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    制藥行業自動化和信息化的重要性和必要性最關鍵是建立在兩點之上：一是從醫藥行業本身層面來說，自動化和信息化是確保藥品質量必要手段；二是從整個國家層面來說，自動化和信息化是落實國家“信息化與工業化融合”政策戰略的必經之路。
 

上海醫藥工業研究院   湯繼亮

    1　制藥行業自動化和信息化的重要性和必要性

    對于在制藥行業，“自動化和信息化的必要性和重要性究竟是什么？”的問題，是一個長期困惑著許多業內外人士的問題，其中包括企業的決策層和專業技術人員。

    由于制藥行業的特殊性，許多企業的決策層認為：制藥生產本來就是適用傳統的生產方式，人力資源便宜，沒有什么可值得花費投資搞自動化和信息化的。部分企業質量和生產管理人員，甚至有相當一部分GMP專家則簡單地認為：自動化不但增加企業的投資，而且增加額外的驗證麻煩和費用，為了應付驗證，自動化的內容越少越好。行業內的自動化和信息化專業人員對自動化和信息化的認識也往往局限在自動化和信息化技術本身以及傳統意義上的應用，很少有人感悟到自動化和信息化在制藥行業的真正價值和廣泛應用空間。

    但是，對于制藥行業來說，它的最終產品是“藥品”，而藥品的質量則是關系民生、健康、安全和社會穩定的頭等大事，因而無論國內或國外，都把確保藥品的質量作為頭等重要的大事。我國目前各級藥監部門的重要使命就是全面而嚴格地監控和確保我國藥品各個環節的質量和安全。我相信還沒有一個行業像醫藥行業那樣，把質量放到如此重要的地位。因此，實際上藥品的質量就是制藥企業的生命線，醫藥行業自動化和信息化的重要性和必要性，很大程度上就是從這點出發的。

    隨著我國加入WTO，我國醫藥行業面臨著生產和管理方式必須逐步與國際接軌，產品必須逐步走向更廣闊的國際市場的形勢。面對全球經濟一體化進程的加快，國際市場的激烈競爭和對藥品生產質量越來越高的要求，使許多企業管理者越來越感到我國醫藥行業的生產方式、質量控制手段、企業管理模式和自動化生產與信息化管理水平與國際先進水平有一定的差距。特別是近年來，我國部分醫藥生產企業由于缺乏嚴格、有效的自動化和信息化控制和管理手段與機制，因而頻頻發生重大的藥品生產質量事件，這些觸目驚心的事件更使我國制藥行業的監管部門和生產企業越來越意識到自動化和信息化已是實現我國制藥工業現代化的必由之路；同時也使我國各級藥品質量監督部門越來越意識到充分發揮自動化和信息化在規范、約束甚至取代人的行為方面的作用，才是提升藥品質量監控力度必不可少的有效手段。

    另外，自從黨中央十六大、十七大相繼提出“信息化帶動工業化，工業化促進信化，走中國特色新型工業化道路”和“大力推進信息化與工業化深度融合”的重大戰略決策以來，我國的各個行業都面臨著一個“經濟發展方式轉變和工業轉型升級”的偉大歷史任務；尤其是對于我國醫藥工業，更有一個通過“兩化深度融合”使現有的生產方式和管理方式從傳統的勞動力密集型向自動化、信息化和智能化方向轉型升級的迫切任務。

    由此可見：制藥行業自動化和信息化的重要性和必要性最關鍵是建立在兩點之上：一是從醫藥行業本身層面來說，自動化和信息化是確保藥品質量必要手段；二是從整個國家層面來說，自動化和信息化是落實國家“信息化與工業化融合”政策戰略的必經之路。

    2　制藥行業自動化和信息化的特點、現狀和需求

    對于制藥行業自動化和信息化的特點、現狀和需求問題，目前許多業內業外人士都沒有清楚的認識。特別是自動化，直到目前為止，在我國自動化的學術和應用領域，一談自動化，人們首先想到是石油、化工、冶金等領域，很少涉及醫藥領域。在有關自動化的專業會議上，也很少聽到有關制藥工業自動化的論題。實際上，這一方面是反映了目前我國制藥行業在自動化總體水平上還相對落后的現狀，同時也反映了許多人對制藥工業自動化的特點和需求確乏了解，甚至還普遍存在某些錯覺。

