在医药行业中，药品成本、质量和更新周期3个关键环节中，药品质量是最至关重要的。药品质量是医药行业的生命线，这就需要对药品整个生命周期各个方面的质量因素进行严格的、可追溯的、可验证的严密监控，仅靠人工或形式化的验证是不可能真正达到的，医药行业自动化的需求和必要性，很大程度上就是从药品质量这点出发。

在医药行业，虽然大家对自动化并不陌生，也常常可以看到一台台自动化程度比较高的制剂药生产设备，但实际上，我国医药行业的自动化在总体上还是比较落后的，这主要体现在：无论是原料药还是制剂生产，自动化的应用范围仅仅局限在某些单一的设备或过程，基本上都是局部的、孤立的和断离的,制剂生产的自动化设备大多是自我封闭的；药品质量监控模式基本上是人工的、离线的和非实时的；完全建立在人主观对各种质量法规自觉和严格的遵守上；整个生产过程存在着大量的人工操作和质量不可控的环节……因而，即便是可以看到的一些单体和局部的自动化设备和控制过程，其实也都并不代表是医药行业真正希望的合理控制模式。

另外，由于制药行业的特殊性，许多企业的负责人依然认为：我国制药生产本来就是适用传统的生产方式，人力资源便宜，不值得花费投资搞自动化，宁可墨守成规；而且不少企业的质量管理人员，甚至有相当一部分GMP专家也简单地认为：自动化不但增加企业的投资，而且增加额外的验证麻烦和费用，仅仅是为了应付验证，所以自动化的内容越少越好。因此，自动化在我国医药行业实际上是长期被边缘化的，这反映在我国制药行业每年大量的专业会议或信息，很少有与自动化方面有关的内容。在医药行业，对于自动化首先必须要搞清楚的是两个问题：一是医药行业自动化的重要性和必要性；二是医药行业自动化的合理模式。

提高质量的形势所趋

医药行业自动化重要性和必要性的主要出发点是确保“药品质量安全”：在医药行业中，药品成本、质量和更新周期3个关键环节中，药品质量是最至关重要的。药品质量是医药行业的生命线，是关系民生、健康和安全的头等大事，同时还涉及到法律问题，没有一个行业像医药行业这样，把质量放到如此重要的地位。医药自动化的需求和必要性，很大程度上是从这点出发。

同时，药品的质量问题是一个生命周期的概念，药品在从研发、临床、中试、生产、储运、流通、销售直到患者服用的整个生命周期过程中，任何一个环节都不允许出现质量问题。也正因如此，为了确保药品整个生命周期各个方面的质量，除了药品的生产过程必须符合GMP规范之外，对药品的研发、临床、生产、配送、经营和使用都还有包括GLP、GAP（对中药材）、GCP 、GDP、GSP和GUP等一整套严格的质量管理规范。而所有这些规范的本质与目的就是要求能对药品的整个生命周期各个方面的质量因素进行严格的、可跟踪追溯的严密监控。从质量管理和控制角度上讲，自动化的实质性作用就是能自动排除一切人为的失误和环境条件的干扰，能忠实并有效地实现药品研发、生产和管理人员的意图；使药品在整个生命周期都能够自动和极其严格地按照既定的最优化工艺条件和GxP质量管理规范进行，从而使药品的生产能真正做到高效率、高质量和高安全性。目前，通常在落实所有这些质量管理规范的过程中，人的行为可能是影响药品质量最难控制的因素。实际上，只有尽可能在最大范围内，采用合理的自动化手段，严格按照各类质量管理规范的要求去规范、约束或取代人的行为，才有可能在最大程度上真正确保药品整个生命周期各方面的质量。

需要特别提出的是，2011年12月7日，温家宝总理主持召开的国务院常务会议讨论通过了《国家药品安全规划（2011~2015）》。规划指出：“医药企业诚信体系不健全、监管力量和技术支撑体系薄弱等问题还比较突出，药品安全仍处于风险高发期”；“必须全面提高药品安全保障能力，降低药品安全风险”。可以想象，要真正实现这些规范要求和落实国家药品安全5年规划，如果没有自动化的手段，单靠目前药监部门派员检查或形式化的验证是不可能真正达到的。

因此，在制药行业，自动化的内容已不再单纯是一种控制技术，而是药品生产和质量管理工作的一部分，也是一个必要技术手段。自动化的对象也已经不再是传统上单纯地对工艺、设备、环境等“物”的控制，而是要包括对“人的行为”的控制。同时，在信息化时代，自动化手段还必须与信息化手段密切结合，才能弥补单纯自动化手段的某些不足。

