制造执行系统（MES） 由于能显著提高生产效率，增加过程透明度和可靠性，在众多制造行业备受关注。而在制药生产中，MES更能保证产品的质量和安全，更好地满足合规性。

MES是一个计算机系统，旨在支持生产（及物流）以及相关所有步骤的管理工作。根据MESA（美国非盈利的制造企业解决方案协会）定义，MES所涵盖的典型功能包括：

生产订单详细计划，根据生产设备的性能和产能合理安排时间和工序；

资源管理，例如设备工具的管理，包括其状态的记录和显示；

过程管理，包括根据计划和当前负载进行的生产工作流的控制以及规范管理；

文档管理，管理生产相关的文档，例如工作说明等；

实验室管理，用于操作的控制和定义，并分配到专用的组织或技术单元；

收集并呈现生产数据；

物料管理，对生产过程中的进料、半成品等进行管理；

质量管理，对生产数据进行记录，追踪和分析以保证产品质量；

维修管理，对维修行为进行计划、执行以及记录归档，使设备满足性能目标；

产品追踪和家谱信息，记录产品在生产过程中的所有事件；

性能分析，通过使用关键性能指标（KPI）将测量所得的实际性能与目标性能进行比对。

从一个更实用的角度来定义MES，则可以描述如下：MES是一个由硬件和软件共同组成的系统，它有助于引导，控制并记录操作员和设备在生产时所作出的决定。

图1  由MES支持的称重的典型工作流

这里用开车的例子来详细说明，司机通过踩踏板来加速或刹车以控制汽车的速度，通过转动方向盘来控制汽车方向。这与生产车间中操作员通过操作设备来控制生产过程非常类似。但是，开车的能力并不代表司机知道一条最佳路线可以安全、快速和有效地从地点A开到地点B。这就是为什么很多司机选择使用导航系统（GPS）。电子语音会给司机指示，引导他穿过丛林般的街道，这样他只需要注意路况，而不需要担心怎样才能找到返回的路。导航系统还可以有多种设置，可以根据要求来选择路径最短、最快速，或最经济（没有收费站）等多种模式。所以，在这里GPS导航系统代表了MES系统，其中，“原料”是起始点A，而“最终产品”则是终点B。

在制药生产中，自动化工程师们所熟知的使用MES所能带来的好处主要有以下几点：

通过引导操作员提高生产过程的安全性和可靠性；

及早发现生产过程中的偏差以便及时实施纠错措施；

及时、完整的文档记录，以符合法规要求；

关注偏差事件增加生产过程的透明度，不需要把精力放在所有步骤的详细检查上，而只要求“例外审查”；

更高质量的生产和产品数据；

通过“第一时间正确”原则减少损失批次的数量。

然而，我们常常会听到这样的观点：由于中国现行工业自动化水平的限制，MES技术似乎对本土市场过于先进。而且，人们总是认为这样的电脑化生产管理对于中国药企来说过于昂贵。

从技术角度来看，根据企业控制系统集成的国际标准（ISA S95），MES是位于企业资源计划系统（ERP）和过程控制层之间的中间系统。但是，在中国目前很多制药企业既没有使用ERP系统也没有高度自动化的设备。因此，有人会问如果没有ERP和控制系统存在，怎样能把一个中间系统独立引入并应用起来呢？参照西方国家的工业现状，会发现在制药生产中MES已经被很好地确立并且标准化了。而事实上，制药生产的自动化水平即使在西方国家也普遍较低，很多操作都由手工完成。例如，作为制药生产的起始步骤，原始物料的称取。

