入无尘投料站中，通过 真空输送器送至固定在配料工位的储料仓中。
微量原辅料按作业计划要求的品种和数量分别在台秤和天平上称量后加入 混合机料仓中进行预混，预混后投入批次配料仓内；或在台秤和天平上称量后 直接投入批次配料仓内。
自动配料系统可采用线型布局，搬运机器人下轨道单向或往复运行。称重 系统采用梅特勒-托利多称重传感器实现物料的在线称重及在线复核，料仓移行 采用伺服电机驱动及机械机构、光电定位装置结合，确保精准定位。同时移行 和称量定位轨道采用独立的轨道设计，防止料仓移行对称重传感器造成影响， 确保称量精度。对物料和生产流程进行全过程控制，最大限度的减少交叉污染 和人为差错。
自动配料系统中配料操作和采集数据进行记录是自动进行的，可以减少人 为误差，保持其真实有效。借助对应管理监控平台，实现对原辅料投入、配料 自动控制、数据采集、批次配料以及供应链跟踪管理，快速有效地对配料过程 进行追踪，最大可能地消除安全隐患，实现了RFID、AGV(自动导引车)控 制、称量控制、粉体计量控制部件应用、料仓内粉体物料防架桥/破架桥技术等 关键技术的应用。粉体进出料转运工作站，设备RFID自动识别/手动识别、手 动/自动粉体阀门、手动/自动对接(料仓进出料、定量给料、粉碎、筛分等设备 之间)。
该系统实现智能设备、控制系统、信息管理系统数据互联互通和有效集成。 其先进性体现在：①无粉尘：密闭输送、粉碎、自动称重，最大程度地实现无 尘化生产。②可复核：配方、原料、配料容器、操作人员、数量等工艺参数， 自动效验和复核，防止标示、流转、配伍错误。③可追溯：对整个称量、配料、 制粒、压片、包衣、胶囊填充、铝铝包装、铝塑包装、瓶包装等生产过程的基 本数据进行记录管理，数据真实、可靠，实时监测、实时共享，形成可追溯的 信息链。④最大限度地降低粉体物料转运过程中污染、交叉污染以及混淆、差 错等风险。⑤管控一体化，两级联动。⑥粉体输送设备、计量设备、自动化控 制、信息化管理：提高粉体配料生产工艺过程的配比精度和配料可靠性，即控 制各种物料更精确地满足生产工艺要求；降低劳动强度；减少粉尘污染；降低 配料差错的风险；物料处理系统能确保避免计量错误、保证配料精确。⑦在线 质量控制机制，指导称重，保证正确称料：在线实时防止配料环节多称、少称、 取错原料、忘记去皮等人为错误；保证称量结果和配方设定一致。不再是问题 发生之后再找寻错误原因，而是保证每次称出的成品就是合格品，从而持久而稳定的保证产品质量。⑧强大的数据追溯能力，满足GMP数据完整性要求： 任何一个称量动作都被详细记录，不仅可以回溯过去任意时间的详细动作，也 可以通过组合逻辑，有选择的查询基于时间段、配料人员、产品名称的信息集。 同时，基于真实数据的配料记录和原料总消耗统计报表，极大减少每日记录统 计工作量的同时，更满足了GMP所要求的管理深度；配方编辑、工单发布、 物料称量、物料平衡全流程信息化管理；配方编辑、任务单、物料称量、原料 统计全流程信息化管理，数据通过内部网络交互传递，在避免人为誊写、传递、 记录错误的同时，也极大的提高了运行效率，更实现全流程配方生产的信息化 管理。⑨称量设备校验状态及效期、物料容器具状态等相关属性管理。
粉体物料密闭自动智能输送系统
该系统实现了连续密闭的操作；全面解决物料输送过程中的各种问题，确 保实现密闭、洁净、高效的物料输送。
该系统具有较强的产品匹配及缓冲能力。
该系统实现了各工序间信息的传递，并具有系统的调控能力。系统配置在 位清洗功能接口以及辅助功能模块，清洗无死角。
连续生产制粒、干燥、混合生产线
在一些实施例中，本发明所采用的智能生产线，具有如下技术优势：①设 备配有终点控制系统，通过传感器监测制粒的大小，智能控制终点，使制粒的 均匀性及重现性得到了保证；②制粒生产过程全密闭，其出口可与整粒机、流 化床干燥相接形成完整的制粒系统，在线清洗CIP，实现智能化控制；③人机 界面操作屏，操作简单，安全；④总混PAT(Process Analytical Technology，过 程分析技术)混合效率在线检测，设计、分析和控制混合生产过程，准确判定 中间产品和最终产品质量状况，满足工艺一致性评价的要求。
料斗在线清洗机：清洗料斗专用设备，保障每次料斗的清洗均按照统一标 准操作，使得操作和验证具备了良好的一致性和重现性；更符合GMP规定。
生产线特点：①产品从投料到成品的密闭生产(包括中间品暂存)；②自 动化程度高，并实现实时监控；③PAT(Process Analytical Technology，过程分 析技术)混合效率在线检测；④数据采集系统：各设备均配备数据采集和上传 功能，实时采集上传运行数据，达到对设备的实时监控，并形成可追溯、完整 的记录。
·在线装量差异控制的高速压片机
采用高速压片机，具有在线控制片剂重量、在线批量剔废和自动批次量取、 在线差异控制等检测和控制功能。应用先进的控制技术，使该机的主要性能指 标在国内处于领先、达到国际同类产品的技术水平。整机设计符合GMP要求， 数据管理符合FDA 21Part 11要求。主要技术手段：①采用独立的双闭环控制 系统——自动片重控制系统和硬度控制系统，实现在线药片检测，自动取样进 行重量、硬度和厚度在线自动检测，自动剔废；②采用智能化技术实现自动硬 度控制、自动取样系统、在线显示和调整填充深度、预压厚度和主压厚度、实 现主压压力、预压压力在线显示和调整；采用变频调速控制实现冲盘转速和加料器转速；③主、预压支撑采用柔性液压系统支撑，减小震动和噪音，实现自 动保压控制；填充、预压和主压采用全伺服控制系统；采用自动润滑控制技术； 实现自动故障检测及报警；④采用彩色触摸屏进行人机交互。具有分级用户权 限管理功能、电子记录和电子签名功能及审核跟踪功能。
全自动胶囊充填机
NJP-7500全自动硬胶囊充填机是目前国内外市场上高产量多功能的先进 产品，该机创新设计了新的传动机构,使其运行更加稳定,并有效解决了长期难以 解决的冲粉杆粘带粉问题,并配有优良的配置，其减速机、凸轮分度器、电器元 件，选用知名品牌的产品，机器性能稳定。具有：密封性好、变频无级调速、 操作系统简捷、胶囊上机率高、装量准确、体积小、能耗低、产量高、产品标 准化以及噪声低、震动小等优点，其主要技术指标处于国际先进水平。安装上 相应的模具，即可充填00#-5#硬胶囊和相应的安全型胶囊，其最高产量可达 7500粒/分。
智能化的人机界面对话系统监控各工位的在线情况。可编程控制器通过具 有报警信息的触摸屏，提示主电机、真空泵、加料电机、门等工作状态，胶囊 斗与料粉斗的容量位置，实际成品数量，成品率，操作工有无操作失误等信息， 是一种采用声音报警、信息提示的综合监控管理系统。其具有如下特点：
①产品标准化、系列化：制造零件通用互换性达到90％以上，更换模具 零件定位孔定位、重复定位精度高；换模快捷，操作简单，清洗方便。
②低能耗、高产量，7500型最高产量为每分钟7500粒(模块54孔， 每分钟充填次数138.88次)，正常生产时按最高速度的90％计，每小时可生 产405000粒(每分钟充填次数124.99次)。
③采用动力精密机械分度箱传动，振动小，高速运行工作噪音低。
④采用新的传动结构，具有结构简洁，传动平稳，噪声低，易于维护等优 点。回转部位全封闭，具备良好的润滑条件，工作台面无油污，使工作台面更 清洁，避免了与药物的交叉污染，缩短了清理机器的工作时间。
⑤将六组充填夹持器用不锈钢板护围，不仅有效地挡住药室内的粉尘外 渗，也使充填机构更安全，外型更美观；电气元件采用知名品牌，控制系统安 全可靠。
⑥料斗无料时自动停机，空胶囊不够时蜂鸣报警及自动停机。
