王彥桂

（廣州中浩控制技術有限公司，廣州 510070）

0 引言

信息化系統(tǒng)能提高企業(yè)的管理與服務水平、降低成本、提升競爭力，這在國內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的認同。國內(nèi)一些制藥企業(yè)也使用了SAP等公司的ERP系統(tǒng)，用于管理下屬企業(yè)的人、財、物等資源，但往往僅限于此。

由于藥品制造行業(yè)的管控特殊性，制藥企業(yè)信息化有著明顯的行業(yè)特點，制藥企業(yè)必須在國家食品藥品監(jiān)督管理總局（CFDA）和《良好生產(chǎn)質量管理規(guī)范（2010 年修訂）》（簡稱新版GMP）的嚴格管理下進行生產(chǎn)［1］，GMP 在廠房設施、生產(chǎn)管理、質量保證系統(tǒng)等方面均有明確規(guī)定，藥品制造的生產(chǎn)環(huán)節(jié)必須受到嚴格的監(jiān)控。

MES可以對ERP層面的計劃進行微觀化處理，對生產(chǎn)設備進行協(xié)同指揮，同時對生產(chǎn)過程進行及時響應，并對生產(chǎn)過程進行及時調整或干預。制藥企業(yè)要建立和運行國際管理體系，提升自身產(chǎn)品質量，使其達到國際監(jiān)管標準，就必須要求制藥企業(yè)也要實施符合GMP 規(guī)范的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。對于MES來說，獲得實時數(shù)據(jù)最重要，這就要求在制藥企業(yè)在生產(chǎn)過程現(xiàn)場管控中要逐步摒棄紙質記錄，并使用電子批記錄，兼顧過程管控和生產(chǎn)效率。

在制藥企業(yè)實施MES系統(tǒng)是一個系統(tǒng)工程，稍有不慎將導致失敗。本文基于在多個藥品制造企業(yè)和營養(yǎng)補充劑制造企業(yè)進行MES系統(tǒng)建設積累的經(jīng)驗，詳細介紹在這類企業(yè)實施MES系統(tǒng)的關鍵任務、需要的軟硬件以及重點功能模塊等，以提高MES系統(tǒng)在制藥企業(yè)的應用成功率。

1 制藥行業(yè)應用MES的迫切性

目前國家已經(jīng)對藥品制造行業(yè)提高了準入門檻，投產(chǎn)必須獲得GMP認證。加上市場環(huán)境的變化，企業(yè)也需要逐步走向國際市場，制藥企業(yè)內(nèi)部管理水平的高低決定了企業(yè)未來的生存。越來越多的制藥企業(yè)已經(jīng)意識到，引進信息化的手段，是提高企業(yè)管理水平的有效途徑。

1.1 GMP認證后亟需部署信息化系統(tǒng)

企業(yè)引入信息化系統(tǒng)，可以使因獲得GMP認證后得到的工作成果得到鞏固，可以進一步完善優(yōu)化企業(yè)管理制度和流程，提高已有的操作和管理規(guī)程標準，并提高整體管理水平。

因為GMP作為藥品生產(chǎn)和質量管理的基本準則，其要求的環(huán)節(jié)，人為控制是很難解決的。因為人員可能產(chǎn)生疏忽和錯誤，使得手工記錄的數(shù)據(jù)不準確，導致產(chǎn)品質量出現(xiàn)了不可控。人為控制不能實時在線反映關鍵工序數(shù)據(jù)和環(huán)境信息，無法在出現(xiàn)問題時進行過程的追溯，也無法進行及時報警處理。

只有實現(xiàn)管理信息化，藥品生產(chǎn)企業(yè)才能降低內(nèi)部管理成本、規(guī)范藥品質量管理并提高市場競爭能力，醫(yī)藥企業(yè)管理者才能全面了解企業(yè)經(jīng)營狀況、對各種信息做出快速反應。

1.2 ERP系統(tǒng)不能進行全生產(chǎn)過程管控

目前許多軟件開發(fā)商開發(fā)的制造企業(yè)通用ERP系統(tǒng)主要是建立在組裝型生產(chǎn)模式基礎上的，這與藥品生產(chǎn)企業(yè)以質量為核心的混合性批生產(chǎn)模式有著根本區(qū)別［2］。

