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    孫旨義（1965－）

    男，河北正定縣人，高級(jí)工程師，1986年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)精密儀器專(zhuān)業(yè),長(zhǎng)期從事醫(yī)藥行業(yè)基礎(chǔ)自動(dòng)化、控制系統(tǒng)、先進(jìn)控制系統(tǒng)應(yīng)用、工廠(chǎng)綜合自動(dòng)化集成、BATCH柔性化生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用等工作，現(xiàn)為華北制藥集團(tuán)倍達(dá)有限公司計(jì)控室主任。主持倍達(dá)有限公司ERP 應(yīng)用開(kāi)發(fā)、MES系統(tǒng)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)等河北省重點(diǎn)信息化建設(shè)項(xiàng)目。先后獲得省部級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二、三等獎(jiǎng)多項(xiàng)，市集團(tuán)級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一、二、三等獎(jiǎng)18項(xiàng)之多，并獲得省新世紀(jì)“三三三人才工程”人選。

摘要：本文論述了制藥行業(yè)自動(dòng)化信息技術(shù)的新應(yīng)用，探討了制藥行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)及應(yīng)用發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：先進(jìn)控制系統(tǒng)；制藥行業(yè)；柔性制造系統(tǒng)；MES；GMP；系統(tǒng)驗(yàn)證

Abstract: The paper introduces in detail the latest applications of automation and information technology in the pharmacy, and discusses the focus of attention and the development direction in pharmaceutical industry.

Key words: Advanced control system；Pharmacy； Flexible manufacturing system；MES； GMP； System Validation

    隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和全球化進(jìn)程的加快，中國(guó)的制藥企業(yè)，尤其是大型制藥企業(yè)集團(tuán)，更是面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。通過(guò)現(xiàn)代IT技術(shù)的引入使公司把這些曾經(jīng)分散的業(yè)務(wù)和生產(chǎn)過(guò)程合并成為一個(gè)高效、完整的整體。通過(guò)公司內(nèi)部局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和先進(jìn)的軟件應(yīng)用，公司管理層能全面控制各車(chē)間和處室的業(yè)務(wù)活動(dòng)。

   近年來(lái)，在國(guó)際上提出流程工業(yè)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)框架，即ERP（企業(yè)資源規(guī)劃）/MES（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)）/PCS（過(guò)程控制系統(tǒng)）三層結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)結(jié)合了先進(jìn)的工藝制造技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和以先進(jìn)控制為代表的信息技術(shù)，集成了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理、生產(chǎn)過(guò)程的控制、運(yùn)行與管理等各個(gè)方面，將其作為一個(gè)整體進(jìn)行控制與管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制與優(yōu)化管理，從而成為提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要技術(shù)手段。目前，制藥工業(yè)正在按照這樣的三層架構(gòu)模式進(jìn)行規(guī)劃，有計(jì)劃、有步驟的實(shí)施信息化建設(shè)。基于流程企業(yè)的ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)，以提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)，建立企業(yè)“兩個(gè)中心”---生產(chǎn)成本控制中心、生產(chǎn)質(zhì)量控制中心。

    DCS系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的推廣與應(yīng)用，相當(dāng)一部分企業(yè)已經(jīng)實(shí)施了ERP系統(tǒng)，MES系統(tǒng)的某些功能模塊已經(jīng)得到應(yīng)用。
 

圖1   AMR三層企業(yè)集成模型

    另外，制藥企業(yè)必須遵循行業(yè)法律法規(guī)，國(guó)家食品藥品監(jiān)管局新修訂的《藥品GMP認(rèn)證檢查評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GMP新《標(biāo)準(zhǔn)》)自2008年1月1日起施行。GMP新《標(biāo)準(zhǔn)》的三大亮點(diǎn)是提高認(rèn)證檢查評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)化軟件管理、強(qiáng)調(diào)與藥品注冊(cè)文件要求相匹配，這將進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)藥品生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量管理薄弱環(huán)節(jié)的監(jiān)管，確保藥品質(zhì)量。GMP新《標(biāo)準(zhǔn)》圍繞企業(yè)軟件方面的建設(shè)提出要求，將有望推進(jìn)醫(yī)藥行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、新產(chǎn)品研發(fā)和企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的培育，利于促進(jìn)企業(yè)新藥研發(fā)，利于制藥企業(yè)全面提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
  
