根據中藥生產信息化項目的URS需求分析——系統的基礎平臺盡量選用高度產品化、技術架構先進、在行業內應用成熟的軟件產品。為此,江蘇中有信科技有限公司針對中藥行業定制開發的中藥生產信息管理數字化平臺UNIONS-PMS,現場生產數據集成后由復雜多數據系統進行儲存和協調處理,再反饋統計過程控制、自動過程控制、工藝建模優化及穩定批處理質量控制等模塊,實現信息的顯示與調控。
UNIONS-PMS架構圖
基于GMP生產信息管理系統設計方案
集成各工段工藝生產實時數據、歷史數據,以及電子秤分稱數據、中間體稱量數據、質量檢驗數據、能源檢測數據等相關在線和離線數據,進行數據匯總、存儲、分析和處理并進行合規化管理。
分布式實時數據庫系統
管理數據庫子系統:
管理存儲在生產信息管理系統中相關關系數據,實現數據的存儲、備份、匯總,為應用平臺提供數據依據。
實時數據庫子系統:
管理生產過程中實時采集到的溫度、壓力等工藝生產實時參數,數據連續存儲5年以上。可實現數據庫規模無極限擴展,適應大規模生產系統需求。高效數據壓縮,節省磁盤空間。輕量級客戶端可實現全系統數據訪問。通過異構系統集成,與PLC、DCS、ERP、OA、MES等系統進行數據交互。
數據采集系統
DCS實時數據采集和控制:
通過專用通訊網關實時采集自控系統生產工藝數據和質量數據。
能源點數據采集:
已集成到DCS的蒸汽流量、用水量等相關數據通過OPC接口進行數據采集。
電子秤分稱數據采集:
電子稱分稱數據(包括物料品名、批號、重量、料斗編號、暫存倉庫等),自動錄入物料信息數據庫。
產品中間體稱量數據采集:
產品中間體裝入料斗后進行稱量,稱量數據分稱數據(包括品名、批號、重量、料斗編號、暫存倉庫等)自動接入,不具備通訊接口的設備可人工錄入物料信息。
系統與LED系統集成通訊:
系統可以通過XML文件或者ODBC協議將數據開放給LED管理主機。
系統與ERP系統和PKS系統對接:
系統可以通過XML文件或者ODBC協議獲取ERP的生產計劃的數據(待生產的產品種類和數量)以及原藥材的庫存信息。同時系統可以將原藥材、輔料消耗情況、最終產品生產數量通過XML文件或者ODBC協議傳輸給ERP系統,以便ERP實現成本分析;系統可以通過XML文件或者ODBC協議將關鍵質量參數或相關質量信息提供給PKS數據,以便PKS系統最終實現數據挖掘的目的,找出影響質量的重要因素。
基礎信息管理模塊
人員信息管理:
人員信息管理包括人員基本信息(包括人員姓名、性別、工作崗位、職務等)、權限管理(可根據生產管理需要無限極設置管理及操作的權限)。
工藝段、班組定義:
根據工藝流程及生產安排定義各工段、班組名稱、工作職責等。
設備廠家信息:
設備廠家信息包括設備、儀表、閥門控制系統等名稱、數量、廠家、規格、購入時間、安裝位置等信息。
生產管理模塊
生產計劃管理:
通常在上一個月末,生產管理部門根據銷售端的市場需求制定下一個月的生產計劃,具體細化到產品的每天生產量,制定出每天生產的工單。生產計劃模塊具有功能有:生產計劃查詢、生產計劃發布、生產計劃審核審批、異常報警功能。
流程導向:
建立車間生產流程3D導向圖,可實現生產的虛擬化管理,實時顯示車間廠房、生產流程及各工序設備生產狀態,顯示的監控畫面可進行三維任意視角觀察(包括生產設備及管線)。
生產數據管理:
采用實時數據庫可實現生產數據的采集、儲存、調取。要求按照批次采集和記錄生產數據(包括人工錄入數據和自動采集數據),并記錄關鍵工藝過程的開始結束時間;完成數據的統計儲存及報表顯示、打印功能;數據能夠按照批次、品名等信息查詢(保存5年數據備查)。
報表(批記錄):
自控方根據生產工藝流程建模管理的控制模塊建立報表模塊(報表可根據實際工藝流程自動生成),報表的格式標識由供需雙方共同協商確定,同時供方應對報表模塊內容及格式的改版方式進行設計,以便需方對報表進行優化改版。
該模塊包括生產數據統計報表、用戶定制報表等,通過對各品種生產過程數據、生產狀態、設備狀態、故障信息、批次數據、操作記錄等實時采集、歸檔、存儲、統計、匯總、分析。