⑦E型全自动硬胶囊充填机采用性能稳定的减速机及PLC可编程控制 器，液晶显示每分钟产量，累计产量，动态空胶囊和药粉状态、及故障诊断提 示，具有通讯端口，可与计算机操作网络对接；触摸屏采用平板电脑，具备OPC Client连接的工业以太网接口，控制系统实现FDACFR211电子签名、电子记 录，控制系统具备OPC Server，符合cGMP、FDA要求。
⑧目前全自动胶囊充填机其充填凸轮均为单面槽内凸轮，由一个支点、一 条摆杆带动充填机构作上下作充填运动，钢性差、在高速运动中产生较大的冲 压力，而造成整机的稳定性差，直接影响药粉的充填量使充填精度下降。本发 明在这个机械传动上设计了双面槽凸轮，采用双面槽凸轮双摆杆机构使传动更 加稳定，双导杆伸出轴结构提高了上下模块运动和充填精度的稳定性，改良了 模块T型轴的进粉末现象。
⑨在剂量盘组件内加装了匀粉装置带动药粉运转，增加药粉之间的流动 性，能有效得将剂量差异控制在±3％，提高了产品成品率。
⑩目前，应用于制药行业硬胶囊充填机，其出囊装置基本上都包括有出囊 斗、上模块、下模块以及推杆，其出囊斗也安装在充填机的机体上，其上下模 块安装在硬胶囊充填机的转盘机构上，当上下模块转到出囊斗的下方时，由推 杆将胶囊从上下模块上推出，在出囊斗上设置一个风口，在机体上安装一个风 机，风口通过出风管与风机的出风口连接，风机工作送风，通过风口将推杆推 出的胶囊吹出。由于胶囊在充填过程中，基本上都将药物粉末洒在上下模块的 囊孔中，后者粘在胶囊壁上；用风机将风吹到胶囊上时，会将残留在上下模具 囊孔中或者胶囊壁上的药物粉末吹走，这样，其粉末在硬胶囊充填机的工作车 间内乱飞，污染了工作环境，而且还会对其它待充填的药物形成交叉污染；其 风机在工作时容易发热，发热后温度容易升高，这样对充填的药物也会有影响， 并且其温度升高还会对硬胶囊充填机的电子工作器件有影响。
在NJP7500型全自动胶囊充填机的回转台间隙运动的出囊工位上，增加 了新型出囊装置。该装置包括了：出囊斗、上模块、下模块、出囊推杆、推囊 板、导流板及推囊驱动装置，已锁合胶囊经出囊推杆，推入导流板，胶囊卡在 导流板上的相应槽内，出囊推杆下降，驱动装置带动推囊板，将导流板内的胶 囊推出，经出囊斗进入成品存放桶中，这种出囊装置采用全机械结构驱动与主 机使用同一动力，运行与主动同步，避免推囊板与出囊推杆产生碰撞，动作可 靠性高，使用寿命长，操作简单等优点，该出囊装置解决了现有技术中采用气 流将胶囊吹起的粉尘污染问题，有利于营造良好的生产环境，请参考图3所示。
目前，制药行业现有硬胶囊充填机的模块在充填药物长时间充填过程中， 会因为药粉中的粘性成分，容易造成粉末在模块模孔内壁吸附或与内壁表面粘 结，从而影响胶囊进入模孔与胶囊的正常分囊，影响了胶囊的上机率，在这种 情况下，就必须停机对模块进行清理后再生产，这就非常麻烦，并且也降低工 作效率。
本发明在NJP7500型全自动胶囊充填机的回转台间隙运动的第十二工位 上，增加了对模孔清理装置，如图4所示。其特征：有一可上下伸缩的挺杆， 该挺杆为中空杆件，挺杆的上半部接通通气杆，通气杆上部设有出气孔，挺杆 下部接进气孔，进气孔与进气管道接通，进气管道与一阀体的出气口接通，阀 体与气源连接，在充填药物时随着硬胶囊充填机运转速度在模孔内进行伸缩清 理模孔内壁，使粉末不在模块模孔内壁吸附，提高了工作效率。
目前，制药行业中硬胶囊充填机在计量盘的下平面甩出的药粉都是直接被 吸尘器直接吸去，在吸尘器桶内与其他的杂物混在一起，造成污染不能再次利 用。本发明在剂量盘周边设有拦板，非常有效地把剂量盘下平面甩出的药粉通 过另一管路回收到药粉收集器可直接利用于生产。
全自动软胶囊压丸机(RG2-300C型软胶囊主机)
300B型的各个传动轴的转动采用铜套结构，存在加工装配精度不高，摩 擦力大，运转过程中需要不断喷淋石蜡润滑油，噪声偏高，后期维护不易等缺 点，300C对这些缺点进行优化改进，采用轴承替换铜套，模具轴则采用P5等 级的精密轴承，保证了装配精度，优化设计后大大降低了运行噪声，提高了转 速，减轻后期维护的成本，延长了包括模具在内的零部件的使用寿命。
优化设计了泵体阀板的润滑油槽结构，既保留原有的润滑功能，又可以把 物料密封在内部，不会渗漏出去流到泵体箱，与润滑油混合污染。重新优化设 计了箱体组件，增加了密封功能，避免了以前300B型内部润滑油容易渗漏到 设备外部造成污染而增加清理工作量。
开发了一种用于新的柱塞泵运动结构，采用直线导轨装置，提高了泵体往 复运动的精度，且精简了制造装配工艺，提高了制造效率，减少了后期维护工 作。
把凸轮与泵体部分独立开来，每次泵体清洗装卸无需再调节注射位置，并 加装了轴承，大大延长了凸轮的使用寿命。
优化设计了触摸屏操作系统，集中控制，大大方便了操作，提高了人机界 面的舒适度。
设计了可选的胶皮在线检测系统，实时在触摸屏上显示胶皮的厚度。
配合可选的胶皮自动调节厚度装置，可以在线调整胶皮厚度，大大减轻操 作工(尤其是不熟练者)的工作量，实现了胶皮厚度调节的智能化。
设计了可选的内容物装量智能调节系统，在触摸屏上输入物料密度和装量， 系统自动计算并调节柱塞泵杆的行程，完全没有了300B型的装量调节一次不 易到位的缺点。
改进优化了胶液(药液)输送系统。采用液位传感器，配合胶液(药液) 气压开关，实现胶液(药液)输送系统的高端智能化，全程无需人工介入，没 有300B型采用的浮筒不易控制的缺点。
把剥丸器系统独立开来，可单独开停，非常容易清理缠绕的胶皮。
参考图5所示的数字化高效包衣机三维仿真示意图。
包衣锅内的负压显示与控制：增设负压检测点，可根据工艺规定操作触摸 屏，控制排风机转速达到控制锅内负压的目的。
供热风风速的显示与控制：在供热风的管路中增设风速检测点，可根据工 艺规定的风速值操作触摸屏控制热风机的转速达到控制供风量的要求。
温度值的显示与控制：进、出风口配置温度传感器，温度信号与设定值进 行比较后，自动控制热交换器，从而达到包衣温度值的控制。
喷枪与雾化的控制：从结构上保证辅料在喷射雾化过程中始终是先开雾化 气回路后喷射，在关枪时先关敷料后关雾化气回路的功能，杜绝了在雾化过程 中的液滴现象。
清枪防堵设计：设计了定时间隔自动清枪程序与手动清枪装置，清枪时间 只要1秒钟就能完成。
记忆和打印功能：自动实时记录生产过程中的有关工艺参数并打印，保证 了原始记录的真实、可靠。
采用了WIP在线自动清洗系统。
在线检测、数据追踪铝塑包装线采用如图6所示的铝塑包装线三维仿真图。
整条生产线采用联锁控制系统，各设备之间完全独立，生产时相互关联， 能自动监控前后设备的生产情况。
采用板式正压吹塑成型、辊式热封、包装效率高。采用知名品牌的微孔检 测器，对成型后泡罩板的质量进行检测，同时采用知名品牌的药板成像检测仪 检测并剔除含有残缺药片的泡罩板。
通过PLC控制无级变频调速，调整范围广泛。采用伺服电机步进，操作 调整方便。
使用光电跟踪、浮动对标。
配有提升上料机，完全避免生产过程中人工，降低人工劳动强度。
操作界面简单。
具有自动停机功能，无需人工干预。能满足各种规格的胶囊、素片、糖衣 片、胶丸及异型片的泡罩要求。
各设备均配备数据采集和上传功能，实时采集上传运行数据，达到对设备 的实时监控，并形成可追溯、完整的等记录。
在线检测、数据追踪、机器人装箱的包装线
参考图7所示的是机器人装箱包装线三维仿真图。
整线采用PLC+伺服的控制系统。
通过人机界面与操作员交互，可实现自动及点动运行，实现自动报警及提 示功能，方便操作人员故障排除。
通过三级密码权限设置，设备运行及管理权限分明，同时具备相关运行数 据的传输及存储功能。
采用全伺服控制的并联机器人功能集合，可完成装箱，码垛，贴标等多种 工序；系统动作灵活，结构紧凑。
各个工位具有缺箱检测、产品来料检测、堆垛过载保护、纸箱位置检测等， 实现产品生产全程监测、全程可控，生产质量更有保证。