很多情况下，这是一个手动操作，而且这也是一个至关重要的步骤，因为若使用了错误的物料或错误的量都将对产品质量和病人安全产生直接的影响。根据GMP有关规定，生产和处理操作应该在所指定的区域内进行，或者需要引进其他控制机制来保证其不被污染或混淆。由MES支持的称重的典型工作流如图1所示：首先识别用户，然后操作员选择并开始一个生产订单，通过扫描条形码来识别工作室。MES将检验工作室的可用性，例如其状态是否为“已清洗”。随后从物料清单（BOM）中选择物料进行称重，操作员扫描需要处理的物料的条形码。MES系统将核对所选的物料是否可用于所选的生产订单，且已经被放行生产。若完全符合要求，操作员才可以进行下一步衡器的选择，同样可以通过扫描衡器的条形码来进行。MES核对衡器的清洗状态以及校准状态以确保所选衡器的可用性，随后，系统将生成目标容器的标签，并执行称重。结果通过接口传入MES系统中，并且系统将对实际称取的量与配方要求进行比对，最后将其记录在电子批记录（EBR）中。然后重复这些步骤直到物料满足进入下一个生产步骤的要求。

图2  Werum的MES 系统PAS-X的模块化功能，截屏显示的是称重配料对话框

在上述情境中，MES的主要作用是在称重过程中引导操作员，并保证操作符合GMP规范。由于这是一个手工操作的生产步骤，MES的引导至关重要。

除了称重配料（制剂生产中MES的关键功能）外，MES还提供了其他多种功能以满足制药生产的不同需求。若在一个现有的工厂里应用MES系统，可以把称重配料区域作为起点，无须与过程控制系统或ERP系统间有接口。仅仅将衡器与系统相连，使得称重数值可以自动传入系统，避免人工输入可能引起的错误，也保证了GMP所要求的第二人在场法则，此处MES系统作为称重操作中的第二人。其他的功能可以根据生产的实际需求逐步添加。逐步添加的方式可以减少投资花费以及风险，并且有助于增加对MES这项新技术的信任度。投资实施一个MES项目的资金常常被看作一个障碍，在应用之前根据投资回报所作的优点分析并不是微不足道。因此，在某种程度上决定应用MES还是战略驱使，为了在医药环境下实现可持续发展。若不符合GMP法规，将会对业务产生很大的影响，我们可以看到很多来自FDA的消息，例如一家生产非专利药的印度药企，其产品销往美国市场。2008年， FDA对它进行检查，结果发现了在文档等方面与美国法规有明显出入。FDA检查员因此认为其产品存在交叉污染的风险，于是发出两封警告信，并要求该企业作出相应的修正措施。此外，来自问题工厂的产品被下令禁止进入美国市场，除非其修正措施通过FDA确认且满足GMP法规要求。

当然，合规也可以通过基于纸质的管理系统来实现，但是这与基于计算机的管理系统相比需要付出更多的精力也存在更高失败的风险，因为纸张无法及时对错误进行反馈。因此，通过恰当的技术来减少被挤出市场的风险，这样做的效果是立竿见影的。

为了能够成功应用MES，必须对多种可选方案进行评估，并考虑今后可能的扩展和接口。例如，维隆（WERUM）的PAS-X系统作为制药工业标准的MES系统，目前在全球20强制药企业中超过50%都在使用PAS-X，德国维隆（WERUM） 公司因此获得了2007年 Frost & Sullivan公司评出的制药与生物制药领域优秀制造执行系统奖。在中国，拜耳技术工程上海有限公司（BTES）成为维隆（WERUM）公司的唯一合作伙伴进行市场推广与项目执行。制药企业出于产品质量，合规性以及生产效率等多方面考虑希望实现流线型生产，通过选择PAS-X可以获益于维隆（WERUM）在世界各地多处应用所积累的经验，还能享受到BTES提供的本地化项目执行和维护支持。PAS-X具有模型化的结构，因此可以通过用户需求进行定制，如通过逐步增加的策略进行项目实施。在图2中展示了PAS-X关键功能的模型化架构，它作为成熟的解决方案可以大大降低认证和应用的花费。此外，PAS-X基于客户的反馈，经验以及要求，提供了内置的最优化方法工作流。多语言的界面保证了用户可以使用包括中文在内的多种语言进行操作。

综上所述，可以确定的是中国已经准备好了使用MES。MES在制药生产中的主要优点是在生产过程中，依据最佳工作流程并保证符合GMP规定的前提下，引导操作员。因此，如果还有人问为什么要在一个自动化程度不高的生产中使用MES的话，请大家注意汽车仍旧不能光靠自己开动，但是GPS的确是一个非常有用的工具。