軟手動管理:
軟手動管理包括軟手動切換操作、軟手動操作記錄(包括操作過程記錄、設備編號、時間、壓力、流量等數據)。
生產工藝流程管理模塊
根據生產工藝流程操作工序及步驟建立控制模塊,生產及工藝管理人員可根據實際生產需要隨機將各個控制模塊組合成生產工藝流程。
工段模塊化設計:
所有控制設備根據其具有的功能進行模塊化設計,并利用系統的設備管理模塊,對設備的功能進行匯總和管理。
品種工藝路徑管理:
系統具有配方管理功能,將各個品種的工藝路線進行匯總和管理,在不同品種生產時,系統自動調用該品種配方,自動匹配與之相配套的工藝路徑,并自動關聯相應設備模塊。
品種控制方案程序編寫:
根據不同品種的生產工藝編寫相應控制方案,DCS中進行相應編程組態,在各品種生產時自動調用相應品種的控制方案,實現不同品種的自動控制方案匹配。
配方管理模塊
配方管理包含各品種涉及的工藝路徑配方管理,以及各品種對應不同工段的生產參數配方管理。配方管理員預先根據品種的生產工藝,針對各不同品種對工藝路徑和各工段生產參數進行設定。
各品種生產時系統自動調用該品種對應的配方,實現各品種涉及的工藝路徑選擇及搭配,以及各品種對應不同工段的生產參數自動設定。
管理系統根據生產牌號獲取該牌號在各生產工段的工藝控制參數,然后把工藝控制參數下傳到中藥DCS控制系統,控制系統界面上自動獲取當前牌號的工藝控制參數,操作人員具有權限進行小幅度修正確認。
物料管理模塊
車間生產藥材、輔料和生產過程中的中間體(含液態料液)存儲位置、品名、數量、有效期、使用點耗用結余等要有物料信息管理及追溯,并自動生產明細報表。
在提取罐生產投料結束后,將由生產車間的原料藥管理人員,經過身份驗證,進入原料藥信息管理系統,輸入相應批次生產的各品種原料藥的各種信息,最終將這些信息記錄在數據庫服務器上,同時具有相應權限的用戶,還可以對已經有原料藥信息記錄的批次的數據,作出修改或瀏覽。
設備管理模塊
根據各設備對應的生產工段,進行模塊化設置,不同品種生產時自動調用相應工段設備的控制模塊。包含控制系統以及其他輔助設備的使用情況、臺賬管理及檢修保養情況的綜合管理。包含多功能提取、熱回流提取、藥液儲罐類、単效加壓濃縮、水沉、大孔樹脂吸附、酒精回收及酒精調配等工段的生產全過程的自動控制,包括各工藝設備模塊間的需求調配和人工清洗的狀態和時間累計,并滿足工藝要求,同時具備異常報警、聯鎖,并提醒員工事故點,及時進行處理。
能源管理模塊
作為車間成本分析管理的重要部分,車間使用的蒸汽、水、電等能源消耗可按照生產班次、產品及批次進行計量統計,匯總為日、月、年報表形成曲線圖并自動進行班次、產品及批次能耗差異分析及報警提示,以便企業對生產成本進行管理和核算,也可對生產設備的生產效率進行評估。做到科學決策,正確指揮,確保安全、可靠、經濟、高效運行,實現從經驗型到分析型調度職能的轉變。
質量追溯管理
記錄與帶標志的產品同步流轉。所有產品在需要時可隨時查詢其生產過程中每一個環節的生產情況和操作人員,根據產地、材料或工藝過程分別組成批次,記錄批次號或序號,以及相應的工藝狀態。
遠程診斷管理
主要實現生產基地及企業總部生產信息管理數據的網絡WEB發布,在滿足相應權限的前提下,相關領導及生產負責人可隨時通過網絡了解車間生產信息。該模塊包括UNIONS-PMS軟件管理平臺的所有數據及界面網絡發布,含發布平臺、實時數據接口、網絡訪問權限、界面管理等功能,是所有網絡遠程訪問的基礎和依據。實現遠程實時數據診斷等,以方便在總部辦公室或者出差到異地的工程師及時了解業主生產車間生產故障。
系統應用總結
在實施制藥生產信息化項目時,必須采用針對具體需求實際分析,實用為主,系統架構總體設計,協調分步實施,管理機制跟進,技術改造結合的原則。良好的管理模式和方法是信息化實施成功的基礎,通過本系統方案的實施,為企業生產管理在生產質量、生產效率、生產水平方面帶來全面提升。
本文作者就職于江蘇中有信科技有限公司,系中國藥科大學教授。
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