实施例3：无菌制剂智能制造车间建设
无菌制剂智能制造车间核心设备包括自动配液过滤系统、洗瓶烘箱灌装联 动生产线、智能冻干机、AGV(自动导引车)、全自动灯检机、后包装自动生 产线等。
·自动配液过滤系统
配料系统采用了自动配液过滤系统，其余工序如真空冷冻干燥机关键操作 区采用隔离系统保护和数字化控制技术，最大程度减少了人员与物料接触机率， 能够有效降低产品被粒子和微生物污染的风险，整套系统包含配料、洗瓶烘箱 灌装联动、冻干、轧盖等工序的设备集成。
·联动线+灯检机+后包装线
整体设计，整线实现了连续化、自动化、信息化的目标。全线均采用伺服 控制，确保设备运行稳定。采用先进的工控机、可编程人机界面控制系统，设 备出现故障时能自动停车，并显示故障部位，同时还能和前后工序机器实现工 作状况的联控，有效地传递信息，保证各单机的有效联动运行。控制系统多级 密码保护，实现符合FDA 21CFR_part11的电子签名和数据审计跟踪，并满足 对信息化系统数据采集设备的要求。
·立式伺服超声波清洗机
整机传动及跟踪升降用伺服驱动代替传统机械驱动，传动链简单，故障率 低、可确保设备长期运行的稳定可靠性、并易损件少，运行维护成本低。清洗 管路设计优化及改进。清洗工艺管道设计与制作均符合最新ASME BPE标准。 非运动管路采用316L不锈钢材质，快卡连接方式。过滤器前后配置取样阀， 可方便快捷的实现对清洗介质进行取样检测。
·道式灭菌干燥机
参考图8所示的隧道式灭菌干燥机，采用国际最新模块化设计理念，设备 占地面积更小、运行能耗低(同产量情况下传统机型加热功率需100kw，此设 备加热功率只需60kw)，热分布均匀性好(±5℃)，维护及清洁方便。节约 能耗30％-40％。
采用负压密封+负压导流。过滤器的安装无需加密封条或打密封胶，负压导 流设计可完全防止未经过滤器过滤的空气或异物，吹向或掉入西林瓶内。
出风设计分流装置，回风设计均流装置，实现回风均匀性可调，热分布均 匀性更好。
·全伺服高速灌装机
采用全伺服控制系统，可确保设备长期运行平稳。整体共配置25个进口 伺服电机，每台伺服系统配置扭力限制器，参数可根据包材规格所能承受的扭 力进行设置，过载设备报警停机，将灌装A级区域内爆破的风险降至最低。
高精密度灌装系统及配置IPC称重系统。采用一对一的伺服电机控制陶瓷 泵灌装，并配置在线称重系统，对产品的装量偏差进行实时的调节，以确保灌 装精度的极致要求。塑料件采用防静电POM材质，配置静电消除装置，防止 静电干扰，如图9所示。
灌装CIP/SIP清洗系统，与配液系统实现无缝对接，灌装缓冲罐及灌装泵 系统统一设计，实现在线CIP/SIP，避免盲段及离线灭菌后安装的二次污染风 险，大大提高了产品质量的保障。
压塞底轨采用弹性结构，提高全加塞的密封性，吸塞盘高度可调节并数字 显示，压塞高度可根据包材微调。理塞斗和上塞块是一起整体升降的，无需分 开单独操作，换规格时更加的方便快捷。配置电动锁紧理塞斗，理塞平稳可靠， 并拆卸/安装无需工具。
·高速轧盖机
采用理盖斗与斜滑道对接并固定，解决对接错位卡盖问题；当更换规格件 时需调高度时，理盖斗不需升降，只调节直滑道升降可以，而直滑道与轧盖组 固在一起，实际只升降轧盖组就可以调节挂盖部件高度；在落盖轨道出盖口设 有挡盖机构，当挂盖前检测出有瓶无塞或无瓶时不下盖，提高检测的准确性。
·装箱码垛一体机
MZ1全自动装箱码垛一体机是一台高度集成设备，其实现了装箱、胶布封 箱、捆扎、监管码关联与剔废、自动码垛等功能。使包装使用人员、设备占地 面积大大减少，相比于其他组合形式的装箱机，占地面积小，功能完善，设备 衔接点少，整体故障率低，运行非常稳定。
其先进性具体体现在：①整机采用了伺服电机、涡轮蜗杆减速机、优质的 聚氨酯传动皮带、超高精度和低摩擦力的直线导轨等性能绝佳的配件，使设备 长期稳定运行得到了有效的保证；②通过两个并联机器人的动作配合实现进包 堆包、开箱、抓包入箱、封箱、贴标扫码、自动捆扎、抓箱堆垛等所有功能。
·注射用水、纯化水制备设备和供应系统
采用技术领先的高性能设备和洁净度极高的分配系统，并设计智能的供给 和分配系统，智能供应无菌制剂的生产。
·AGV(自动导引车)自动进出料系统
采用AGV(自动导引车)并通过各点传感设备紧密联合，使得药品从灌 装到进入冻干机实现无人干预操作，药品全程处于无菌、无污染的状态下，充 分保障了药品的质量和安全，使其微生物、热源、可见微粒等参数得到进一步 控制。
·高速冻干自动灯检机
由于人工灯检存在的以下缺陷：①工灯检对视力要求较高，并非人人都可 胜任；②生产效率低，每人每小时检查约200～600瓶；③灯检人员视力不同， 依据也不同，无统一判断标准；④检工极易疲劳与受情绪波动的影响，容易造 成误检或漏检；⑤人的视力有限，目视最小可见的微粒约50μm。
实施例4：SCADA系统建设
建设SCADA系统，分别实现对智能生产线、数字化测量设备、自动化物 流设备等生产过程控制系统、生产环境智能控制系统、生产智能供应与调度系 统等的数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
以产品关键工艺为主线，对温度、液位、流量、pH等关键工艺、质量参 数在线测量和实时控制；通过柔性的批次配方来控制生产工艺，实现管控一体 化，两级联动；通过PAT技术，实现生产过程关键工艺指标、质量指标的实 时在线监测和控制，保证生产过程质量稳定；遵循GMP、FDA、EDQM等管 理理念，建设自动化的“一站式”公用工程控制系统，以保障生产能源、水等 资源供应及洁净环境控制。
(1)生产过程控制系统架构
控制系统设置1个主控站，采用SIMATIC DCS控制系统，主控站CPU 通过Profinet与子站连接，PROFINET现场总线是成熟的开放现场总线，通过 PROFINET可以将较低层的分布式自动化设备联网到中高层系统，如图10所 示。系统设有服务器，客户机通过公共操作接口进行访问，从而提高系统的可 用性，降低主控CPU的工作负荷与通讯节点，稳定CPU工作。高效服务器 进行快速网络通讯，提高整个系统的通讯速度。系统中的控制柜、计算机、现 场仪表及执行机构均采用UPS供电。
(2)生产过程智能化控制
参考图11所示的，是一种温度智能控制方案流程图。
①关键工艺点(提取温度)智能化控制
生产制造执行系统把某段自动化操作的设定值(参数值，容差值，报警值) 和启动命令下发给自动化设备；自动化设备根据下发参数和启动命令完成该段 的自动化操作；自动化设备完成该段操作后，MES读取该段操作的过程信息： 实际设置值，过程值，报警值，起始时间，结束状态位；MES根据自动化过程 信息对生产过程进行控制：进行下一工单生产、停止生产、进入偏差处理程序 等。
在生产管理系统的工艺标准管理中设置了该工艺点的上限/下限及警告值， 在生产线生产过程中，该关键工艺点的反馈值偏高或偏低，当其值达到警告值 时，会在集中监控系统的画面中进行工艺报警，提示操作人员注意该工艺点的 数据，同时也会产生一条报警信息存入数据库中。当该工艺点的值持续升高或 降低，达到工艺点上下限时，会产生一条更高级别的报警存入数据库中，同时 系统会根据定义好的规则自动进行相关的检测和操作。
当发生严重工艺报警时，就需要设备/工艺管理人员介入分析、判断，找出 产生问题的根源，此时就可以利用系统提供的工艺报警辅助分析和控制功能， 在生产管理系统中的设备维护保养功能模块中，定位到该工艺报警记录，选择 故障分析功能，系统会将已有的该编号的工艺报警以前处理的情况列出，同时 也会列出发生故障时间数据库系统存储的相关工艺点的数值、器件关断情况， 设备/工艺管理人员可以根据这些情况作出判断；另外系统也会提供这些相关工 艺点的参数设置建议，经设备/工艺管理人员确认后直接下达执行，这一次的处 理过程通过处理人员进行录入处理信息，连同系统自动采集的信息可以在数据 库中得以保存。
