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无菌生产在线监测系统提升武汉爱民制药管控能力

2015/2/5    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:MES案例  e-works年度盘点  制造业信息化  爱民制药  
本文为“2014中国制造业信息化应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动评选出2014年度,中国制造业信息化领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业信息化过程的步骤、重点与难点、获得效益等,分享信息化建设过程中的经验,有效地推动中国制造业信息化的深化应用,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    武汉爱民制药有限公司成立于1969年10月,前身为中国人民解放军空军雷达学院的下属企业——武汉爱民制药厂。2006年军队停办改制为民营有限责任公司。是一家集研发、生产、销售于一体的国家级高新技术企业,是湖北省生物产业发展规划(2008-2015)(鄂政办发【2008】66号)重点支持的制药企业之一。是湖北省企业上市办重点支持的上市后备企业。

 图1 武汉爱民制药有限公司

图1 武汉爱民制药有限公司

二、企业信息化应用总体现状

    武汉爱民制药有限公司自2006年从部队企业转制为有限责任公司以来,陆续开始了管理变轨和信息化建设,并从2007年开始,依照公司管理的需求,逐步上线各项信息化管理系统等。

    随着企业的发展和医药行业的竞争加剧,客观上对企业的信息化程度要求越来越高,而武汉爱民也抓住这个契机,贯彻党的十六大提出的“坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走新型工业化道路”的战略方针,结合企业的实际情况,从管理规范化和精细化入手,采取“以点带面,整体推进”的方法,从物流供应链和营销管理部分开始,秉着“统一规划、分步实施、平台集数据集中”的方针,建设和完善涵盖包含财务管理系统(金蝶K3)、物流供应链管理系统、成本核算管理系统、生产执行管理系统、质量检测与在线监测系统、药品销售流向管理系统、综合营销管理平台、研发辅助管理平台、人力资源与绩效考核系统等各项子系统在内的企业综合管理平台,实现对企业的采购、生产、储运、销售等全部过程的全面监督与管理,提升财务成本控制能力与资金控制能力,及时避免各种财务风险和业务风险,保证企业的良好运作。

    武汉爱民制药有限公司已经建设了覆盖全厂的有线网络,并实现了办公区域的无线网络覆盖,目前正规划建设连接全公司带PLC接口的各项设备的工业控制网络。

    武汉爱民制药有限公司目前有3台专用服务器用于支撑相应应用系统,其他非专用服务器用电脑4台,全公司有145台各种型号的电脑(含笔记本、台式机、工作站,一般为联想、惠普等品牌机),公司有2条电信专用光纤(一条16M,一条4M)用于连接到Internet。

    目前,武汉爱民制药有限公司已有应用系统有:金蝶K3财务管理系统、OA协同办公系统、公司综合管理平台的物流供应链管理部分等,下一步拟扩展公司综合管理平台,陆续上线流向管理系统、综合营销管理系统、生产执行管理系统、质量检测与在线监测系统等,进一步升华企业的信息化应用,为后续的企业全面预算管理与全员绩效考核管理打好基础。

三、参评信息化项目详细情况介绍

    1. 项目背景介绍

    药品质量至关重要,不仅直接关乎公众健康、生命安全,更关乎社会和谐安定,影响政府形象与执政能力,日益成为社会舆论与百姓关注的焦点。党中央、国务院对药品监管工作高度重视,多次强调要从生产源头确保药品安全有效,质量可控。

    我国药品生产企业数量多,分布广,发展不均衡,且药品品种多、剂型多,生产工艺相对复杂,专业性强,现有药品生产监督方式以现场检查为主,由于监管人员少、任务重,导致监管频率低、盲区多。医药事故接连出现,如:08年4月,齐齐哈尔第二制药厂生产的“亮菌甲素注射液”使数人死亡;5月,江西博雅生物制药有限公司生产的的静脉注射人免疫球蛋白注射液致6人死亡;10月,黑龙江完达山药业公司生产的刺五加受污染,导致数百人出现不良反应,云南7人死亡,完达山公司被勒令十年内不得从事药品生产、经营活动。问题药接连出现,掀起了社会对医药产品质量的质疑风波,引发了对药业质量的信任危机。随着监管及企业发展的需要,非现场监管监督制度应运而生。

