【迦南药机杯】制药行业应先做好制药工业1.0

石头968

什么是工业4.0→
工业4.0—互联网+智能制造

（德国）工业4.0
（美国）工业互联网
（中国）中国制造2025
（德国）德国数字化战略2025

德国数字化战略2025主要内容：

千兆光纤、新创业时代、智能互联、数据主权
新商业模式、政策框架、数字教育
核心是“网络互联”“智能制造”
人、设备、生产线、工厂、供应商
产品、客户、市场……无缝互联！
互联方式是“数据”→“大数据”

工业1.0
机械化时代
蒸汽动力代替人力
工厂代替手工作坊

工业2.0
电气自动化时代
电力代替蒸汽动力
自动化
规模化生产

工业3.0
信息化时代
计算机控制
电子信息化
产能过剩时代

工业4.0
互联网+智能制造
智能工厂
智能产品
智能物流
全面互联

MES制造执行系统，WMS仓库管理系统
EMS设备管理系统，APS高级排程系统
EAM企业资产管理，HRMS人力资源管理
CRM客户关系管理，TMS运输管理系统  

制药工业4.0
全流程监管，上下游数据共享

供应商
1、原辅料
2、包装材料
3、硬件软件
4、备件耗材
5、公用介质
5、第三方服务商

智能化工厂
1、人
2、设备
3、生产线
4、厂房环境
5、物料与产品
6、服务与服务

客户与市场
1、仓储物流
2、经销商
3、医院药店
4、患者
5、市场需求
6、个性化服务

上/下游、全过程/全生命周期、全数据链……无缝互联

3点忠告：
1、不要在不具备“成熟工艺”的情况下做自动化
2、不要在不具备“成熟管理模式”的条件下做信息化
3、不要在不具备“网络化和数字化”的基础上做智能化

制药工业1.0  
稳定工艺，稳定管理模式
制药工业2.0  
实现“精益化”生产和“透明化”生产
制药工业3.0  
实现“数字化工厂”和“智能制造”
制药工业4.0  
实现“互联网+”和“制药工业4.0”

制药行业智能化方面最基本的问题
1、药品生产工艺的稳定性
2、批量生产与连续化生产问题
3、GMP合规性与智能制造解决方案
4、药品数据完整性的解决方案
5、智能制药工厂建设的分步实施方案   

让我们先从1.0开始吧！

制药终结者

蛮有道理，观点认同，恰好我也写了一篇，欢迎交流

石头968

从2015年开始，国内生产企业及自动化设备供应商都在主动或被迫的关注“工业4.0”。大家正在一头雾水时，国家抛出了“中国制造2025”，这时候所有人都慌不择路的要变革，想紧跟国家的步伐。殊不知“工业4.0”到底是什么都没有弄明白！

生产企业迫不及待的上MES，买Robot，简单粗犷的以为这样就实现了“工业4.0”。

自动化设备供应商更甚，简单的用PLC代替继电器、Robot取代传统式的机械手、加装一两台伺服电机等，然就把机器贴上“智能”的标签；以之迎合客户的胃口。

此文并无抨击之意，而是对“工业4.0”的一点点探究；想以此“药引子”，激发工程技术人员、生产管理人员、信息从业者等诸领域同仁，共同头脑风暴，将其（工业4.0）从概念化，碰撞为可以落地的，实实在在的可执行的一个个思路、标准、规范。

一、 工厂信息系统

现在普遍认同将工厂信息系统分为4级：
Level1，即现场层，包括传感器，仪表，电机、气缸等执行机构，也包括特定的设备及专业仪器，当然也涵盖PLC、PAC、工控机、嵌入式控制单元及HMI。
Level2，即控制层，主要使用高性能的PLC或工控机将分布于全厂的各Level1单元进行联网，数据汇总，集中控制。HMI为标配人机交互系统，其还会有SCADA系统，同一管理，实现人机交互。
Level3，即生产层，一般为MES系统，还会有设备管理系统等。主要面向订单执行、生产计划、排程等。
Level4，即企业层，ERP系统，完成财务、人员、订单等管理。

有些专家会将SCADA系统划分为Level2.5，认为其是Level2和Level3的中间层，完成之间的数据交互。

从上述分层可以看出，Level1和Level2的界限其实很含糊，大体上是依据控制器或仪表执行效率高低、及数据交互量的大小来区分，表征出来的就是网络协议、架构的不同。

面向“工业4.0”的工厂信息系统应具备以下属性：
1、网络化
   即全厂的各个环节皆应联网，实现网络化，便于信息交互、集中管理及监控。利用总线网络、以太网等技术，实行网络布局。
   随着工业以太网的发展，我们有足够的理由相信，未来工厂信息系统的网络物理层会趋于同一，一网到底一定是大趋势，即工业以太网，在其基础上根据不同的应有要求（实时性、吞吐量）运行不同的协议（PROFINET、POWERLINK、EtherCAT等）。而不同协议的数据在传输到一个控制节点时，会自行编译，再传输至下一个不同协议需求的控制节点。
2、统一性
       ①统一的通讯：实现了从现场级、控制级到管理级协调一致的通讯，实现不论身在工厂的哪一级，都可以访问任意的一个设备、控制单元、仪表、查看订单、设备信息等。
       ②统一的数据管理：工厂的所有设备、人员等从统一的全局共享数据库中获取数据。实行统一数据管理机制，所有的系统信息都存储于一个数据库中，实现系统的整体性、提高信息的准确性，从而对工厂的安全稳定运行提供技术保障。
3、开放性
   ①网络的开放性，面向通用的、标准的网络（以太网）。
②对办公系统开放并支持。
③远程访问的开放性（APP/WEB访问）。