    制藥工業在我國是一個傳統的產業。由于行業的特殊性，相對于其他行業來說，長期以來總體上存在著“一小”（企業規模小）、“二多”（企業數量多、產品數量多）和“三低”（產品技術水平低、新藥研發力量低，管理水平低）的現象，這就使制藥行業在生產、經營和管理等方面的自動化與信息化水平都處在相對比較落后的狀態。

    其實，制藥工業作為一種流程化的制造加工業, 它的自動化內容和方式，與石油化工等行業相比，有許多共性的地方，也存在很多獨特的差異性；同時從某種角度上講，其自動化的需求和內容，可能比石油、化工和冶金等領域更豐富和更復雜。

    制藥行業自動化具有如下特點和需求：

目前我國制藥工業主要分為原料藥生產和制劑生產，原料藥和制劑又主要包括化學制藥、生物制藥和中藥等類型。不同的制藥類型，其自動化的形式不盡相同，尤其是原料藥和制劑，其自動化的方式幾乎完全不同。原料藥的生產與石油化工相比，雖然具有小規模、單元化、批量化和間歇性的特點，但是生產方式基本還是可以實現管道化和連續化，它的自動化方式也基本上是采用過程自動化PA（Process Automation）形式為主；而制劑藥的生產基本上都是單機組或多機組流水線的加工形式來實現的，機組之間的生產過程基本上是斷離的，它的自動化方式是典型的設備自動化形式，或者說是離散型工廠自動化FA（Factory Automat）形式。

    在制藥行業原料藥的生產單元設備和過程中，有些環節與化工生產類似（尤其是化學制藥），而有些則不完全相同。石油化工領域所涉及到的控制理論、內容和方法策略在制藥領域內大都適用，而制藥工業中的某些自動化問題在石油化工領域卻常常很少碰到，例如涉及微生物生長和代謝的發酵過程的自動化問題；中藥提取、濃縮、醇沉、滲漉等過程的自動化問題等。

    作為藥品最后形成階段的制劑生產，它大部分是采用高度機電一體化的單機組或多機組流水線的生產形式。在這些機組設備中，許多先進的自動化技術和手段（包括各種光、機、電、磁、氣等傳感技術、測試技術、傳動技術、運動控制技術、分析技術，PLC、PAC、單片機、嵌入式技術、總線技術等）都已得到廣泛的應用。在制藥領域，雖然對高溫、高壓等方面沒有像石油化工領域那么普遍的要求，但防火防爆要求也同樣存在，而且在無菌、凈化、滅菌、清洗等方面有著極其嚴格的規范要求。另外，對成分和質量的實時檢測與分析、對微量的實時稱重和異物的在線檢測以及防偽識別等技術都有著極為迫切的需求。

    由于制藥生產過程與石油、化工等生產過程的大規模、連續化、管道化的生產方式不同，其基本上都是采用小規模、單元化、批量化和間歇式的生產方式。目前在我國，自動化控制系統的應用大部分還局限在原料藥生產的某些局部單元和輔助系統上，如抗生素發酵，中藥提取、濃縮和分離，化學制藥的反應、提取和分離，在線消毒和清洗，鍋爐等。在我國制劑生產中，雖然制劑設備本身的自動化內容極其豐富，但它們的自動化應用大多數還是由國內外設備供應商來完成的。相當一部分制劑設備（尤其是國產設備）還不具備完整的網絡通訊功能，生產過程中的原輔料、中間品、半成品到最后成品的物流轉運和投放大多還是人工完成，整個制劑生產過程都是斷離的，部分質量和計量控制點還缺乏合適的在線監控手段；所有的質量管理系統大部分也還是離線和非實時；制劑車間的自動化設計大多局限在空調凈化（HAVC）、醫藥用水、在線清洗/滅菌（CIP/SIP）和易燃火災報警聯鎖等輔助系統的設計上，自動化系統沒有得到很好的整合，基本上是處在一個個自動化孤島狀態。

