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嘉峪檢測網(wǎng) 2024-11-01 18:36
隨著科技的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)中醫(yī)藥行業(yè)正站在一個新的歷史起點上。近年來,國家層面對中醫(yī)藥的傳承與創(chuàng)新發(fā)展給予了高度重視,相繼出臺了一系列政策,旨在通過科技創(chuàng)新推動中醫(yī)藥現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型,智能化、自動化已成為當(dāng)下制藥行業(yè)的主要發(fā)展趨勢。作為與中藥制劑非常緊密相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備,其數(shù)字化與智能化升級也迫在眉睫,本文基于北京翰林航宇科技發(fā)展股份公司(以下簡稱“翰林航宇”)近年來開展的智能化工程,闡述了對中藥制劑設(shè)備的數(shù)字化升級改造的探索與思考。
中藥生產(chǎn)作為中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)鏈的中部環(huán)節(jié),“上”對接著中藥藥材處理與加工,“下”聯(lián)結(jié)著產(chǎn)品的質(zhì)量與銷售,是產(chǎn)業(yè)鏈中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié),是中藥由藥材到產(chǎn)品不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是可以持續(xù)性提高中藥產(chǎn)品藥效、發(fā)揮中藥作用、發(fā)揚中醫(yī)藥在國內(nèi)外影響力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。隨著中醫(yī)藥與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、現(xiàn)代加工業(yè),以及數(shù)控技術(shù)的深度結(jié)合,利用機械設(shè)備代替手工進(jìn)行藥品加工已經(jīng)成為中醫(yī)藥品加工的常態(tài)。
然而,中醫(yī)的“血緣”與“基因”決定了其在加工設(shè)備、加工方式和加工過程等方面,無法完全參照西藥生產(chǎn)設(shè)備的細(xì)節(jié)與參數(shù)。同時,受限于有些設(shè)備無法收集保存生產(chǎn)數(shù)據(jù),影響了智能檢測技術(shù)的應(yīng)用。目前,有些中藥制劑生產(chǎn)的質(zhì)量監(jiān)控還停留在生產(chǎn)人員每隔 10 min ~ 15 min 的抽檢階段,導(dǎo)致中藥制劑質(zhì)量存在波動性大,工人勞動強度高、生產(chǎn)效率較低等問題,這嚴(yán)重制約了中藥制劑質(zhì)量的提高。
將新一代信息技術(shù)應(yīng)用于中藥制劑的生產(chǎn),實現(xiàn)海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的高頻采集與實時存儲,以及對中藥生產(chǎn)進(jìn)行科技賦能,提高藥品產(chǎn)能、保證藥品質(zhì)量,并不斷降低生產(chǎn)成本,不僅是中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)從業(yè)人員的共同目標(biāo),也是《推進(jìn)新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)國家科技重大專項成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化試點示范工作要點》的重點任務(wù),還是《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中關(guān)于“中醫(yī)藥傳承與創(chuàng)新發(fā)展”的主要內(nèi)容。本文將分別從為什么要進(jìn)行數(shù)字化改造?從哪些方面進(jìn)行改造?最終的呈現(xiàn)形式應(yīng)該是什么?3 個方面進(jìn)行分析與討論。
1、中藥制劑設(shè)備數(shù)字化升級的必要性
從世界范圍來看,特別是歐美發(fā)達(dá)地區(qū),制藥設(shè)備生產(chǎn)廠家較多。因為起步早、技術(shù)積淀深,應(yīng)用經(jīng)驗豐富,這些制藥設(shè)備企業(yè)往往具備為藥廠提供整體解決方案的能力。除此之外,還有一些單一、專業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)公司,專注某一類藥品的機械化設(shè)備研發(fā),在細(xì)分領(lǐng)域具備較強實力。這些公司普遍采用的遠(yuǎn)程設(shè)備管理方案:利用互聯(lián)網(wǎng)連接客戶設(shè)備,對設(shè)備參數(shù)、運行監(jiān)控指標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控,使各級管理人員對設(shè)備整體運行情況有全面了解。
在國內(nèi)中藥制劑領(lǐng)域,我國制藥設(shè)備企業(yè)數(shù)量、產(chǎn)品品種、規(guī)格、產(chǎn)量等方面均在國際上占有優(yōu)勢。特別是在信息技術(shù)主導(dǎo)的“中藥工業(yè) 4.0”時代背景下,促進(jìn)傳統(tǒng)中藥產(chǎn)業(yè)進(jìn)行數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級成為了行業(yè)中的熱點。
