制药行业自动化和信息化的重要性和必要性最关键是建立在两点之上：一是从医药行业本身层面来说，自动化和信息化是确保药品质量必要手段；二是从整个国家层面来说，自动化和信息化是落实国家“信息化与工业化融合”政策战略的必经之路。
 

上海医药工业研究院   汤继亮

    1　制药行业自动化和信息化的重要性和必要性

    对于在制药行业，“自动化和信息化的必要性和重要性究竟是什么？”的问题，是一个长期困惑着许多业内外人士的问题，其中包括企业的决策层和专业技术人员。

    由于制药行业的特殊性，许多企业的决策层认为：制药生产本来就是适用传统的生产方式，人力资源便宜，没有什么可值得花费投资搞自动化和信息化的。部分企业质量和生产管理人员，甚至有相当一部分GMP专家则简单地认为：自动化不但增加企业的投资，而且增加额外的验证麻烦和费用，为了应付验证，自动化的内容越少越好。行业内的自动化和信息化专业人员对自动化和信息化的认识也往往局限在自动化和信息化技术本身以及传统意义上的应用，很少有人感悟到自动化和信息化在制药行业的真正价值和广泛应用空间。

    但是，对于制药行业来说，它的最终产品是“药品”，而药品的质量则是关系民生、健康、安全和社会稳定的头等大事，因而无论国内或国外，都把确保药品的质量作为头等重要的大事。我国目前各级药监部门的重要使命就是全面而严格地监控和确保我国药品各个环节的质量和安全。我相信还没有一个行业像医药行业那样，把质量放到如此重要的地位。因此，实际上药品的质量就是制药企业的生命线，医药行业自动化和信息化的重要性和必要性，很大程度上就是从这点出发的。

    随着我国加入WTO，我国医药行业面临着生产和管理方式必须逐步与国际接轨，产品必须逐步走向更广阔的国际市场的形势。面对全球经济一体化进程的加快，国际市场的激烈竞争和对药品生产质量越来越高的要求，使许多企业管理者越来越感到我国医药行业的生产方式、质量控制手段、企业管理模式和自动化生产与信息化管理水平与国际先进水平有一定的差距。特别是近年来，我国部分医药生产企业由于缺乏严格、有效的自动化和信息化控制和管理手段与机制，因而频频发生重大的药品生产质量事件，这些触目惊心的事件更使我国制药行业的监管部门和生产企业越来越意识到自动化和信息化已是实现我国制药工业现代化的必由之路；同时也使我国各级药品质量监督部门越来越意识到充分发挥自动化和信息化在规范、约束甚至取代人的行为方面的作用，才是提升药品质量监控力度必不可少的有效手段。

    另外，自从党中央十六大、十七大相继提出“信息化带动工业化，工业化促进信化，走中国特色新型工业化道路”和“大力推进信息化与工业化深度融合”的重大战略决策以来，我国的各个行业都面临着一个“经济发展方式转变和工业转型升级”的伟大历史任务；尤其是对于我国医药工业，更有一个通过“两化深度融合”使现有的生产方式和管理方式从传统的劳动力密集型向自动化、信息化和智能化方向转型升级的迫切任务。

    由此可见：制药行业自动化和信息化的重要性和必要性最关键是建立在两点之上：一是从医药行业本身层面来说，自动化和信息化是确保药品质量必要手段；二是从整个国家层面来说，自动化和信息化是落实国家“信息化与工业化融合”政策战略的必经之路。

    2　制药行业自动化和信息化的特点、现状和需求

    对于制药行业自动化和信息化的特点、现状和需求问题，目前许多业内业外人士都没有清楚的认识。特别是自动化，直到目前为止，在我国自动化的学术和应用领域，一谈自动化，人们首先想到是石油、化工、冶金等领域，很少涉及医药领域。在有关自动化的专业会议上，也很少听到有关制药工业自动化的论题。实际上，这一方面是反映了目前我国制药行业在自动化总体水平上还相对落后的现状，同时也反映了许多人对制药工业自动化的特点和需求确乏了解，甚至还普遍存在某些错觉。

