1.1 研究背景

化学药注射制剂作为医疗领域的重要药物剂型之一，在临床治疗中发挥着关键作用。随着科技的不断进步，传统的化学药注射制剂生产方式逐渐显露出一些弊端，如人工成本高、生产效率低下、成品合格率难以保证等。而智能生产技术的出现为化学药注射制剂的生产带来了新的变革。智能制造是基于先进制造技术与新一代信息技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等产品全生命周期，具有自感知、自决策、自执行、自适应、自学习等特征，旨在提高制造业质量、效率效益和柔性的先进生产方式^［1］。近年来，大数据、人工智能、物联网等先进技术在制药行业的应用日益广泛，为化学药注射制剂的智能生产提供了有力的支持。

1.2 研究目的

智能制药被视为“无人驾驶”模式，基本不需要人的参与干预。本文研究探索智能生产技术在化学药注射制剂中的应用，分析其带来的优势，为提高化学药注射制剂的生产质量和效率提供理论依据和实践指导。智能生产技术可以实现对药品生产线的成品检验、质量控制和工况进行实时监视，提高合格率和生产效率。例如，采用智能成像系统，分辨率可达到2448×2048，动态检测精度达到 0.02 mm，废品漏检率为 0。通过对药品进行检视，能够准确抽取目标特征，如面积、数量、位置、长度等，并根据预设的允许度和其他条件输出识别结果，包括尺寸、角度、个数、合格/不合格以及有/无等，实现自动识别功能。同时，视频监控系统可以自动监控生产车间内智能机器人或人员动作，通过行为轨迹分析对比工单信息后判定是否存在异常情况，并对异常场景报警，确保生产过程的安全和稳定。

2.1 生产工艺步骤

2.1.1 原料选择与制备

原料的选择对药品质量和安全性起着至关重要的作用。优质的原料应具备高纯度、稳定的化学性质和良好的生物相容性。例如，碳酸氢钠注射液^［2］的主要成分是碳酸氢钠，其产品属于碱性药液，对包材有较高的要求。在选择原料时，需要考虑其溶解度、pKa、分配系数、吸湿性、晶型等理化性质，以及对光、湿、热的稳定性和配伍稳定性等因素。同时，还应关注原料的生物学特性，如对生物膜的通透性、在生理环境下的稳定性、药代动力学性质、毒副作用及治疗窗等。只有选择合适的原料，并进行严格的制备工艺，才能确保药品的质量和安全性。

2.1.2 生产工艺制定

注射制剂生产工艺的制定需要根据多种因素来确定。首先，要考虑药物的理化性质、预期用途和生物学特性。不同的药物具有不同的性质，需要采用不同的生产工艺。例如，对于一些稳定性较差的药物，需要采用特殊的工艺来保证其稳定性。其次，要考虑临床治疗的需要。不同的疾病需要不同的给药途径和剂型，生产工艺也应相应调整。此外，还需考虑临床用药的安全性、顺应性以及制剂工业化生产的可行性和生产成本等因素。只有综合考虑这些因素，才能制定出最适合的生产工艺，确保药品的质量和有效性。

此外，生产环境的维持、监测以及辅助设施的使用也是化学药注射剂生产工艺人员需要关注的重要内容。

2.2 剂型与质量控制

2.2.1 剂型选择因素

剂型的选择受到多种因素的影响。药物的特性是首要考虑因素，包括药物的理化性质和生物学特性。例如，首过效应明显的药物适宜开发为非口服制剂; 对于有充分依据证明不适宜采用终端灭菌工艺且临床必须注射给药的品种，可考虑选择采用无菌生产工艺的剂型。临床治疗的需要也很关键，需快速起效的药物可考虑注射剂; 能肌肉注射的产品，尽量不选择静脉给药。此外，临床用药的顺应性、医生用药的方便性、患者使用的顺应性、制剂工业化生产的可行性及生产成本等也是剂型选择的重要考虑因素。同为注射剂产品，使用的具体途径、产品规格( 浓度、装量、溶剂、附加剂的使用等) 都会影响产品的剂型以及具体的用药。

2.2.2 质量控制要点

质量控制是化学药注射制剂生产的关键环节。质量控制要点包括对原料、中间产品和成品的检验，以及对生产过程的控制。在原料检验方面，要严格控制原料的质量，确保其符合标准。例如，配制注射剂的原辅料、溶剂、容器都会影响注射剂的质量，市售硫酸镁质量良莠不齐，配制机构应对其进行检验，以保证质量。对于中间产品和成品，要进行严格的质量检测，包括外观、性状、含量、有关物质、无菌等项目的检测。同时，要加强对生产过程的控制，确保生产过程符合规范。例如，注射剂的灭菌后微生物存在的概率采用无菌保证水平( SAL) 来表征，该值越小表明产品中微生物存在的概率越低。对于采用无菌工艺生产的注射剂，要进行培养基模拟灌装研究，将无菌操作持续时间列为主要考虑因素，操作模拟的持续时间通常应不少于实际生产过程，尽可能模拟操作者产生的污染危险。