    目前,国内已有一些高风险类药品生产企业开始试点推行非现场视频监控系统,企业在相关生产控制点上安装摄像头,将生产现场的图像信息传送到监管人员办公室并录像存档,管理人员可通过视频、录像监管、检查生产过程中的各种违规操作,强化监管部门的监管力度及工作的及时性,防止问题药品产品流向市场。非现场视频监控在一定程度解决了目前监管机构监管人力物力不足的问题,实现了药品生产质量的事中预警和事后问题追溯的监管职能要求;但未能从根源上解决药品生产监管的系统性问题,监控人员的工作量不但没有减少,工作强度反而加大,责任心要求更高,事后分析查看视频录像费时费力。而且对企业来说,当发现问题时,生产已完成,损失已不可避免。

    随着医药行业经济的快速发展,企业管理理念也在不断发展变化中,非现场监管已成为一种必然的发展趋势,目前国内一些企业采用的非现场视频监控系统还不能从根源上满足企业管理的需求。而国外采用的实时数据监控系统,虽然实现了事故事前预警,但监控系统直接和设备组成一体,且每条生产线的数据监控都是独立运行的,生产成本非常高。

    2. 项目目标与实施原则

    项目目标

    1)欧盟GMP对偏差处理规定,所有偏差都应该调查清楚并采取相关的纠偏措施,并在确认对产品的质量没有影响后,方可放行成品。系统通过现场信息的实时采集,对于质量问题的确定、原因、波及的范围实现快速准确定位并实现产品隐患的追溯和分析,对工艺过程的稳定性,产品良率、不良缺陷分布的波动状况进行实时监控。

    2)运用计算机网络技术,将监控数据存储进系统,监管人员可随时随地掌握生产的最新数据,实现对企业生产全过程的远程实时监控,大大提高药品质量控制的时效性。

    3)利用智能化的集成技术,实现生产异常状态、隐患事前预警,杜绝不合格产品的出现,实现生产“零缺陷”;

    4)欧盟GMP认为纯化水的PH值、电导率及贮存温度三个指标,必须设有在线监控措施,再出现问题时报警。系统实现重点设备(洗瓶机,隧道烘箱,灌装机,冻干机、轧盖机,胶塞清洗机,铝盖清洗机器,干热灭菌柜、湿热灭菌柜、配料系统等)数据采集及报表输出;

    5)系统生产数据结构化,既可以用于企业的各种数据挖掘分析,优化企业生产流程;又非常方便质量监管部门进行质量评估和问题溯源;

    6)为领导提供决策信息支持,将领导决策所需的各种信息经过汇总处理,以各种直观的方式显示,提高综合分析和决策支持能力;

    7)以生产运行监控为核心,以生产批次为单位,记录批次生产过程中各个计量工具的实时数据,从而展现当时生产环境的温度与湿度数据,协助管理人员进行数据分析,系统始终贯彻用数据说话,以数据为标准的原则,注入各种数据权限,以保证数据有效性。

    实施原则

    结合生产监控方式及我国体制、计算机软件技术的发展,本着资源充分利用的原则,非现场实时管理最终应实现“管”“控”一体化,具体包含以下几个方面:

    非现场实时管控系统的Web化

    跨平台的Web架构技术的成熟发展为非现场实时管控系统的Web化提供了技术条件。同时,非现场实时管控系统也正在向外包化方向发展,跨国集团公司利用广域网技术实现对生产过程的受控管理,提出了对非现场实时管控系统Web化的需求。因此,非现场实时管控系统的Web化是一个必然的发展趋势。在基于Web的非现场实时管控系统支持下,企业可以通过网络对生产过程进行受控管理,实时获取所关注的数据、报表等信息,也可以对生产过程进行非现场的实时管控。

    生产过程的实时管控

    非现场实时管控系统中的核心模块之一是实时监控,利用智能化的集成技术,实现装置生产集中控制、企业生产动态管理;有效的遏制由于操作不当和人为的渎职或系统设备本身而造成事故的发生;监测工艺过程和设备状态,最大限度地避免事故的发生。