    制药工业在我国是一个传统的产业。由于行业的特殊性，相对于其他行业来说，长期以来总体上存在着“一小”（企业规模小）、“二多”（企业数量多、产品数量多）和“三低”（产品技术水平低、新药研发力量低，管理水平低）的现象，这就使制药行业在生产、经营和管理等方面的自动化与信息化水平都处在相对比较落后的状态。

    其实，制药工业作为一种流程化的制造加工业, 它的自动化内容和方式，与石油化工等行业相比，有许多共性的地方，也存在很多独特的差异性；同时从某种角度上讲，其自动化的需求和内容，可能比石油、化工和冶金等领域更丰富和更复杂。

    制药行业自动化具有如下特点和需求：

目前我国制药工业主要分为原料药生产和制剂生产，原料药和制剂又主要包括化学制药、生物制药和中药等类型。不同的制药类型，其自动化的形式不尽相同，尤其是原料药和制剂，其自动化的方式几乎完全不同。原料药的生产与石油化工相比，虽然具有小规模、单元化、批量化和间歇性的特点，但是生产方式基本还是可以实现管道化和连续化，它的自动化方式也基本上是采用过程自动化PA（Process Automation）形式为主；而制剂药的生产基本上都是单机组或多机组流水线的加工形式来实现的，机组之间的生产过程基本上是断离的，它的自动化方式是典型的设备自动化形式，或者说是离散型工厂自动化FA（Factory Automat）形式。

    在制药行业原料药的生产单元设备和过程中，有些环节与化工生产类似（尤其是化学制药），而有些则不完全相同。石油化工领域所涉及到的控制理论、内容和方法策略在制药领域内大都适用，而制药工业中的某些自动化问题在石油化工领域却常常很少碰到，例如涉及微生物生长和代谢的发酵过程的自动化问题；中药提取、浓缩、醇沉、渗漉等过程的自动化问题等。

    作为药品最后形成阶段的制剂生产，它大部分是采用高度机电一体化的单机组或多机组流水线的生产形式。在这些机组设备中，许多先进的自动化技术和手段（包括各种光、机、电、磁、气等传感技术、测试技术、传动技术、运动控制技术、分析技术，PLC、PAC、单片机、嵌入式技术、总线技术等）都已得到广泛的应用。在制药领域，虽然对高温、高压等方面没有像石油化工领域那么普遍的要求，但防火防爆要求也同样存在，而且在无菌、净化、灭菌、清洗等方面有着极其严格的规范要求。另外，对成分和质量的实时检测与分析、对微量的实时称重和异物的在线检测以及防伪识别等技术都有着极为迫切的需求。

    由于制药生产过程与石油、化工等生产过程的大规模、连续化、管道化的生产方式不同，其基本上都是采用小规模、单元化、批量化和间歇式的生产方式。目前在我国，自动化控制系统的应用大部分还局限在原料药生产的某些局部单元和辅助系统上，如抗生素发酵，中药提取、浓缩和分离，化学制药的反应、提取和分离，在线消毒和清洗，锅炉等。在我国制剂生产中，虽然制剂设备本身的自动化内容极其丰富，但它们的自动化应用大多数还是由国内外设备供应商来完成的。相当一部分制剂设备（尤其是国产设备）还不具备完整的网络通讯功能，生产过程中的原辅料、中间品、半成品到最后成品的物流转运和投放大多还是人工完成，整个制剂生产过程都是断离的，部分质量和计量控制点还缺乏合适的在线监控手段；所有的质量管理系统大部分也还是离线和非实时；制剂车间的自动化设计大多局限在空调净化（HAVC）、医药用水、在线清洗/灭菌（CIP/SIP）和易燃火灾报警联锁等辅助系统的设计上，自动化系统没有得到很好的整合，基本上是处在一个个自动化孤岛状态。