3.1 降本增收

随着 AI 技术蓬勃发展，AI+制药有望成为下一个黄金赛道，为药企降本增效从而进一步走向“病者皆有药”。随着人工智能技术的发展，尤其是生成式 AI 的诞生，将大幅降低药物开发成本，缩短开发时间，更好的药品，更大的病症覆盖率将成为可能。尤其是药品监管人工智能典型应用场景清单的发布^［3］。

一般地，注射剂产品生产的智能生产改造，减少常规人员在生产的干预，减少人员成本，提高生产效率，并且对持续提升产品批次生产的稳定性有较大帮助。

3.1.1 人员成本降低

某药业公司注射剂生产线智能化改造后，仅粉针剂智能化制药车间相比智能化改造前所需的生产人员就减少了三分之一。例如，在粉针车间包装生产线，以前最为费力的装箱、打包、码垛工序需要 5 个人完成，现在由自动化装箱码垛系统完成，一个人就能完成以前 5 个人的装箱工作量。自动设备和机器人能够完成药瓶灯检、贴签、装盒、封箱等一系列以前需要手工进行的操作，大大减少了对人工的依赖，降低了人员成本。

3.1.2 生产效率提升

智能化生产带来了产量的显著增加和生产速度的加快。某药业公司注射剂智能化改造后，生产效率提高了 10%以上。以粉针车间为例，每天都是一片忙碌而有序的生产场景。生产流水线上，玻璃药瓶依次进入，清洗消毒、灌装、密封、贴签、包装、封箱全程自动化控制，最后由不停运行的机械臂将一箱箱包装好的药品整齐码放在转运盘上。高速自动压片机，压片速度高达 3 000 片/min; 在供注射剂用的冻干粉针剂的生产上，自动化生产线灯检岗只需要 1 个人，而老生产线灯检岗需要 5 个人。自动化包装岗的贴标、装盒、装箱、打包和入库全部由自动包装机完成，只需要 2 个人，而老生产线则需要 5 个人且全部都是人工来操作，自动化的应用使得生产效率有了大幅度地提高。

3.2 提质升级

注射剂生产线智能化灌装后，生产过程的可视化管理精细无盲区，确保药品质量。

3.2.1 全生命周期质量管理

从原料的选择、人员的管理、设施设备的维护、生产过程的控制、包装运输的规范到质量控制的严格把关，全方位确保药品质量。例如，在原料选择上，严格控制原料的质量，确保其符合标准。对于中间产品和成品，要进行严格的质量检测，包括外观、性状、含量、有关物质、无菌等项目的检测。

3.2.2 智能化监控作用

智能化制药工厂的建设将完善本厂制药生产车间的制造执行系统( MES) 和过程控制系统( PCS) ，实现制药生产全过程的实时监控、生产线故障自动报警和诊断。化学药注射剂生产车间内每台设备均安装有传感器和网络传输系统，布置了生产管理视频监控和数据采集( SCADA) 系统，能够将人、设备、资源有机融合，对生产和制造工艺流程进行分析、验证和优化。同时，还能对订单、财务、产品设计、生产规划、生产实施、物流和质量进行全数字化管理。在粉针车间内的电脑上，每个制药工序、工艺单元的生产情况均可通过视频和数据传输系统随时呈现，车间的管理再无盲区; 每台设备的运行参数可及时提取，故障及时报警，提醒维修保养，保证员工严格按标准操作规程工作; 洁净厂房的温湿度、产量数据可以及时统计并分析汇总，为质量保障、技术创新提供了大量数据支撑。

4.1 自动化生产线

某药业公司粉针剂智能化车间，实现制剂生产全程自动化控制。相应地，药品智能生产的配套检查方案、产业技术均已成熟^［4］。

4.1.1 设备与系统应用

在粉针剂智能化车间中，自动灯检机发挥着重要作用。自动灯检机采用先进的技术，能够对药品进行高效、精准的检测。它通过灯光照射和高速摄像机拍摄，检测效率是人工检测的数十倍。例如，在检测疫苗是否浑浊、有无异物等方面表现出色。自动灯检机可以准确判断出注射剂溶液内是否含有微小可见异物，为药品质量提供了有力保障。同时，车间还配备了自动装盒机、自动灭菌系统等设备，这些设备与信息化头孢生产线相互配合，实现了药瓶灯检、灌装、贴签、装盒、封箱、码垛等一系列生产步骤的自动化控制。

