中藥企業MES系統的研發及應用

洪艷萍，趙路軍，許 祎，樊春樂，李連海

（浙江中控軟件技術有限公司，杭州 310053）

我國中藥從丸、散、膏、丹、湯手工生產發展到目前初步形成規模的格局，雖然有了很大進步，但長期以來，中藥的生產水平沒有取得顯著性突破，主要原因在于中藥的生產設備零散而不配套、有設備而無控制、有生產線而無優化、高新技術在生產工藝及裝備的推廣應用力度不夠等等。要扭轉這一局面，就必須立足于國內設備的購置和現有設備的改造，構建中藥企業MES系統，積極應用高新技術改造中藥傳統產業。同時，我國絕大部分中藥制造企業的計劃層與控制層存在相互脫節的現狀，即決策管理層的信息系統如ERP和底層的控制系統如DCS處于相互獨立的狀態，無法保證企業高質量低成本目標的實現，極大地制約了企業生產管理水平的提高。

要解決以上問題，必須建立適合中國中藥制造企業的MES系統。目前國外沒有中藥行業MES系統研究的相關資料，國內相關文獻也較少。文獻[1]提出以優化整個生產過程為核心的基于知識的中藥制藥企業MES系統；文獻[2]研究了中藥制造企業生產全集成自動化模型和中藥企業MES系統的架構；文獻[3]闡述了中藥制藥企業的生產特點并提出中藥制藥企業MES系統的架構；文獻[4]建立基于MES的中藥企業生產制造系統網絡集成平臺?；诖?，本文研究了適合中藥制造企業的MES系統，搭建生產管控一體化信息集成與功能應用平臺，實現配方優化、物流跟蹤、績效評估、生產可視化及輔助決策等業務功能，提升中藥制藥企業生產操作、生產管理及生產經營的信息化管理水平，為企業實現數字化、精細化、標準化、敏捷化管理提供全面可靠的支撐與平臺。最終某中藥企業的應用效果表明，該系統可有效幫助企業實現降低原料與能量消耗、降低成本、提高產品產量與質量、增強對市場的快速反應能力和市場競爭能力，實現全面提高經濟效益的目標[5-7]。

1 中藥生產過程MES系統

為了達到中藥制藥企業的生產要求，并結合中藥生產的特點，提出了面向中藥生產活動的MES體系架構，如圖1所示。

圖1所示中藥生產過程MES系統的核心為綜合信息集成平臺，其架構圖如圖2所示。它是集團式企業的信息化基礎設施，不僅提供了基于分布式部署要求的技術架構，而且也是MES系統的基礎開發平臺，所有的MES模型、應用模塊都在中控MES綜合信息集成平臺上開發，模塊之間具有良好的協作性，并且基于平臺式的開發，也為各個應用模塊帶來良好的可擴展性。

圖2 中藥生產過程綜合信息平臺架構Fig.2 Comprehensive information platform architecture of Chinese herbal medicine production process

綜合信息集成平臺分為用戶管理、權限管理、數據源管理、參數管理、日志管理5大部分。平臺支持域認證集成，并可手工或周期性更新用戶名單和權限；支持通用用戶權限管理模式，包括角色和分組等方式；平臺支持郵件和短信報警，提供SMTP郵件服務器與短信平臺支持，報警方式可靈活定制，支持計劃任務、審批流或狀態等方式驅動；平臺靈活支持IOS系統（手機、平板電腦）、Android系統（手機、平板電腦）等主流移動終端業務接入，兼容性良好，人機界面一致性較高。

1）用戶管理

企業的組織機構由一系列層次化的組織單元構成，每一個組織單元、崗位都具有不同的管理職責與權限。

綜合信息平臺提供了全面組織架構管理，支持層級機構和用戶組機構，滿足現代企事業機構復雜、靈活的矩陣式組織模型的要求。

2）權限管理

綜合信息平臺通過對各類操作權限設置和組織機構設置緊密配合來實現應用分工以及業務權限管理。

權限配置不僅可以對組織、用戶組、人員、崗位進行一般性的權限配置，還可以實現權限分層管理以及權限繼承等復雜的權限管理功能。

3）數據源管理

數據源管理是數據管理的基礎模塊，數據源管理包括映射數據源及映射數據視圖2塊功能。

綜合信息平臺通過對主流關系數據庫訪問接口的封裝，可以實現將數據庫內的數據表架構逆向生成數據視圖的方式，將數據庫信息映射至平臺中；還可以將其架構信息保存至平臺數據庫中，并且可以對其基礎屬性做進一步擴展。

4）日志管理

日志管理具有日志記錄功能，能夠記錄用戶的操作行為，使管理員能夠更為方便快捷地管理維護系統。

功能包括用戶名稱、操作對象、操作類型、操作時間、對象信息、登錄IP；同時具有操作日志查詢功能，能夠根據用戶名、操作對象、起止時間、操作類型等對用戶的操作日志進行查詢。

5）參數管理

參數設置的主要功能是對綜合平臺業務端的設置，根據平臺的功能和客戶端用戶的實際需要，配置綜合平臺的使用功能。

功能包括功能模塊的配置，集成業務子系統的配置，平臺系統服務配置等，為平臺內組件的管理和發布提供了接口，為實現集成管理提供統一服務。

如圖1所示，在綜合信息集成平臺上針對中藥生產企業開發的主要功能模塊包括質量管理、配方管理、物流跟蹤管理、運行績效管理和生產數據挖掘等，為了實現以上功能還需建立中藥生產企業的工廠模型和業務模型，以及實時數據庫系統。通過建立企業生產實時數據采集網，收集各個裝置及各個部門的生產信息數據，利用集成的各種數據，進行生產的協調、統計、分析、優化，實現優化生產和優化操作的目標。最終建立符合中藥生產管理規范的MES系統，達到穩定生產、提高產品產量和質量、降低消耗、降低成本、獲取最大的經濟效益。