    将品质管理与生产运行管理的理念融入到实际工作中,加速企业品质管理的实施速度,帮助管理层更好的掌握工厂生产数据指导生产。

    最大程度的应用集成化

    目前的非现场实时监控系统仍然存在信息孤岛问题。企业信息化系统正在走向数据信息与管理业务的整合与集成,使信息得到高度共享,以便解决多个异构系统的信息资源的高效利用问题。因此,非现场实时管控系统也必须朝应用集成化方向发展,使其与企业的ERP系统、MES系统、各个单项的子系统(如财务系统、物资系统、生产系统、人力资源系统等)以及现场监测系统(如DCS,PLC、状态监测系统等)之间实现最大程度的应用集成。

    3. 项目实施与应用情况详细介绍

 图2 功能模块

图2 功能模块

    功能概述:本系统以重点设备及工艺参数的数据采集、实时监控、数据分析为核心业务,其核心业务的系统结构图如图3。

 图3 核心业务的系统结构

图3 核心业务的系统结构

    药品管理:药品管理模块建立制药企业的药品基础数据库,包括详细的药品分类,常用的药品信息,以及经常变化的药品批号。

    药品分类:药品分类建立和定义企业生产的药品分类树,便于导航和浏览。

    药品信息:药品信息设置企业生产的药品信息,包括药品名称、规格型号等信息。

    药品批次:药品批次还包括批次、批量、生产日期等信息。每个药品批次存储在符合规定环境参数的仓库内,系统通过实时监控获取工艺参数数据,保证药品批次符合存储环境要求。药品批次需要确定在制剂线或者仓库的开始和结束时间,以及是否在位的状态,用户通过实际情况处理药品批次的位置变更管理。

    位置信息:位置信息模块定义药品生产线、存储仓库的位置信息,从而保证仪表参数和采集数据的关联。

    位置变更:位置变更记录每一药品批次从生产线到仓库的位置变化,以及在车间的流向。

    工艺台帐:工艺台帐主要是将生产企业相关的工艺文档进行档案管理,包括技术规程、操作法、工艺卡片、技术台帐、检查考核、技术方案、标准程序卡及检查鉴定等,实现工艺信息资源共享,并且可以通过图纸关联到对应的工艺信息及关联图纸中图素对应的设备工艺信息。

    工艺参数:工艺参数定义采集项的基本信息,包括所属仪表的从机地址,黄色、红色警戒线的区间范围,所属的仓库等。工艺参数的红黄警戒线用于报警和指标比对分析。一般,工艺参数的信息定义后不要进行修改。

    数据采集:数据采集软件用于采集自动化生产系统的实时工艺数据到企业业务系统中,并且进行计算、分析、处理,作为企业管理人员的决策参考依据。该软件作为OPCMES系统的底层数据处理核心模块,全面处理系统与设备的数据接口:一方面支持包含Modbus协议、OPC协议以及Profibus协议等标准协议的各种仪表设备;另一方面,对于非标准协议的设备或者非常规数据(比如液位、转速)的采集,该软件模块提供全面的硬件解决方案——定制PLC可编程控制柜实现与设备的控制层的通信完成数据的采集。可采集的数据参数包含环境温湿度、压差、风速,生产用水电导率、TOC及其他特种设备的GMP控制参数。

    数据采集方案:工业控制标准通信协议:OPC协议、Modbus协议、Profibus协议;

    非标协议的特种设备:定制PLC可编程控制柜作为数据采集通信中间件;

    视频监控:为更好的响应国家药监局的部署要求,在日常监管中注重风险管理,创新监管模式,积极探索对高风险品种药品生产企业实施现场监控和非现场监控相结合的监管模式,将视频监控纳入整个业务平台中,用于实现对关键岗位、关键区域及关键操作的24小时视频实时监控,并及时保存视频资料,可进行视频监控设置、实时画面切换浏览及历史视频资料检索等监控操作。视频监控权限与系统权限一致。视频监控功能自动和生产工艺参数监控结合,实现生产工艺参数报警,视频监控自动切换至该区域监控,达到视频和数据的全面结合。

