國內(nèi)原料藥生產(chǎn)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)與影響因素

楊媛媛

（沈陽東北制藥設(shè)計(jì)有限公司，遼寧沈陽 110000）

近年來隨著世界原料藥生產(chǎn)中心逐漸向亞洲轉(zhuǎn)移，以中國為代表的亞洲國家逐漸成為原料藥生產(chǎn)的主要場(chǎng)所，而我國某些原料藥的生產(chǎn)技術(shù)水平和質(zhì)量指標(biāo)已經(jīng)與發(fā)達(dá)國家比較接近，化學(xué)原料藥的產(chǎn)量和總出口額也呈上升趨勢(shì)，我國也是世界上最大的維生素類產(chǎn)品的生產(chǎn)與出口國，出口量最大的是維生素C。從這些數(shù)據(jù)看，我國原料藥生產(chǎn)規(guī)模趨勢(shì)良好，但基于整個(gè)醫(yī)藥行業(yè)來看，還需要在生產(chǎn)自動(dòng)化方面做出調(diào)整與優(yōu)化。

1 當(dāng)前原料藥生產(chǎn)方面的主要設(shè)備缺陷

我國原料藥的生產(chǎn)量處于世界前列，很多產(chǎn)品在國際市場(chǎng)上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。例如我國抗生素藥物的種類齊全，以青霉素為代表的產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)都能得到認(rèn)可，在國際市場(chǎng)上占據(jù)了較大的份額，但我國在原料藥生產(chǎn)方面依然存在明顯的缺陷。

原料藥生產(chǎn)本身是化學(xué)反應(yīng)或是生物化學(xué)過程，兩者雖然在生產(chǎn)過程上有所差異，但都離不開生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)支持，但這些生產(chǎn)設(shè)備仍然存在很多問題。例如，在原料藥的生產(chǎn)過程中，溫度作為反應(yīng)過程的敏感性因素，所需要的設(shè)備在預(yù)處理和自動(dòng)化水平上都需滿足要求，在萃取、加熱、冷卻方面所使用的設(shè)備質(zhì)量也都是原料藥生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵性保障，設(shè)備缺陷問題應(yīng)該引起高度重視。

1.1 設(shè)備密封性問題

設(shè)備密封性一直以來都是壓力容器類設(shè)備的重要指標(biāo)，通常情況下焊接不穩(wěn)定是此類壓力容器的主要缺陷點(diǎn)。由于高溫高壓的作用，往往由于應(yīng)力過于集中而導(dǎo)致設(shè)備破裂。一旦設(shè)備表面密封性出現(xiàn)問題，不僅影響生產(chǎn)過程還會(huì)增加事故產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 自動(dòng)化水平問題

在現(xiàn)代技術(shù)條件下，自動(dòng)化生產(chǎn)代表更高的生產(chǎn)效率，同時(shí)也能在人力資源和成本上實(shí)現(xiàn)節(jié)約。但現(xiàn)有的自動(dòng)化水平并不突出，在原料藥的工藝生產(chǎn)過程中所獲取的實(shí)際收益并不明顯。合適的設(shè)備是提高工藝效率的關(guān)鍵，同時(shí)也是加大利潤的前提保障，因此自動(dòng)化水平的問題將成為未來生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重點(diǎn)。

1.3 節(jié)能環(huán)保問題

能源原材料價(jià)格上漲在各行各業(yè)都產(chǎn)生了一定的影響，原料藥生產(chǎn)過程中降低設(shè)備的承載和消耗，一直都是環(huán)保節(jié)能方面的工作需求。另外，節(jié)能減排與環(huán)保問題一直是我國化工產(chǎn)業(yè)的薄弱之處。盡管相關(guān)企業(yè)已經(jīng)配備了相應(yīng)的處理設(shè)備，但這些設(shè)備并沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。原因在于環(huán)保處理過程所產(chǎn)生的費(fèi)用較高，某些原料藥企業(yè)出于成本考慮，并未將此類設(shè)備真正投入使用，因此，設(shè)備廠家應(yīng)該對(duì)設(shè)備成本和運(yùn)行成品進(jìn)行深入的設(shè)計(jì)研究。

2 原料藥生產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)

醫(yī)藥行業(yè)生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是藥品，藥品的質(zhì)量與人們的生命安全與健康是息息相關(guān)的，醫(yī)藥工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化需求，很大程度上都需要基于這一要求展開各項(xiàng)工作。因此原料藥的生產(chǎn)過程必須符合GMP 規(guī)范，藥品的研發(fā)和經(jīng)營使用也應(yīng)符合GCP、GAP 等各項(xiàng)質(zhì)量管理規(guī)范，遵循質(zhì)量管理規(guī)范方面的制度要求。同時(shí)對(duì)醫(yī)藥生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還需符合GAMP 的規(guī)范。此類規(guī)范的目標(biāo)對(duì)藥品整個(gè)生命周期進(jìn)行了有效約束，同時(shí)將各個(gè)階段的質(zhì)量要求落實(shí)在不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，然后借助嚴(yán)格的監(jiān)控手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和信息化的管理。制藥行業(yè)所使用的生產(chǎn)設(shè)備對(duì)精度要求較高，與一般化工生產(chǎn)行業(yè)相比，原料藥自動(dòng)化在設(shè)備配套元件方面的投入會(huì)更大。從質(zhì)量控制的角度分析，人為因素將成為自動(dòng)化設(shè)計(jì)中的主要阻礙性因素。換言之，如果能穩(wěn)定地開展生產(chǎn)自動(dòng)化工作，就需要排除人為影響[1]。具體來看可以從以下幾個(gè)方面開展工作。

