洪艷萍，趙路軍，許 祎，樊春樂(lè)，李連海

（浙江中控軟件技術(shù)有限公司，杭州 310053）

我國(guó)中藥從丸、散、膏、丹、湯手工生產(chǎn)發(fā)展到目前初步形成規(guī)模的格局，雖然有了很大進(jìn)步，但長(zhǎng)期以來(lái)，中藥的生產(chǎn)水平?jīng)]有取得顯著性突破，主要原因在于中藥的生產(chǎn)設(shè)備零散而不配套、有設(shè)備而無(wú)控制、有生產(chǎn)線而無(wú)優(yōu)化、高新技術(shù)在生產(chǎn)工藝及裝備的推廣應(yīng)用力度不夠等等。要扭轉(zhuǎn)這一局面，就必須立足于國(guó)內(nèi)設(shè)備的購(gòu)置和現(xiàn)有設(shè)備的改造，構(gòu)建中藥企業(yè)MES系統(tǒng)，積極應(yīng)用高新技術(shù)改造中藥傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，我國(guó)絕大部分中藥制造企業(yè)的計(jì)劃層與控制層存在相互脫節(jié)的現(xiàn)狀，即決策管理層的信息系統(tǒng)如ERP和底層的控制系統(tǒng)如DCS處于相互獨(dú)立的狀態(tài)，無(wú)法保證企業(yè)高質(zhì)量低成本目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，極大地制約了企業(yè)生產(chǎn)管理水平的提高。

要解決以上問(wèn)題，必須建立適合中國(guó)中藥制造企業(yè)的MES系統(tǒng)。目前國(guó)外沒(méi)有中藥行業(yè)MES系統(tǒng)研究的相關(guān)資料，國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)也較少。文獻(xiàn)[1]提出以優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程為核心的基于知識(shí)的中藥制藥企業(yè)MES系統(tǒng)；文獻(xiàn)[2]研究了中藥制造企業(yè)生產(chǎn)全集成自動(dòng)化模型和中藥企業(yè)MES系統(tǒng)的架構(gòu)；文獻(xiàn)[3]闡述了中藥制藥企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)并提出中藥制藥企業(yè)MES系統(tǒng)的架構(gòu)；文獻(xiàn)[4]建立基于MES的中藥企業(yè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成平臺(tái)?；诖?，本文研究了適合中藥制造企業(yè)的MES系統(tǒng)，搭建生產(chǎn)管控一體化信息集成與功能應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)配方優(yōu)化、物流跟蹤、績(jī)效評(píng)估、生產(chǎn)可視化及輔助決策等業(yè)務(wù)功能，提升中藥制藥企業(yè)生產(chǎn)操作、生產(chǎn)管理及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的信息化管理水平，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化、敏捷化管理提供全面可靠的支撐與平臺(tái)。最終某中藥企業(yè)的應(yīng)用效果表明，該系統(tǒng)可有效幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)降低原料與能量消耗、降低成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量、增強(qiáng)對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，實(shí)現(xiàn)全面提高經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)[5-7]。

1 中藥生產(chǎn)過(guò)程MES系統(tǒng)

為了達(dá)到中藥制藥企業(yè)的生產(chǎn)要求，并結(jié)合中藥生產(chǎn)的特點(diǎn)，提出了面向中藥生產(chǎn)活動(dòng)的MES體系架構(gòu)，如圖1所示。

圖1所示中藥生產(chǎn)過(guò)程MES系統(tǒng)的核心為綜合信息集成平臺(tái)，其架構(gòu)圖如圖2所示。它是集團(tuán)式企業(yè)的信息化基礎(chǔ)設(shè)施，不僅提供了基于分布式部署要求的技術(shù)架構(gòu)，而且也是MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，所有的MES模型、應(yīng)用模塊都在中控MES綜合信息集成平臺(tái)上開(kāi)發(fā)，模塊之間具有良好的協(xié)作性，并且基于平臺(tái)式的開(kāi)發(fā)，也為各個(gè)應(yīng)用模塊帶來(lái)良好的可擴(kuò)展性。

