劉 潔 劉 輝 王立文

（北京航空制造工程研究所，北京100024）

0 引言

隨著我國制藥工業(yè)新版GMP認(rèn)證的開展以及國家對藥品質(zhì)量的重視，藥品生產(chǎn)企業(yè)對制藥設(shè)備的要求更加嚴(yán)格，促使我國制藥設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在按照新版GMP對設(shè)備進(jìn)行設(shè)計、制造生產(chǎn)等方面有了顯著的進(jìn)步和快速的發(fā)展。在新版GMP的細(xì)則中詳細(xì)地指出，要求醫(yī)藥行業(yè)的自動化系統(tǒng)必須具備電子簽名和電子記錄，并在自動化工程設(shè)計、組態(tài)和調(diào)試時按照GMP要求進(jìn)行，這將必然引起醫(yī)藥設(shè)備行業(yè)在自動化系統(tǒng)方面的不斷完善。

1 沸騰干燥機(jī)的工作原理與工作流程

1.1 工作原理

沸騰干燥機(jī)又稱流化床，是利用熱空氣流使?jié)耦w粒懸浮，流化態(tài)的沸騰使物料進(jìn)行熱交換，通過熱空氣把蒸發(fā)的水分帶走，其采用熱風(fēng)流動對物料進(jìn)行氣固懸浮接觸的質(zhì)熱傳遞方式，達(dá)到干燥濕顆粒的目的。

1.2 工作流程

制粒完成后，物料通過進(jìn)料口吸入到沸騰干燥機(jī)內(nèi)，此為進(jìn)料階段。

空氣在引風(fēng)機(jī)動力作用下，經(jīng)過濾裝置凈化、換熱器加熱后，再經(jīng)氣流分布板篩網(wǎng)，分配進(jìn)入沸騰干燥機(jī)流化倉，料斗內(nèi)的物料在熱風(fēng)作用下形成沸騰狀態(tài)，即流態(tài)化。

在大面積氣固兩相接觸中，物料內(nèi)部的水分或溶劑，在較短的時間內(nèi)蒸發(fā)并隨空氣排出，物料被干燥，此為干燥階段。

2 沸騰干燥機(jī)的控制系統(tǒng)

在新版GMP實施前，制藥設(shè)備的計算機(jī)控制系統(tǒng)是開放式的結(jié)構(gòu)，上電后任何人均可以操作或僅用一個通用密碼就可操作設(shè)備所有功能。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計不能保證操作人員的受控性，也不能保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入的準(zhǔn)確性。

根據(jù)新版GMP要求，本文將在以下幾個方面對控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計，以形成封閉的系統(tǒng)環(huán)境：完善自動工藝程序、細(xì)化操作設(shè)備的人員類型及其擁有的設(shè)備操作功能權(quán)限、在線記錄重要的工藝參數(shù)和報警記錄等。

2.1 工藝程序

我所生產(chǎn)的沸騰干燥機(jī)（圖1）的控制系統(tǒng)采用西門子觸摸屏和西門子S7-200PLC控制方式，并通過智能溫控儀表實現(xiàn)自動連續(xù)溫度控制。在設(shè)備的控制系統(tǒng)中，控制器能在線實時監(jiān)控所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如進(jìn)風(fēng)溫度、風(fēng)量、風(fēng)門大小、物料溫度、排風(fēng)溫度、安全保護(hù)及安全互鎖等。沸騰干燥機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫度由智能溫控儀表所控制，但控制器通過通信方式監(jiān)控儀表及設(shè)定進(jìn)風(fēng)溫度目標(biāo)值，并可實現(xiàn)參數(shù)化程序自動運(yùn)行。

圖1 沸騰干燥機(jī)

沸騰干燥機(jī)的操作流程可分為4個階段：

（1）準(zhǔn)備工作。清除報警，只有確認(rèn)各倉是否到位、氣囊是否可充氣、過濾布袋安全保護(hù)裝置是否到位等，才能安全生產(chǎn)。

（2）進(jìn)料階段。在沸騰干燥機(jī)與制粒機(jī)聯(lián)線生產(chǎn)時，制粒完成后可通過進(jìn)料口直接進(jìn)料。在手動進(jìn)料過程中，可通過人員操作逐步增大進(jìn)風(fēng)風(fēng)門角度，確保物料能很好流化。在自動進(jìn)料過程中，可使用離散化實現(xiàn)PLC工藝程序編制，通過設(shè)定時間增量（Δt）以及角度增量（Δθ）來調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)風(fēng)門角度方式，實現(xiàn)自動進(jìn)料。

