在生物、制药行业中，对于药品的生产有着极为严格的要求。随着从GAP到GSP的实施，从药材的生产到药品的营销都有了法规要求。因此，制药企业的运营方式必然从过去的分散式、随意性向现代的集中式、科学化过渡。但是，实现先进过程管理与自动化生产（包含了现场级仪器仪表检测与控制、过程系统控制、工厂执行级MES 和企业资源管理ERP几个层次）往往同时意味着比较大的费用的投入，那么如何利用先进自动化设备与技术手段，甚至全方位解决方案，实现对制药流程有效的实时监控？本期我们特邀有关领域的家，探讨中国生物、制药行业的生产与国际水平的接轨。

PROCESS: 首先，能否就目前您所接触的或已实施的客户中，简单地介绍一下生物、制药领域的自动化技术、仪器仪表技术应用情况？和其他行业相比，应用于生物、制药领域的产品和技术有什么特点，同时存在哪些问题？

林洪：制药厂建设始终处于动态和发展之中,一些药厂仍未改变其传统的观念和价值观，从工艺的复杂性与危险性出发，常常选择一个自动化控制水平不高的系统，尽管一些药厂已不单使用现场级智能仪器仪表、过程控制级系统，还实现了工厂执行级系统与企业资源计划管理系统等高科技的信息系统，即全厂实现所谓的“全方位控制系统”。但由于缺乏一个明确的长远规划，自动化系统的应用和更新普遍处于一个缓慢、无序而又随意的状态中，这些现状及问题往往表现在：

投资预算和项目立项计划不周，导致项目失控、投资加大，投入与产出的比率不符，从而使投资者失去再次投资的需求。

旧系统超时运行（大于7~8 年系统改造周期）。

一些投运着的或正在设计着的系统没有经过系统验证（CSV验证）或仅仅走走形式，应对验证机构。对美国食品药品管理局FDA要求的GMP或中国药品监督管理局SDA要求的GMP认识不足，没有真正理解认证不仅在于对设备、产品文件、人员而在于对整个设计、流程的认证。

安全设置标准过低，与现有规范差距较大。

对设计资料重视不够, 设计资料不完整、不规范、可追溯性、可再现性极差。

人员培训力度不够, 管理和技术没有同步上升。

企业战略规划的不合理导致企业资源计划管理系统不能真正支持企业高层决策、中层控制与基层运作，从而不能实现全方位控制系统帮助企业提高效率与效益，获取战略优势，帮助企业在激烈的市场竞争中躲避威胁、求得生存与发展的功效。

和其他行业相比, 应用于生物, 制药领域的产品和技术最大的特点是：

全方位控制系统的系统软件和硬件本身必须固有符合21 CFR Part 11所要求的电子签名和电子记录的功能；

全方位控制系统的系统软件和硬件应适合药厂环境、符合GMP要求；

全方位控制系统及相关施工材料（电缆、桥架等）的设计、安装、调试等过程必须经过设计资格认证DQ、安装资格认证IQ、操作运行资格认证OQ、性能资格认证PQ。

王树青：制药工业包括生物制药、化学合成和具有中国特色的中药制药。制药工业所采用的工艺过程类同于化学工业。由于制药工业生产规模比较小，其自动化水平一般比石油、化工等工业要低，不过，具有较大规模的如华北制药、哈尔滨制药和山东鲁抗制药等生物制药企业，都采用DCS控制，自动化水平也较高。在石油、化工等工业中所用自动化技术、仪器仪表，如DCS系统，温度、压力、流量、液面、成份的测量仪表和自动调节阀门，都可以在制药工业中应用。但是，在生化制药工业中，测量与生物生长有关的仪表如溶解氧、PH 值、氧化还原电势、呼吸代谢以及生物质浓度等是这一工业所特有。同时，在生物反应器中，所有的测量仪表与执行器必须能够耐消毒和防污染。此外，制药工业中物流料较少，大多采用间歇或半间歇操作方式，这对自动化技术和装备，提出更高的要求。

王文海：生物制药领域自动化技术与仪器仪表技术应用日益广泛而且效益显著, 然而在在线测量、实时控制、过程优化、辅助操作方面存在诸多难点,具体包括化学参数与生物参数测量、质量参数与状态参数软测量、批次控制与配方控制、动态补偿与在线优化等。