②关键生产工艺参数控制
将关键的工艺控制参数录入控制系统，如提取工序的次数、加水量、提取 时间，浓缩器真空度、蒸汽压力，制粒工序的混合时间、风机频率等，通过系 统控制，超出范围及时报警，保证关键工艺参数可控、稳定，从而保证质量稳 定。
③重要中间体质量的放行控制
重要的中间体包括浸膏、浸膏粉、半浸膏粉等。检测获得上述中间体质量 后，能够据此判断这些中间体是否可以用于进一步生产。质量指标包括产量和 比重。浸膏产量反映单位质量饮片经过提取、浓缩得到的浸膏量。
(3)PAT技术运用——关键质量参数和性能特征过程分析与控制
PAT(Process Analytical Technology，过程分析技术)是通过在线工艺分析 仪器对原材料、在线物料(处于加工中的物料)以及工艺过程的关键质量参数 和性能特征进行及时测量，来设计、分析和控制生产加工过程，准确判定中间 产品和最终产品质量状况。
PAT是一个通过即时测量原料、过程中物料和过程本身的关键质量指标来 实现设计、分析和生产控制的系统，目的是确保最终产品的质量。
PAT能够减少过程步骤，节约成本和降低能耗，从而保护环境，提高药品 质量。克服从单一生理调控机制出发的研究的局限性，解决传统中药产品生产 过程优化所面临的局部与整体的协调关系。
运用范围：浸膏浓缩终点(密度)快速检测评价；混合效率在线检测；在 线动态检重秤。
(4)生产环境智能控制系统
遵循GMP、FDA、EDQM等管理理念，建设生产环境智能控制系统，构 建自动化的“一站式”公用工程控制系统，以保障生产能源、水等资源供应及 洁净环境控制。包含内容：洁净空调净化系统、洁净区环境监测系统、人员门 禁管理系统、视频监控系统、智能环保处理系统等。
通过先进的、完善的生产环境智能控制系统减少资源的消耗，保障洁净室 环境以及生态环境，实现环境效益与经济效益的双丰收。
①洁净空调净化系统
参考图12所示，洁净空调净化系统由传感器、电动调节阀门、通风管道、 高效风口、层流装置、组合式空气处理机组等组成；通过从新风口经初次中效 过滤后，经过一次表冷，在混合区与回风混合，经二次表冷器，再由风机、加 热器、加湿器处理，经中效过滤器后，送入风管，再通过装于房间顶部的高效 过滤器送入各室，低侧回风到混合区进行重复循环。达到上述要求，并兼顾节 能环保等要求。
洁净空调净化系统通过各个空调机组PLC等控制系统、智能仪器仪表的 数据反馈，智能控制洁净室净化设施系统、洁净室空调通风系统、洁净室水分 配系统等子系统，对空调机组采用现代化技术进行全面有效的监控和管理，确 保空调机组处于高效、节能、最佳运行状态。
A、控制目标
·保证工艺环境温、湿度可控制，始终稳定在GMP和工艺规定的精度 范围之内；持续监视关键房间的温度、相对湿度，同时在上位机进行显示。
·风量恒定可控，始终确保室内换气次数处于设计允许的范围内，保持对 室内污染的快速带走能力。
·压差稳定可控，确保低洁净级别的区域空气不会对高洁净级别区域造成 污染；就地监视关键房间压差。当环境参数变化超过接受范围时，系统应能够 发出报警。定时保存监视原始数据，该原始数据无法被修改。
·不同用户或组具有不同的权限以完成相应的操作。可有效记录，电子签 名，不可更改。所有用户的操作都应被记录。
B、HVAC(Heating,Ventilation and Air Conditioning供热通风与空气调节) 系统控制的内容
室内温度和相对湿度，主要影响产品工艺条件和细菌的繁殖条件、由操作 舒适度和存贮温湿度条件带来的对产品质量的影响。
系统自净时间，代表洁净室系统的洁净状态的“恢复能力”。
②洁净区环境监测系统
A、在线温湿度、压差监测系统
系统连续测量各取样点的温度、湿度、压差等，使整个生产过程得到实时 监测。
表冷除湿根据露点温度控制除湿温度，有效节约能耗，确保除湿效果；洁 净区温湿度现场显示，在线校准，方便进行温度、湿度输出信号的调整和校验， 节约调试、校验成本；预留与实时数据采集系统的接口：空调控制系统数据能 上传到实时数据采集系统。
B、在线粒子监测系统
A级洁净区域监测系统，通过在线尘粒计数装置对相关参数进行连续的监 测和实时数据的采集，预警及报警指示器告知以指导现场或远程操作人员对于 发生的事件采取措施。同时，通过对实时采集数据的记录存储和回顾审核，用 于批生产的放行及设施的回顾性验证。
无菌室激光粒子传感器包括激光探测器和等动力采样探头，利用中央真空 泵提供抽取空气的动力，通过每个传感器的流量探测器装置和进气口自动调节 至1立方英尺/分钟的标准流量。激光粒子计数装置可以每天24小时连续工 作，可以放置在特殊位置进行监测。所有的探测器均置于不锈钢保护壳内，可 以有效地防止外在的污染。
C、远程粒子计数器
远程粒子计数器是目前市场上使用性能最好的产品。它可以很容易地通过 以太网(TCP/IP协议)和Modbus RTU方式进行数据交换。可通过带电路由 器进行简单的安装，也可以使用外接电源供电。既可以通过电脑进行本地设置， 亦可通过互联网进行配置。通过提供数据冗余，每台在线粒子计数器可以存储 多达3000个数据，可同时报告4个通道数据。
信号传输服务器——传输数据，并给粒子计数器供电。
控制器——控制报警灯与浮游菌采样器开关。
每个计数器都有固定的IP地址，信号和数据传输非常稳定。
D、在线设备监控系统
设置超标数值，通讯失败、粒子计数器故障报警，并可以进行报警提示； 在界面上对压差、温湿度等环境参数进行报警提示；系统能够同时显示多个尘 粒监测位点在一段时间内(从1分钟到数天)的数据及其趋势。趋势图根据用 户的定义具备扩展和缩放功能。支持并形成单个报告或综合报告。系统采用制 药行业专用软件，满足21CFR PART 11法规(《联邦法规21章》第11款， 主要规定内容涉及电子记录和电子签名)的要求。
③人员门禁管理系统
门禁系统控制主要是通过计算机编程来实现门与门之间的互锁，尤其是人 员净化通道各区之间门的互锁。安全、有效地控制了由于管理漏洞带来的空气 污染，进而提高了产品质量。
门禁系统还与MES、QMS等系统建立通讯，确认相关操作人员经过相关 培训并通过考核后，才能获取门禁系统和生产控制管理系统的控制权限。只有 经过门禁进入洁净区的相关人员，才能获得进入生产控制管理系统的权限。通 过系统的集成，实现对人员的全流程管理。
④视频监控系统
生产安全视频监控系统通过视频监控手段对关键生产环节、重要物资流通 环节以及安防通道进行全面监控，通过在空调机房、配电室、关键生产工艺工 段以及走廊等关键区域设置网络高清摄像机，通过以太网通讯方式传输至中央 控制室录像机，配置128T存储硬盘，保证视频可查询周期达半年以上；配置 数字高清矩阵和电视墙进行实时播放、检索和浏览，为生产部门实现及时了解 各车间的工作情况和流水线的生产情况，确保产品达到GMP生产要求。
(5)智能环保处理系统
企业清洁生产的主要目标是减少资源的消耗、防止生态破坏，保障资源的 持续利用。本发明着重从“节能、降耗、减污、增效”四个方面抓起，强调采 用少污、省费的生产方式，尽量将污染物在生产过程中消除，或减少污染物的 排放量，实现环境效益与经济效益的双丰收。
①智能污水处理系统
设计出水水质须达到《混装制剂类制药工业水污染排放标准》 (GB21908-2008)的要求。配备有在线溶解氧仪、液位计、电磁流量计、COD (Chemical Oxygen Demand化学需氧量)在线监测仪、在线流量计、各种电动 阀等自动控制的硬件；并配置有德国西门子控制系统。系统能自动运用算法对 污水处理的过程值进行调整，使这些过程值保持在一定范围内，从而实现自动 控制。