    雖然目前在國內制藥生產中常見到是一些獨立的和單元化的PID控制或程序控制模式，但實際上它們并不代表醫藥行業真正希望的理想控制模式，真正理想合理的控制模式應該是按照GMP管理規范的要求，采用自動化和信息化相結合的手段，盡可能在最大范圍內，規范、約束和取代人的行為和操作，實現生產全過程自動化的批控制（Batch Control）和批管理。應該講，目前我國大部分制藥企業還沒有真正實現這樣的模式，我們現在正在有關項目中進行這方面的探索工作。 特別是在我國制藥生產過程中，很多藥物的物性內容和質量指標至今還暫時難以用合適的手段和嚴格的數量標準進行在線檢測（尤其是中藥），有些生產單元和過程的控制對象特性、檢測方法和控制方案，還有待進一步研究和探索；因此，目前制藥工業要在原有的工藝和設備的條件上，完全實現高度自動化，確實還存在一些特定的難度。

    另外，我國目前還是一個發展中的國家，我國大多數制藥企業的經濟實力還比較單薄，對自動化的需求和觀念相對比較淡薄；小規模、單元化、批量化和間歇式的生產模式又使自動化和工藝設備的投資比明顯比石油化工等行業高得多，所以在我國人力資源比較便宜的條件下，推動醫藥生產自動化的工作仍有不少阻力，再加上醫藥生產自動化還有許多關鍵的難點有待突破，因此我國醫藥行業的自動化建設還有個培育和發展的過程，不能簡單地照搬國外或其它行業的模式，必須結合我國制藥行業的實際情況，多做一些“要馬兒好，又要馬兒少吃草”的努力，同時，還要提高目前我國制藥工業自動化工程在規劃、設計和實施方面的水平和質量，使我國制藥工業自動化項目真正達到可靠、實用、技術經濟合理和先進的效果。

    在信息化方面，雖然我國不少制藥企業在企業管理方面有了一定范圍的應用，但這些應用大部分還局限在傳統的企業上層的財務管理、供銷存管理、生產計劃管理、客戶和商務管理以及辦公自動化等的水平和模式，信息化并沒有真正深度融合到產品（藥品和設備）優化設計、產品（藥品和設備）生產加工過程的控制和管理、產品質量的控制和管理、設備和能源的優化管理以及工業環境改進等工業過程之中。企業的信息化和自動化大部分是互相分離的，因而遠沒有實現真正的“信息化與工業化的深度融合”，沒有實現“兩化融合”所要求的“生產過程的實時監測、故障診斷、質量控制和調度優化，深化生產制造與運營管理、采購銷售等核心業務系統的綜合集成”。因而制藥行業“信息化與工業化的深度融合”的道路依然漫長和艱巨。
 

    3　制藥行業自動化和信息化的有關政策和規范問題

    國家政策是制藥行業自動化和信息化建設的方向，醫藥行業的質量法規是制藥行業自動化和信息化建設必須遵循的合規性要求。

    （1） 國家政策和規劃要求方面，除了國務院2012年1月頒發的《國家藥品安全規劃(2011—2015年)》之外， 國家四部一委（工業和信息化部、科學技術部、財政部、商務部、國有資產監督管理委員會）2011年3月正式公布了《關于加快推進信息化與工業化深度融合的若干意見(2011年)》政策文件，對我國實現信息化與工業化的“兩化融合”的目的、指導思想、基本原則、發展目標、主要任務和主要措施都作了非常系統和明確的闡述和規定。這個文件不但是國家對于我國所有工業領域信息化發展的方向性既定政策，同時也是我們醫藥行業信息化和自動化工作的方向和依據。

    在此基礎上，中國化學制藥協會2012年在國家工信部的指導下，結合我國制藥行業的具體情況，組織制訂了相應的《化學制藥行業“兩化融合”評估指標體系》。這個評估指標和要求不僅對醫藥行業“兩化深度融合”評審提供了標準依據，而且實際上也向制藥企業自動化、信息化以及兩化融合工作提出了非常全面、細致和具體的內容和要求。

    另外， 國家工信部2 0 1 2 年1 月正式頒布了《醫藥工業“十二五”發展規劃》，其中對我國醫藥工業的信息化和自動化提出了非常明確和具體的要求。如在《醫藥工業“十二五”發展規劃》十項“主要任務”的第九項任務 “提高醫藥工業信息化水平”中明確提出“加強信息技術在新產品開發中的應用”、“提高生產過程信息化水平”和“提高企業管理信息化水平”三項具體要求。在所謂五個“重點領域”技術中，在“生物技術藥物”方面明確提出“生產過程質量技術”和在“現代中藥”方面明確提出“生產過程控制技術”的要求。