满足要求的合理模式

在医药行业，无论是原料药还是制剂药，它们的生产过程都是一个对生产管理、质量管理和对人的行为控制要求非常高的生产过程，同时又是一个具有非常典型的“批过程”特性和具有柔性化管理要求的批生产过程。药品的每一个批号、批次、生产和管理的批记录、批档案，往往就代表了该“批”药品的所有质量属性。药品生命周期的质量也往往就是按照“批”来进行控制和管理的。药品生产过程中的每一个批号、批次产品的生产管理和质量管理批档案中，也往往包含了大量与该“批”药品有关的生产计划、工艺要求、生产管理、质量管理和设备条件等方面的信息。不同的药品、不同批号或不同批次药品的生产“批过程”往往是不完全相同的。在生产原料和设备资源相对稳定的条件下，一旦药品生产的种类、工艺要求和生产计划发生变化，药品生产的批过程能够自动、快速、有效和柔性化的调整是很有必要的。因此，如果自动化能够使药品批生产的全过程严格地、自动地按照既定的最优化工艺条件和质量管理规范进行，同时又能根据需求的变化，自动地按照“批”的结构非常方便和柔性化地组织和管理，那么这种全过程的“批控制”模式就是我们所希望的最佳的合理控制模式。

事实上，所谓的“批控制”就是一种既满足“批过程”特性要求, 又能把控制、协调、柔性化组织和管理紧密结合起来的标准自动控制模式，而且目前国内外对这种典型的“批控制”模式已先后颁布了有关国际标准和国家标准，同时对原料药生产来说，也有合适的计算机控制系统平台可供选择。根据国内外“批控制”标准， 批控制主要有3个特点：

1.模块化和层次化的控制结构；

2.控制、协调和管理一体化的控制形式；

3.通过处方组织的控制和管理策略。

另外，采用批控制的好处是:首先，模块化和层次化的设计，使得建立、变更和维护整个批生产过程的控制结构变得非常简化、方便和灵活；提高了整个批控制结构快速、柔性化的调整能力；提高了对药品生产品种、工艺参数、工艺路径、设备调配变化多的适应性。其次，采用控制、协调和管理一体化与处方组织的控制模式，能够实现方便地通过改变处方内容， 把药品生产过程所需要的生产计划、工艺控制、质量管理和资源调配与协调指令等要求直接自动传送到各个生产操作和管理层次，大量排除人的行为等影响药品质量的因素，实现生产全过程的自动化批控制和批管理。

因此，这种控制与管理密切结合的全过程自动化批控制模式就是药品生产最合理的自动化控制模式。

但是，由于原料药和制剂药的生产方式和自动化形式完全不同，它们目前实现全过程自动化批控制的条件也不同，从而也决定了要实现最佳自动化模式的形式和过程也将不同。

原料药生产优先实现全过程的自动化批控制

原料药生产形态基本上有着许多与石油化工类似的管道化和连续化特征。虽然目前原料药生产方式的间歇式和人工干预特征比较多，但是这些都是有可能、也相对比较容易改造和整合的。经过适当改造和整合后的原料药生产完全可以采用典型管道化、连续化的过程自动化Process Automation（PA）形式，选用成套的计算机批控制系统和成熟批控制软件平台产品来实现全过程的自动化批控制。同时，目前许多自动化系统供应商所提供的批控制软件本身就已经考虑到医药行业对计算机化系统认证的要求，从而已经为优先实现原料药生产全过程的自动化批控制提供了很好的条件。实际上，目前国家发改委规划的相关高技术示范项目中，以中药原料药生产为样板，对实现原料药生产全过程的自动化批控制模式正进行技术探索。具体过程步骤如下：

1.首先，合理可靠地解决生产底层各单元过程的自动化检测与控制方案设计问题，重点解决其中有关参数自动化检测和合理控制方案方面的盲点和难点。特别是应尽可能使整个原料药生产与设备调度自动化过程连贯起来，为成功实现原料药生产全过程的批控制和批管理做好技术准备。

2.根据中药提取生产和管理的实际需求，详细梳理并合理设计生产全过程的批生产和批管理流程方案，其中包括批生产计划（品名、批号、产量、批次安排）、批管理要求（批指令、批记录、批文件建立、保存、输出）、批生产工艺、批操作规程、质量控制要求、物料流向（原辅料、中间品、成品）、设备调用、能源供应（水、电、气）、人员权限和责任、安全和应急措施与周围的信息交流等，即包括物、机、人、法。

3.在仔细分析可能因为不同产品、工艺、计划要求和其他因素需要对流程所必要调整以后，按照ISA S88标准的要求，确定生产全过程批控制的3种模型，即：确定整个生产批控制的物理模型层次和模块结构、过程模型层次和结构及其所需完成的任务；确定实现批控制所需要的程序控制模型层次和结构及其所具有的控制和协调功能，以便程序控制模型的不同层次模块可以灵活地与相应的物理模型的不同层次模块相结合，实现过程模型不同层次所需的各种控制和协调功能。

4.根据提取生产的实际批生产、批管理流程和要求以及所建立的3种批控制模型，编制将来用于安排、实现、指挥和调度整个中药提取生产批控制和批管理过程的各类处方和处方程序。