②药粉尘处理系统
参考图13所示的，药粉尘处理系统的原理框图。
③锅炉烟气处理系统
通过先进的自动化控制系统，对锅炉排烟温度、锅炉压力等数据采集分析， 采用智能PID控制(比例(proportion)、积分(integral)、导数(derivative)) 调整设定的锅炉运行压力、供气量等运行状态，保证锅炉节能高效、安全稳定、 清洁环保地运行。表2为相关数据表。
表2锅炉烟气预期指标
(6)生产智能供应与调度类系统
对车间使用的纯化水、生产动力、电力、冷凝水、洁净气体等分配问题， 通过生产智能供应与调度类子系统，协调各使用点对生产动力及资源的使用， 实现资源与动力的供给智能启停、智能温度控制、智能调度等功能，保证车间 生产合理有序、安全、稳定、高效、节能、连续。
①注射用水及纯化水的智能供应与调度
注射用水及纯化水的生产供应采用了国内一流的制备系统，分配系统则采 用了多个智能传感器和自动调控阀门，实现全自动的控制和数据的全面采集。
②纯蒸汽的智能供应与调度
纯蒸汽的生产供应采用了国内一流的制备系统，分配系统则采用了多个智 能传感器和自动调控阀门，实现全自动的控制和数据的全面采集。通过对自动 控制系统和设备数据的采集与集成，监控重点设备的使用申请，达到制剂车间 纯蒸汽的分配与管理。
③生产动力的智能供应与调度
生产动力系统包括工艺冷却水、工艺冷冻水、工业蒸汽等，动力系统的生 产供应采用了国内一流的制备系统，分配系统则采用了多个智能传感器和自动 调控阀门，实现全自动的控制和数据的全面采集。通过对自动控制系统和设备 数据的采集与集成，监控重点设备的使用申请，达到制剂车间生产动力的分配 与管理。
④生产洁净气体的智能供应与调度
生产洁净气体包括压缩空气、氮气等，生产供应采用了国内一流的制备系 统，分配系统则采用了多个智能传感器和自动调控阀门，实现全自动的控制和 数据的全面采集。通过对自动控制系统和设备数据的采集与集成，监控重点设 备的使用申请，达到制剂车间生产洁净气体的分配与管理。
⑤生产电力的智能监控
通过先进的智能传感仪器仪表，监控所有关键使用点的用电量和用电时间， 实现全工厂所有关键使用点的数据采集并进行智能启停，保障设备设施的用电 安全并实现节能生产。
(7)实时数据采集与生产流程可视化监控
①设备互联与实时数据采集
通过对数字化生产线、自动化物流系统、生产环境智能控制系统、生产智 能供应与调度类系统的生产工艺类数据、生产用公共工程类设备数据、能源系 统类设备数据进行采集、监控、分析及报警，对部分设备实现互联控制功能， 达到智能启/停的目的。
②实时数据管理
实时采集的设备参数及各关键生产工艺参数按时间序列统一存入工业大数 据库进行集中管理，为MES等信息系统及大数据分析系统提供数据基础。
③设备故障报警分析
在批生产过程中，会出现过程故障信息和系统故障等，通过对过程故障信 息的采集、整理、分析为产品质量分析提供数据依据，故障信息由监控软件自 动采集，通过数据库连接技术，直接存入数据库，原始报警数据由生产管理系 统进行整理、归档、分析最后以批生产记录结合在一起。
通过设备的关联和控制，辅助对故障的原因进行分析；通过对故障处理的 积累，对故障出现时的原因进行整理，形成故障专家库，给出处理指导意见； 同时，对频发故障的设备，预先定义其相关联的设备，在故障发生时，把预先 设置关联的设备状态进行显示，形成故障联动检测，提高故障排查效率。
④可视化监控
采用一套工业生产调度平台结合一套液晶拼墙及配套软硬件，利用大屏显 示系统的显示及解码控制功能，安装传感器采集监控数据，通过视频监控、报 警联动、三维图数据实时显示技术对加工设备与加工现状实施监控与异常预警。
实施例5：物流系统建设
自动化物流系统包含了自动化立体仓库和普通类集中配料中心和激素类集 中配料中心。生产线上物流在各个生产线建设时统一考虑。
自动化立体仓库用于原辅料的自动入出库、成品的自动码垛、转运线自动 转运、自动入出库等。物料进入库房便进行标签管理，通过与MES等系统的 集成，对物料实现100％的全流程跟踪与追溯。
集中配料中心体现了“质量源于设计”的理念，发明工艺布局设计时在物 流中心特别设计了集中配料中心，用于激素类物料和非激素类物料的分配。在 完全符合GMP要求的洁净区域内，将3个数字化生产车间用的物料，通过 相应防污染措施按批次进行分配，并利用条码/RFID等技术实现对容器、物料 的信息化管理，积极降低“污染、交叉污染、混淆、差错”等造成的产品质量 风险。
实施例6：工业机器人及人工智能技术的应用
本发明建设中多处应用了工业机器人技术，在口服固体制剂智能制造车间 中粉体预处理及自动化配料系统中采用了AGV(自动导引车)完成物料自动 扫描识别、无人转运，在线检测、数据追踪、机器人装箱的包装线中，采用并 联机器人完成装箱，码垛，贴标等多种工序；在无菌制剂智能制造车间中装箱 码垛一体机中，采用两个并联机器人的动作配合实现进包堆包、开箱、抓包入 箱、封箱、贴标扫码、自动捆扎、抓箱堆垛等所有功能，在自动进出料系统中， 采用AGV(自动导引车)并通过各点传感设备紧密联合，使得药品从灌装到 进入冻干机实现无人干预操作。
此外，发明中也实现了人工智能技术的创新应用，主要是将计算机视觉技 术应用到冻干产品全自动智能灯检机、铝塑包装机——在线包装物检测中。
(1)冻干产品全自动智能灯检机
运用采用计算机视觉系统技术与自动控制原理相结合，通过机械方法使被 检测产品高速运转、制动，药品经“网带－进瓶螺杆－进瓶拨轮”进入检测平 台，以均匀速度快速旋转360度，工业相机对被检测物体拍摄序列图像，利用 序列图像在时间和空间上的连续性，检测出异物目标即识别粉饼各表面的杂质； 通过高速图像处理系统分析、剔除装置分拣次品。最小可检测40μm的异物。
采用高速工业相机获取被检测物的一系列图像，运用高性能工控系统及软 件对图像进行计算、分析，完成对产品的检测。检测出的不合格品，通过自动 控制的执行装置予以自动剔除，实现冻干粉针产品质量无接触式的检测。
在制药机械设备领域中，全自动智能灯检机是针对医药生产线上安瓿瓶、 西林瓶及大输液瓶等产品质量检测的全自动在线检测装置，可以在线检测玻璃 碎屑、金属铝屑、橡皮屑、毛发、纤维等异物，还可以检测瓶体本身的破损、 裂纹及瓶口的封装质量等，自动剔除不合格品。与人工检测相比，极大地提高 了检测速度和质量，避免了人工检测的不稳定性，实现对产品进行100％的检 测，而且检测方法和标准均匀统一，彻底杜绝不合格的产品进入市场。
(2)铝塑包装机——在线包装物检测
目前我国的制药企业大多采用的是半自动检测设备对铝塑包装过程进行检 测，导致检测过程容易产生误差，药品中发现异物、药片漏装、密封不严等问 题时常发生，而药品安全是关系到生命安全的重大问题，所以关于铝塑包装药 品的检测问题已经引起人们的普遍重视。
本发明采用计算机视觉技术开发的一套在线检测系统代替传统的依靠人工 来完成对药品包装的检测，借助计算机视觉技术对色差和尺寸进行辨识，发现 包装缺陷，并且检测系统提供学习功能，可以学习并储存新的缺陷形式，也可 根据需要设置系统检测的精度。该技术用于在线检测片状药品在包装过程中是 否存在不达标的现象，及时发现不合格产品，避免其流入市场，减小误差、保 障患者人身安全。
实施例7：信息系统建设
(1)MES系统建设
针对华森制药流程型生产的特点以及产品工艺流程复杂、制造过程质量控 制要求高等特点，实施一套制造执行系统(MES)，具有车间计划管理、质量 管理、电子批记录、物料管理、称重管理、设备管理、标准管理、生产追溯等 功能。该系统以GMP为核心，数字化动态安排生产作业，实现物料/批次追溯、 工艺及批次质量管理、批次生产数据记录和设备运行管理，以保证药品产品生 产质量，提升生产效率。系统体系结构如图14所示。
