拜耳这波数字化操作，直接解放全自动片剂生产车间劳动力！

Manja Wühr 2025-11-18

在拜耳，推动沉重容器和手动添加物料的场景已成为历史——至少在新的Solida 1片剂生产线是这样。

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在拜耳，推动沉重容器和手动添加物料的场景已成为历史——至少在新的Solida 1片剂生产线是这样。这里的内物流实现了全自动化。这一切得益于一套独特的软件解决方案，它能智能协调物料流中的机器人系统。

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拜耳Solidar 1片剂生产线建设期间的内部景象：物料搬运机器人和提升立柱正在安装调试（图片来源：拜耳）

在德国乃至全球的片剂生产现场，操作员通常需要将沉重的料桶和容器推入洁净室，确保每台生产设备都能准时获得正确物料。这看似简单的工作实则极具挑战。高素质专业人员不仅责任重大，而且供不应求。一个错误的决定，一个看似微小的疏忽，就可能导致整批——有时是极其昂贵的——药品和中间体报废。

为最大限度减少车间人为错误，制药企业和设备制造商一直在探索全面自动化解决方案。拜耳在其勒沃库森化学公园新建的Solidar 1片剂生产线，在迈向"黑灯工厂"的道路上树立了重要里程碑。这一突破得益于格拉斯公司新开发的内部物流协调系统。Glatt公司（魏玛）自动化工程团队负责人Anton Kopitzsch 和他的同事——来自Glatt公司（宾岑）的自动化与数字解决方案产品及业务开发经理Thomas Geier，从一开始就参与了该项目。

Part.01

SOLIDA 1：拜耳未来的片剂生产线

2021年6月，拜耳在勒沃库森化学公园启动了全球最先进的固体制剂生产设施建设。这项对勒沃库森供应中心高达2.75亿欧元的投资，旨在为效率、质量、供应保障和可持续性树立新标杆。在总面积达15,000平方米的办公和生产区域内，投产后将率先生产治疗癌症和心血管疾病的药物。这座新型固体制剂生产设施的亮点在于：全自动化运行和模块化架构。单层厂房由核心建筑单元与模块化功能建筑组合而成。核心通道模块不仅负责介质供应和废物处理，还提供人员进出通道。这种模块化架构使这家制药巨头能够根据需要，灵活地将新生产建筑连接到核心供应通道上。

Part.02

颠覆性创新：集成生产区（Ballroom）

从项目名称可见端倪：既然有Solida 1，很可能还会有后续系列。未来这些生产线都将作为独立生产空间，连接到核心通道模块——即主干脊柱。其精妙之处在于：造粒机、压片机等不同生产环节都在同一空间——即集成生产区——生产同一产品。"通过集成生产区概念，我们实现了从批次单元思维向战役生产模式的转变。在战役生产中，同一产品的多个批次在同一生产空间连续运行，"Kopitzsch 解释道。这对Glatt来说也是全新尝试——却带来了意想不到的可能性。

"新概念使内部物流效率大幅提升。因为在集成生产区内，物料运输需要的闸室和障碍更少，"Geier解释道。每个闸室都会耗费时间——不仅是人员进出，自动化物料流流程也是如此。毕竟，无人搬运车系统也必须严格遵守协议。"它们同样需要向门控系统报告，并完成标准的闸室流程，包括空气交换等所有环节，"Kopitzsch强调。"如果运输在同一空间内进行，这些流程就都可以节省。"

在空间利用方面，集成生产区也是革命性的：得益于新概念，拜耳现在需要的通道和隔墙面积更少，从而增加了有效生产面积。这为Glatt的开发人员规划内部物流布局提供了更大灵活性，例如在容器停放位的设置上。