    2008年GMP新《標(biāo)準(zhǔn)》成為制藥企業(yè)通向國(guó)際市場(chǎng)的通行證，同時(shí)為制藥企業(yè)帶來(lái)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。GMP新《標(biāo)準(zhǔn)》要求制藥企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的全程控制，包括起點(diǎn)控制、過(guò)程控制、標(biāo)準(zhǔn)控制、系統(tǒng)控制等，在圍繞著配方制定供應(yīng)路線(xiàn)的時(shí)候，需要將每個(gè)GMP控制的信息點(diǎn)融入到管理體制中。貫穿生產(chǎn)全過(guò)程的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和基于生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)的MES系統(tǒng)，可以為GMP控制體系的建立和執(zhí)行提供技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，使GMP從一個(gè)比較被動(dòng)的文件管理規(guī)范，上升為一個(gè)強(qiáng)制執(zhí)行的監(jiān)控體系，使新GMP的管理理念在整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中得到嚴(yán)格執(zhí)行。

    先進(jìn)控制技術(shù)在關(guān)鍵工藝控制單元的應(yīng)用

    在合成生產(chǎn)工藝過(guò)程中，生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，工藝較長(zhǎng)，由于控制點(diǎn)較多，每步操作都需要有人工干預(yù)控制，同時(shí)，又包含一些復(fù)雜的控制對(duì)象如pH值控制等。pH值控制的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)如收率、產(chǎn)品晶型等。pH過(guò)程本身具有嚴(yán)重的非線(xiàn)性；在中和點(diǎn)的附近具有較高的靈敏度；難于建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型；環(huán)境（如溫度、壓力等）的變化以及其他干擾的存在都會(huì)改變pH過(guò)程特性；一般要求pH值跟蹤一條預(yù)定的時(shí)變曲線(xiàn)。所有這一些表明常規(guī)的、采用固定結(jié)構(gòu)、單一的控制器或采用變參數(shù)的PID控制，都難以達(dá)到工藝要求，不能滿(mǎn)足pH值控制的要求。因此對(duì)合成工藝生產(chǎn)中的pH值采用先進(jìn)控制非常必要。

    先進(jìn)控制是實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化和工廠(chǎng)綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)。pH控制系統(tǒng)所涉及的生產(chǎn)裝置多、需要控制的工藝參數(shù)多，同時(shí)存在的耦合性強(qiáng)、非線(xiàn)性嚴(yán)重。為此，人工操作的勞動(dòng)強(qiáng)度大、人為影響生產(chǎn)的因素多，導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)量不穩(wěn)定、質(zhì)量不穩(wěn)定。盡管已經(jīng)采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，但是由于沒(méi)有采用先進(jìn)控制技術(shù)和算法，生產(chǎn)控制仍然以人工操作為主，同現(xiàn)代化企業(yè)的要求仍然有較大的差距。為此在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)算法和模態(tài)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行pH控制系統(tǒng)的先進(jìn)控制，完成pH過(guò)程的自動(dòng)化，具有十分重要的意義。