    虽然目前在国内制药生产中常见到是一些独立的和单元化的PID控制或程序控制模式，但实际上它们并不代表医药行业真正希望的理想控制模式，真正理想合理的控制模式应该是按照GMP管理规范的要求，采用自动化和信息化相结合的手段，尽可能在最大范围内，规范、约束和取代人的行为和操作，实现生产全过程自动化的批控制（Batch Control）和批管理。应该讲，目前我国大部分制药企业还没有真正实现这样的模式，我们现在正在有关项目中进行这方面的探索工作。 特别是在我国制药生产过程中，很多药物的物性内容和质量指标至今还暂时难以用合适的手段和严格的数量标准进行在线检测（尤其是中药），有些生产单元和过程的控制对象特性、检测方法和控制方案，还有待进一步研究和探索；因此，目前制药工业要在原有的工艺和设备的条件上，完全实现高度自动化，确实还存在一些特定的难度。

    另外，我国目前还是一个发展中的国家，我国大多数制药企业的经济实力还比较单薄，对自动化的需求和观念相对比较淡薄；小规模、单元化、批量化和间歇式的生产模式又使自动化和工艺设备的投资比明显比石油化工等行业高得多，所以在我国人力资源比较便宜的条件下，推动医药生产自动化的工作仍有不少阻力，再加上医药生产自动化还有许多关键的难点有待突破，因此我国医药行业的自动化建设还有个培育和发展的过程，不能简单地照搬国外或其它行业的模式，必须结合我国制药行业的实际情况，多做一些“要马儿好，又要马儿少吃草”的努力，同时，还要提高目前我国制药工业自动化工程在规划、设计和实施方面的水平和质量，使我国制药工业自动化项目真正达到可靠、实用、技术经济合理和先进的效果。

    在信息化方面，虽然我国不少制药企业在企业管理方面有了一定范围的应用，但这些应用大部分还局限在传统的企业上层的财务管理、供销存管理、生产计划管理、客户和商务管理以及办公自动化等的水平和模式，信息化并没有真正深度融合到产品（药品和设备）优化设计、产品（药品和设备）生产加工过程的控制和管理、产品质量的控制和管理、设备和能源的优化管理以及工业环境改进等工业过程之中。企业的信息化和自动化大部分是互相分离的，因而远没有实现真正的“信息化与工业化的深度融合”，没有实现“两化融合”所要求的“生产过程的实时监测、故障诊断、质量控制和调度优化，深化生产制造与运营管理、采购销售等核心业务系统的综合集成”。因而制药行业“信息化与工业化的深度融合”的道路依然漫长和艰巨。
 

    3　制药行业自动化和信息化的有关政策和规范问题

    国家政策是制药行业自动化和信息化建设的方向，医药行业的质量法规是制药行业自动化和信息化建设必须遵循的合规性要求。

    （1） 国家政策和规划要求方面，除了国务院2012年1月颁发的《国家药品安全规划(2011—2015年)》之外， 国家四部一委（工业和信息化部、科学技术部、财政部、商务部、国有资产监督管理委员会）2011年3月正式公布了《关于加快推进信息化与工业化深度融合的若干意见(2011年)》政策文件，对我国实现信息化与工业化的“两化融合”的目的、指导思想、基本原则、发展目标、主要任务和主要措施都作了非常系统和明确的阐述和规定。这个文件不但是国家对于我国所有工业领域信息化发展的方向性既定政策，同时也是我们医药行业信息化和自动化工作的方向和依据。

    在此基础上，中国化学制药协会2012年在国家工信部的指导下，结合我国制药行业的具体情况，组织制订了相应的《化学制药行业“两化融合”评估指标体系》。这个评估指标和要求不仅对医药行业“两化深度融合”评审提供了标准依据，而且实际上也向制药企业自动化、信息化以及两化融合工作提出了非常全面、细致和具体的内容和要求。

    另外， 国家工信部2 0 1 2 年1 月正式颁布了《医药工业“十二五”发展规划》，其中对我国医药工业的信息化和自动化提出了非常明确和具体的要求。如在《医药工业“十二五”发展规划》十项“主要任务”的第九项任务 “提高医药工业信息化水平”中明确提出“加强信息技术在新产品开发中的应用”、“提高生产过程信息化水平”和“提高企业管理信息化水平”三项具体要求。在所谓五个“重点领域”技术中，在“生物技术药物”方面明确提出“生产过程质量技术”和在“现代中药”方面明确提出“生产过程控制技术”的要求。

