大型远程监控平台的构建

大型远程监控平台的构建

吴勇

杭州中美华东制药有限公司浙江杭州310011

摘要：智能工厂的建设不可能一蹴而就，需要总体规划、分阶段分步骤实施并随着对智能制造的理解不断深入而持续改进和优化完善，在这个过程中构建一个能持续发展的制药生产智能化工厂集成框架就显得尤为重要。本文介绍制药生产工艺，分析了制药生产集成框架设计。

关键词：远程；监控；平台；Android

随着我国经济的发展和人民生活水平的日益提升，为满足人民群众日益增长的健康需求，医药作为独特的资源越来越受到国家和人民群众的重视。制药产业已成为具有独特优势和广阔市场前景的战略性产业。在大背景下，提升制药工业自动化、信息化和智能化水平，实现制药生产关键工艺过程自动化，广泛获取和挖掘制药生产过程的数据和信息，为生产过程的自动优化和决策提供支撑，能显著带动制药工业升级转型，更好地服务于人民群众健康。

一、制药生产工艺

制药生产包括前处理、提取、浓缩、干燥、制粒和包装等工序[1]。制药前处理阶段包括对药材检验、炮制和粉碎等步骤，将原料加工成满足后续工艺要求的待加工原料药材；然后经过投料、提取、过滤、浓缩、醇沉、过滤、灭菌、干燥等工序；最后加工制粒，并按照一定规格标准进行包装。典型的制药生产工艺流程如图所示。

制药厂的生产一般都要涉及药材的前处理，原料提取物的制剂车间，产品包装车间和原材料仓库、成品仓库，品质检验等各个环节。制药生产流程从原料材料前处理到产品包装完成，是一个复杂的动态变化系统。在生产过程中，伴随生产物料在各工序上的流动，各控制系统之间、生产操作者之间、以及生产操作者与控制系统之间为了实现准确、高效的生产协同，必须实时地交互大量的控制信息、生产批次调度信息等各种生产现场指令信息。

二、制药生产集成框架设计

1、建设智能工厂

应用自动化、信息化和智能化技术建设制药生产智能化工厂是医药行业升级发展的突破口，以下方面的提升将有助于增强制药企业的竞争力，包括：

（1）提升药物产品质量，对制药生产过程关键控制点施行有效控制，采用计算机系统自动记录、生成工艺参数趋势分析图，从细节中提升药品批次指标均一性，提高工艺参数稳定性；

（2）全程追溯，供应商、原料、辅料、生产过程控制、检验、放行全流程电子信息录入，所有批次产品信息可追溯查找；绿色生产，减少劳动暴露，实现有毒有害岗位和高温高湿岗位远程操作，各生产工序污水合理有序排放，减少环保处理压力；降低对人员的依赖性，生产指标透明、生产进度实时显示、设备运行效率实时显示，提高设备、工艺控制的智能化程度。

2、集成范围定义。制药生产数据集成实现的集成范围涵盖制药生产的仓储、前处理、投料、提取、出渣、浓缩、干燥、制粒和包装等全工序生产设备的集成，将药物的生产工艺设计与现代设备相结合，通过各种传感器、仪器仪表和自控系统来自动控制关键生产工艺参数，使得整个生产过程按照预定流程和工艺参数进行，使产品质量稳定可控，减少人为因素影响。

（1）药物提取系统：提取系统由提取罐、油水分离器、冷凝器、冷却器、双联过滤器、循环泵及配套的传感器和阀门等组成。提取罐一般自带控制系统，通过自带触摸屏可实现设备的生产控制，接收集成系统的批次管理信息以实现数字化生产。

（2）药物浓缩器：浓缩器主要由蒸发室、气液分离器、蒸汽压缩机、换热器、真空泵及附属设备组成。浓缩器一般自带PLC控制系统，实现对料液的温度、蒸发压强、蒸汽的压缩比以及冷凝水温度等的实时采集、调节和异常报警。

（3）干燥设备：制药生产中常用的干燥设备包括真空带式干燥机和离心喷雾干燥机。干燥机一般自带PLC控制系统，实现生产自动控制。

（4）CIP清洗系统：含注射水罐、CIP罐、板式换热器、管道过滤器、送液泵、回液泵、温度控制仪、液位控制仪及电气控制系统等辅助设备组成。CIP清洗系统自带控制系统，通过程序编程由系统自动配置清洗液，经气动控制阀与送液泵、回液泵来完成清洗液的输送及回流循环清洗、排放、回收整个清洗过程，整个清洗过程采用顺序控制方式控制各个启动阀和泵的启停，实现自动在线清洗生产自动控制。

3、数据集成平台。数据集成平台具有开放、安全、可靠的特点，支持异构系统集成，可以将来自现场的各种设备、自动化系统和信息管理系统的信息无缝地整合为一个虚拟药厂模型实现互联互通和互操作。通过建立制药厂虚拟模型实现了药厂生产的数字化和模型化，整个虚拟药厂模型包括工艺数据模型、设备对象模型、产品数据模型、逻辑数据模型以及非结构化数据模型，数据种类包括设计数据、配置数据、实时数据和历史数据。数据集成平台提供以下功能：

（1）适配各种接口类型和协议，为智能制药工厂中的各专业设备提供统一的数据接入和交换；

（2）基于工厂快速建模工具，采用对象化方法整合碎片化的设备数据、生产实时和历史数据、产品数据、管理数据，形成层次化的虚拟工厂模型，实现制药厂公共数据的全生命周期管理；支持扩展产品数据、设备数据、设计数据、地理位置数据、音视频多媒体数据，实现与多种类型系统的集成融合；

（3）在同一个数据平台上完成对各专业设备的展示和管控，便于实现跨专业的监控和联动；从多个维度（运营管理、质量管理、绩效管理、设备管理等）统一展示工厂的当前运行状态和历史统计分析，实现在异构环境下的协同制造、生产监控、生产调度和生产管理，可支持各种终端（如大屏、看板、电脑、手机、平板等）；

（4）提供应用开发工具和开放运维管理工具功能，支持创新应用。数据集成平台实现了制药生产工厂级的“自动化+数字化”集成，系统通过对产品、生产资源、生产流程的建模构建虚拟的数字化药厂，通过采集工厂的各种数据，以数据为中心实现了药厂虚实映射。以数字化工厂为基础，数据集成平台将与企业资源管理、供应链管理、客户资源管理等信息化管理软件进行集成，实现企业级的“数字化+信息化”集成，为企业运营、决策提供大数据统计、分析和预测服务。

制药生产集成框架提供了药厂互联互通的技术措施，可实现制药企业全厂工业数据更广泛、更灵活、更精准的采集，促进工业数据无缝集成，满足制药智能化工厂的严苛工业应用。制药生产集成框架以数据为核心，基于数据统一建模，建立数据服务平台，提供数据统一服务，有利于应用的模块化、积木化构建。

参考文献：

[1]中华人民共和国国务院新闻办公室.中国的中医药[Z].2016.

[2]张素萍.西药制药生产技术[M].北京：化学工业出版社，2014.

[3]汤继亮.脚踏实地探索制药行业“智能化”方向[J].自动化博览，2016，（1）：38-41.