在中藥炮制生產(chǎn)過程中,電磁炒藥機采用電磁加熱技術(shù)、微電腦控溫技術(shù)、智能補溫技術(shù)以及芯片植入技術(shù),可以將中藥炒制的工藝參數(shù)植入芯片,實現(xiàn)智能化批量生產(chǎn)、一鍵自動出料,并區(qū)別清炒、碳炒、輔料炒、麩炒、蜜炒、醋炒等多種加工方式,可替代傳統(tǒng)加熱方式,推動中藥飲片的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),同時保證飲片在生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定、安全、便捷、環(huán)保等。
在中藥提取過程中,借助自動控制系統(tǒng)和在線檢測系統(tǒng),依靠電子計算機或控制器對生產(chǎn)過程進(jìn)行自動化控制,以及利用傳感器技術(shù)及時檢測各種工藝環(huán)節(jié)(提取、濃縮、醇化、干燥等)的參數(shù)信息,使自動控制、實時監(jiān)測傳感器的智能制造過程體系,可以解決部分目前中藥制劑水平方面所存在的障礙。傳感器、大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用,為在線檢測信息采集提供了穩(wěn)固的基礎(chǔ),提升了中藥智能制造體系對于生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控、反饋和優(yōu)化調(diào)整能力,為中藥制劑原料產(chǎn)業(yè)升級奠定了基礎(chǔ)。
在制劑制造過程中,天津天士力制藥集團(tuán)搭建了數(shù)字化研究平臺體系,通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)和信息系統(tǒng),研發(fā)高速微滴丸工藝與成套智能設(shè)備,用以監(jiān)測制劑成型的穩(wěn)定性和均勻性,如滴制的丸劑或丸形的工業(yè)成像與圖像識別,實時判斷工藝終點。
由此可見,隨著信息技術(shù)的發(fā)展,國內(nèi)外企業(yè)或科研機構(gòu)均認(rèn)識到:通過數(shù)字化對中藥制劑生產(chǎn)進(jìn)行管理,不僅僅是改變中藥制劑生產(chǎn)的一種方式,也是精細(xì)化管理的迫切需求,更是不斷提升中藥制劑品質(zhì)的必要途徑[2]。而中藥制劑生產(chǎn)設(shè)備作為與中藥制劑產(chǎn)品關(guān)聯(lián)非常緊密的精密儀器,關(guān)系到生產(chǎn)工藝的各個環(huán)節(jié),通過設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)全過程的數(shù)字采集在技術(shù)可行性上非常簡單。同時,通過對設(shè)備自身運行參數(shù)的實時采集,還可進(jìn)一步分析出設(shè)備運行參數(shù)和中藥制劑產(chǎn)品質(zhì)量之間的量化關(guān)聯(lián),從而實現(xiàn)中藥制劑品控在生產(chǎn)過程中的自動調(diào)節(jié)。
對中藥制劑生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)代科技賦能,實現(xiàn)中藥制劑生產(chǎn)過程的數(shù)字化采集與應(yīng)用,是中藥行業(yè)新舊能力轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)工具升級換代的需要,也將是各中藥制劑設(shè)備廠商當(dāng)下須搶占的“技術(shù)高地”[3]。
2、中藥制劑設(shè)備數(shù)字化升級幾個關(guān)鍵內(nèi)容
首先,將人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于中藥制劑的生產(chǎn)中,對生產(chǎn)全過程進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化、記錄、分析、存儲和傳播,從而實現(xiàn)夯實的技術(shù)支撐與科技賦能,直接的優(yōu)點在于能夠為中藥一直以來可能存在的療效評估模糊性提供明確和量化的解決方案[4]。
其次,將實時生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集和新一代信息技術(shù)相結(jié)合,可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程中設(shè)備、環(huán)境、藥品質(zhì)量的遠(yuǎn)程監(jiān)控和實時生產(chǎn)預(yù)警,將人工定時抽檢的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;技檢”+“人檢”的混合方式,是提高中藥制劑品控與精細(xì)化管理水平的有效手段。
最后,對生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與價值挖掘,有助于發(fā)現(xiàn)中藥制劑品質(zhì)指標(biāo)與生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)、制劑設(shè)備運行參數(shù)之間的關(guān)聯(lián),從而進(jìn)一步實現(xiàn)制劑設(shè)備和環(huán)境控制系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中的自動調(diào)控。
從中藥制劑生產(chǎn)及精細(xì)化管理角度看,中藥制劑生產(chǎn)過程產(chǎn)生的大量珍貴數(shù)據(jù)如果無法收集保存,則難以歸納總結(jié)具體藥劑品種物性變化規(guī)律和設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)的變化規(guī)律,而這些信息是進(jìn)一步優(yōu)化制劑工藝、處方,以及開發(fā)適合中藥特點的壓片機的基礎(chǔ)。因此,中藥制劑的外觀、重量、主成分等均有必要進(jìn)行高頻密集采集。
