图1 当前的流程工艺设计与自动化技术的联系更加紧密

在不同生产过程交接、转换时，特别是在输送半固体块状成品时，例如颗粒和膏状产品等，往往会出现许多影响产品质量的问题，这些问题应及时得到解决。因此，在设计满足这些要求的设备时需要仔细和全面地考虑。

在高产品附加值的医药产品领域内，如何降低生产成本，提高生产效率，形成高效的生产组织是制药企业需要考虑的重要问题，这也就导致了在医药产品生产的各个车间、部门之间有着很高的专业化程度。每一个生产步骤都要求在高产品质量的基础上，尽可能地提高生产效率，这就需要先进的自动化技术工艺优化解决方案。松散物料的输送是过程优化中值得关注的生产过程。在这一过程中，有多种可以降低成本的措施。

在许多生产过程中，都需要把半固态或块状产品从生产车间运输到包装车间，而在这些产品的输送过程中，保持产品原有的特性是整个医药产品生产领域输送过程中一个常见难题。

另一个需要特别注意的问题是药品批次的一致性鉴别和它们的可追述性。当这些松散物料性质的药品从一个车间被运送到另一个车间，或从生产车间被运送到包装车间的过程中，必须要注意不同产品之间的分割，注意符合包装要求的运输，以及不同产品的鉴别，否则将极易把不同产品混淆在一起。所输送产品的损毁问题同样值得关注，因为长距离的输送易使半固态和膏状医药产品受损。

满足不同生产要求

意大利的Co.Ra公司已成功研发生产了一套半固态产品生产线，这条生产线对半固态产品的交接设备进行了设计优化，可以完成远距离的产品鉴别和运输。用户对这一生产线提出的技术要求，是设备要能够完成药片、胶囊的运输，包括高精度、高重复性的自动定量控制以及很高的生产灵活性和简单的卫生清洁。

根据药品生产企业的特殊生产要求，生产线不但要符合人体工程学的要求，还要保证操作者在生产过程中的安全。另外，由于药品原材料的价值很高，因此应尽可能地避免运输过程中出现洒落甚至废品。所输送的产品应能在中间库保存一段时间，且中间库应能按照形状、重量或者其他分类保存上百种不同类型的产品。机床操作的各个参数都应存储在设备的控制系统中，并能够在单独的触摸屏上选择不同的生产操作过程。

图2 定量装置由不锈钢轴和3组硅橡胶叶片组成

安全可靠的工作运行

为保证输送设备上料端有很高的灵活性，Co.Ra公司使用了有很高灵活性的自动化升降、旋转和回转设备（机械手）。

上料设备的精心设计和制造保证了设备在工作时具有很高的安全可靠性，且比传统的液压技术相比，灵活性得到明显提高。借助于这些特殊的设计，设备符合最新GMP药品生产质量管理规范的要求。当设备出现报警时，或者设备突然停机时，借助于安装在设备中的传感器和激光行程检测仪，可以确定准确到毫米级的故障停机位置。

升降机器人卡爪的设计使其适合于抓取各种形式的容器，例如不锈钢桶、塑料桶或者其他桶装容器。借助于抓取系统漏斗形的接口装置，保证了产品向定量装置输送过程中的完全无尘。在机器人立柱的上端安装了一个卡爪张开和关闭的驱动控制阀，这一控制阀专门为易碎、易毁药品的输送而设计，例如颗粒和胶囊类药品，同时这也是产品从上方进入输送设备所接触到的第1个元器件。铂金网、带有硅橡胶涂层的回转盘等保证了设备科顺利完成各种药品的上料操作。借助于这一设计方案，还保证了在设备意外故障停机时不受损伤、不会损毁，因此，这一设备还可以在输送涂覆糖衣的药片时使用。

高质量的定量检测

定量设备中转盘（给料装置）的叶片涂有特殊的硅橡胶材料，是Co.Ra公司自主研发生产的，是整台上料设备的核心部件。它有着很高的定量控制精度，同时也保证了轻柔地完成易损药品的上料。