PROCESS: 自动化控制系统的建立往往意味着巨额的投入，对于制药企业而言，特别是老药厂，如何解决资金紧张与提高生产加工工艺水平的矛盾，建立合理而又经济的控制系统？

林洪：在资金紧张与提高生产加工工艺水平相矛盾时，制药企业更应该与具有工程项目承接能力的供应商一起，紧密合作，确立合理的步骤及周密的过渡计划，确保对系统内部功能的组合、扩展或系统的升级换代时仍能维持工厂正常业务的开展是非常必要的。这类计划包括项目的投资计划、项目与质量计划、应急措施等等。

全方位控制系统的建立（包含系统验证）并不意味巨额的投入。从资本主义工业化确立至今的周期来看已有5个周期：纺织工业、钢铁工业、石油重化工、汽车工业、信息产业，根据权威人士分析预测,第6 个周期将产生在生物制药、生命科学领域。我们要在参与国际合作中找到自己生存的空间，中国不一定成为研发中心，但很可能成为生产基地。制药企业的产品要走上国际市场, 工厂要高效益、高收益，所有现场仪表安装、系统验证必须依从美国食品药品管理局FDA、符合21 CFR Part11的规定。通过GMP验证特别是美国FDA 规定的GMP 标准的药品售出价可以是没有通过GMP验证的2~6倍。因此，全方位控制系统运用得合理与恰当，它对工厂的投资回报率是相当可观的。建立一个“适用”与“实用”的、“可扩展”与“可升级”的全方位控制系统能大大降低维护费用、使用成本，精简一些企业庞大的“八大员”，“九大块”的组织结构，把企业家的希望，梦想-“无人工厂”“行业领先”变为现实。

王树青：随着国家对药品质量标准的统一与规范，稳定、可靠、一致的药品质量和降低生产成本已成为制药企业共同追求的目标。人工操作制药生产过程，很难保证产品质量与降低生产成本。现代工业发展的道路已证明，只有实现自动化，才能使企业的产品在市场竞争中取胜。因此，在石油、化工等流程工业中，自动化装备在企业中的投资从不足10％提升到目前的30％以上。先进的制药加工工艺，一定要配备适当的自动化装备和技术，否则，先进的制药工艺无法保证。

王文海：制药生产过程都是由典型单元装置或工段组合而成, 应采用“重点突出, 效益驱动, 总体规划, 分步实施”的设计原则, 首先针对影响质量或效益的关键装置或工段建立专用控制系统,采用先进控制与过程优化技术充分挖掘装置或工段的生产潜力提高经济效益,如工业发酵罐成套专用控制装置、化学反应器成套专用控制装置等；随后基于开放工业网络或现场总线联接各测控子系统实现生产调度、生产管理与全局优化；最后联接MIS/ERP实现制药企业综合自动化。

PROCESS: 在药厂的自动化系统的建设过程中，设备、解决方案供应商如何根据企业的自身情况提供量身定做的方案？同时，制药厂需要注意那些问题？在这些问题中，比较突出/最重要的是什么？

林洪：作为一个供应商及工程承接者，常常应该站在顾客的角度去思考，从顾客价值的8个方面帮助顾客选择项目中所需要的所有产品和提供适合的服务。根据不同的顾客群的需求特点，有针对性地设计和增加顾客的总价值，降低顾客的总成本，从而增加顾客价值，使顾客满意。

药品成本、质量和药品更新周期成为中国众多药厂的在国内外药品市场竞争中的三大因素，近几年国际大量著名药厂等进入中国给中国的企业造成了极大的压力，在产品质量、GMP质量管理、控制系统验证、产品销售方面，中国企业包括已在中国的合资、独资企业，要站稳市场都必然要在管理、设备、营销等方向作一次脱胎换骨的改造。