從中藥制劑自身特性角度看,中藥制劑由中藥原材料和輔料組成,與化藥片劑相比,存在服用劑量大、輔料使用量空間小等特點。此外,不同的劑型還存在諸多個性化特點。以中藥片劑為例,壓片顆粒流動性與壓縮成型性差,吸濕性強,壓片時則需要額外注意嚴(yán)格控制車間溫濕度等。因此,中藥制劑的生產(chǎn)環(huán)境(如溫度、濕度等),以及制劑的個性化特征均需根據(jù)工藝進(jìn)行采集。
從制劑設(shè)備的使用和維修角度看,中藥制劑設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,中藥制劑往往還存在劑型大,半成品有黏附或泄漏風(fēng)險,使得制劑設(shè)備關(guān)鍵部件易損耗,設(shè)備使用壽命顯著小于設(shè)計壽命。因此,根據(jù)不同中藥制劑特點,實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài),并對關(guān)鍵部件的運行參數(shù)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集、可視化呈現(xiàn)尤為重要[5]。
3、數(shù)字化中藥制劑設(shè)備的理想呈現(xiàn)形式
近年來,隨著“智改數(shù)轉(zhuǎn)”理念在各行各業(yè)的快速傳播,中藥制造領(lǐng)域已開始了傳統(tǒng)中醫(yī)文化與新一代科技相結(jié)合的探索,在大數(shù)據(jù)可視化、遠(yuǎn)程控制、數(shù)字孿生等方面均取得了可圈可點的成果。本文基于與翰林航宇開展的中藥制劑設(shè)備的數(shù)字化改造工作,提出了以下幾點思考與建議:
(1)立足現(xiàn)有投資,分步推進(jìn)智改數(shù)轉(zhuǎn)工程
中藥制劑生產(chǎn)設(shè)備單位價值高,且與整廠的布局、水電融為一體,全新重建自然能一步到位,但耗資巨大,且影響正常生產(chǎn)。對于新建藥廠而言,采購最新設(shè)備,構(gòu)建現(xiàn)代化數(shù)控產(chǎn)線自然是不二選擇。但是,對于正在排產(chǎn)的老藥廠而言,根據(jù)自身生產(chǎn)情況,從“生產(chǎn)單元→產(chǎn)線→車間→整廠”逐步推進(jìn),分步實施,才是平衡投資與生產(chǎn),協(xié)調(diào)投入與產(chǎn)出的靈活選擇。
(2)相信國內(nèi)自由科技力量,掌握智改數(shù)轉(zhuǎn)主動性
目前我國雖在原創(chuàng)性方面還略落后于少數(shù)國外發(fā)達(dá)國家,但在技術(shù)的應(yīng)用上,在國際范圍已具備相當(dāng)?shù)母偁巸?yōu)勢。而生產(chǎn)設(shè)備的“智改數(shù)轉(zhuǎn)”本身就是對物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等技術(shù)的綜合利用,國內(nèi)自有技術(shù)力量可以很好地提供更具價值的服務(wù)。
(3)走“專精特新”之路,盡量與藥廠個性化業(yè)務(wù)解耦。
一個行業(yè)的“智改數(shù)轉(zhuǎn)”既包括與生產(chǎn)緊密相關(guān)的數(shù)字化監(jiān)控內(nèi)容,也包括管理上的數(shù)字化內(nèi)容,還包括管理與生產(chǎn)相結(jié)合的交叉部分。對于藥機生產(chǎn)企業(yè)而言,專注產(chǎn)品,將自身產(chǎn)品打造成可插拔式的智能單元非常重要。一方面,藥機生產(chǎn)企業(yè)可以將多年的設(shè)備生產(chǎn)、維護(hù)經(jīng)驗融入“智改數(shù)轉(zhuǎn)”工作;另一方面,關(guān)注一點集中發(fā)力,可將“智改數(shù)轉(zhuǎn)”做細(xì)做深。對于與整體的融合,只需公開必要數(shù)據(jù)接口即可。將藥機設(shè)備模塊化,做成整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的一塊“拼圖”,本身也是極具技術(shù)攻關(guān)價值的一項挑戰(zhàn)。
4、總 結(jié)
與化藥設(shè)備相比,鑒于中藥制劑的特性,其生產(chǎn)設(shè)備在性能的穩(wěn)定性、精密度、耐用性有明顯不足。同時,由于前期產(chǎn)能投入集中在國外設(shè)備,在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中,存在成本高、周期長等現(xiàn)實問題。所以目前除極個別中藥制劑設(shè)備廠商實現(xiàn)了部分型號制藥設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)上云,并建設(shè)有數(shù)字化仿真車間外,大部分國內(nèi)其它設(shè)備廠商的關(guān)注重點尚停留在生產(chǎn)設(shè)備的機械質(zhì)量和機械可靠性上,在生產(chǎn)過程中全面數(shù)字化管理,生產(chǎn)工藝數(shù)字孿生等深層次數(shù)字化應(yīng)用方面均存在較大不足。本文結(jié)合近四年來與翰林航宇共同進(jìn)行的數(shù)字化改造經(jīng)驗,總結(jié)了“分步實施、技術(shù)自研,專精特新”的智改數(shù)轉(zhuǎn)工作思路,希望能為廣大藥企與設(shè)備供應(yīng)商提供有價值的經(jīng)驗。
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本文作者張士威、張磊、池明芳,翰林航宇(天津)實業(yè)有限公司,僅供交流學(xué)習(xí)。由“制藥工藝與裝備”平臺整理首發(fā),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除。歡迎關(guān)注“制藥工藝與裝備”公眾號,獲得最新制藥業(yè)創(chuàng)新技術(shù)、新聞動態(tài)等熱點話題。

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