    ●  生產(chǎn)過(guò)程的全面自動(dòng)化，將使工廠(chǎng)可以更加合理的組織生產(chǎn)，達(dá)到提高產(chǎn)量、降低能耗的目的。
    ●  降低勞動(dòng)強(qiáng)度，為實(shí)現(xiàn)減員增效創(chuàng)造條件。
    ●  用計(jì)算機(jī)集成熟練操作工的操作經(jīng)驗(yàn)和過(guò)程控制專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，并用先進(jìn)算法和模態(tài)識(shí)別技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，先進(jìn)控制系統(tǒng)將代替有經(jīng)驗(yàn)的熟練操作工來(lái)操作生產(chǎn)過(guò)程，從而可以達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)量的目的。
    ●  先進(jìn)控制系統(tǒng)為工藝優(yōu)化提供了一種開(kāi)放的環(huán)境。此時(shí)，工藝優(yōu)化將把先進(jìn)控制系統(tǒng)作為被控對(duì)象，構(gòu)成優(yōu)化閉環(huán)系統(tǒng)。
    ●  全面的自動(dòng)化系統(tǒng)，將使得生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)控成為可能，并以此作為全面工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)。
    ●  利用軟測(cè)量技術(shù)，借助于其它可測(cè)量參數(shù)來(lái)自動(dòng)計(jì)算和分析關(guān)鍵的工藝參數(shù)，包括工藝參數(shù)測(cè)量、狀態(tài)識(shí)別等，這將大大降低現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備費(fèi)用。
    ●  利用先進(jìn)控制技術(shù)，解決多個(gè)工藝參數(shù)之間的協(xié)調(diào)控制、多個(gè)過(guò)程之間的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)車(chē)間的綜合集成控制，為真正實(shí)現(xiàn)智能化工廠(chǎng)的最終目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

    另外，制藥生產(chǎn)工藝中，結(jié)晶工序也是非常重要的關(guān)鍵生產(chǎn)過(guò)程，根據(jù)不同階段，準(zhǔn)確控制酸堿加入速度，準(zhǔn)確自動(dòng)尋找最佳出晶點(diǎn)，直接影響產(chǎn)品晶體形狀，會(huì)嚴(yán)重影響到產(chǎn)品質(zhì)量。有些品種應(yīng)用濁度控制能夠有效檢測(cè)出晶點(diǎn)，但有些品種使用濁度檢測(cè)和基于常規(guī)算法的邏輯控制，不能有效的控制生產(chǎn)過(guò)程，需要建立基于先進(jìn)控制算法的規(guī)則控制模型，以滿(mǎn)足工藝過(guò)程的需要。

    控制軟件實(shí)現(xiàn)以下功能：

    ●  酸堿儲(chǔ)罐壓力的全程自動(dòng)控制；
    ●  結(jié)晶罐內(nèi)攪拌速度的全程自動(dòng)控制；
    ●  結(jié)晶罐溫度的全程自動(dòng)控制；
    ●  根據(jù)pH的變化規(guī)律自動(dòng)尋找最佳出晶點(diǎn)；
    ●  酸堿加入速度pH全程跟蹤控制。

    具有以下特點(diǎn)：

    ●  智能控制算法的應(yīng)用；
    ●  生產(chǎn)模態(tài)自動(dòng)識(shí)別,操作人員只需扳動(dòng)生產(chǎn)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)就可完成全部操作；
    ●  出晶點(diǎn)軟測(cè)量的實(shí)現(xiàn)。

2  柔性化BATCH批控制管理系統(tǒng)的應(yīng)用

    以人工為主操作管理模式向以計(jì)算機(jī)為主的操作管理模式的轉(zhuǎn)變。

     
 

                     圖2   傳統(tǒng)自動(dòng)化控制向生產(chǎn)執(zhí)行管理控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變

    制藥生產(chǎn)線(xiàn)大部分具有典型的批生產(chǎn)特點(diǎn)，選用BATCH批控制管理系統(tǒng)，能夠大幅提升生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)能力和適應(yīng)快速多變的市場(chǎng)需求。
 
    BATCH批控制管理系統(tǒng)，是符合ISA S88標(biāo)準(zhǔn)的，用戶(hù)管理和電子簽名的組件是遵循聯(lián)邦法規(guī)第21章11節(jié)（CFR 21 PART 11）的相關(guān)規(guī)定的，整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多品種的配方管理、配方驗(yàn)證、配方發(fā)布，生產(chǎn)計(jì)劃的管理、驗(yàn)證、發(fā)布、實(shí)施，電子簽名 (Digital Signature)、用戶(hù)授權(quán)管理，一直到整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)符合FDA要求的批生產(chǎn)過(guò)程的管理與控制，并自動(dòng)產(chǎn)生具有審計(jì)追蹤（Audit Trail）功能的生產(chǎn)批報(bào)表管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)柔性化高效率的多品種生產(chǎn)。具有以下特點(diǎn)：