    对于已经存在监控系统的企业用户,可升级部分部件使之支持网络协议,将监控画面集成于OPCMES系统;对于未安装视频监控的企业用户,OPCMES系统将提供全新的视频解决方案。

    实时监控:实时监控是业务系统终端用户使用的核心软件,可以实时浏览重点设备(冻干机、干热灭菌柜、湿热灭菌柜、灌装机等)、仪表(温湿度、压差、风速等)、注射水的电导率及总有机碳数据,进行画面导航,以及查看变量列表、实时曲线、报警记录等相关信息。监控画面和工厂的设备位置、工艺流程一致,可以形象、直观的反应当前设备、注射水的电导率及总有机碳的状态。监控画面基于Web技术,用户可以在非现场情况下进行快速监视设备状态,提高生产效率。

    实时曲线:实时曲线图根据工艺参数的采集周期,周期性显示工艺数据,从而形成实时曲线。在实时曲线中,用户可以看出工艺参数的趋势状态,是属于平稳型、下降型或者上升型,从而提前采取有效措施保证工艺参数的平衡稳定;用户可以看出最近时间段的数据和报警上下值的对比关系。

    报警记录:报警记录模块自动记录工艺参数超过警戒线该事件的详细信息,包括事件发生的开始时间,以及事件的确认人、确认时间,还有工艺恢复到正常值的结束时间。从而,系统详细追溯报警记录的详细信息。

    系统提供多种方式对超过黄色警戒线的工艺数据进行报警,从而保证用户能够及时处理报警事件,进一步优化环境参数符合正常要求。短信报警,可以让仪器仪表负责人及时通过手机方式发现工艺参数超出正常范围。对于夜间时间、周末时间或者节假日未上班时间等能够快速通知负责人,避免问题的发生。短信报警,需要采集软件集成短信猫设备进行实时发送短信。声音报警,能够在现场通过喇叭、音箱发生有效通知车间的工作人员。窗口报警,能够快速提醒在线用户,从而及时进行处理。

    工艺数据统计:工艺数据模块可以对各批次的药品进行工艺数据分析,根据实际需要的查询条件(批次、时间段),展现数据列表、历史曲线。

    历史曲线分析主要是根据工艺及设备参数的采集周期,周期性显示工艺及设备数据,从而形成实时曲线。在实时曲线中,用户可以看出工艺及设备参数的趋势状态,是属于平稳型、下降型或者上升型,从而提前采取有效措施保证工艺及设备参数的平衡稳定;用户可以看出最近时间段的数据和报警上下值的对比关系。

 图4 历史曲线

图4 历史曲线

    工艺报表:工艺报表模块用于浏览、查询、导出采集的数据,系统提供多种条件进行数据查询,包括药品分类、药品信息、药品批号、工艺参数、时间范围等条件。

    工艺报表可以生成曲线图,并可以导出Excel格式的数据报表。

 图5 工艺数据报表

图5 工艺数据报表

    重点设备数据采集:可以对重点设备,如配料系统,水系统,洗瓶机,灌装机,冻干机,轧盖机,灭菌柜等的相关参数进行采集;

    系统可以分为环境系统(尘埃粒子,温湿度,压差,风速等),设备系统(洗瓶机,灌装机,冻干机,轧盖机,灭菌柜等),公用系统(注射水,纯化水系统等)。

    重点设备报表模块用于浏览、查询、导出重点设备采集的数据,系统提供多种条件进行数据查询,包括车间、设备分类、参数及时间范围等条件。重点设备报表报表可以生成曲线图,并可以导出Excel格式的数据报表。

    报警汇总:报警汇总模块用于对工艺及设备采集异常数据进行分析、汇总,通过各类查询条件、参数分类、位置分类进行数据展现,便于生产人员了解详细的生产现场数据,改进工艺及设备措施,保证药品生产的质量。

    系统管理:系统管理模块用于进行系统的基本配置,用户可以使用该功能建立公司部门机构、人事信息、角色分析、定义基础数据(例如学历、职称、职务、政治面貌、民族、计量单位等)等。使用系统管理的功能,用户还可以进行被破坏数据的恢复,定义权限表,定义工作流等。