制藥企業(yè)重視批生產(chǎn)記錄，強調生產(chǎn)的全過程操作要形成對應的批次記錄，進行生產(chǎn)管理的軟件系統(tǒng)要即時及如實記錄下生產(chǎn)過程中的物料和控制等參數(shù)。藥品生產(chǎn)工藝的不同要求配方、工藝參數(shù)及步驟都不同，所以需要及時記錄與配方相關的工藝參數(shù)及生產(chǎn)步驟信息。

因為工藝要求高且質量控制環(huán)節(jié)多，制藥企業(yè)需要能通過事前、事中而不是事后的控制來解決生產(chǎn)過程中的質量控制。制藥企業(yè)的生產(chǎn)成本核算強調的是產(chǎn)品批次核算，而不是ERP體現(xiàn)的產(chǎn)品月核算。

1.3 MES成為生產(chǎn)全面信息化管控的關鍵

制藥企業(yè)的質量管理和生產(chǎn)優(yōu)化活動已緊密地聯(lián)系在一起，只有認真地分析研究制藥行業(yè)的個性化需求，重視生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)和質量控制指標信息的實時采集和處理，密切結合GMP要求，在軟件系統(tǒng)上搭建數(shù)字化生產(chǎn)線，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的信息化控制，形成電子批記錄，才能滿足產(chǎn)品質量的全面管控。

MES系統(tǒng)兼顧生產(chǎn)管理與信息系統(tǒng)管理，體現(xiàn)了計劃和執(zhí)行并存的管理思想，傳遞現(xiàn)場信息及承接管理信息，使整個工廠管理信息集成為一個整體［3］。它具有生產(chǎn)管理和執(zhí)行過程監(jiān)管，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的最優(yōu)計劃與調度、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、操作條件優(yōu)化、突發(fā)事件處理等功能，使生產(chǎn)高效、協(xié)調、穩(wěn)定運行，對生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)進行控制和跟蹤，收集重要數(shù)據(jù)來幫助企業(yè)遵從相關法規(guī)、控制質量以及改良生產(chǎn)過程，最終達到提高制藥企業(yè)生產(chǎn)效益的目的。

2 用于制藥企業(yè)的MES核心任務

MES 在計劃層和生產(chǎn)層之間建立實時的信息渠道，使得生產(chǎn)決策下達到生產(chǎn)車間，生產(chǎn)過程的實時信息及變化上達管理層。MES 還是一個橫向、縱向系統(tǒng)之間集成的系統(tǒng)。MES就是解決制造怎樣執(zhí)行的問題，其圍繞實時和關系數(shù)據(jù)庫兩個核心，使用多種通信接口與外部系統(tǒng)通信，MES 擁有生產(chǎn)管理、工藝管理、過程管理和質量管理等幾個重點功能。

制造環(huán)節(jié)的信息化管理是制藥企業(yè)MES 系統(tǒng)的核心任務，包括整個工廠級別的生產(chǎn)基礎信息管理和信息流在各個環(huán)節(jié)的銜接，也包括各工序級別的信息載體和信息流控制。

2.1 工廠級別的生產(chǎn)信息化管理

生產(chǎn)是一個復雜但協(xié)調的過程，作為輔助生產(chǎn)的信息化系統(tǒng)，MES系統(tǒng)將和ERP系統(tǒng)一起完成生產(chǎn)的信息化管理過程。工廠級別的生產(chǎn)信息化管理過程如圖1所示。

圖1 工廠級別的生產(chǎn)信息化管理過程

（1）工廠的物料信息、產(chǎn)品信息和基礎生產(chǎn)規(guī)程一般都由ERP系統(tǒng)進行管理，通過企業(yè)連接器（接口模塊）進行MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)之間的同步。

（2）生產(chǎn)任務產(chǎn)生以后，一級計劃也通過接口同步到MES系統(tǒng)進行進一步的排產(chǎn)計劃，然后車間根據(jù)計劃進行生產(chǎn)調度。

