03 無菌粉針及口服制劑智能制造試點示范

——華北制藥股份有限公司

一、項目實施背景與狀況

1．企業實施初衷

華北制藥股份有限公司 1994 年在上海證交易所掛牌上市。其分廠——新制劑分廠，是華北制藥股份有限公司主要的制劑藥及保健食品生產基地，2012 年 10 月正式投產，占地面積 330 畝，截至目前總投資 16.1 億元。分廠從設計和建設初期，就確定嚴格按照 GMP 標準設計建造，實現質量標準國際化、生產設備精良化、生產品種柔性化、生產單元模塊化、生產過程自動化、生產環境潔凈化，為進行 FDA 和 GMP 等認證奠定基礎。用先進的智能制造設備，提升企業現代化水平，徹底改變華北制藥設備老舊，運轉效率不高的局面。

2．實施目標

通過智能技術裝備和工業軟件的使用，實現對生產資源的優化配置與利用，提升生產活動的控制，全面提升資源利用率和生產活動效果，有效實現了藥品全生命周期質量保證和監控，確保藥品生產合規和高效，改善藥品質量數據完整性和可靠性，完善藥品生產全過程可追溯；提高制藥行業的自動化、信息化和智能化水平，推動制藥行業智能工廠建設，預計生產效率再提升10%，生產成本降低10%，產品不良率降低10%，使得新制劑分廠達到國內同行業領先、國際一流水平。給整個制藥行業提供樣板和標準，同時為制藥行業提高藥品品質和促進制藥行業由大到強轉變提供方法和技術。實現藥品全程可追溯，確保藥品的各個環節合規，讓老百姓吃上放心藥，降低全社會醫療成本，促進制藥行業健康發展。

二、具體做法

1．形成項目模式

建立了工廠總體設計模型、工藝流程的構架及說明，實現了規劃、生產、運營全流程數字化管理。新制劑分廠總體設計模型如圖 3-1 所示。

圖 3-1 新制劑分廠總體設計模型

2．實施與做法

（1）信息采集與監控系統數字化

工廠以工業以太網通訊為架構，已經為實現對全車間范圍內所有工藝設備生產運行參數的采集、監視管理功能建成了所有現場設備基礎。

片劑、硬膠囊劑、軟膠囊劑、顆粒劑、口服液、無菌凍干劑、無菌粉針劑、小容量注射劑、無菌滴眼劑等生產線均具有數據通信接口，可提供現場采集的生產數據、設備狀態數據。實現了采集生產設備基礎數據；采集環境溫濕度、壓力數據；采集空調自控、純化水系統、蒸餾水系統、純蒸汽發生器、臭氧發生器的實時數據；采集能源系統實時數據；為 MES 系統提供數據接口，并實時傳輸數據；實時顯示、并保存歷史數據；采集生產視頻信息；采集潔凈區門禁系統數據。

動力車間 DCS 監控大屏，可以實時監控全廠電力運行情況，對電力數據進行歷史記錄，便于分析全廠能源運行情況（見圖 3-2）。

圖 3-2 動力車間 DCS 監控大屏

空調自控系統可以監視記錄車間各個區域壓差分布，溫度濕度的實時變化，并有報警和歷史記錄功能（見圖 3-3）。

凍干機，自動燈檢機，稱重記錄裝盒機等大型機電一體化設備，均有上位機監視運行（見圖 3-4）。

圖 3-3 空調監控系統

圖 3-4 凍干機監控圖

（2）控制系統智能化

車間每條生產線均是具有 PLC 裝置的自動化生產線，有多個自動化機械手，其中物流中心碼垛機器人三臺（見圖 3-5）。

圖 3-5 碼垛機器人

①電子標簽和條碼采集系統設備

通過集成電子標簽、條碼掃描儀等設備，實現物料的跟蹤和管理（見圖 3-6）。

圖 3-6 電子監管碼

②配液工藝裝備與管控系統集成（見圖 3-7）

圖 3-7 CIP 清洗站

③冷凍水系統優化節能控制系統

冷卻水變流量優化控制是采用冷卻水泵變頻控制，在保證主機運行效率的前提下，進行變頻控制，降低運行能耗，提高系統運行效率。

④空調系統優化節能控制系統

新制劑分廠空調系統優化節能控制系統包括：物流車間空調自控系統、質檢樓空調自控系統、口服和保健品車間空調自控系統和無菌車間空調自控系統。自控系統控制范圍包括組合空調各功能段配置的相關儀表監視控制；潔凈室 D 級區關鍵房間內的溫濕度、關鍵房間與相鄰房間的壓差遠傳監視。

