制造执行系统（MES）在制药行业中的实施应用.docx

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1、摘要：介绍了制造执行系统的概念及意义，简要总结了国内外药企应用制造执行系统的调研情况，对制造执行系统的供应商进行了分类。从需求分析、风险评估、风险降低措施三方面，分析了某药厂输液车间MES的应用情况。关键词：制造执行系统(MES)；制药行业；实施应用；输液车间1 制造执行系统概念及意义介绍1.1 制造执行系统的定义与内涵制造执行系统(ManUfaCtUringExecutionSystem,MES)是由美国先进制造研究机构(AdvancedManufacturingResearch,AMR)在20世纪90年代提出来的概念，目的是为了加强制造计划的执行能力。MES是位于企业应用软件的计划层和控制

2、层之间的执行层，它通过把ERP计划和车间作业现场设备控制连接起来，以解决上层生产计划管理与底层生产过程脱节的矛盾。MES集成了车间中生产调度、工艺管理、质量管理、设备维护、过程控制等相互独立的系统，使这些系统之间的数据实现完全共享，解决了信息孤岛状态下的数据重叠和数据矛盾问题。同时，MES可以收集生产过程中大量的实时数据，对实时事件实现及时处理的同时，还能与计划层和生产控制层保持双向通信的能力，从上下两层接收相应数据并反饿处理结果和生产指令，从而提高企业信息流的连续性和实时性，达到提高企业敏捷性的目的。目前，MES国际联合会(ManufacturingExecutionSystemAssoci

3、ation,MESA)认为：“MES能通过信息的传递，对从订单下达开始到产品完成的整个产品生产过程进行优化管理，对工厂发生的实时事件及时做出相应的反应和报告，并用当前准确的数据对其进行相应的指导和处理。”1.2 制造执行系统在制药行业实施的意义及组成随着中国经济的发展和全球化进程的加快，中国的制药企业面临着前所未有的挑战。制药企业通过引入IT技术，把曾经分散的业务和生产过程合并成为一个高效、完整的整体。通过公司内部局域网、互联网和先进软件的应用，制药企业管理层能全面控制各车间和部门的业务活动。但是，制药行业是特殊的管制行业，强制执行GMP,通过规范生产流程，实现生产过程的标准化。GMP对生产流

4、程和产品质量有严格要求，因此制药企业一直在优化生产流程，规范生产过程，而应用合适的计算机生产管理系统是帮助企业实现GMP合规性的有效手段之一，制造执行系统（MES）可在整个生产流程中有效地贯彻实施GMP。制药企业生产车间的厂房建设以及生产设备、工艺管道、电气的安装，需要由具有丰富实际工作经验的人员，严格按照企业制定的相关生产管理制度和操作规程来操作和维护。但是，企业要想在短期内培养出满足目前所需数量的生产及设备管理人才，难度比较大。工程实施部门已经为生产提供了很好的厂房硬件基础，企业还缺少软件方面的支持，使车间管理人员和操作人员能高效、合规地进行生产操作和日常验证等工作。生产过程数据和质量数据

5、不能共享，仅靠人工编制报表掌握生产和药品质量信息，药品批次生产过程的控制和产品质量的保证，受人为因素较大，存在监管漏洞，给企业生产带来很大的风险，质量年度回顾的巨大工作量及数据统计分析具有一定的法规风险。美国FDA及我国GMP认证越来越重视对数据完整性和可追溯性的检查。在2016年FDA发出的警告信中，数据完整性问题成为首当其冲的GMP严重缺陷项，越来越多的国内企业因为数据完整性问题导致药品出口受阻，或被取消GMP证书。随着我国制药企业国际化进程的加快，越来越多的GMP合规性问题将制约企业的发展及市场开拓。而建设智能化系统，不仅可以保证药品质量和GMP的合规性，还可以优化生产工艺，缩短产品上市