    除此之外，国家中医药管理局也就我国中医药的信息化发展问题，于2012年7月颁发了专门的《中医药信息化建设“十二五”规划》。

    （2）医药质量法规的要求方面，由于制药行业对于与药品质量有关的方方面面有着非常严格的质量法规的要求，除了药品的生产过程必须符合GMP（Good Manufacturing Practice，药品生产质量管理规范）之外，我国对药品（包括中药材）的研发、临床、生产、经营和使用都还有包括GLP、GCP、GAP、GSP和GUP等一整套严格的质量管理规范。而对所有与药品质量息息相关的计算机化系统（包括自动化控制系统、信息化系统、仪器、设备以至工程等）也需要符合国际药物工程协会（ISPE）的GAMP （GoodAutomation Manufactory Practice，良好自动化生产实践指南）和美国FDA的21CRF Part11（电子记录和电子签名）等规范的要求。而所有这些规范，其实质性的作用就是要确保药品从研发、临床、生产、经营、流通到使用等的整个生命周期的各个阶段和各个方面，其质量因素是真实可靠的、可控和可追溯的。

    为了保证这些计算机化系统（包括硬件、软件、文档和相关设备）的合规性（包括系统的可靠性、质量的可控性、数据的真实完整性和可追溯性），如何按照GAMP及其它相关规范的要求，严格而合理的计算机化系统验证CSV（Computerize SystemValidation），就成为制药行业自动化与信息化系统与工程重要的合规性内容。为此，国家食品药品监督管理总局于2014年6月17日也再次发布了《药品生产质量管理规范（2010年版）》的附录《计算机化系统》（征求意见稿），从而为我国制药行业落实计算机化系统验证工作提供了正式的法规依据。

    4　制药行业自动化和信息化建设的方向问题

    根据《医药工业“十二五”发展规划》、国家的“两化融合”政策以及中国化学制药行业协会制订的《化学制药行业“两化融合”评估指标体系》的指标要求，制药行业自动化和信息化建设的重点方向包括以下5个方面：

    （1）研发体系：建立基于信息化集成的研发体系或平台，提升药物研发水平和速度。

    其中主要包括：计算机辅助设计开发、PAT（过程分析技术）和QBD（质量源于设计）的应用；实现药品研发系统（实验室系统LIMS、中间实验放大系统）与生产过程的自动化控制和管理系统、药品质量管理系统的综合集成。

    （2）生产体系：推动生产过程自动化与生产经营管理信息化的综合集成，建立管控一体化的现代生产体系。主要包括：

    • 提高原料药生产的自动化化水平，探索实现原料药生产全过程的自动化批控制(Batch Control)模式，为实现真正的原料药生产的MES系统打好基础。

    • 优先建立制剂药生产全过程在线、实时质量监控系统，采用信息化和自动化相结合手段，消除制剂药生产的信息化孤岛，最大限度约束、规范和取代人的行为，提升制剂药生产的GMP执行力度，确保药品质量。

    • 克服目前制药设备的封闭性，改进自动化制药设备开放性与合规性，开放制剂生产设备对药品关键质量数据和重要生产工艺数据的输出，提供外部系统制药生产设备统一协调的干预功能，为实现制剂药生产真正的自动化批控制和MES系统创造条件。

    • 在实现和完善原料药和制剂药生产全过程自动化的基础上，实现与企业的生产、质量和经营管理系统的信息化综合集成，推动生产过程自动化系统(FCS)与生产经营管理(ERP)的信息化综合集成，建立真正和完整的制造执行系统(MES)和综合自动化系统(IACS)，实现真正管控一体化集成的现代生产体系。

    （3）经营管理体系：推动企业各业务系统的信息化综合集成，建立现代化的经营管理体系。

    主要包括：完善各业务系统单项信息化应用（生产、计划、质量、设备、营销、供应链、财务、人力资源、安全等）；实现企业核心业务（产、供、销）综合集成；实现企业各业务系统（ERP、FCM、SCM、CRMEBS）的综合集成，建立现代化的经营管理体系。