    组织机构:定义以公司为根的,公司下各部门为分支的组织机构树。将公司现有的各职能部门定义到系统中。

    权限与角色:通过将功能与数据权限绑定到角色,形成不同的权限分类,再将角色分配给不同的用户,形成不同的用户群,从而达到理想的权限控制效果。

    灵活的系统工具:利用这些工具,用户可以进行数据备份、转移年度数据、检查和修正数据、或者自动运行预定义的数据处理过程。

    编码定义:完全自由的编码定义功能,用户可以定义系统中使用的部门编码、人员编码等,并且可以通过编码的层次结构自动形成资源管理器式的目录树。

    工作流工具:业务流程可以通过图形化的工具设置,方便定制和修改。从而达到方便、快捷的业务处理效果,提高工作效率。

    各种业务单据的流转过程都具有其特殊之处。工作流管理就是为快速调整工作流程而设置的模块。针对每种业务流转环节的不同、角色定义的不同等,系统管理员可以定义相关的流程,在流程定义中可任意设置流程节点。其操作方式为图形化拖拉方式,操作界面为WEB图形化界面,既定即用,无需软件开发。

    非现场实时管控系统作为企业信息化系统的一部分,在实际运行过程中,必然和其他的软件发生数据或业务上的联系,根据我们在设备管理系统项目实施方面的经验,非现场实时管控系统信息化项目主要有以下几个接口存在。和现有ERP或固定资产管理系统的数据兼容; 与DCS实时状态检测系统的链接;与MES生产运行管理系统预留接口;与压力管道管理系统预留接口;与协同办公软件审批流的数据互通预留接口;

    4. 效益分析

    医药企业的核心业务是什么,就是GMP,GMP过不了就要关门。而且国家对此是有明确的时间限制的,无菌制剂2013年12月31日之前过不了就关门;其他的固体制剂、一般制剂2015年12月31号之前过不了关门。对此,IT不能置身事外,而是要成为完成这些工作的手段和工具。我们国家非常急于通过GMP认证来提高我们国家的制药装备水平和制药水平。

    国内的药品没有等级,只有合格与不合格。市场上的复方丹参片,便宜的三五元一瓶,贵的二三十元一瓶,质量是不一样的。最便宜的复方丹参片,按照国家药品处方,连原料的价格都够不上。同样,会有用苹果皮做板蓝根的。为什么要这样做?就是在我们国家,药店的检测标准只关注化学成分,不关注工艺。只所以如此,也是因为没有相应的数据作支撑。

    新版GMP和IT之间的关系,是要通过减少和取代人工干预,来最大限度地降低药品质量风险,提高药品质量。在制药系统中,人是最大的污染源,而消除这一因素的唯一路径,就是自动化、信息化和智能化,三化之上,重要的基础,就是设备的集成化。集成化做不到,自动化、信息化和智能化也无法实现。新老GMP有这么几个不同:风险评估、偏差分析和验证,这三个都和我们药品生产现场的数据采集密切相关。

    风险评估靠什么?靠数据,靠现场的工艺数据;偏差分析靠什么,靠现场采集的数据;验证靠什么,靠现场采集的数据。所以新版GMP的核心思想和最显著的改进,与IT密切相关,没有数据这三个工作根本做不了。

    药品质量风险的管理,是我们药品生产过程当中非常重要的环节,要有数据做支撑,没有数据的话,风控根本做不来。这涉及到一个比较专业的东西,就是风控的优先数,是通过数据的参照,通过检测参数来进行整个药品质量风险的管理。以无菌生产为例,环境参数,设备运行参数,公用系统参数都可能产生偏差。靠手工去做偏差分析,是一个非常复杂的过程,而计算机则是非常好的办法。

    药品生产的三大块,环境、设备、公用信息系统,这三大块都要通过一个开放的数据接口,跟管理、设备和公用信息系统进行数据交换。电子批记录现在还不为我们国家的药监局认可,但是在美国FDA的CGMP和欧美的EUGMP中是认可的。