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的智能化設(shè)計(jì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持之下，可以讓工藝流程直觀清晰的展現(xiàn)，便于流程分析和合理設(shè)計(jì)。在相關(guān)研究中，研究者們也傾向于在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中用此類方法檢測(cè)設(shè)備性能，然后展開相應(yīng)的優(yōu)化和改進(jìn)工作，減少后續(xù)對(duì)于設(shè)備的維護(hù)和維修時(shí)間。例如虛擬設(shè)計(jì)下的壓縮機(jī)產(chǎn)品可以在交互虛擬體系下展開可視化設(shè)計(jì)，利用虛擬原型來進(jìn)行裝配、檢驗(yàn)，了解各個(gè)零部件尺寸是否存在質(zhì)量問題，即便存在問題也可以進(jìn)行快速調(diào)整，而不需要多次進(jìn)行實(shí)物試驗(yàn)，既能夠節(jié)約時(shí)間，也能夠減少成本投入。由此可見，模擬技術(shù)在日后的自動(dòng)化設(shè)計(jì)中越來越重要[2]。

2.2 設(shè)計(jì)流程優(yōu)化——在線監(jiān)測(cè)

制藥生產(chǎn)中的每一項(xiàng)單元操作工藝參數(shù)的改變都會(huì)影響到最終的產(chǎn)品質(zhì)量，當(dāng)前國內(nèi)的原料藥生產(chǎn)環(huán)節(jié)還缺乏一定的過程檢測(cè)手段，更多只能依靠經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行判定。例如藥品的混合、提取、分離純化等。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可以在行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，在收集樣品類型后可以顯示相關(guān)信息，提升對(duì)于生產(chǎn)過程、關(guān)鍵參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量的管控，符合現(xiàn)代化要求下的環(huán)保目標(biāo)，節(jié)約人工成本和環(huán)境成本。

例如借助PAT 技術(shù)，就可以將關(guān)鍵性的過程參數(shù)和質(zhì)量指標(biāo)控制在合理范圍內(nèi)，在藥品生產(chǎn)中，PAT 技術(shù)能夠有效提升對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的過程控制，增加產(chǎn)品的質(zhì)量保障，某些關(guān)鍵參數(shù)也實(shí)現(xiàn)了合理設(shè)置[3]。PAT 技術(shù)支持下的人機(jī)互動(dòng)可以通過模型分析來進(jìn)行全面性監(jiān)控，利用機(jī)器視覺技術(shù)來收集精確的數(shù)字圖像，與原料生產(chǎn)過程進(jìn)行對(duì)比，促進(jìn)高效化交流溝通滿足智能操控的需求。基于GMP 的各種藥品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)之中也對(duì)流程進(jìn)行了嚴(yán)格要求。

2.3 軟硬件保障

軟硬件保障工作的作用也非常突出。硬件方面，原料藥生產(chǎn)過程中所用到檢測(cè)儀表，如一體化溫變、壓變、流量計(jì)、液位計(jì)等，在防腐防爆等性能上都必須發(fā)揮好各自的功能；軟件方面，DCS 控制系統(tǒng)或者PLC 控制系統(tǒng)應(yīng)按照智能化的設(shè)計(jì)理念，控制好生產(chǎn)對(duì)象特性，以此為基礎(chǔ)展開后續(xù)的研究工作。

3 自動(dòng)化的影響因素

我國原料藥生產(chǎn)過程與自動(dòng)化有關(guān)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，大多是由建設(shè)單位委托具有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)公司對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行可研、初設(shè)以及施工圖設(shè)計(jì)，最后通過招投標(biāo)方式確定相應(yīng)資質(zhì)的施工單位進(jìn)行建設(shè)施工。但在此設(shè)計(jì)以及施工過程中，仍然存在某些因素對(duì)原料藥生產(chǎn)自動(dòng)化帶來影響。例如設(shè)計(jì)單位對(duì)生產(chǎn)工藝過程不夠了解，或者為了減輕設(shè)計(jì)工作量而出現(xiàn)只設(shè)計(jì)部分控制檢測(cè)點(diǎn)的行為，從而無法對(duì)整個(gè)工藝過程進(jìn)行全方位控制。特別是由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)方面，這一問題會(huì)體現(xiàn)得更加顯著。在招投標(biāo)方面，有很多招投標(biāo)只是走個(gè)過程，并沒有注重方案的設(shè)計(jì)，而是更看重價(jià)格和人際關(guān)系等諸多影響因素。如此在后續(xù)的施工過程中，極有可能因?yàn)檩^低的投標(biāo)價(jià)格而在工程施工過程中偷工減料，無論是在設(shè)備、材料還是在安裝過程中都可能盡量降低成本，進(jìn)而干預(yù)自動(dòng)化水平的提升。因此在今后的研究工作中，需要從設(shè)計(jì)、施工等多個(gè)角度減少自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的不利影響。

4 結(jié)語

自動(dòng)化技術(shù)支持下的原料藥生產(chǎn)工作將成為醫(yī)學(xué)醫(yī)藥領(lǐng)域關(guān)注的普遍問題。我國作為原料藥生產(chǎn)大國，在工程技術(shù)方面擁有巨大的市場(chǎng)潛力。今后的生產(chǎn)自動(dòng)化和在線控制檢測(cè)等技術(shù)也將成為原料藥行業(yè)發(fā)展的主要方向。必要時(shí)也可以學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)完成制藥環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制，在保障藥物質(zhì)量的前提下，為制藥事業(yè)發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。