圖2 中藥生產(chǎn)過(guò)程綜合信息平臺(tái)架構(gòu)Fig.2 Comprehensive information platform architecture of Chinese herbal medicine production process

綜合信息集成平臺(tái)分為用戶管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)源管理、參數(shù)管理、日志管理5大部分。平臺(tái)支持域認(rèn)證集成，并可手工或周期性更新用戶名單和權(quán)限；支持通用用戶權(quán)限管理模式，包括角色和分組等方式；平臺(tái)支持郵件和短信報(bào)警，提供SMTP郵件服務(wù)器與短信平臺(tái)支持，報(bào)警方式可靈活定制，支持計(jì)劃任務(wù)、審批流或狀態(tài)等方式驅(qū)動(dòng)；平臺(tái)靈活支持IOS系統(tǒng)（手機(jī)、平板電腦）、Android系統(tǒng)（手機(jī)、平板電腦）等主流移動(dòng)終端業(yè)務(wù)接入，兼容性良好，人機(jī)界面一致性較高。

1）用戶管理

企業(yè)的組織機(jī)構(gòu)由一系列層次化的組織單元構(gòu)成，每一個(gè)組織單元、崗位都具有不同的管理職責(zé)與權(quán)限。

綜合信息平臺(tái)提供了全面組織架構(gòu)管理，支持層級(jí)機(jī)構(gòu)和用戶組機(jī)構(gòu)，滿足現(xiàn)代企事業(yè)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、靈活的矩陣式組織模型的要求。

2）權(quán)限管理

綜合信息平臺(tái)通過(guò)對(duì)各類(lèi)操作權(quán)限設(shè)置和組織機(jī)構(gòu)設(shè)置緊密配合來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用分工以及業(yè)務(wù)權(quán)限管理。

權(quán)限配置不僅可以對(duì)組織、用戶組、人員、崗位進(jìn)行一般性的權(quán)限配置，還可以實(shí)現(xiàn)權(quán)限分層管理以及權(quán)限繼承等復(fù)雜的權(quán)限管理功能。

3）數(shù)據(jù)源管理

數(shù)據(jù)源管理是數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)模塊，數(shù)據(jù)源管理包括映射數(shù)據(jù)源及映射數(shù)據(jù)視圖2塊功能。

綜合信息平臺(tái)通過(guò)對(duì)主流關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口的封裝，可以實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)表架構(gòu)逆向生成數(shù)據(jù)視圖的方式，將數(shù)據(jù)庫(kù)信息映射至平臺(tái)中；還可以將其架構(gòu)信息保存至平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且可以對(duì)其基礎(chǔ)屬性做進(jìn)一步擴(kuò)展。

4）日志管理

日志管理具有日志記錄功能，能夠記錄用戶的操作行為，使管理員能夠更為方便快捷地管理維護(hù)系統(tǒng)。

功能包括用戶名稱、操作對(duì)象、操作類(lèi)型、操作時(shí)間、對(duì)象信息、登錄IP；同時(shí)具有操作日志查詢功能，能夠根據(jù)用戶名、操作對(duì)象、起止時(shí)間、操作類(lèi)型等對(duì)用戶的操作日志進(jìn)行查詢。

5）參數(shù)管理

參數(shù)設(shè)置的主要功能是對(duì)綜合平臺(tái)業(yè)務(wù)端的設(shè)置，根據(jù)平臺(tái)的功能和客戶端用戶的實(shí)際需要，配置綜合平臺(tái)的使用功能。

功能包括功能模塊的配置，集成業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的配置，平臺(tái)系統(tǒng)服務(wù)配置等，為平臺(tái)內(nèi)組件的管理和發(fā)布提供了接口，為實(shí)現(xiàn)集成管理提供統(tǒng)一服務(wù)。