    在GMP改造中,我们投入了大量的资金和精力。为什么如此,第一,新版GMP对于无菌生产制剂的环境有在线监测的要求。第二是药品生产质量的现场监管。因为无菌生产企业的特殊性,生产车间的现场管理就是一个黑匣子,人不能随便进去。通过在线监测系统,就可以把黑匣子变成一个透明的鱼缸。一旦发现了偏差,还可以实时纠偏、止损,避免成批药品的报废。

    第三,就是我们国家的药品分等和分级。现在药品的监管是以化学元素的等同性来监管的,没有考虑批次工艺的一致性。有了数据做支撑,未来就可以进行药品质量的分等分级,真正实现所谓的优质优价。

    在现在的集中采购模式下,优质优价只是一个概念,没有办法落实到位。真正实现优质优价必须要把药品生产制造过程当中的工艺参数体现出来,才会反映药品的质量特征,而不仅仅是看你的化学成分。这样的工作,靠一个药厂是做不了的,必须大家一起来形成这样一个氛围,要求国家和政府来做这样的事情。

    我们制药企业有责任来做这样的事情,充分利用GMP改造的时机,推动这一工作。大数据的沉淀只是解决了数据采集的问题,未来我们要让数据说话,实现药品的质量分等分级,以及制药工艺的优化。制药工艺的优化,要依靠成年累月生产制造过程中沉淀下来的数据,这是对制药企业来说,非常重要的东西。

    第四是现场培训,因为在无菌环境下生产的员工,非常需要对它现场操作不规范和偏差现场教育的培训,通过数据的采集,包括视频数据采集,可以编成一个活的教材,对于无菌环境下生产的功能做现场的培训。

    药品质量管理有五大要素,人、机、料、返、还,把这五大要素控制住了,你的药品质量就有保障了,这也是GMP的核心,GMP讲的是全过程,全方位,全员的管理,五大要素全部控制住了,质量管理才真正做到位了。质量不是检验出来的,而是生产出来的。

    我们要实现的五大目标,分别是生产过程要可视化,设备运行数字化,物料消耗精细化,环境监控自动化,信息集成一体化,总的目的,就是以前讲过的,要从数据加工成信息,从信息加工成知识,这是做IT都知道的基本原理。在线监测仅仅解决了数据采集的问题,后面让数据说话,还有很长一段路要走,应该有很多制药企业,包括国药这些大企业一起参与进来,提高我们国家的制药水平。

    这一轮新版GMP改造,虽然到12月31号已经结束了,但是还可以继续往下走,一般制剂到2015年还要走,我们不能再做低水平重复建设这一条老路了。既然花了钱,按照欧美的标准做了新版的GMP,就应该在原来的基础上再进步一点。自动化、信息化和智能化,是一条必由之路。

四、企业信息化未来发展规划

    公司将用2年的时间完成整体上市,3年的时间使公司的年产值到达10个亿以上。5至10年的时间把武汉爱民制药有限公司打造成中国一流具有国际先进水平的制药企业。

    刘享平董事长提出了今年的三大重点任务:1、在公司层面推行全面的预算管理制度,实现销售预算→销售目标→销售管理;2、进行以目标管理为原则的绩效考核管理制度的薪酬制度改革;3、全面推动公司的信息化建设,深化和扩展 ERP系统和OA系统的使用,实现商业流向的信息化管理。而目前,公司仅仅实现了ERP中的供应链管理(为金蝶K3系统,实际使用的模块仅涵盖基本财务管理和物料采购、领用、发放及成品出库管理),OA系统也只实现了简单的邮件收发、文件传递、新闻、消息管理等,目前公司的信息化状况,严重适应不了公司的整体发展规划。为适应公司的快速发展,实现打造成中国一流具有国际先进水平的制药企业的宏伟目标,有必要对公司的信息化建设,进行新的规划和扩展。

    信息系统规划总体目标:结合爱民的各项管理制度,建设一套和爱民发展相匹配、基本能满足爱民未来3-5年发展需要的信息化管理和支撑平台,服务于爱民的快速发展。

责任编辑:卢玉琴
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