制药企业在提高创新力、提升其在这个领域中的领先地位，应注意选择合适的合作伙伴，与具备工程力量的拥有最新控制理念，具有战略远见的供应商紧密合作，以获得在过程的任一时间段都符合全部法规需要的最新设备与技术知识，只有能够利用这些新设备与新知识为自己服务的制药企业才能获得成功，而与之合作的供应商方可获利。同时制药企业应该把重点放在行业内部的协作上，要做到这一步，必须打破组织内部的传统界限。内部协作是改良和创新的关键，但传统的联盟模式极具冒险性而对机遇的把握不很充分，因此制药企业与具备工程力量的拥有最新控制理念，具有战略远见的供应商的战略合作直接影响和决定了所获得回报的高低。

王树青：我国的制药工业基础自动化水平不高。因此，制药企业一定要根据企业自身的生产工艺特点，建立自动化系统。特别对那些影响产品质量和收率的化学反应、生物反应、产品分离和提取，以及高能耗的生产过程，先采用自动控制技术。通过局部自动化，走向生产线自动化。为自动化投入的资金，要能从产生的效益中回收，一般回收期控制在1～2 年。

Joseph Ciancarelli：对于设备供应商来说，要确保为客户提供合适的解决方案的最好办法是理解每位客户的工艺要求，然后利用最佳工程实践提出最优解决方案。作为艾默生过程控制有限公司的一个分部，Baumann可以利用这个经验丰富且技术熟练的全球销售组织的优势。经常有这样的情况：一个项目的设计工作、采购活动和项目建设发生在世界上不同的地区。利用我们的全球销售网络，Baumann公司能够以一种天衣无缝的方式有效地传递我们客户的需要和想法。这将确保设计团队为一个项目而选择的解决方案会精确地以最初设计的形式得到执行。Baumann公司为我们的全球销售组织提供通讯通道，并起到协调作用以保证这种通讯顺利进行。

王文海：控制系统稳定性、开放性、专业性是制药企业自动化系统选择的关键。稳定是安全生产、稳定生产的需要, 是优化生产、保质保量的基础；开放是规模减裁、系统扩展、性价比最佳的核心；专业是行业适应、整体最优、服务保障的体现。

PROCESS: 在制药领域，有着诸多要求严格的规范，如何通过仪器仪表与自动化控制和管理手段确保生产流程遵守、符合制药行业法规的要求。

林洪：当今制药生产越来越大的程度上受法律、规章和预定指标的制约。尤其是档案管理已经变成一个真正的焦点，美国食品药品管理局或欧盟制药工业委员会，严格要求药品生产中的全部过程必须遵守明确规定的各项原则。尤其重要的是遵守现行的药品生产质量管理规范GMP 法规和21 CFR 21 Part 11 关于过程控制系统的电子记录和文档管理、电子签名及授权等法规，这些法规的实施提高了进入该领域的门槛，使一些原来在制药工程领域有很好业绩的企业面临着或退出这一领域、或加强自身力度和投入。

由于企业战略规划是管理信息系统的核心，而今的全方位的控制系统已很难分清过程控制系统、工厂执行系统和企业资源计划管理系统的职责，提供全方位的控制系统的供应商已不是单一产品的供应者，他们是企业投资、战略规划的顾问和合作伙伴。因此首先，选择一个合适的供应商作为合作伙伴是确保生产流程遵守、符合制药行业法规的要求的先决条件。做好项目起动前的咨询工作，按照系统验证的要求让供应商参与项目成立前的全方位的控制系统概念、认证计划与SOP等这些关键活动的整个形成过程，以减少不必要的开支与做好整体规划，确保项目执行过程中始终按计划在规定的时间、费用与质量内将药品投放市场，使有效的专利在有效的时间内得到充分利用，投资者满意。

其次，所选择的控制系统必须依从21 CFR 21 Part 11，符合GxP 管理条例，具有更新、更可靠的技术特点，确保数据的真实性、完整性、机密性。即由计算机系统创建、修改、存档、恢复、维护、分发、报告的电子记录和电子签名应服从规定的程序和控制措施。全生命周期的系统本身软硬件与应用软件及相关文件的验证必须确保系统能够删除和拒绝执行无效记录和产生可供审计追踪的记录和路径。

然后，客户与供应商双方应严格按照系统验证的关键模式－ V 模式来执行整个项目，正确理解变更控制的内涵，自始至终实行变更控制，实现系统设计与客户要求相符和，将风险降为最底。