（3）生產(chǎn)指令將通過MES系統(tǒng)從車間辦公室下達到倉庫進行備料，并同時下達到各個車間進行生產(chǎn)準備。

（4）車間接收到倉庫的備料后按照工藝流程進行生產(chǎn)，使用MES系統(tǒng)終端進行工單在操作間之間的協(xié)調和流轉。

（5）部分工序將生產(chǎn)指令直接下達到反應釜中進行生產(chǎn)操作，操作過程在MES的生產(chǎn)監(jiān)控功能中進行數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)監(jiān)視。

（6）部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)由工人進行手工操作機器進行操作，在MES終端中記錄生產(chǎn)過程。

（7）每批次生產(chǎn)完成后由MES進行數(shù)據(jù)收集，在每個環(huán)節(jié)填寫電子批記錄，待生產(chǎn)完成后備查。

（8）重要生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)將適時返回到ERP系統(tǒng)中進行生產(chǎn)實績分析，幫助管理人員進行輔助決策。

2.2 工序級別的信息化管理

藥品生產(chǎn)信息流管理的最小環(huán)節(jié)是工序，因為每個產(chǎn)品的物料和中間體都會按照工藝流程中規(guī)定的工序進行流動，相同的工序可以有多個操作間，生產(chǎn)設備位于每個操作間中。物料管控信息的管控路線按照工藝流程規(guī)定的工序進行組織將是最恰當?shù)?，當然同時需要記錄操作發(fā)生的準確操作間。

（1）MES系統(tǒng)準備好了信息化管控所需的基礎信息，包括產(chǎn)品、物料、配方等，就可以按照車間生產(chǎn)計劃創(chuàng)建工單進行生產(chǎn)。

（2）藥品生產(chǎn)指令單可能包括備料指令單、生產(chǎn)指令單、內(nèi)包指令單和外包指令單等，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)將通過這些指令單的指示進行工作。

（3）原輔料及包材都貼有WMS 系統(tǒng)的條碼標簽。因為倉庫不是符合潔凈度要求的環(huán)境，故物料進入備料間時需要在拆包間進行拆包，除去外包后在內(nèi)包上粘貼MES系統(tǒng)打印的條碼標簽，開始MES系統(tǒng)跟蹤。

（4）物料經(jīng)過按照配方的備料和預混合的工序后，裝入料斗或者料桶發(fā)往生產(chǎn)車間。這些物料已經(jīng)與編碼的容器進行了系統(tǒng)關聯(lián)，這時掃描容器就可以獲得容器內(nèi)部的物料信息。

（5）之后物料和過程物料在進入一個工序時都需要掃描記錄進入時間和操作人等信息。在離開這個工序使用容器并進行稱量時都需要進行工序出料跟蹤，記錄出料量、出料時間以及操作復核人等信息。

（6）每個批次中某個工序的操作開始和結束時間都要準確記錄，以便統(tǒng)計工序生產(chǎn)效能。收料和出料的重量也要準確記錄，以便計算每個工序的收率和平衡率。

（7）MES系統(tǒng)根據(jù)工藝流程控制物料的流轉與防錯，同時記錄各種工序中產(chǎn)生的信息，生成或者由工人錄入批次記錄，這些要記錄的信息都是GMP規(guī)范所要求的。

（8）MES是其他生產(chǎn)管理活動的連接點。MES在每個工序的數(shù)據(jù)終端都需要把把生產(chǎn)實時狀態(tài)與其他系統(tǒng)進行連接，這些都通過企業(yè)連接器（接口程序）來實現(xiàn)。MES向其他系統(tǒng)提供實時信息，如工序抽樣送檢在送樣的同時MES系統(tǒng)已經(jīng)向LIMS系統(tǒng)傳送了本次送樣的詳細信息，LIMS 檢測完畢后MES系統(tǒng)獲得結果決定下一步的操作。

以片劑制造工藝為例示意車間工序信息化過程如圖2所示。

圖2 車間工序信息化過程示意圖

3 必要的設備及技術要件

MES系統(tǒng)運行需要幾種必要的硬件設備支持，系統(tǒng)應該具備幾臺必備的服務器，至少包括應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器以及一臺驗證服務器。除了服務器，硬件系統(tǒng)還包括操作間數(shù)據(jù)采集觸摸屏計算機、條碼掃描器、條碼打印機和智能電子稱。