如圖1所示，在綜合信息集成平臺(tái)上針對(duì)中藥生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)發(fā)的主要功能模塊包括質(zhì)量管理、配方管理、物流跟蹤管理、運(yùn)行績(jī)效管理和生產(chǎn)數(shù)據(jù)挖掘等，為了實(shí)現(xiàn)以上功能還需建立中藥生產(chǎn)企業(yè)的工廠模型和業(yè)務(wù)模型，以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。通過(guò)建立企業(yè)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)，收集各個(gè)裝置及各個(gè)部門(mén)的生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)，利用集成的各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行生產(chǎn)的協(xié)調(diào)、統(tǒng)計(jì)、分析、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)和優(yōu)化操作的目標(biāo)。最終建立符合中藥生產(chǎn)管理規(guī)范的MES系統(tǒng)，達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量、降低消耗、降低成本、獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 中藥生產(chǎn)過(guò)程MES系統(tǒng)應(yīng)用研究

本文以某中藥企業(yè)為背景開(kāi)展MES系統(tǒng)的應(yīng)用研究。該企業(yè)是一家集科研、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、種植為一體的高科技企業(yè)。具有年產(chǎn)膠囊7億粒、片劑11億片、散劑5億包、糖漿2000萬(wàn)瓶、顆粒劑1440萬(wàn)包的生產(chǎn)能力；已通過(guò)GMP認(rèn)證的生產(chǎn)線12條，可生產(chǎn)膠囊劑等12種劑型。目前，公司生產(chǎn)的中藥品種達(dá)140多個(gè)。

1）總體設(shè)計(jì)目標(biāo)

基于中藥生產(chǎn)特點(diǎn)，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)和系統(tǒng)集成支持技術(shù)、系統(tǒng)工程理論等，結(jié)合中藥廠的實(shí)際情況進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)，基本實(shí)現(xiàn)該中藥廠網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、智能化和信息化。所設(shè)計(jì)的MES能實(shí)現(xiàn)工廠的優(yōu)化管理、優(yōu)化計(jì)劃和調(diào)度、優(yōu)化操作和過(guò)程控制，并能為企業(yè)的決策層提供管理決策依據(jù)，為監(jiān)控層提供優(yōu)化操作、控制和管理的策略。

2）具體設(shè)計(jì)目標(biāo)

將整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)集成起來(lái)，建立內(nèi)部信息一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管控一體化。

（1）完成企業(yè)內(nèi)部資源的合理規(guī)劃與管理。

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵裝置信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控和及時(shí)分析處理。使決策層在第一時(shí)間掌握企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況，以便分析和決策。

（3）實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工藝過(guò)程的生產(chǎn)操作優(yōu)化，從而達(dá)到降低原材料與能量消耗、降低成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

（4）建立適合中藥生產(chǎn)企業(yè)的MES系統(tǒng)，消除決策層與監(jiān)控層信息斷層的現(xiàn)象。

3）設(shè)計(jì)原則

在該中藥企業(yè)的MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮了企業(yè)的現(xiàn)有信息化投入與現(xiàn)狀，并遵循了以下原則：

（1）統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施。結(jié)合中藥廠MES系統(tǒng)的目標(biāo)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況確定不同的模塊、確定不同實(shí)施階段的成效，分模塊、分階段由易到難、由點(diǎn)到面分步實(shí)施，保證見(jiàn)效一塊再上一塊，充分保護(hù)企業(yè)投資。

（2）信息集成、實(shí)現(xiàn)知識(shí)管理。實(shí)現(xiàn)企業(yè)相關(guān)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)信息的共享和集成，保證企業(yè)工作流程的監(jiān)控和信息傳遞，同時(shí)考慮人與信息、技術(shù)的全面集成，實(shí)現(xiàn)知識(shí)管理。