最后，在GMP项目的整个生命周期内，依从GMP 规范、严格按项目管理的九大方面， 遵循国际制药工程协会出版的GAMP 4.0（Good A u t o m a t e d m a n u f a c t u r i n g P r a c t i c e ) 的指导方针与方式结合ISO9000，2000版的规范, 去启动、计划、执行、控制和结束项目。

只有通过技术与管理相结合的手段才能确保生产流程遵守,符合制药行业法规的要求，使投资者满意，使所有相关者满意。

王树青：在制药行业，例如中药生产，将会有一套严格的生产工艺和规范。先进的生产工艺和规范的实施，需要自动检测和化验分析设备来保证。例如，生产过程中温度、压力、配比等参数的严格控制，中间产物及产品质量的测试分析。只有通过自动化设备，才能保证制药产品符合产品质量指标。

王文海：首先是信息集成，包括实时数据、试验数据、历史数据等生产经营管理数据的集成，即硬件与软件之间的充分协调，以及在整个系统内的完全一体化，通过工业网络而成为一个整体，实现信息交换自然流畅。其次是有机结合产品应用体系,采用多应用系统数据交换软件包、数据采集软件包、通用数据转换接口、客户化技术平台, 利用系统具备的可扩展、可重构的业务框架，开发适应制药行业法规或特殊流程或企业个性特色的业务功能模块。

PROCESS: 当前，有哪些好的系统解决方案，既满足医药保健产品对技术的要求，又能够满足更新的管理模式对控制系统的要求？

林洪：针对新的制药方案，工厂执行系统（MES）具有所有必要的功能，如模快化的批处理系统、材料管理器、实验室信息管理系统、生产订单管理器或跟踪系统，避免了功能的重复。

管理信息系统是一个以人为主导的，以企业战略经由提高效益和效率为目的，支持企业高层决策、中层控制、基层运作，集市场子系统、财务子系统、生产子系统、人事子系统、供运子系统于一体的集成化的人- 机系统。

一种新的电子商务解决方案，它通过充分利用设计人员和工程人员的知识和创新能力以及供应链上各个合作伙伴、客户和企业其它部门的创造力来激发企业的创新能力， 集企业资源计划（ERP）、供应链管理（SCM）、客户关系管理（CRM）系统中相关的信息于一体的产品生命周期管理系统PLM（Product line management)将会运用在中国的制药企业。PLM能使企业摆脱一般业务流程的羁绊，充分利用互联网的威力推进协同能力使创新能力得到充分地提高。

西门子提出的全方位控制系统方案就是用一种完成原来由多种系统：现场级、过程控制级，工厂执行级与企业资源计划管理系统等搭配起来才能完成的所有功能的系统。应用这种解决方案，可以大大简化系统的结构，减少了大量接口部件为所有的自动化应用提供统一的技术环境，为技术人员提供统一的平台使企业拥有标准。

全方位控制系统已是制药企业的物质基础、工具手段、神经系统，也是现代化企业的精神标志。它是企业获得战略优势，在激烈的环境中求得生存的必要条件。谁拥有了标准就能在竞争中就可以挟“标准”以令诸侯。

王树青：随着信息技术的迅速发展，以信息化带动工业化，用信息技术改造和拉动传统产业，这是我国工业迅速发展的方向。在制药工业中，有些企业正在推广应用计算机集成制造（CIMS）、企业资源规划（ERP）等新技术。但是，应用现有的自动测量仪表、DCS等成熟的自动化技术和装备，稳步、扎实地建好制药工业自动化，以及计算机和网络技术在企业管理，其中包括生产计划、调度、储运、财务等方面的应用，是当前制药工业走向新阶段的重要基础。

Joseph Ciancarelli：Baumann公司会继续利用作为艾默生过程控制有限公司的一个分部的地位以寻找改善我们的制药和生物工程客户的工艺过程的机会。随着考虑建立管理系统的明显趋势在这些工业里出现，Baumann公司已经投资把数字仪表应用于HVAC控制阀，为制药，生物工程和半导体工业制造真正的数字HVAC阀门。

王文海：浙大中自在制药自动化领域进行了长期探索,形成了适应制药特点的一套完整的技术、产品和工程解决方法。包括工业发酵罐成套专用控制装置、化学反应器成套专用控制装置、基于Intranet的Integration信息平台及应用框架系统等。