4.1.2 生产流程智能化

智能化技术对生产步骤进行了全面优化。在粉针剂生产过程中，清洗消毒、灌装、密封、贴签、包装、封箱等环节实现了自动化控制，大大提高了生产效率。例如，高速自动压片机压片速度高达 3 000 片/min; 在供注射剂用的冻干粉针剂生产上，自动化生产线灯检岗只需要 1 个人，而老生产线灯检岗需要 5个人。自动化包装岗的贴标、装盒、装箱、打包和入库全部由自动包装机完成，只需要 2 个人，而老生产线则需要 5 个人且全部都是人工操作。智能化生产不仅减少了人工干预，降低了劳动强度，还提高了生产的稳定性和一致性，确保了药品质量。

4.2 智能化质量控制

如大容量注射剂智能化生产系统的智能成像检测。

4.2.1 智能成像原理

智能成像系统在质量检测中起着关键作用。首先，光源用于对被检测目标进行平行无影光照射，为检测提供均匀的光照条件。采用 CCD 照相机将被检测目标转换成图像信号，图像信号传送给图像处理单元。图像处理单元根据像素分布和亮度、颜色等信息，将图像信号转变成数字化信号。然后，对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度等。再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格/不合格、有/无等，实现自动识别功能。例如，智能成像系统的分辨率达到 2 448×2 048，动态检测精度达到 0．02mm，废品漏检率为 0。

4.2.2 视频监控系统

视频监控系统对人员和机器人动作进行自动监控。其中，视频监控分为两块: 360°球机摄像头对车间整体区域监控; 在重点生产线增加专用摄像头，用于识别人员、机器人动作，通过行为轨迹分析对比工单信息后判定是否存在异常情况，并对异常场景报警。例如，在西南药业粉针剂车间，视频监控系统能够实时监控生产过程，确保生产安全和稳定。一旦发现异常情况，系统能够及时报警，提醒工作人员进行处理，为药品质量和生产安全提供了有力保障。

5.1 研究结论总结

智能生产技术为化学药注射制剂的生产带来了诸多积极影响。首先，在降本增收方面，通过自动化设备和机器人的应用，大幅降低了人员成本。粉针剂智能化制药车间所需生产人员减少了三分之一，装箱、打包、码垛等工序由自动化系统完成，提高了工作效率。同时，生产效率提升显著，产量增加，速度加快。如高速自动压片机压片速度高达 3 000 片/min，冻干粉针剂生产中自动化生产线灯检岗和包装岗所需人员大幅减少，相比老生产线效率有了大幅度提高。

其次，在提质升级方面，全生命周期质量管理理念确保了药品从原料选择到包装运输的各个环节质量。智能化监控系统实现了制药生产全过程的实时监控、故障自动报警和诊断，为质量保障和技术创新提供了大量数据支撑。例如，在粉针车间，每台设备安装传感器和网络传输系统，布置生产管理视频监控和数据采集系统，对生产和制造工艺流程进行分析、验证和优化，实现全数字化管理，车间管理再无盲区。

在智能生产技术应用实例方面，自动化生产线中的自动灯检机、自动装盒机、自动灭菌系统等设备与信息化头孢生产线相互配合，实现了生产步骤的自动化控制，提高了生产效率和稳定性。智能化质量控制中的智能成像系统和视频监控系统，为药品质量提供了有力保障，确保了生产安全和稳定。

5.2 未来研究方向展望

未来，应进一步探索智能技术在制药领域的应用。一方面，持续加强人工智能、大数据、物联网等技术在化学药注射制剂生产中的深度融合。例如，利用人工智能和机器学习算法优化生产过程，提高效率和产品质量。通过对大量生产数据的分析，建立预测性维护模型，提前预测设备故障和维护需求，优化维护计划，减少计划外停机时间，提高设备可靠性和生产效率。

另一方面，推动制药行业的数字化转型。建立数字化模型，通过计算机仿真、模拟等手段，对生产过程进行预测、优化和控制，提高生产效率、降低生产成本、确保产品质量。建立数字化车间，实现生产过程的数字化管理，提高生产效率、降低生产成本、确保产品质量。同时，加强跨学科合作，促进制药领域的创新发展。人工智能与临床医学、药物化学、生物医学工程等领域的结合，将为化学药注射制剂的研发和生产带来新的突破。例如，个性化医疗和精准治疗将成为未来发展方向，根据患者的基因组信息、生活习惯等，为每位患者提供定制化的治疗方案，提高治疗效果和患者生活质量。

此外，政策法规的完善也将为智能技术在制药领域的发展提供有力保障。不断完善的政策法规将促进人工智能技术的研发和应用，推动行业健康发展，提高行业的规范性和透明度，保障消费者的权益，加强行业的监管和自律，促进行业的可持续发展。