Part.03

车间流程的关键拼图

回到自动化主题。拜耳与Glatt作为多年合作伙伴，彼此了解，相互信任。"这种互信关系对这个复杂项目的成功至关重要，"Kopitzsch强调。车间全自动化对制药行业是巨大挑战，而系统集成商格拉斯直面了这一挑战。合作伙伴详细分析了需要自动化的工作步骤。"直到概念设计阶段，"Kopitzsch说，"我们才意识到MES系统与集成生产区之间的架构存在缺失"。MES系统与集成生产区的设备单元之间的任务本是明确划分的。作为上层生产管理系统的MES生产制造执行系统存储着配方和制造指令——这是典型的批处理流程。设备单元（Package Units）作为执行单元：按照制造指令进行称重、混合、造粒、包衣或压片。但谁来保障设备单元的供应？比如确保正确的容器在正确的时间到达指定位置？或者决定应该使用五个洁净容器中的哪一个？没错：是操作员。但在未来工厂中，操作员不应再负责容器的运输和选择——这就出现了"缺失环节"。"当我们意识到这一点时，'Karl'应运而生，"Kopitzsch微笑道。"Karl"作为数字代表，实质上承载了操作员的智能。起初，拜耳和Glatt的专家们在市场上寻找能够像"Karl"一样做出操作员决策的系统——但一无所获。"因此我们无法使用现有软件，必须自主开发系统，"Geier总结道。

作为系统集成商，Glatt拥有数十年经验，在制药粉末生产领域曾开发过多套包含自动化的创新解决方案。于是，Kopitzsch和Geier的团队与拜耳专家紧密合作，半年后，"Karl"作为一个实体系统诞生，这就是生产流控制系统。显然，这套系统要求思维转变。与在最优情况下垂直布置的设备中按顺序执行单个工艺步骤的传统批处理不同，集成生产区概念使得可以在同一生产层面同时处理多个批次。"在这个概念中，我们看到了范式转变：批次不再是单个设备单元的产物，而是整个生产层面的成果，"Kopitzsch解释道。这就要求容器和料桶必须在准确的时间出现在准确的位置，且无需操作员干预。专门开发的通道应用程序跟踪每个动态：哪个容器何时离开哪个房间进入集成生产区？从而随时可追溯任何容器在任何时间点的位置。在车间，无人搬运车系统将容器和托盘运往生产区域的设备单元——而容器的存储位置、填充量、时间限制等全自动化生产所需的所有信息，都由生产流控制系统统一协调，犹如指挥家用指挥棒为乐手提示演奏时机。

Part.04

双向通信：MES、PFC与设备单元的协同

沿用乐队比喻：为确保"乐曲"不会陷入混乱，制造执行系统（MES）、生产流控制系统（PFC）与设备单元（Package Units）之间的通信必须畅通无阻——而且是双向的。例如，当清洁后的容器可重新使用时，制造执行系统会向生产流控制系统发送通知。为确保生产流控制系统也能用于其他制药生产，开发人员选择了平台无关的标准协议OPC UA。

那么连续生产的通信流程如何？简而言之，MES制造执行系统将订单数据——即配方及所有相关工艺参数——下达给设备单元。根据这些信息，设备单元向生产流控制系统申领所需容器。生产流控制系统随即调度机器人从停放位取送相应容器至设备单元。当所有前提条件满足时，设备单元将全自动启动其制造步骤。

三级验证机制首先确保设备单元获得正确物料，即机器人没有送错地址：设备单元会将容器上RFID标签的数据与制造执行系统的订单数据进行比对。同时，系统还会在校验点核对制造执行系统规定的时间和重量参数，并将实际数据反馈给制造执行系统。每个容器都配有RFID芯片，犹如数字身份证。"在关键节点设置读取器识别这些容器，"Geier描述道。这套系统与第三方设备也能协同工作。例如，Glatt开发人员成功将菲特压片机和 Gerteis辊压机在物流和信息技术层面集成到整体系统中。此外，Glatt还提供了适用于所有容器系统的搬运系统，以及用于运输托盘上料桶等较小容器的机器人系统。

纵观Solidar 1生产层面，员工费力推送沉重容器穿梭于洁净室之间的日子已进入倒计时。"在拜耳，就内部物流而言，车间完全无需人员值守，"Kopitzsch不无自豪地表示。昔日操作员辛勤手动完成的工作，如今全部通过生产流控制系统自动完成。Glatt与拜耳共同为"黑灯工厂"打造了标准范本。

责任编辑：邵丽竹

审　　核：何发