（3）干燥階段。在自動程序中選定任一套工藝參數(shù)（風(fēng)量、風(fēng)門大小、進(jìn)風(fēng)溫度和干燥時間等），即可實現(xiàn)干燥自動化。

（4）清洗階段。設(shè)備能實現(xiàn)無死角冷/熱水兩種方式的在位清洗。

2.2 細(xì)化操作權(quán)限

根據(jù)設(shè)備的工藝程序，對沸騰干燥機(jī)控制系統(tǒng)的操作人員進(jìn)行分級，并對各級人員的登錄和操作權(quán)限進(jìn)行了精細(xì)化的管理，形成了一個封閉的計算機(jī)化系統(tǒng)。對沸騰干燥機(jī)的控制系統(tǒng)的操作模式設(shè)定為5個權(quán)限級別（圖2），具體權(quán)限分類如下：

第1級操作員，既可通過參數(shù)化自動程序操作設(shè)備，也可進(jìn)行清洗操作，查看自動程序參數(shù)和數(shù)據(jù)記錄。

第2級工藝員，擁有操作員級別的所有權(quán)限，可設(shè)置任意參數(shù)完成試驗生產(chǎn)，并可設(shè)定參數(shù)化自動程序的工藝參數(shù)。

第3級維護(hù)員，同樣擁有操作員級別的所有權(quán)限，還擁有維護(hù)功能，可在報警提示下，手動或自動操作設(shè)備，以方便維修、檢查和調(diào)試設(shè)備。此級人員需掌握設(shè)備維修知識，且在操作過程中需配備必要的安全保護(hù)裝置。

第4級管理員，擁有修改或新增用戶人員的密碼、用戶名和用戶級別等權(quán)限。

第5級超級管理員，擁有所有人員的操作權(quán)限。

圖2 控制系統(tǒng)中操作模式的權(quán)限設(shè)定

2.3 電子記錄

所謂電子記錄，是指依靠計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)建、修改、維護(hù)、存檔、找回或發(fā)送的，諸如文字、圖表、數(shù)據(jù)、聲音、圖像及其他以電子形式存在的信息的任何組合。新版GMP要求電子記錄的產(chǎn)生環(huán)境應(yīng)該是封閉的系統(tǒng)，通過電子簽名，實現(xiàn)權(quán)限分配，保證信息安全。

計算機(jī)系統(tǒng)可記錄的信息有以下3種途徑：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可由人員錄入（如批號、品名、生產(chǎn)工藝參數(shù)等）；（2）測量數(shù)據(jù)由外部元器件測量（如溫度、壓差、風(fēng)量、氣壓等）；（3）計算機(jī)加工處理所得數(shù)據(jù)（如生產(chǎn)時間、報警條件等）。

對于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性可由特定人員輸入，并由專人電子簽名校驗來控制，同時需記錄數(shù)據(jù)錄入的修改和操作行為來進(jìn)行校驗。對于后2種途徑是直接由控制系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)文檔，則需要控制系統(tǒng)對文檔進(jìn)行某些處理來保證文檔的可控性。

除了上文所提及的多用戶封閉系統(tǒng)，沸騰干燥機(jī)的控制系統(tǒng)還具備WinCC flexilbe設(shè)計軟件的選件，加上WinCC flexilbe基本軟件的歸檔及用戶管理功能，通過WinCC flexible自帶的Audit Viewer軟件查看記錄文件（CSV或TXT，是可以被修改的）是否被篡改，使得計算機(jī)系統(tǒng)記錄文檔得到嚴(yán)格有效的控制，這些都保證了沸騰干燥機(jī)的控制系統(tǒng)可以很好地滿足GMP要求。

3 結(jié)語

隨著新版GMP的推行，其對醫(yī)藥行業(yè)自動化系統(tǒng)提出的要求將促使制藥設(shè)備的控制系統(tǒng)得到不斷的完善和升級。本文對沸騰干燥機(jī)設(shè)計了一套實用的解決方案，并在此系統(tǒng)上結(jié)合觸摸屏設(shè)計軟件的Audit Viewer選件，可滿足新版GMP對電子記錄功能的要求。

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