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智能制造在中药固体制剂生产中的应用

姜亚昆

哈尔滨儿童制药厂有限公司 黑龙江哈尔滨 150025

摘要: 随着人类基因组测序的完成,本来可以防治的疾病仍然存在,而西方医学提出的相反论点对癌症和糖尿病等复杂疾病无效。中药是中医的重要工具,图宇教授授予的青蒿素类复方中药诺贝尔奖使中医得到了全世界的认可。但是中医药行业仍然面临着资源高度分散、诸多质量因素、实现持续自动化的困难以及个人需求之间明显的差异等产业问题,因此中医药的现代化和国际化必须与现代新技术相结合。本文主要分析智能制造在中药固体制剂生产中的应用。
关键词: 智能制造;中药固体制剂;制药企业
DOI:10.12721/ccn.2022.157008
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引言

中药情报产业是一个新兴产业,它将海量数据、传感器和人工智能等各种高科技技术与中药产业相结合,使中药拥有智能系统,包括利用物联网技术建立一个物联网跟踪系统依靠人工智能技术设计中药保健产品;依托智能制造技术制造人工、机器、连接对象智能调节设备,形成市场需求和个性化医学的柔性生产模式,构建中药智能生产体系。当前的探索包括智能药店、智能医疗系统、中药生产中的智能劳动者、中医辅助治疗咨询系统等。

1、中药智能制造发展现状

中药制造业接近化工、食品、化工等日常技术设备的总体水平,一般处于电气化和自动化水平。受中药产业及其科学发展的制约,中药生产技术设备的总体水平不高。近年来,包括企业在内的众多行业龙头企业开始实现中医药信息化和自动化产业的现代化,组建了一批智能制造试点企业,赶上了“中国制造2025”的步伐。2015年至2017年间,工信部批准了康源制药业、天津天士里、江西药业、广东康美药业等四家中成药智能制造试点企业,作为中成药注射剂、中药品种繁多、中药液体制剂 2016年至2017年,本组织支持了汤仁堂、阳子河制药和神威制药工业等11个中国医药智能制造车间建设项目。 通过这些项目,大型中药企业几乎完成了智能生产车间的建设,越来越多的企业开始建设智能生产线,提高了生产执行系统和工艺分析技术的应用水平,降低了企业经营成本“专注于智能制造,把握中国医药产业发展的前沿”成为行业共识。但是,与目前所有的中国制药公司相比,这些公司仍然很少。与此同时,为全面分析和评价中药质量所作的产业升级努力内容相对较少,尚未在中医药产业发展中发挥更大作用。姜继晨是一名全国学者,1998年为中药提取富集过程对中药的智能制造进行了研究。随后,中南大学和湖南大学在2002年至2007年期间进行了系统的应用研究,重点是具体的过程建模和过程控制方法。从此,工艺控制传感器及具体智能设备和系统的应用包括中药质量标志、中药橡胶工业系统、基于物联网的中药智能种植系统、中药指纹图谱智能分析等。在数据应用方面,BusinessIntelligence ( BI)技术与中药制造过程中的数据结合使用,利用大数据支持管理决策的应用思路。在公司实践中,康元制药配合智能制造支持品牌发展效果卓着。“标准、通用技术、设备、信息”等提出了智能中药制造的策略和建议。"中药智能生产厂集成框架设计",描述了"虚拟制药厂实现统一数据集成平台的模式"。