2 中藥生產過程MES系統應用研究

本文以某中藥企業為背景開展MES系統的應用研究。該企業是一家集科研、生產、銷售、種植為一體的高科技企業。具有年產膠囊7億粒、片劑11億片、散劑5億包、糖漿2000萬瓶、顆粒劑1440萬包的生產能力；已通過GMP認證的生產線12條，可生產膠囊劑等12種劑型。目前，公司生產的中藥品種達140多個。

1）總體設計目標

基于中藥生產特點，采用計算機技術、數據庫技術、先進控制技術和系統集成支持技術、系統工程理論等，結合中藥廠的實際情況進行應用開發，基本實現該中藥廠網絡化、系統化、智能化和信息化。所設計的MES能實現工廠的優化管理、優化計劃和調度、優化操作和過程控制，并能為企業的決策層提供管理決策依據，為監控層提供優化操作、控制和管理的策略。

2）具體設計目標

將整個企業的生產活動集成起來，建立內部信息一體化平臺，實現企業管控一體化。

（1）完成企業內部資源的合理規劃與管理。

（2）實現對關鍵裝置信息的實時監控和及時分析處理。使決策層在第一時間掌握企業的生產經營狀況，以便分析和決策。

（3）實現關鍵工藝過程的生產操作優化，從而達到降低原材料與能量消耗、降低成本、提高產品產量與質量、提高企業經濟效益的目標。

（4）建立適合中藥生產企業的MES系統，消除決策層與監控層信息斷層的現象。

3）設計原則

在該中藥企業的MES系統的設計過程中，考慮了企業的現有信息化投入與現狀，并遵循了以下原則：

（1）統一規劃、分步實施。結合中藥廠MES系統的目標，在規劃設計中根據實際情況確定不同的模塊、確定不同實施階段的成效，分模塊、分階段由易到難、由點到面分步實施，保證見效一塊再上一塊，充分保護企業投資。

（2）信息集成、實現知識管理。實現企業相關生產、經營信息的共享和集成，保證企業工作流程的監控和信息傳遞，同時考慮人與信息、技術的全面集成，實現知識管理。

（3）充分考慮MES系統的分步實施特點，采用模塊化結構。

（4）在實施過程中，充分考慮現有通訊網絡、計算機硬件資源等的再利用，保護企業以前在信息系統建設上的投入。

4）中藥生產過程MES功能模塊。

中藥生產過程MES系統的功能模塊如圖3所示。

中藥生產企業的典型功能模塊有：

（1）原料藥管理。中藥與化學藥生產的最大不同在于其加工的對象不同，即使用的原料不同。由于中藥原料是來自天然的動物、 植物、礦物等中藥材，帶來了藥材前處理和提取等生產的特殊性，因此中藥生產企業中應配置原料藥管理模塊。

圖3 中藥制造執行系統功能模塊示意圖Fig.3 Schematic diagram of function module in MES system of Chinese herbal medicine production process

（2）配方管理。配方指導直接生產，還可用于衡量與考核生產水平。在標準配方的基礎上，針對生產訂單可設置不同的配方參數，如生產工藝、工藝參數、物料批次等相關屬性。另外，由于中藥原材料的特殊性以及生產受設備等因素的影響，所以配方需要在中藥生產過程中做動態調整。比如在生產流程中當檢測裝置檢測到溫度、壓力、狀態等達一定的值后再加入一些物料。MES根據已定義的產品配方或產品實現的細節形成生產指令，為控制層提供“如何生產”的指示。

（3）質量管理。質量管理貫穿于中藥生產活動的全過程，從藥材的采收，貯運到生產的每一環節，都離不開質量管理，因此該MES的質量管理系統包括原材料質量管理，樣品管理、實驗數據采集、質量標準管理等，通過對關鍵過程工藝參數和質量檢測參數進行監控，為產品質量控制提供支持，并將其與生產運行與優化、生產調度優化與管理等模塊進行數據共享。

（4）生產批次跟蹤。中藥生產要求有十分嚴格的批號記錄，從原材料、供應商、中間品以及銷售給用戶的產品，都需要記錄，當出現問題，可以通過批號反查出是誰的問題。所以該MES實現工序至工序的材料跟蹤，提供完整的生產記錄和材料的來龍去脈，實現生產記錄自動化，提供完整的批量生產過程的歷史記錄，提高生產可跟蹤性，滿足產品管理的需要。

3 結語

中藥企業生產過程MES系統的運行，通過配方優化、物流跟蹤、績效評估、生產可視化及輔助決策等業務功能應用，實現了生產過程中海量信息進行集成、監控、統計、分析與優化的綜合管理；有效地支撐了企業優化流程、規范操作、過程分析、質量控制、批次跟蹤等生產管理活動，使產品質量、生產成本得到了有效的控制，企業安全、質量、環保等方面的管理水平顯著提高。

[1] 黃海松，謝慶生，李少波，等.基于知識的中藥制藥企業MES[J].系統工程理論與實踐，2012，32（1）：164-172.

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[3] 高學金，王普，張會清，等.面向制藥行業MES的研究[J].自動化博覽，2005，22（6）：61-63.

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