①系统主要流程及内容
MES系统在车间按批生产指令，对生产过程的操作人员、物料、生产设备、 计量设备、工艺、质量标准制定工单，然后对生产进行跟踪控制直到工单完成， 功能总体流程如图15所示。系统具有车间计划管理、质量管理、电子批记录、 物料管理、称重管理、设备管理、标准管理、生产追溯、基础数据管理等功能。
为了实现生产执行控制，在系统中预建立生产模型与工艺流程，基于S88 标准批次生产模型，对产品信息、生产设备、操作流程和过程控制按照制药企 业产品生产工艺建立完整流程模型，该模型主要分为四层：
第一层产品层；
第二层生产工序层，如配液、灌装工序等；
第三层生产操作层，如生产前准备、清场等；
第四层生产执行步骤，如确认物料、温度检查等。
参考图16所示，生产物料管理与跟踪模块主要实现：1)对物料特别是成 本较高、要求配方精度高的物料精确核算和统计，降低药品生产成本；2)依据 物料编码对物料进行追踪追溯；3)对生产工艺中的每一个环节物料配方精确管 理；4)控制物料流转，实时掌握物料平衡，形成一个完整的物料控制流程。
生产与质检批记录管理模块将采集各环节生产、质量数据及原材料批次、 生产员工、设备等相关数据实现生产现场各类批记录信息的电子化管理。
②系统实施技术手段
A、数据采集
数据采集的方式可以通过OPC、现场总线、工业控制环网、RS485、RS232 等多种方式实现。
B、系统实现采用CMES Framework
CMES Framework是平台的核心部分，是整体平台的运行基础。
Framework主要实现以下内容：
业务方面建模中心重点实现了产品定义管理、生产调度管理所需的基础资 源配置、工厂建技术方面建模中心重点实现了CMES Workflow(工作流)的建 模，重点是工作中心的工艺流程建模功能(BPM)。
BPM业务流程管理中心重点管理整个系统中所有的业务流程的生命周 期，重点管理每一个系统中出现的流程，包括它的启动、停止、中止、作废、 发布、审批等流程本身的管理工作。
系统业务核心部分根据实施不同的类型的MES，进行符合相关工艺的最小 化的业务逻辑创建，通过业务流和基础建模，建立行业组件库，提高复用性， 并完成整体业务平台的配置和运行。模、特殊参数定义、过程段定义、产品段、 系统权限等基础建模功能。
C、MES数据库
系统平台支持主流的关系型数据库，如Oracle、SQL Server、DB2等，本 发明采用SQL Server数据库实现。
(2)设备管理系统建设
针对车间加工设备进行设备生命周期全过程的管理，实现工厂技术设备素 质的提高、设备效能的充分发挥等。设备管理业务流程示意图如图17所示。
各部分的功能与作用简要描述如下：
①设备基础数据管理
对系统运行所用到的基础数据进行维护，基础数据是其它业务实现的基础， 是整个系统运行的基础。包括机型、设备、部位、部件、备件、设备标识、停 机类别、检验发明、机型、停机原因分类、润滑油等信息。
②设备台账管理
设备台账管理，是把有关设备的基础信息、技术资料，关键参数、图纸、 文档、零备件等静态信息进行统一管理，通过文字、图片等直观的方式，精确 地展现设备信息。
③设备运行管理
依据ICH(International Conference on Harmonization ofTechnicalRequirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use人用药物注册技术要求国际协调会)Q9确认哪些设备需要点检/验证；依据风险评估 方式，对设备进行风险评级；依据风险评级，确认设备点检周期、标准和责任 人；根据点检周期，点检任务通过邮件发送给相应人员；点检任务执行和反馈； 点检任务电子签名和统计。
④设备预防性维护管理
设备运维管理以预知性维修和预防性维护为主，以维修工单为载体进行组 织。通过对工单生命周期的管理实现维修保养的业务闭环。预防性维护业务包 括设备保养计划、维修计划、检验计划、维修记录、保养记录、检验记录等管 理。
⑤零备件管理
对零备件的信息进行记录，对零备件的出入库进行管理，记录零备件出入 信息，形成台账，并对零备件更换进行记录，根据零备件更换周期要求，产生 零备件更换计划，指导零备件更换实施。
⑥设备备件管理
依据时间段、设备类型、设备代码等，检索出设备备件使用数量，备件更 换时间等信息，为提高备件库存管理等提供数据支持。
(3)质量管理系统建设
质量管理系统采用质量管理解决方案(QMS)，实现药品生产过程中质量优 化，达到合规性、风险降低及成本降低的目的。通过整合质量相关的事件和步 骤、自动化工作流、趋势分析和报表图表等功能，帮助企业提高质量管理效率、 满足法规要求。
系统主要包括质量分析、偏差处理、变更控制、审计、投诉管理、培训管 理和文档管理等功能。
①质量分析
通过对质量、生产工段过程量、工艺参数、配方设定、公共工程参数等数 据进行采集，以生产批次及生产品种为核心进行分析，根据质量模型和检测记 录进行计算，得出最优批次产品及最差批次产品，并对其使用的生产工艺、生 产过程参数等进行比较，辅助形成工艺改进参数供实验验证，最终实现工艺优 化和质量改进。
②偏差处理
追踪偏差记录，审批，调查，纠正预防措施CAPA(Corrective Action& PreventiveAction纠正措施与预防措施)到后期的有效性审查等一系列质量步 骤操作。
③变更控制
从变更申请开始的所有记录，通过预审批，变更执行以及后续的审批和实 施。
变更请求管理流程将组织所有的任务和活动跟踪，包括完成更改需要采取 的行动，监管部门的批准和更新，以及关联的质量和监管程序，包括CAPA和 产品注册跟踪。
④审计
审计管理支持内部审计管理、外部审计、供应商审计。通过提供一个集成 的跟踪系统和强大的工作流引擎能自动化处理包括排程，准备，审计，审批报 告，报告发布，响应、纠正防御措施跟踪等审计生命周期的所有步骤，更高效 帮助审计员计划和执行审计。
⑤投诉管理
用于记录客户投诉、响应、调查和分析来维护和提升药企质量流程。QMS 将投诉处理流程集成，中心化管理投诉流程，有效地管理调查和电子化处理纠 正和预防措施。
⑥培训管理
用于自动化跟踪管理员工培训、确保相关活动的排程、跟踪直到结束。通 过改善培训政策和需求实现有效的培训管理等一系列质量相关步骤操作，从而 降低风险，提高员工效率和提升企业管控。
⑦文档管理
系统支持用户访问受控的文档和执行所有相关的文档生命周期管理(创建、 生效、分发、培训、归档)等一系列质量步骤操作。
其中质量分析具体方案如下：
第一步：质量数据采集
通过分析模型对产品进行量化评定，对筛选出的需要比较的产品批次，根 据其定义的生产工艺、生产过程变化量及配方进行对比，辅助分析人员找出影 响质量的生产因素，通过实验确定优化配置工艺参数，提高产品质量。
参数分析项来源于工艺中所使用的设备类型，过程量分析项来源与设备类 型配置时所定义的采集数据的参数(数据来源于运行时产生)，配方根据产品 所设定的配方并结合实际消耗量，通过检测结果、模型分析、筛选比较、方案 验证、更新执行形成质量管理的闭环，使产品质量能不断进行改进和提高。
A、以生产批次及生产品种为核心建立质量数据管理数据库，用于管理实 验室检测的最终产品的之间数据；分别建立中药制剂原辅料、半成品、产品质 检数据库、用于存储不同品种的质检数据。
B、生产结束后，产品采样送检；同时系统在数据库里自动存储该批次数 据。
C、产品在实验室检测结束并反馈回数据后，由车间质量数据管理人员登 录本系统，根据生产品种及生产批次查询到相应的记录，人工输入本批次质检 数据。
第二步：质量数据分析
质量数据分析主要有两种分析方式：单批次质量数据分析和多批次质量数 据分析；