6、时间，提高能源利用率，实现智能运营，降低生产成本，提高企业综合竞争力。目前，制药企业生产过程的批记录是靠操作人员手工记录，其记录的及时、准确性依赖于操作人员的素质和遵守GMP意识的强弱；企业培训与内部监督力度等也是影响记录方面存在缺陷的重要因素。通过实施以电子批记录为核心的MES,不仅能够提升效率和管理水平，还能够减少对操作人员的依赖，完整体现药品生产过程的真实情况，实现药品生产过程的全程可视化、可追溯目标。MES将面向药品生产业务管理层和药品生产车间作业执行层，充分满足制药企业以质量管理为核心的生产业务综合管理需求。系统可有机地将GMP融入到生产制造执行系统（MES）和整个生产管理过程之中，

7、从企业原材料采购、生产计划、质量检验到库存管理、成本管理、设备管理等业务管理层面，在充分满足GMP要求的基础上，实现对设备工况、物料状态、计划执行的实时跟踪、回溯以及车间管控流程的可视化管理。1.2.1MES组成与功能MES是对工艺配方建模、生产计划及执行、过程质量管控、物料复核防错、电子批记录、现场设备数据采集及监控等核心业务进行有效整合与覆盖。系统主要功能包括：(1)工厂主数据管理：面向工厂/车间生产管控的基础数据管理，集中管理物料、仓库、工作中心、组织人员等工厂主数据，在多种业务间保证主数据的完整性、准确性和一致性。其中，原辅料、中间体、成品物料主数据以及内外包材主数据与ERP系统同步，

8、工作中心在MES中进行管理。(2)配方管理：面向工厂/车间生产质量管控，实现符合S88控制标准的工艺与配方管理，管理维护制药生产配方，实现SOP的多层流程管理，支持生产操作规程的合规性控制。配方管理包括生产配方建模、生产配方资源定义及生产配方维护。(3)生产计划管理：面向工厂/车间生产管控，实现生产计划在车间内部的一体化管理。与ERP集成，接收生产工单。生产计划管理包含工单创建、完工管理及计划跟踪。(4)生产执行管理：面向工厂/车间生产管控的过程执行和控制，以配方为基础，实现生产现场的精细化管理，按流程图方式控制生产操作，提供指导和指令，减少差错，提高效率。生产执行管理包括批记录模板管理、批记

9、录执行管理及电子批报管理。(5)过程质量管理：面向车间的质量保证、偏差处理，满足药品生产批记录完整、合规，信息及时、透明的要求，实现快速查阅药品批次履历、及时响应过程和售后投诉的处置、提高质量管理工作效率的目的。过程质量管理包含过程质量数据采集、偏差管理与批记录审核。(6)物料管理：面向车间的物料管理和称量管理，应用条码、防差错及称量设备集成技术，准确记录车间物料的消耗与库存，实现车间物料精细化、透明化管理，减少由于物料差错产生的成本。物料管理包括称重配料管理、物料复核与投料防错、物料平衡。(7)设备管理：面向工厂/车间的现场设备管理，管理称具、房间、容器状态，及时指导进行有效的校准、清洁，保

10、证设备在使用、清洁时的合规性，确保设备不会对药品质量产生任何不利影响。设备管理包括称量器具管理、房间管理、容器管理。(8)数据采集与监控：实现对现场设备和能源设备的数据采集，提供实时数据查看与设备运行状态监控等功能。1. 2.2实施MES后给制药生产带来的变化(1)规范化的制造过程：通过系统建模，根据生产计划，系统基于SOP自动分解生成生产指令，指导生产操作人员进行生产，实时跟踪生产过程，规范人员操作和数据记录，并在生产结束时收集生产执行结果，包括物料消耗、在线质量信息等，形成电子批生产记录。(2)集成化的车间管理：建立的制药过程信息化系统将连接不同厂家、不同区域、不同设备的P1.C等系统，形

11、成统一的实时信息管理系统，以车间使用/管理人员为中心，对与之相关的人员、信息、流程进行全面集成。系统对生产过程中产生的海量实时数据和大量分散数据，利用查询分析工具及时加工处理，并实时展示。管理人员能在同一画面、生产趋势、报表中集中得到生产工艺上相互关联但又分散在不同系统中的信息，便于对比、分析、跟踪、监视，有利于全面、系统地把握全厂生产状况。(3)数字化的设备运行和维护：以工厂生产过程信息化作为综合展示的平台，全面采集生产设备的运行状态、故障信息、维修信息，与生产过程控制、质量控制需求相结合，使主要生产设备实现运行可视化、效率定量化、操作人性化、报表智能化，服务于实时生产调度和动态设备管理。(