5.在完成整个批控制设计方案的基础上，合理地选型批控制系统平台（包括控制系统硬件配置和批控制平台软件），然后依据此平台，完成整个批控制的应用软件开发、调试和投运工作，真正实现中药原料药生产全过程自动化的批控制和批管理，从而为建立真正的自动化生产执行系统（MES）和企业综合自动化创造良好条件。

制剂药生产优先建立全过程实时、在线质量监控系统

对于制剂生产而言，由于它的生产基本上都是采用典型机电一体化的单机组或多机组加工型的工厂自动化Factory Automat（FA）形式来实现的。它本身的自动化大多数是各设备供应商按照自己的要求设计而对外封闭的，往往缺乏完整的数据通讯功能，而且如果没有他们的授权和配合，一般很难对设备进行改造以实现与外部控制系统统一进行协调，更难以真正构成MES系统，加上生产过程中的原辅料、中间品、半成品的物流转运和投放一般不能简单采用其它行业的连续管道化或传送带形式，因而大多是以人工为主，整个制剂生产过程基本上是断离的，存在大量人工操作和质量不可控的环节。因此，制剂药生产实现全过程自动化的批控制要比原料药复杂得多。

另外，制剂药生产的GMP要求比原料药要高很多，而目前的药品生产质量，完全是依靠人去执行各项GxP规范。所以在制剂生产自动化问题上，首先需要考虑的是如何采用合理的自动化和信息化手段，严格按照GxP法规的要求，规范、约束或取代人的行为，及时自动发现和避免各种违规行为和质量问题的发生，保证数据的真实、完整、可靠和可追溯性。因此，制剂生产的自动化首先需要考虑的是建立药品生产全过程实时、在线质量监控系统，在此基础上逐步实现生产全过程的自动化批控制、自动化生产执行系统（MES）并解决整个企业的综合自动化问题。

实际上，目前已在有关国家科技重大立项课题《药品生产全程质量监控在线实时技术平台的开发和应用》中，以固体制剂生产为样板，对如何采用自动化和信息化相结合的手段实现制剂药品生产全过程的质量监控问题进行了有效的探索。具体过程步骤如下:

1.首先是严格按照GMP要求，建立全面覆盖采购、计划、仓库、生产、质检、销售、人事、财务在内的计算机实时生产和质量管理信息化的网络操作平台，将GMP规范和企业管理流程以及工艺规程控制要点嵌入在系统的软件流程中，在线监控药品生产全过程中的关键质量控制点，把包括最底层的操作工人在内的所有生产和管理人员的所有工作，全部统一在同一个信息化的网络操作平台上。由计算机系统按照GMP和21CFR Part11的规范要求，有效地规范、约束或取代人的操作行为，从而降低生产环节中由于人为因素导致的质量偏差和事故，提升对药品生产过程的控制和GMP规范的执行力度，同时自动形成生产和质量检验、控制和验证所需要的生产文档、质量文档和验证文档。

2.建立包括生产车间在内的全厂计算机工业通讯网络(包括工业以太网和无线网络)，根据实际情况，采用条形码或RFID技术，实现制剂生产过程中在线自动跟踪和监控物料（原辅料、包装材料、中间体、成品）的验收、存贮、发放、转运的全过程，确保物料转移和生产过程中尽可能排除人的行为，减少人为失误和混药事故发生的可能性，确保原始记录的准确性和真实性，同时，利用RFID标签技术和视频监控系统，实现对操作人员的身份识别、权限限制和行为约束，从各方面加强对人行为的控制。

3.通过对现有生产设备、质量分析仪器和计量设备（电子秤、电子天平）的改造和更新，实现制剂生产过程中的有关生产工艺数据、产品质量分析数据、计量和检验数据的实时采集与通讯，建立完整可靠的生产过程实时数据库和生产管理过程的关系数据库，生成真实的和不可修改的生产原始记录，保证数据的准确性和真实性，有效杜绝生产数据造假行为的发生；关键数据的修改在系统中保留痕迹记录和版本记录，并通过适当的方式进行固化，以实现记录的长期保存，从而保证生产数据的可追塑性。同时也为建立企业的MES系统、ERP系统以及产品质量查询系统提供可靠的数据基础，力争彻底解决制剂生产系统的信息化孤岛问题。

4.在建立和完成药品生产全过程的实时、在线质量监控系统的基础上，按照国家药监部门的要求，建立药品电子监管码系统和药品质量查询系统，利用因特网技术，为药监部门和消费者提供网上药品质量的实时监控和防伪查询服务。

5.在条件成熟时，争取在各设备供应商的配合与合作下，按照FDA的21CFR Part11和自动化批控制的要求，对现有的制剂生产设备进行升级更新，实现对这些设备的控制和干预功能，从而为实现制剂药生产全过程的自动化批控制、建立真正自动化的MES系统和完成整个企业的综合自动化而创造条件。