定量装置的叶片是利用涂有硅橡胶的不锈钢板制造而成的，交错地安装在驱动轴上，构成了6个形状相同的输送叶片。通过了美国FDA认证的硅橡胶一方面有足够的强度，保证了可靠地承接药品，另一方面又有着足够的韧性，能够有效地避免损伤药品。因此，这一定量检测装置保障了准确地、可重复再现地完成多种类型产品的定量检测。在高精度传感器的帮助下，转盘（给料装置）驱动系统保证了不超过0.1°的角度误差，从而也保证了快速、高精度的高效定量检测。

这一驱动解决方案有可能实现高速运输过程中的定量检测，例如在称量精度不重要或在定量过程开始时，可帮助整个过程加速运行。若要求保证定量称重的精度时，在定量过程加速开始后，再把定量装置运行速度降低。

在模拟实际药品生产的测试中，Co.Ra公司的这一技术获得了成功，其稳定地保证了足够的定量精度。测试的结果表明：定量设备的精度超过了用户设计任务书中的要求，并有着很高的定量运行速度和很短的定量操作时间。

图3 无菌卫生升降装置保证了设备安全可靠的生产，并满足严格的GMP药品生产质量管理规范的要求

在完成定量操作之后，药品要从上而下地进入包装运输容器的袋子中，例如进入运输纸箱中。这一输送转换过程是在专用控制阀（开关阀）的帮助下完成的，它保证了称量后的药品按照规定的渠道进入合适的包装容器中。

产品进入与包装物对应的包装通道，从上而下地落入包装袋内，直到满足一袋药品规定的重量为止。定量装置也会在药品达到规定重量时停止工作，开关阀随即转换到另一通道开始下一袋药品袋药品的定量。

这一设备还允许把多余的药品经专用接口和管道输送到集中存放给定批次的中间库中。这样一来，在排除是由于意外设备故障的原因而引起生产中断之后，可以简单地从中间库中获取中断之前的药品继续运行下去，重返生产过程之中。

灵活的控制

药品包装生产过程中所有的生产操作步骤，落入提升、与出口设备的连接、称重和输送等等都可由中央控制台集中监控。设备的控制系统由采集不同传感器数据的西门子S7可编程序控制器系统、位置检测系统、激光安全保护系统组成。其中，PLC可编程序控制器系统不同于设备部件的电气、气动和液压驱动控制。

同样，中央控制系统连续地采集着称量系统的定量称重数据，以便对转盘进行相应的控制。重量监控分两个步骤：第1步是对每1个袋子的重量进行称量，第2步是对袋子及其内部的产品总重量进行称量。完成总重量称量之后，印上称量合格标记，并粘好每一个袋子。所印制的标记包含了产品特性、药品名称以及每一袋的药品数量、单位、每人每次的服用量和药品的保质期等等信息。

每一条有关生产过程的信息都可清晰地显示在触摸屏上供操作者确认、鉴别，触摸屏不但可以显示有关生产过程的信息之外，还可显示当前的提示报警、整个系统的故障诊断以及已执行的监控和维护保养任务。这一中央控制系统还可以与MES生产制造执行系统或者ERP企业经营管理系统相互通讯，提供生产过程数据并完成绩效数据的统计。

当称重监控装置测得的重量合格时，定量控制过程和包装控制过程将继续工作下去，完成各个包装袋的封口。在符合使用要求的不锈钢滚子链的帮助下，一个个封好口的包装袋、包装盒被输送到装箱工位处，转入一个个运输专用的包装箱中。为保证装箱符合操作者舒适的人体工程学要求，放置包装箱的平台可以自由升降。此时，一箱箱的药品经操作者检查验收后，便可以暂时存放到中间库或者直接从车间发货了。

小结

借助于精心的设计和制造，这一生产线完全满足了用户在设计任务书中提出的要求。这些要求不仅仅涉及到操作时的人体工程学要求，而且也涉及到生产过程的安全可靠性要求，同时还要保证零废品的生产过程。虽然设备有着很高的复杂系数，但其可用性指数高于99%。

该设备按照模块化原理进行设计，可满足用户的日常维护、定期清洁和出现功能故障时维修的要求。此外，该设备的不同模块都可以简单快捷的更换，便于使设备重新投入运行。定量装置的定量精度（理论重量与实际定量称重重量之间的偏差）小于1%，控制系统可以存储200个不同的设备配置参数。因此，按照用户要求设计制造的药品生产设备便以很高的精度把定量称重和产品输送结合在了一起。