12、4)精细化的质量控制：质量管理贯穿于企业生产活动的全过程，通过基于国际标准的建模和电子批记录的执行控制，将生产过程与质量控制过程实现数字化，帮助操作人员提高生产操作水平和产品质量控制水平。(5)可追溯化的制造过程：以产品批管理为手段，实现产品生产全过程的无纸化和可追溯化。每个批号产品信息，由批生产记录、批包装记录、批检验记录组成；通过条码或者RFID自动识别和收集物料数据，覆盖了产品从原料采购、库存、称量、配料、按照所需工艺路径生产、车间中转，直到成品入库整个制造周期；通过与SCADA系统集成数据，可以有效地对生产过程参数、生产班组、设备状态、异常报警等所有重要的信息进行归集和追溯。因此，制药

13、企业需要统一规划，在条件成熟的车间，逐步执行MES,提高生产过程规范化和制度化管理水平，完善物料称重等关键生产过程点和质量的在线监控，加强自动化生产设备软件的联动性，实现车间生产能源的精细化管理。2制造执行系统在制药行业中的应用调研2. 1国外药企应用情况国外大型制药企业，如辉瑞、诺华、罗氏、默克、赛诺菲、强生、阿斯利康、礼来等公司己经非常成熟地应用了MES等生产管理系统，并逐渐提高了MES与生产装备自动化的融合程度。日本政府在20世纪80年代发布了GMP,强制要求所有日本制药企业必须系统化管理生产现场，MES成为一个必不可少的系统。经过近30年的规范化历程，日本的药品品质逐渐达到了世界较高水

14、准。2. 2国内药企应用情况2015年，新片剂胶囊剂车间、软胶囊车间与国内公司合作，采用FactoryTaIk自动化生产管理系统（MES软件平台）。2015年，在北京工业园固体制剂车间试点，采用FactoryTalk系统。通过MES/SCADA对生产设备、公用工程设备进行管理和调度，实现了生产过程的全过程跟踪，将生产过程中出现的问题由事后汇报变为事中发现，提高了生产管理效率。该公司计划35年内在集团公司完成生产智能化系统的部署。2016年，在欧意制药第五车间试点实施药品生产管理系统“HITPHAMS”及配套仓储管理WMS等系统。2016年，上海上药集团第一生化药业在其小容量注射剂车间改造，试点

15、实施MES等智能化系统，供应商选用国产的上海宝驰信科技iBatchPharma系统，并计划2017年开始在集团公司内各分厂分步骤进行生产智能化升级改造。2016年开始，国内制药企业，如恒瑞、海正、齐鲁、康缘、正大天晴、东北制药等企业计划实施或者已经实施了部分智能化模块改造。3MES在国内制药行业的供应商情况针对医药行业，大中型自动化及智能化系统供应厂商及相应的MES产品主要有3大类(数据来源于2016年市场调研报告，仅供参考)。3. 1拥有自主软件产品的国外大型供应商拥有自主软件产品的国外大型供应商有罗克韦尔、西门子(CamStar)、GE(IntellutionFix)、艾默生(SynCad

16、e)、盖勒普(PredatorMES)、日立、维隆(PAS-XMES)等。这些软件产品在国际制药企业中应用较多，产品成熟，在欧美发达国家制药企业中的应用比较广泛。这些国外MES供应商产品在我国的应用情况如表1所示。表1国外MfcS供应高产品在我国的应用情况公国名称MS相关产品备注罗克韦尔RS-PIXItlK库平台ISAccess.ISSQ1.Server%Oracle股务25平台,WindowsITTServer国内案例，双鹳药业、惠氏营养品叉!性Syncade数据库平台，ISSQ1.Server.Oracle展务茬平If.RirKloHBKServer国内窠例，西安杨GBfTFSIIAT1CITZCeStar故IK库平台8Oreclc*Sybase服务SS平台：WindowsKTServer、OS400、Unix国内窠例，若生医药、康缘药业