    （1）機(jī)動(dòng)靈活的引導(dǎo)式操作界面 

    ●  交互式操作過(guò)程，運(yùn)行生產(chǎn)中的所有細(xì)節(jié)，相互交錯(cuò)地促進(jìn)操作人員和設(shè)備之間的最佳操作。
    ●  應(yīng)用交互式過(guò)程引導(dǎo)方式，可以設(shè)計(jì)出一個(gè)通用的適用多種產(chǎn)品的生產(chǎn)程序，并定義生產(chǎn)過(guò)程變化。

    （2）通覽、控制、追蹤生產(chǎn)過(guò)程每一細(xì)節(jié)的能力
   
    ●  整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的每一步細(xì)節(jié)，生產(chǎn)操作人員與設(shè)備之間的運(yùn)行，通過(guò)交互式人機(jī)對(duì)話(huà)的方式完成，保證生產(chǎn)過(guò)程的每一步執(zhí)行情況與標(biāo)準(zhǔn)操作程序保持一致。
    ●  跟蹤及考核：權(quán)威性的批記錄，提供一個(gè)具有可追蹤性，并可分析的基本應(yīng)用報(bào)告，量化了生產(chǎn)中的操作情況， 能夠追蹤到每一步操作，完全體現(xiàn)了GMP/FDA管理理念。

    （3）快速多變的市場(chǎng)需求

    ●  實(shí)現(xiàn)多品種的配方管理、配方驗(yàn)證、配方發(fā)布功能，通過(guò)科學(xué)的生產(chǎn)計(jì)劃的管理，實(shí)現(xiàn)柔性化高效率的多品種生產(chǎn)。

    BATCH批控制管理系統(tǒng)，其主要解決在一條以批操作為主，多配方（工藝）、生產(chǎn)不同產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)上如何進(jìn)行訂單管理、配方管理、批報(bào)管理等問(wèn)題以及如何與過(guò)程控制系統(tǒng)相聯(lián)共同控制整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程，使整個(gè)的生產(chǎn)完全按照既定配方進(jìn)行，減少產(chǎn)品差異率，提高生產(chǎn)效益，以及確保生產(chǎn)線(xiàn)符合GMP等相關(guān)法規(guī)規(guī)定。

3  現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用

    現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是特定的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)與計(jì)算機(jī)通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)之間的最本質(zhì)區(qū)別是全數(shù)字通信（代替原來(lái)的模擬信號(hào)通信）和全分散控制（代替原來(lái)的集散控制）。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)有兩個(gè)層次的優(yōu)點(diǎn)。

    （1）表面層次：節(jié)省電纜，從而降低了系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)成本；
    （2）深層次：可使現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備（傳感器、執(zhí)行器、控制器、人機(jī)界面等）實(shí)現(xiàn)了智能化、網(wǎng)絡(luò)化，因此，設(shè)備管理系統(tǒng)可以獲得其工況的實(shí)際數(shù)據(jù)并由此計(jì)算出其實(shí)時(shí)生產(chǎn)能力，這樣就解決了長(zhǎng)期困擾我們的自動(dòng)化孤島問(wèn)題。
 
    現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)除上述兩個(gè)層次的突出優(yōu)點(diǎn)之外，還具備下列特點(diǎn)：

    （1）分散控制、集中管理的控制方式，符合現(xiàn)代控制理論；
    （2）各分系統(tǒng)間彼此獨(dú)立工作，又互相協(xié)調(diào)，共享資源；
    （3）較高的數(shù)據(jù)更新速度和傳輸速度，提高系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性；
    （4）無(wú)須建立各區(qū)段總線(xiàn)間的層次關(guān)系，方便了系統(tǒng)擴(kuò)展，提供了系統(tǒng)的開(kāi)放性。