单批次质量分析主要用于批次历史生产数据查询以及质量事故追溯分析， 在产生药品质量事故或出现生产事故的情况下，可以通过数据分析平台，对本 批次的全程的数据进行追溯，包括各种特征历史数据、生产数据报表、生产操 作记录、生产报警数据、生产工艺参数、原辅料信息等数据；通过输入生产批 次作为查询条件，可对该批次全流程、各个生产工段、各生产设备的所有数据 进行追溯查询，分析事故的原因。
多批次数据分析主要用于生产过程的工艺参数、控制方式等参数的优化分 析，根据质量模型定义的参数和权重规则，对多个检测记录的批次质量检测结 果进行评估。对合格的批次进行质量评分，最后得出质量排序，并对排序前固 定位数的批次产品与排序后固定位数的批次产品进行各个生产工段的过程量、 工艺参数、配方中设定的比较参数进行汇总展示对比，如工艺参数、控制参量 等数据存在差异，则将批次较优的参数数据作为优化选项建议。
质量分析过程：
A、用户选择生产品种及生产时间段，查询到多个生产批次；
B、选择相应的生产批次，启动质量分析过程；
C、根据用户选择的批次，调取每批次的每项质量成分检测数据，使用质 量分析模型，对该批次的质量进行综合评比；
第三步：工艺改进
根据质量模型和检测记录进行计算，通过计算结果得出最优批次产品及最 差批次产品，并对其使用的生产工艺，生产过程参数进行比较，辅助形成工艺 改进参数供实验验证。
工艺评分：根据工艺评估模型定义的指标并结合指标权重，对工艺进行量 化评估，对应到批次检测结果。
工艺比较：根据评分结果，进行工艺比较，分值越高质量越好，反之越差， 对评分进行排序。
工艺筛选：把评分最高的一定量的批次和评分最低的一定量批次，对生产 工艺和生产过程变化量的关键指标做比较，筛选出工艺差异。
工艺改进：可根据筛选出的某批次生产工艺为基础，进行调整参数后形成 新的工艺参数，提供实验验证，验证合理并审批通过后，自动更新原有工艺相 关参数并把原工艺参数进行历史留存。
(4)仓库管理系统
建立仓库管理系统，有效控制仓储物料的收发、结存等活动，实现仓储货 物的保管，确保生产经营活动的正常进行，并在此基础上对各类货物的活动状 况进行分类记录。
系统主要包括物料入库管理、物料出库管理、搬库管理、移库管理和盘点 管理等功能。
①物料入库管理
物料入库管理主要记录进入仓库的物料类型、物料数量、入库人员、入库 时间，实现物料入库的可追溯管理。
②物料出库管理
物料出库管理主要记录搬出仓库的物料类型、物料数量、出库人员、出库 时间，实现物料出库的可追溯管理。
③搬库管理
搬库管理主要盘点旧库需搬出所有物料库存种类、数量等信息，以及新库 入库的所有物料库存种类、数量等信息，并记录搬库相关的物料增减，实现搬 库的物料信息可追溯管理。
⑥移库管理
移库管理主要记录在不同库房间周转的物料种类、数量、移库人员、时间、 移入库房、移出库房信息，实现移库的物料信息可追溯管理。
⑦盘点管理
盘点管理主要盘点库房所有物料库存种类、数量、统计需维修、报废物料 信息，实现仓库物料信息的更新。
(5)实验室信息管理系统
实验室信息管理系统LIMS主要管理样品登记、检验审核、接收、任务分 配、检验、数据及样品审批、检验报告的生成、报告审批、放行(结果发布)； 同时管理围绕检验相关的各种法规要素，包括角色权限控制和审计跟踪；人员 上岗考核、仪器操作培训；标准品的发放、配置、校准；设备的校验、维护、 维修、报废；试剂试药的入库、发放、配置、使用；检验标准、标准操作程序 等文件管理；稳定性考察及环境监控。
通过LIMS系统，用户可以处理与实验室相关的工作，比如抽样检验、实 验室设备管理等。质量检验涉及多个步骤，并与多种活动相关，如表3所示。
表3
(6)能源管理系统
能源管理系统包括能源监测子系统和能源管理子系统。能源监测子系统的 基本功能是能源数据采集和过程监控；能源管理子系统的基本功能是能源计划 管理、能源实绩管理、能源质量管理、运行技术支持、预测分析、能源调度管 理。本发明建立的能源管理系统，与生产执行系统无缝融合，可提高企业生产 效率，降低生产能耗。
①能源监测子系统
能源检测计量子系统的基本功能是能源数据采集和过程监控。它是能源管 理系统的基础子系统，包括最基本功能：
不同需求的能源数据采集；根据数据采集的要求，进行周期数据采集，中 断数据采集，手动数据采集；分类数据归档(实时数据、短时数据、统计数据、 历史数据、记录)；实时闭环调节，实现对现场能源监测点的检测控制；逻辑 分析处理(条件联锁、越限报警等)；人机界面(过程图、过程曲线、设定和 查询等)；管理报表(瞬时报、正点报、日报、月报等)；基本数据处理等。
故障处理子系统主要包括：监测；分级报警(按轻、重故障分类)；信息 记录和归档(按类别)；故障基本分析(时序记录分析、在线查询等)；故障分 析专家系统等。
②能源管理子系统
能源管理子系统的基本功能包括：
能源计划管理(计划编制、跟踪等)；
能源实绩管理(实绩分析、归档、查询、平衡分析、成本分析、对标分析 等)；
能源质量管理(质量分析、质量跟踪、趋势评估、越限警告等)；
运行技术支持(停复役管理、操作评估等)；
预测分析(在线预测决策、能耗预测分析、电力负荷预测等)；
能源调度管理，根据生产需要，通过管理系统，对能源调配进行组织和管 理。
(7)环境健康安全管理系统
环境健康安全管理系统(Environment、Health、Safety，EHS)包括系统管 理、基础管理、日常管理、统计分析及法规查看等子模块。实施该系统可提高 安全环保工作效率，降低员工劳动强度，全面控制安全风险，规范工作流程， 降低企业成本。
①系统管理
EHS基础信息模块包括权限管理、用户管理、公司信息、部门信息、岗位 信息、人员管理、调离岗管理、流程管理、流程审批等，实现对企业基础信息 的全面掌控。
②基础管理
基础管理模块包括危害因素、设备设施、个人防护、警示标志、材料管理 等，实现对企业EHS相关基础信息数据的信息化管理。
③日常管理
日常管理模块包括例行检查、隐患管理、隐患整改、事故报告、事故调查、 检测管理、个防领用、制度管理、文件传递等。对日常工作进行信息化管理， 实时监督，规范流程。
④统计分析与法规查看
实现对系统相关数据进行智能统计和分析，方便随时调取数据，实时掌控。 实现相关法律法规、台账模板及时更新，方便实时查看。
(8)ERP系统
本发明实施的ERP系统主要进行管理决策与生产计划，进行全公司范围 内的资源整合。系统实现在全公司范围内开展覆盖客户、发明、库存和采购供 应、资金、生产调度及控制等全方位的管理工作，通过为不同阶层的管理人员 分配各个模块的操作权限，实现财务、销售、采购、生产、人力等各项工作的 有效开展；并与MES等信息系统有效集成，完成车间生产层与上层系统的信 息互通，为生产工作的信息互通及自动优化调度提供有力保障，统筹企业整体 运营。
(9)客户关系管理系统
为解决客户信息失实、销售过程失控、数据混乱、团队协作低效、报表分 析滞后等诸多客户关系管理问题，建设CRM客户关系管理系统，具有活动质 量控制、市场活动管理、销售数据同步、知识库管理、客户管理、信息分析等 功能。通过系统建设，可以增强顾客服务，提高顾客交付价值和顾客满意度， 与客户建立起长期、稳定、相互信任的密切关系，从而为企业吸引新客户、维 系老客户，提高企业效益和竞争优势。
①活动质量控制
对企业与客户之间进行的销售等活动进行质量把控，对整个活动的信息流 动和产品流动进行备案记录等。
②市场活动管理
市场活动应用可以帮助我们及时了解每次活动的参与人员，参与情况，用 户反响等反馈，帮助我们批量完成客户拜访。
③销售数据同步
销售数据同活动数据进行综合统计比较，分析活动对销售数据的影响程度。 同步功能可以从客户ERP系统中直接读取数据，方便CRM进行综合分析， 提供决策依据。