（3）充分考慮MES系統(tǒng)的分步實(shí)施特點(diǎn)，采用模塊化結(jié)構(gòu)。

（4）在實(shí)施過(guò)程中，充分考慮現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)硬件資源等的再利用，保護(hù)企業(yè)以前在信息系統(tǒng)建設(shè)上的投入。

4）中藥生產(chǎn)過(guò)程MES功能模塊。

中藥生產(chǎn)過(guò)程MES系統(tǒng)的功能模塊如圖3所示。

中藥生產(chǎn)企業(yè)的典型功能模塊有：

（1）原料藥管理。中藥與化學(xué)藥生產(chǎn)的最大不同在于其加工的對(duì)象不同，即使用的原料不同。由于中藥原料是來(lái)自天然的動(dòng)物、 植物、礦物等中藥材，帶來(lái)了藥材前處理和提取等生產(chǎn)的特殊性，因此中藥生產(chǎn)企業(yè)中應(yīng)配置原料藥管理模塊。

圖3 中藥制造執(zhí)行系統(tǒng)功能模塊示意圖Fig.3 Schematic diagram of function module in MES system of Chinese herbal medicine production process

（2）配方管理。配方指導(dǎo)直接生產(chǎn)，還可用于衡量與考核生產(chǎn)水平。在標(biāo)準(zhǔn)配方的基礎(chǔ)上，針對(duì)生產(chǎn)訂單可設(shè)置不同的配方參數(shù)，如生產(chǎn)工藝、工藝參數(shù)、物料批次等相關(guān)屬性。另外，由于中藥原材料的特殊性以及生產(chǎn)受設(shè)備等因素的影響，所以配方需要在中藥生產(chǎn)過(guò)程中做動(dòng)態(tài)調(diào)整。比如在生產(chǎn)流程中當(dāng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到溫度、壓力、狀態(tài)等達(dá)一定的值后再加入一些物料。MES根據(jù)已定義的產(chǎn)品配方或產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)形成生產(chǎn)指令，為控制層提供“如何生產(chǎn)”的指示。

（3）質(zhì)量管理。質(zhì)量管理貫穿于中藥生產(chǎn)活動(dòng)的全過(guò)程，從藥材的采收，貯運(yùn)到生產(chǎn)的每一環(huán)節(jié)，都離不開(kāi)質(zhì)量管理，因此該MES的質(zhì)量管理系統(tǒng)包括原材料質(zhì)量管理，樣品管理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)管理等，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵過(guò)程工藝參數(shù)和質(zhì)量檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，為產(chǎn)品質(zhì)量控制提供支持，并將其與生產(chǎn)運(yùn)行與優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化與管理等模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

（4）生產(chǎn)批次跟蹤。中藥生產(chǎn)要求有十分嚴(yán)格的批號(hào)記錄，從原材料、供應(yīng)商、中間品以及銷(xiāo)售給用戶的產(chǎn)品，都需要記錄，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題，可以通過(guò)批號(hào)反查出是誰(shuí)的問(wèn)題。所以該MES實(shí)現(xiàn)工序至工序的材料跟蹤，提供完整的生產(chǎn)記錄和材料的來(lái)龍去脈，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)記錄自動(dòng)化，提供完整的批量生產(chǎn)過(guò)程的歷史記錄，提高生產(chǎn)可跟蹤性，滿足產(chǎn)品管理的需要。

3 結(jié)語(yǔ)

中藥企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程MES系統(tǒng)的運(yùn)行，通過(guò)配方優(yōu)化、物流跟蹤、績(jī)效評(píng)估、生產(chǎn)可視化及輔助決策等業(yè)務(wù)功能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程中海量信息進(jìn)行集成、監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、分析與優(yōu)化的綜合管理；有效地支撐了企業(yè)優(yōu)化流程、規(guī)范操作、過(guò)程分析、質(zhì)量控制、批次跟蹤等生產(chǎn)管理活動(dòng)，使產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本得到了有效的控制，企業(yè)安全、質(zhì)量、環(huán)保等方面的管理水平顯著提高。

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