    現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)有三個(gè)瓶頸問(wèn)題：

    (1)當(dāng)總線(xiàn)切斷時(shí)，系統(tǒng)有可能產(chǎn)生不可預(yù)知的后果，用戶(hù)希望，這時(shí)系統(tǒng)的效能可以降低，但不能崩潰，這一點(diǎn)目前許多現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)不能保證；

    (2)在本安防爆應(yīng)用中，現(xiàn)有的防爆規(guī)定限制總線(xiàn)的長(zhǎng)度和總線(xiàn)上所掛設(shè)備的數(shù)量，這就是限制了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)節(jié)省線(xiàn)纜優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮；

    (3)系統(tǒng)組態(tài)參數(shù)過(guò)分復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的組態(tài)參數(shù)很多，不容易掌握，但組態(tài)參數(shù)設(shè)定得好壞，對(duì)系統(tǒng)性能影響很大。

    目前，制藥企業(yè)總線(xiàn)智能儀表應(yīng)用還不廣泛，但總線(xiàn)閥島技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在生物發(fā)酵補(bǔ)料系統(tǒng)、合成制藥生產(chǎn)控制過(guò)程中，應(yīng)用大量的氣動(dòng)隔膜閥、氣動(dòng)角座閥、氣動(dòng)球閥等兩位自動(dòng)控制閥，用基于總線(xiàn)技術(shù)的閥島代替?zhèn)鹘y(tǒng)的兩位三通、兩位五通電磁閥取得了明顯的效果，工程布線(xiàn)工作量的減少，故障率的降低，用氣量、耗電量減少等方面的優(yōu)勢(shì)，顯示了總線(xiàn)技術(shù)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。

4  無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)

    在工業(yè)控制系統(tǒng)中，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)等，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，提高系統(tǒng)的性能和開(kāi)放性。有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高速穩(wěn)定，滿(mǎn)足了大部分場(chǎng)合工業(yè)組網(wǎng)的需要。但是，在有線(xiàn)傳輸受到限制的場(chǎng)合，人們開(kāi)始利用無(wú)線(xiàn)的方式進(jìn)行替代。例如：電子天車(chē)吊秤稱(chēng)重系統(tǒng)；惡劣生產(chǎn)環(huán)境工藝點(diǎn)的監(jiān)控；廠(chǎng)區(qū)偏遠(yuǎn)位置的控制點(diǎn)：深井泵運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)保監(jiān)測(cè)點(diǎn)、動(dòng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)等；全廠(chǎng)周邊電子監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)等。這樣可以避免大量布線(xiàn)、浪費(fèi)接口、檢修困難、擴(kuò)展困難的弊端。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的靈活性、便捷性、擴(kuò)展性方面，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)將在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

5  MES系統(tǒng)在制藥行業(yè)的應(yīng)用前景

    制造執(zhí)行系統(tǒng)MES（Manufacturing Execution System） 是一個(gè)立足于整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。利用MES的管理手段和信息，企業(yè)可優(yōu)化其從制定生產(chǎn)產(chǎn)量到管理最終產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)流程中的各個(gè)環(huán)節(jié)。利用實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，MES指導(dǎo)、管理、記錄企業(yè)各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)，為企業(yè)提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息，使企業(yè)及時(shí)根據(jù)外界環(huán)境的變化調(diào)整生產(chǎn)。其結(jié)果是企業(yè)的無(wú)效益生產(chǎn)活動(dòng)減少，企業(yè)生產(chǎn)效益提高、生產(chǎn)設(shè)備利用率提高、產(chǎn)品質(zhì)量提高、庫(kù)存降低、供貨周期縮短，最終使得企業(yè)的盈利水平得以提高。
 