④知识库管理
知识库中可以包括产品介绍、竞争对手情况、竞争对手产品情况等信息。
⑤客户管理
对所有具有合作关系的企业客户进行总体的信息管理，便于更长期的交流 和合作。
⑥分类管理
对于不同种类的医药产品进行分类和管理，将同种类型的产品按照不同批 次编号等类的相关属性来对产品进行记录，将不同批次的货品与主产品名称关 联在一起，这样就可以通过大的方向找到每个批次产品的情况(数量，销量， 客户，用户反馈等)
⑦信息分析
通过对不同客户对产品的需求进行分析，按照区域和数量等相关信息进行 分析，为下一步生产或者产品的购入进行前期的信息储备，做到有的放矢；将 所有产品的市场需求情况做个有效的统计，在一张统计图中清晰的表示出来， 这样就能够相对的把握好市场的需求，为企业下一步的计划提供依据。
(10)大数据分析系统
工厂高频实时数据采用大数据存储技术存储，采用列式存储的非SQL(NoSQL) 类型的Apache Cassandra数据库技术作为分布式实时数据库，上层分析系统采 用Spark程序库为基础开发。采用多台服务器搭建对等服务器集群，运行 Cassandra大数据平台。由于Cassandra采用对称体系结构，使得其非常有利 于创建大型的分布式集群数据库。同时，通过针对实时数据存储对Cassandra 的性能、一致性和分布式三项互相制约的性能需求进行微调与平衡，从而在 Cassandra平台基础上开发实时大数据库，用于存储来自工厂的高频实时数据。
工厂数据采集源来自药品生产线、生产设备、数字化检测设备、公共工程 系统、人工采集数据等。专用的实时数据采集和互联互通服务器软件与上述现 场设备通信并采集实时数据，存入上述实时大数据库。
Apache Spark是一个围绕速度、易用性和复杂分析构建的大数据处理框 架。Spark允许程序开发者使用有向无环图 (DAGDirectedAcyclinePraph)开发复杂的多步数据管道，并支持跨有向无环图 的内存数据共享，以便不同的作业可以共同处理同一个数据。
Spark可以将分布式数据库集群中的应用在内存中的运行速度提升100 倍，甚至能够将应用在磁盘上的运行速度提升10倍。
本发明采用Spark分析引擎用于开发大数据分析系统。采用SparkStreaming库基于微批量弹性分布式数据集(RDDResilient DistributedDataset)方式的计算和处理实时的流数据。采用扩展的Spark机器 学习库Spark MLib，综合运用二元分类、线性回归、聚类分析、关联分析、异 常分析、协同过滤、梯度下降等数据挖掘方法和机器学习算法，开发出基于车 间实时大数据的针对生产质量、工艺参数、物流策略等领域的大数据决策支持 模型和算法，并开发出决策支持系统软件，提供丰富的分析算法和报表/报告， 为工厂智能运行和智能管理提供决策支持。
通过获取生产运行管理中生成的质量数据、工艺参数数据、公共工程参数 数据以及物流数据等，根据不同的问题主题和分析要求，集成关系型数据库和 大数据库，采用大数据分析算法，针对不同应用主题，开发相应的大数据分析 模块，实现质量改进、生产工艺及管理优化等。
最终建设的智能工厂布局参考图18所示。
本发明技术路线覆盖智能制造的主要技术要素：智能工厂总体设计、工艺 流程及布局数字化建模与仿真；创新性的中西药品制造执行管理系统(MES)； 系统间集成与互联互通技术方案，实现现场智能装备与MES系统、ERP等软 件系统间的高效协同与集成。发明技术路线的先进性主要体现在采用技术的先 进性、分析技术的先进性、采用核心设备先进性以及系统架构的先进性，以实 现多剂型中西药产品全流程智能制造为目标，创建全流程智能制造工厂新模式， 应用大数据分析改进完善生产工艺，发明技术路线的先进性主要体现在以下几 方面：
(1)应用大数据分析技术进行生产工艺可预测优化
发明采用各种仪表、传感器、在线检测装置，实时记录药品生产工艺参数、 质量参数、公用工程参数等，形成大数据库，应用大数据平台结合过程分析技 术，采用数据转换与清洗、分类或预测模型发现、数据总结、聚类、关联规则 发现、序列模式发现、依赖关系或依赖模型发现、异常和趋势发现等技术，进 行工艺参数优化分析，形成工艺参数与药品质量影响模型，多视角的给出每一 阶段对产品质量影响的关联度，完成生产工艺可预测优化。
(2)基于物联网技术的自动化物流系统
自动化物流系统通过射频识别(RFID)、红外感应器、定位系统、激光扫 描器等信息传感设备，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，实 现物料智能化识别、定位、追踪、监控和管理。
自动化立体物流仓库用于原辅料的自动入出库、成品的自动码垛、转运线 自动转运、自动入出库等，实现了从物料入厂开始到产品完成的物流自动化。 物料进入库房便进行标签管理，通过与MES等系统的集成，对物料实现100％ 的全流程跟踪与追溯。
自动化物流系统体现了“质量源于设计”的理念，在完全符合GMP要求 的洁净区域内，将智能制造车间用的物料，通过相应防污染措施按批次进行分 配，并利用条码/RFID等技术实现对容器、物料的信息化管理，积极降低“污 染、交叉污染、混淆、差错”等造成的产品质量风险。
(3)形成一种信息系统支撑下的药品生产过程质量控制方案
该方案首先通过自动化生产线控制系统，实现工艺参数的自适应控制，实 现从控制质量指标到控制生产过程参数的转变，其次，通过生产过程工艺参数、 工程参数、物流等的实时记录，建立了质量与工艺参数、设备、人员、环境、 物料等的关联关系，为工艺参数优化、生产过程质量控制、质量追溯提供了数 据支持。
(4)采用制药行业先进的生产信息管理平台
该平台采用面向对象的架构设计，架构合理、深度互用，符合GMP、cGMP 要求。包含原子业务中心、消息驱动中心、监控中心、流程中心、安全中心、 认证中心，能够实现对模型中功能的复用和优化扩展，能够实现可根据具体需 求灵活配置业务流程服务包、模块服务包、系统平台模块服务包等。该平台可 快速响应制药生产信息化建设需求，如能快速搭建无菌冻干粉针MES、无菌粉 针MES、口服固体制剂MES、中药预处理提取浓缩干燥MES，以及能源管 理系统、设备管理系统、物料管理系统等，完成智能制造工厂主要信息系统的 开发与实施。
(5)构建企业级的全流程智能制造工厂信息集成平台
通过工业以太网技术、OPC-UA技术、Web Service技术等，实现内部各 个系统的信息集成以及各种数字化装备的集成与数据采集，实现各种系统和装 备的互联互通；实现智能制造车间的全流程的智能制造。
全流程智能制造工厂信息集成平台为工厂级别的综合管控平台，利用 SCADA系统、门禁系统、视频监视系统、MES、LIMS、WMS、QMS、PMS、 设备管理系统等在设计时预留的第三方信息接口进行集成。
信息集成平台根据实时数据库系统中的数据进行分析整理，形成分析数据， 如统计图表、预测预警信息、质量分析、生产安全等决策数据。
现在结合说明书附图对本发明做进一步的说明。以上各实施例仅用以说明 本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详 细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记 载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而 这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案 的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。