2、智能制造在中药固体制剂生产中的应用

2.1APS高级计划与排程系统的运用

固体综合制剂车间包括颗粒剂、硬胶囊、软胶囊、片剂等4个剂型,存在品种数量多、分装规格类型多的情况。例如:桂枝茯苓胶囊有3种包装规格,分别为50粒/盒×250盒、60粒/盒×200盒、100粒/盒×150盒;杏贝止咳颗粒包装规格有9袋/盒×200盒/箱、6袋/盒×200盒/箱、3袋/盒×300盒/箱;天舒片包装规格有60粒/盒×200盒、30粒/盒×200盒、40粒/盒×200盒。此时,人工排产已经不能适应整体均衡排产的需求,采购物料不能及时到位、检验结果不能实时掌握、设备和生产状态不能及时掌握,出现了插单、生产异常(人、机、料)等情况,生产计划调整无法全面考虑关联环节,主生产计划出现高频调整,而纯手工调整效率低下,设备产能不能有效发挥最大效用。通过APS系统建设,连接ERP、考勤、MES等系统,推进柔性制造,可以加强对市场的快速响应,提升排产效率和生产效率,提高设备利用率,实现生产柔性化、管理透明化、系统平台化,以适应不断变化的客户需求。同时,建设生产过程成本管理系统,满足成本管理需求,通过APS系统延伸支持,强化物料投入/产出管理,实施精细化的成本核算,有效降低了生产过程的成本。

2.2SCADA生产数据采集与监控系统的运用

传统的数据收集常采用人工记录的方式,不仅耗时耗力,且数据易丢失,更加无法实时监控现场的操作流程。因此,建立SCADA系统,通过应用符合GMP规范的计算机管理系统以及自动控制系统,有计划、分步骤地实现生产数据的全自动采集和监控,通过计算机系统进行高效、准确、不间断的数据汇总,逐步避免传统手工记录方式容易产生的生产数据滞后、缺失及出错等问题;实时监控药品生产数据,随时调取企业生产各环节实时生产工艺流程监控画面,确保按照GMP规范要求,对所有关键环节的数据监控全方位覆盖;基于SCADA系统,各车间通过高速网络通道互联,对产品生产流程数据进行监控,形成生产数据池,累积生产相关数据,为其他信息化系统提供基础数据;在数据采集及统计基础上,对关键监控点进行趋势报警分析,保证生产过程趋势的实时监控,产品质量稳定。SCADA系统主界面及生产线采用动画展示并提供先进的生产工艺流程展示,界面友好,易监控。SCADA系统共设置三层,分别为设备层、采集层和应用层。(1)设备层:为车间各单机设备、公用工程设备、能源仪表,其中单机设备控制系统需进行改造或增加通信模块,通过以太网接入SCADA集成网关,网关支持多种协议通信,可连接不同厂家、品牌单机设备,同时支持接口开发,实现单机设备的集成;能源仪表包括纯化水、压缩空气、真空系统、蒸汽、自来水、冷冻水、用电等计量仪表,这些仪表通过PLC控制柜接入,数据采集到SCADA系统服务器。(2)采集层:各网关通过系统网络连接到SCADA服务器,SCADA系统配置冗余服务器和Web服务器,两台服务器同时运行、存储数据,若其中一台服务器出现故障,则客户端自动切换连接至另外一台服务器,系统组态、数据处理、脚本编辑等工作在工程师站完成后下载到服务器。(3)应用层:数据通过终端网络发布到各系统终端,如SCADA客户端、大屏幕、MES服务器、远程终端等。

3、助力现代中药智能化生产

随着制药业对生产水平的要求日益增加,制药设备的核心竞争将是在保持成本优势的同时提高质量。设备的稳定性很重要。如果设备的雾霾高,产品成本大幅度降低,产品质量稳定此外,生产成本与人数密切相关,智能制造可以最大限度地减少劳动力,实现无人驾驶工厂。如何实现智能制造?孙晓冰强调:“一定要实现代码的最大自主性,否则智能制造成本会很高。这就对制药业的信息化水平提出了更高的要求。”中药现代生产工艺如何与智能工艺控制和海量数据分析相结合?中药智能化生产中最重要的一步是通过绘制整个企业制造过程来简化生产过程,实现布局、设备选型和系统配置设计。在自动设计阶段,根据流程要求选择适当的传感器。使用MES生产执行管理系统、电源管理系统,通过分析所有生产流程参数,实时分析产品总拥有成本。

结束语

智能制造是中药产业的一个新的发展机遇通过分析和理解中药智能制造技术的实施过程,通过成熟度评估和排序逐步推进,为有效利用行业资源提供了切实可行的切入点和指导工具。

参考文献:

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