    中國(guó)的MES市場(chǎng)還處在起步階段，在冶金、石油化工、煙草等行業(yè)應(yīng)用較多，醫(yī)藥企業(yè)還在探索階段，MES產(chǎn)品行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)非常明顯，尤其醫(yī)藥行業(yè)必須遵循行業(yè)的法律法規(guī)，目前針對(duì)醫(yī)藥行業(yè)的特點(diǎn)，適合醫(yī)藥行業(yè)特點(diǎn)的MES產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，有些企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用了某些功能模塊，獲得了意想不到的效果，隨著應(yīng)用的不斷深入以及對(duì)MES產(chǎn)品功能的理解，必將迎來(lái)新的應(yīng)用高峰。

    一般的MES功能通常被歸納到一組相關(guān)的功能集,這些功能互相配合，提供了幾乎適用于管理各個(gè)類(lèi)型企業(yè)的信息平臺(tái)。企業(yè)管理人員、質(zhì)量管理人員、后勤維護(hù)人員、文檔和調(diào)度管理人員都可以在MES中找到他們適用的工具。針對(duì)醫(yī)藥行業(yè)特點(diǎn)，MES的典型功能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

    (1)生產(chǎn)資源的調(diào)配和管理

    提供資源詳盡的既往使用記錄，在生產(chǎn)中可供使用資源的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息,保證資源處在最佳狀態(tài)。這些資源包括設(shè)備、工具、人員(要求具備特殊技能的人員)、原材料和生產(chǎn)產(chǎn)品信息文檔。信息必須是具備可維護(hù)和可利用性能，必須具備忠實(shí)的有效性。

    (2)生產(chǎn)計(jì)劃安排

    根據(jù)優(yōu)先級(jí)、特性、資源限制和流程間的依賴(lài)關(guān)系安排生產(chǎn)，優(yōu)化生產(chǎn)流程并最大限度地減少重復(fù)勞動(dòng)。按照操作的可替代性、并行性和重疊性，計(jì)算出詳細(xì)精確的時(shí)間表、設(shè)備利用表。
MES層通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和人力資源等生產(chǎn)要素的分配來(lái)控制生產(chǎn)流程。包括批量控制系統(tǒng)的啟動(dòng)、生產(chǎn)順序的發(fā)布，以及生產(chǎn)運(yùn)行啟動(dòng)指令。

    (3)生產(chǎn)過(guò)程管理

    監(jiān)督生產(chǎn)過(guò)程，自動(dòng)地糾正或改進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程，或提供信息反饋給操作員。具有報(bào)警管理機(jī)制，以確保生產(chǎn)人員了解生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的超出偏差允許范圍的情況。
通常，實(shí)際的生產(chǎn)執(zhí)行處于MES層的功能以外DCS系統(tǒng)，尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)水平較高的生產(chǎn)線(xiàn)更是如此。然而，當(dāng)生產(chǎn)處于手動(dòng)操作運(yùn)行時(shí)，MES功能常常 應(yīng)用于對(duì)生產(chǎn)人員下達(dá)特殊的生產(chǎn)指令。 MES生產(chǎn)執(zhí)行功能能夠分清手動(dòng)和自動(dòng)操作過(guò)程的各自職責(zé)。

    (4)配方管理

    生產(chǎn)配方的編輯、驗(yàn)證、發(fā)布與管理。

    (5)生產(chǎn)文件歸檔控制

    包括SOP(標(biāo)準(zhǔn)操作程序)、生產(chǎn)指令、配方、控制系統(tǒng)程序、工藝流程圖表、批量生產(chǎn)記錄、 生產(chǎn)報(bào)警信息記錄，以及除生產(chǎn)報(bào)表以外的其他一些生產(chǎn)文檔資料。

    (6)勞動(dòng)力管理

    根據(jù)勞動(dòng)技能、工作方式，制定在各個(gè)批次生產(chǎn)中操作人員的使用。這些信息資料通常被保存在人力資源系統(tǒng)，但對(duì)于更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息資料通常都不會(huì)在人力資源系統(tǒng)中得到，在這種情況下，人力資源管理能夠被充分考慮到并同時(shí)作為MES功能的一部分。