二、 生产联动系统
市面上现在存在诸多管理系统，例如：MES、WMS、EMS、EAM、APS、DNC等等，
其最大弊端就是各系统相互独立，无法协调运作，使用者还需要在不同系统间进行纸质流程操作！
当然也有生产企业已经意识到这一点，在上MES系统时，要求供应商在MES基础上增加“高级排程”、“设备管理”等功能，但终究是治标不治本。这也给系统供应商提供了一个契机、指明了一个方向：市场需求的是一个全面的、统一的、无缝的管理系统。
在这提出一个概念：“PCAS” Production continuous action system。生产联动系统！
符合“工业4.0”的管理系统应具有：功能全面性、数据统一性、交互无缝性、操作开放性。

生产联动系统，应涵盖工厂信息化的所有功能，且访问统一的全局数据库，保证各子系统间数据的统一性、完整性、实时性。

从“订单下发”、“订单执行”的过程可以看出：PCAS（生产联动系统）是工厂内所有管理系统的大脑中枢、纽带、中间环节。其用于协调各系统的运作，及各系统间的信息数据交换。所有的数据管理、备份皆由PCAS完成，各管理系统仅作为PCAS的一个标准模块。进而使ERP仅仅面向于一个接口（PCAS），而不是像以前一样， ERP要承担协调功能，面对多个不同的系统。

三、 “智能”机器
“智能”机器，人们理所当然认为就是机器人取代人、现有的机器和设备。

不可否认随着科技的进步，机器人将更加的“智能”，但可以确定是在可预见的时间内，机器人不可能完全的取代人，更无望替换自动化设备。机器人只将会“大规模”的应用在各行各业的自动化设备上。

   我们在大力的倡导研发“智能”机器，但什么样的机器才叫“智能”机器呢？业内缺暂无定论。个人认为在短期之内无法实现所谓“智能”机器的梦想，只会促使现有的自动化设备不停的更新、换代，不断的、持续的提高设备的自动化程度。所以“智能”机器这个梦想不失为一个很好的“催化剂”，鞭策着工程技术人员、研发人员。

自动化设备是由机、电、气、液构成，比喻为一个人：PLC/PAC就是大脑，电、气、液就是肌肉，机械就是骨架。它们相互配合、协同运作，实现既定的功能。若想使其更加的“智能”，那就像军队一样，需要一个强而智慧的指挥官，即“PCAS”。而设备应加强自身的“军事素质”，也就是自动化程度更大。由这样的“士兵”和“指挥官”组成部队，才是我们需要的。

那什么样的自动化设备，才能更进一步的符合“工业4.0”的要求呢？个人认为应从以下几个方面改善、提高！

1、机械部分：设计应趋于模块化、标准化、简单化。；需要同步、凸轮等功能时，尽量使用伺服同步、电子凸轮等伺服系统替换传统的机械部件，减少复杂的传动机构。需要调节部分应尽量采用伺服电机进行自动调节；手动调节部分应尽量使用编码器进行数值反馈提示；不可调节部分应尽量使用快换方式的模具、工装。
2、电气液部分：应参考相关国内、国外标准；还应考虑安全、防爆等标准。
3、程序部分：编写方式应符合PLCopen标准；进行必要的软性安全防护的程序编写；设备信息、生产信息进行分类、汇总，以便于数据采集。开放命令接口，以便MES系统对机器进行控制。
4、人机交互部分：应提供全面的设备、控制器、生产等信息。
“工业4.0”工厂不仅需要对自动化设备进行设备信息、生产信息的数据采集，还要实现对其进行必要的控制。对自动化设备而言也就是信息反馈，任务下行两个功能。

四、 “工业4.0”带给设备供应商的机遇
如前文所述，“工厂信息系统”中Level2和Level3之间存在一个中间层，完成两级之间的数据交互。而就Level3（管理系统）来说，其不仅需要获取Level2（设备/机器）的信息数据（设备信息、生产信息），还需要实现对Level2（设备/机器）的管理（命令控制）。即“信息反馈”，“任务下行”。
但在现行情况下，Level2（设备/机器）相对于Level3（管理系统）是处于“被动式”的角色，不管是“信息反馈”，还是“任务下行”都要依靠中间层的“数据采集”软件来辅助。

这就给生产厂家在构建信息化工厂时，带来很多问题。需要另行购买“数据采集”软件，导致额外的费用支出。
主要是由以下原因导致的：
1、设备供应商采用不同的控制系统（PLC/PAC等），提供不同的协议（数据）接口、不同的网络接口。（信息反馈）
2、设备供应商的设备数据（设备信息、生产信息）无法满足标准接口需求，例如MES、EMS等定义的数据规范。（信息反馈）
3、一般设备供应商开发的设备，并未考虑和MES、EMS等管理系统的对接，也就无法接受上层管理系统的控制命令。（任务下行）
4、设备的程序修改需要额外的资金、人力、时间的投入成本。（任务下行）

上述问题不是生产厂家导致，完全是现有“信息系统”构建方式的弊端。而正因如此，这给设备供应商带来了很大的机遇。即将“信息反馈”、“任务下行”的功能融合在设备/机器里（Level2），给生产厂家带来实惠！

更加自动化的设备应具备：信息反馈，任务下行之属性。未来的自动化设备将会有更加开放的、标准的、规范的数据接口，方便与上层管理系统进行数据、命令的交互。既能“主动式”将设备信息、生产信息抛送至上层管理系统（PCAS、MES、EMS等），又能接受上层管理系统的管理命令（设备的程序预留“管理命令”的接口）。

ZJPK

我很感慨，系统越先进，验证越难越复杂

套路

踏踏实实来吧，这些都是辅助手段


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