    除此之外，國家中醫藥管理局也就我國中醫藥的信息化發展問題，于2012年7月頒發了專門的《中醫藥信息化建設“十二五”規劃》。

    （2）醫藥質量法規的要求方面，由于制藥行業對于與藥品質量有關的方方面面有著非常嚴格的質量法規的要求，除了藥品的生產過程必須符合GMP（Good Manufacturing Practice，藥品生產質量管理規范）之外，我國對藥品（包括中藥材）的研發、臨床、生產、經營和使用都還有包括GLP、GCP、GAP、GSP和GUP等一整套嚴格的質量管理規范。而對所有與藥品質量息息相關的計算機化系統（包括自動化控制系統、信息化系統、儀器、設備以至工程等）也需要符合國際藥物工程協會（ISPE）的GAMP （GoodAutomation Manufactory Practice，良好自動化生產實踐指南）和美國FDA的21CRF Part11（電子記錄和電子簽名）等規范的要求。而所有這些規范，其實質性的作用就是要確保藥品從研發、臨床、生產、經營、流通到使用等的整個生命周期的各個階段和各個方面，其質量因素是真實可靠的、可控和可追溯的。

    為了保證這些計算機化系統（包括硬件、軟件、文檔和相關設備）的合規性（包括系統的可靠性、質量的可控性、數據的真實完整性和可追溯性），如何按照GAMP及其它相關規范的要求，嚴格而合理的計算機化系統驗證CSV（Computerize SystemValidation），就成為制藥行業自動化與信息化系統與工程重要的合規性內容。為此，國家食品藥品監督管理總局于2014年6月17日也再次發布了《藥品生產質量管理規范（2010年版）》的附錄《計算機化系統》（征求意見稿），從而為我國制藥行業落實計算機化系統驗證工作提供了正式的法規依據。

    4　制藥行業自動化和信息化建設的方向問題

    根據《醫藥工業“十二五”發展規劃》、國家的“兩化融合”政策以及中國化學制藥行業協會制訂的《化學制藥行業“兩化融合”評估指標體系》的指標要求，制藥行業自動化和信息化建設的重點方向包括以下5個方面：

    （1）研發體系：建立基于信息化集成的研發體系或平臺，提升藥物研發水平和速度。

    其中主要包括：計算機輔助設計開發、PAT（過程分析技術）和QBD（質量源于設計）的應用；實現藥品研發系統（實驗室系統LIMS、中間實驗放大系統）與生產過程的自動化控制和管理系統、藥品質量管理系統的綜合集成。

    （2）生產體系：推動生產過程自動化與生產經營管理信息化的綜合集成，建立管控一體化的現代生產體系。主要包括：

    • 提高原料藥生產的自動化化水平，探索實現原料藥生產全過程的自動化批控制(Batch Control)模式，為實現真正的原料藥生產的MES系統打好基礎。

    • 優先建立制劑藥生產全過程在線、實時質量監控系統，采用信息化和自動化相結合手段，消除制劑藥生產的信息化孤島，最大限度約束、規范和取代人的行為，提升制劑藥生產的GMP執行力度，確保藥品質量。

    • 克服目前制藥設備的封閉性，改進自動化制藥設備開放性與合規性，開放制劑生產設備對藥品關鍵質量數據和重要生產工藝數據的輸出，提供外部系統制藥生產設備統一協調的干預功能，為實現制劑藥生產真正的自動化批控制和MES系統創造條件。

    • 在實現和完善原料藥和制劑藥生產全過程自動化的基礎上，實現與企業的生產、質量和經營管理系統的信息化綜合集成，推動生產過程自動化系統(FCS)與生產經營管理(ERP)的信息化綜合集成，建立真正和完整的制造執行系統(MES)和綜合自動化系統(IACS)，實現真正管控一體化集成的現代生產體系。

    （3）經營管理體系：推動企業各業務系統的信息化綜合集成，建立現代化的經營管理體系。

    主要包括：完善各業務系統單項信息化應用（生產、計劃、質量、設備、營銷、供應鏈、財務、人力資源、安全等）；實現企業核心業務（產、供、銷）綜合集成；實現企業各業務系統（ERP、FCM、SCM、CRMEBS）的綜合集成，建立現代化的經營管理體系。