    (7)產(chǎn)品質(zhì)量管理

    產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)可以在線(xiàn)或者離線(xiàn)進(jìn)行。在線(xiàn)實(shí)時(shí)采集質(zhì)量信息，可以保證嚴(yán)格的產(chǎn)品質(zhì)量，也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，并能夠妥善解決所存在的質(zhì)量問(wèn)題;同時(shí)也支持產(chǎn)品質(zhì)量的離線(xiàn)分析，最典型的是在實(shí)驗(yàn)室完成產(chǎn)品質(zhì)量的分析。對(duì)從生產(chǎn)中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，以確保適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品質(zhì)量控制，能夠迅速發(fā)現(xiàn)需要引起注意的問(wèn)題，并提供相應(yīng)的解決方案。產(chǎn)品質(zhì)量的管理是最重要的MES功能之一。

    (8)設(shè)備維護(hù)管理

    維持企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中的生產(chǎn)設(shè)備、工具和儀器儀表的正常運(yùn)行是企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行最重要的功能。如果這些生產(chǎn)工具不是被集中在一個(gè)企業(yè)中，就可以考慮作為一種MES功能。維護(hù)管理保證工廠(chǎng)的設(shè)備處在良好的狀態(tài)，正常完成工作任務(wù)。

    (9)批數(shù)據(jù)采集

    生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息采集功能所關(guān)心的是歷史數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)、操作員的輸入數(shù)據(jù)信息、操作員的操作記錄，以及在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的任何信息資料。并包括相關(guān)流程、原材料和人員、設(shè)備以及產(chǎn)品質(zhì)量信息。

    (10)產(chǎn)品批數(shù)據(jù)追蹤

    MES層不但關(guān)心生產(chǎn)計(jì)劃編制，而且還跟蹤實(shí)際生產(chǎn)和計(jì)劃的執(zhí)行情況, 這主要包括監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備、原材料和人員在生產(chǎn)中的使用，用以建立相關(guān)產(chǎn)品的歷史信息。可提供的狀態(tài)信息包括該產(chǎn)品生產(chǎn)人、原料及供貨商、批號(hào)、序列號(hào)、當(dāng)前產(chǎn)品狀況、以及相關(guān)的報(bào)警、返工、其他非正常生產(chǎn)信息和相應(yīng)采取的改進(jìn)措施。這個(gè)在線(xiàn)追蹤功能產(chǎn)生的歷史記錄。用以追蹤相關(guān)半成品和最終產(chǎn)品的相關(guān)信息。

    (11)產(chǎn)品批數(shù)據(jù)分析

    產(chǎn)品分析包括批生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息分析、人力資源與生產(chǎn)設(shè)備的利用、生產(chǎn)操作流程和產(chǎn)品質(zhì)量和成本的分析。這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息通常應(yīng)用于優(yōu)化生產(chǎn)流程和資源配置。某些數(shù)據(jù)信息能夠作為調(diào)整生產(chǎn)規(guī)則與調(diào)度的依據(jù)。

    批數(shù)據(jù)分析還應(yīng)包括對(duì)多批產(chǎn)品數(shù)據(jù)的批間差異分析。包括劣質(zhì)批量生產(chǎn)或者不符合生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息分析，以便分析和測(cè)定所存在的根本原因；對(duì)異常批量生產(chǎn)質(zhì)量或者高質(zhì)量生產(chǎn)運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息分析，以便分析和測(cè)定優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行的條件。