因為制藥企業(yè)的操作間至少是10萬級的潔凈度，如果使用臺式計算機將存在密封不嚴和難以清潔的問題，所以最好采用功耗較低的一體觸摸屏計算機進行數(shù)據(jù)采集和錄入。另外，條碼打印機用于進行條碼打?。粭l碼掃描器用于讀取條形碼以減少人工錄入工作量；智能電子稱用于在備料和操作過程中對原輔料進行稱重和復核重量。

MES系統(tǒng)的硬件結構圖如圖3 所示。

圖3 制藥企業(yè)MES系統(tǒng)硬件結構圖

4 制藥企業(yè)MES功能及應用

MESA定義的MES系統(tǒng)在對整個車間制造過程進行優(yōu)化的基礎上，通過生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的實時收集，實現(xiàn)企業(yè)信息全集成［4］。

ISA95將制造信息化管理功能分為8 類，藥品制造行業(yè)的MES系統(tǒng)也無出其右。但作為批次和流程混合型的生產(chǎn)模式，該行業(yè)MES系統(tǒng)又有其獨特的特點，制藥企業(yè)MES 系統(tǒng)功能模塊在制造信息化8類功能中的位置如圖4所示。

圖4 制藥企業(yè)MES系統(tǒng)功能圖

以下介紹其中幾個重點功能模塊和其應用。

4.1 基礎資料管理

制藥企業(yè)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用的生產(chǎn)資料相當多，MES系統(tǒng)在有效運作前需要將這些基礎資料進行分門別類的預先建立或者動態(tài)管理，分類的主要方法還是按照“人、機、料”和“法、環(huán)、測”來進行。

“人”的信息包括基本屬性，還有與人相關的權限信息、RFID射頻工卡等信息?！皺C”包括生產(chǎn)中所使用的設備、模具等生產(chǎn)用具，不但包括制粒、總混等主生產(chǎn)設備，還包括料桶、膠桶、小車、電子秤、托架等儲存和搬運物料的容器等輔助設備，打印條碼粘貼以方便進行唯一性和使用狀態(tài)的管理。生產(chǎn)需要的原料、包材、半成品、待檢品等都是物料，“料”是MES跟蹤的重點內(nèi)容。

生產(chǎn)過程中所需遵循的規(guī)章制度，包括工藝指導書、檢驗標準和各種操作規(guī)程等就是“法”?！碍h(huán)”指環(huán)境，藥品生產(chǎn)對環(huán)境的要求相當嚴格。生產(chǎn)過程中的檢測包括檢驗和測量兩個方面，產(chǎn)品和半成品是否合格要經(jīng)過必要的檢驗，其某些特性要進行測量，比如丸子的重量和硬度等。

4.2 配方管理

制藥企業(yè)用批量生產(chǎn)方式組織生產(chǎn)。其特點是響應市場需求，利用現(xiàn)有生產(chǎn)裝置，采用不同的配方，不同的原料，不同的生產(chǎn)工藝來生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，從而表現(xiàn)出良好的生產(chǎn)柔性，但其柔性很大程度上依賴于配方管理和配方切換的效率，所以配方管理模塊是MES的重要模塊［5］。

配方不僅包含產(chǎn)品不同原料的配比情況，還包括生產(chǎn)要使用的工藝規(guī)程、操作要點和要經(jīng)過的加工工序等詳細信息，配方管理功能為這些要求提供完善的支持。配方管理功能界面如圖5所示。

圖5 配方管理功能示意圖

4.3 工藝流程管理

工藝流程驅動一個工單的執(zhí)行，工單包含了產(chǎn)品、物料和配方等信息，在工單執(zhí)行之前，在配方制定時就指定了其應該遵循的工藝流程，工藝流程一般由工序組成。

MES將每個環(huán)節(jié)的每種物料和中間物料都進行唯一編碼，管控生產(chǎn)時按照設定的工藝流程控制物料的流向，如果物料被移動到了錯誤的工序或批次，系統(tǒng)將在MES數(shù)據(jù)終端或者看板上報警提示。