⑤浮游菌和塵埃粒子智能檢測設備

潔凈區環境在線監測系統是將多臺遠程粒子傳感器安裝在車間內各個關鍵采樣點，通過傳感器實時對監測區域空氣進行采樣、記錄，并將監測結果傳送到控制計算機，使用專業制藥監控軟件進行處理，即可實現對懸浮粒子的動態監測。

凍干生產線采用意大利原裝進口貝威蒂全自動燈檢機，燈檢效率高，速度可達 400 瓶/分鐘，每一個攝像頭快速拍照至少 25 張照片，配置高速圖像處理器，對異物能夠作出準確判斷，判斷結束自動分類。機器燈檢替代了人工燈檢，避免了人工燈檢由于個體差異和視覺疲勞造成的漏檢現象，同時大大提高了生產效率（見圖 3-8）。

圖 3-8 塞登納德燈檢機

三、實施成效

到目前為止，新制劑項目采用數字化、智能化的生產設備，生產能力顯著提高；設備自動化程度高，操作人數顯著下降。在人員不增加的基礎上，生產效率大幅度提高，總體提高 100%以上，主要生產線效率提高情況見表 3-1。

表 3-1 生產效率比

已投入使用的技術裝備有：電子標簽和條碼采集系統設備、配液工藝裝備及與管控系統集成、冷凍水系統優化節能控制系統裝備、空調系統優化節能控制系統裝備、浮游菌和塵埃粒子智能檢測設備等。已采用的工業軟件有：制藥行業 GMP 管理系統、物流倉儲管理系統（WMS）、實驗室管理系統、能源管理系統（EMS）、企業資源計劃系統（ERP）。

提升了生產效率、降低了生產成本，在人員不增加的基礎上，使得產量、效率提升 116%，人工成本降低 50%，動力成本降低 50%，維修、折舊等成本雖有所增加，但總體成本比老廠降低 20%以上。

四、實施經驗

1．PAT 系統

（1）小盒檢重秤

該設備經輸送帶傳輸包裝好的小盒產品，在輸送過程中經稱重段進行在線稱重，超出生產要求范圍的產品經控制系統將信號傳遞給剔出裝置，剔出裝置將電信號轉化，控制壓縮空氣開啟對不合格產品進行自動吹除，不合格產品自動落入廢品收集箱（見圖 3-9）。

圖 3-9 檢重秤

（2）CAM 鋁塑包裝線照相檢測自動剔出裝置

產品在鋁塑包裝過程中，經照相檢測裝置照相檢測，將圖片信號傳輸給自動控制系統，經自動控制系統進行處理，輸出控制信號，經壓縮空氣自動剔出裝置，將缺粒等不合格產品進行吹出，合格產品自動輸送到下一工序（見圖 3-10）。

圖 3-10 自動剔出裝置

凍干生產線采用全自動燈檢機，燈檢效率高，速度快。

小容量注射劑生產線采用塞登納德燈檢機，可對裝量、外觀和異物同步檢測，檢測效率高，穩定可靠，提高生產效率的同時，提高了產品質量（見圖 3-11）。

圖 3-11 燈檢機

2．WMS 系統

立體庫系統由貨架、巷道堆垛機、托盤輸送機等子系統組成，主要完成托盤貨物的存儲和輸送，包括空托盤垛出庫、拆盤、為箱輸送碼垛系統提供空托盤、將碼好垛的托盤貨物入庫、成品出庫、揀選、揀選回庫、空托盤垛回庫等任務。

3．小盒自動開箱、裝箱、封箱機器人

設備主要功能是將小盒自動裝入大箱，由開箱、裝箱、封箱三部分組成，設備將大箱自動打開送入指定工位，然后小盒經機器人自動逐層吸取移入大箱，機器人將合格證、箱墊自動吸入大箱，完成小盒裝箱工序，在自動封箱工序進行封箱打印批號，完成整個生產工序。

（張民、馬永水 供稿）