6  系統(tǒng)驗(yàn)證 System Validation

    在制藥領(lǐng)域，有著諸多要求嚴(yán)格的規(guī)范，如何通過(guò)儀器儀表與自動(dòng)化控制和管理手段確保生產(chǎn)流程遵守符合制藥行業(yè)法規(guī)的要求。當(dāng)今制藥生產(chǎn)越來(lái)越大的程度上受法律、規(guī)章和預(yù)定指標(biāo)的制約。尤其是檔案管理已經(jīng)成為一個(gè)真正的焦點(diǎn)，美國(guó)的食品和藥物管理局F D A 或歐盟制藥工業(yè)委員會(huì)，嚴(yán)格要求藥品生產(chǎn)中的全部過(guò)程必須遵守明確規(guī)定的各項(xiàng)原則。尤其重要的是遵守現(xiàn)行的藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范G M P法規(guī)和聯(lián)邦法規(guī)2 1 ( C F R 2 1 ) 的1 1 章( P a r t 1 1 ) 關(guān)于過(guò)程控制系統(tǒng)的電子記錄和文檔管理， 電子簽名及授權(quán)等法規(guī)， 這些法規(guī)的實(shí)施提高了進(jìn)入該領(lǐng)域的門(mén)檻， 使一些原來(lái)在制藥工程領(lǐng)域有很好業(yè)績(jī)的企業(yè)面臨著或退出這一領(lǐng)域、或加強(qiáng)自身力度和投入。

    因此，所選擇的控制系統(tǒng)必須依從聯(lián)邦法規(guī)2 1 ( C F R2 1 ) 的1 1 章( P a r t 1 1 ) ， 符合GMP 管理?xiàng)l例， 具有更新、更可靠的技術(shù)特點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性、完整性、機(jī)密性。即由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)建、修改、存檔、恢復(fù)、維護(hù)、分發(fā)、報(bào)告的電子記錄和電子簽名應(yīng)服從規(guī)定的程序和控制措施。全生命周期的系統(tǒng)本身軟硬件與應(yīng)用軟件及相關(guān)文件的驗(yàn)證，必須確保系統(tǒng)能夠刪除和拒絕執(zhí)行無(wú)效記錄和產(chǎn)生可供審計(jì)追蹤的記錄和路經(jīng)。

    客戶(hù)與供應(yīng)商雙方應(yīng)嚴(yán)格按照系統(tǒng)驗(yàn)證的關(guān)鍵模式—— V 模式來(lái)執(zhí)行整個(gè)項(xiàng)目，正確理解變更控制的內(nèi)涵， 自始至終實(shí)行變更控制， 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與企業(yè)要求相符合。在G M P 項(xiàng)目的整個(gè)生命周期內(nèi)， 依從G M P 規(guī)范、嚴(yán)格按項(xiàng)目管理的九大方面， 遵循國(guó)際制藥工程協(xié)會(huì)出版的G A M P 4 . 0 （ G o o d A u t o m a t e d m a n u f a c t u r i n gP r a c t i c e ） 的指導(dǎo)方針與方式，結(jié)合I S O 9 0 0 0 ，2 0 0 0 版的規(guī)范, 去啟動(dòng)、計(jì)劃、執(zhí)行、控制和結(jié)束項(xiàng)目。只有通過(guò)技術(shù)與管理相結(jié)合的手段才能確保生產(chǎn)流程遵守, 符合制藥行業(yè)法規(guī)的要求。
 
7  遠(yuǎn)程診斷技術(shù)

    基于Internet的遠(yuǎn)程智能故障診斷技術(shù)是近年來(lái)伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展,融合傳統(tǒng)的故障診斷與計(jì)算機(jī)科學(xué)、通信等學(xué)科領(lǐng)域的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外獲得了很大的發(fā)展,在保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期優(yōu)質(zhì)運(yùn)行方面發(fā)揮了很大的作用，隨著制藥企業(yè)機(jī)電一體化的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化控制信息系統(tǒng)的依賴(lài)程度越來(lái)越高，隨著制藥企業(yè)的大規(guī)模外遷，大都遠(yuǎn)離市區(qū)，當(dāng)生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，技術(shù)專(zhuān)家很難全天候的在第一時(shí)間到達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，使得醫(yī)藥行業(yè)越來(lái)越關(guān)注遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，充分利用該技術(shù),可以有效地利用異地的物質(zhì)和智力資源,異地設(shè)備信息數(shù)據(jù)的獲取和處理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障的診斷與排除等，可以極大地提高了裝備維護(hù)管理的效能和質(zhì)量。

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