工藝流程管理功能界面如圖6所示。

圖6 工藝流程管理功能示意圖

4.4 稱重管理

藥品生產(chǎn)企業(yè)尤其重視物料重量的稱量和復核，MES 將連接電子秤和電子天平來實現(xiàn)自動稱重與無紙化記錄，預防偏差實現(xiàn)準確性和可追溯性。

生產(chǎn)指令建立后，指令單通過MES系統(tǒng)也下達到倉庫、稱量間和操作間，同時，物料通過條碼掃描進行識別驗證，并在操作間MES終端上直接顯示SOP，確保物料稱重操作快速而準確；每次稱重完成后，物料的庫存量也會隨之調整，這個過程消除了手工流轉，提升了過程效率，防止?jié)撛诘娜斯なд`。

4.5 生產(chǎn)追溯

制藥企業(yè)要求有嚴格的批號記錄和跟蹤，從原材料、供應商、中間品以及銷售出去的產(chǎn)品，都需要記錄。一旦出現(xiàn)問題，企業(yè)可以通過批號反查出是誰的原料、哪個部門、何時生產(chǎn)的，直到查出問題所在［6］。

正向追溯功能追蹤原材料信息，建立由原料、生產(chǎn)、物流、再加工、銷售的追蹤系統(tǒng)。反向追溯通過成品或者自制半成品的編號，往前追蹤該產(chǎn)品使用的物料信息、加工設備、操作人員、工序等詳細生產(chǎn)信息，生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)都將得到監(jiān)督。追溯功能界面如圖7所示。

圖7 追溯功能示意圖

4.6 批次記錄電子化

生產(chǎn)批記錄在GMP認證檢查、質量管理和檢查、藥品申報等活動中都至關重要，隨著企業(yè)和政府信息化的進一步開展，電子批記錄將越來越迫切。GMP信息在藥品生產(chǎn)過程中也體現(xiàn)為藥品批生產(chǎn)記錄，傳統(tǒng)的手工管理方式，無法滿足制藥企業(yè)深層次批次管理的需求，需要在MES系統(tǒng)中建立藥品的電子批記錄［7］。

為了實現(xiàn)批生產(chǎn)記錄的電子化，MES系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)終端及終端軟件對生產(chǎn)現(xiàn)場質量管理數(shù)據(jù)的實時記錄和填寫，及時跟蹤和共享。

通過對生產(chǎn)執(zhí)行、質量檢驗、物料流轉過程中的工藝參數(shù)、環(huán)境指標、相關操作等信息的實時自動采集或手動錄入，將整個生產(chǎn)過程記錄到系統(tǒng)中，產(chǎn)生易讀且符合GMP 及CFDA要求的準確完整的記錄。

5 計算機化系統(tǒng)驗證

制藥企業(yè)的計算機化系統(tǒng)需要進行合規(guī)性管理，這是一個顯著的特點。GAMP 5 是其指導方針，GAMP 5 指出了計算機化系統(tǒng)必須符合GxP 法規(guī)和預定用途，以保證患者安全、產(chǎn)品質量和數(shù)據(jù)完整性。同時計算機化系統(tǒng)也應滿足FDA 21 CFR Part 11中有關電子記錄和電子簽名的規(guī)定［8］。制造執(zhí)行系統(tǒng)在制藥企業(yè)落地，需要進行計算機化系統(tǒng)的驗證，用詳細記錄的驗證文件證明系統(tǒng)符合法規(guī)要求。

6 結束語

制藥企業(yè)在生產(chǎn)現(xiàn)場管理上的管理水平已嚴重制約了其發(fā)展，但在制藥企業(yè)順利應用MES系統(tǒng)也殊為不易。本文提出要讓MES成為企業(yè)生產(chǎn)管理的有力工具，必須采用合適的MES數(shù)據(jù)終端設備及開發(fā)符合本行業(yè)特點的MES軟件，選擇具有豐富的相關行業(yè)信息化項目經(jīng)驗的MES 系統(tǒng)實施團隊，尤其要以滿足GMP 要求為基本條件，以批記錄電子化為重點，輔以配方管理、工單管理、生產(chǎn)過程可視化和稱重分配等系統(tǒng)功能進行MES 系統(tǒng)實施，并完成計算機化系統(tǒng)驗證，才可以使MES系統(tǒng)的應用獲得成功。