探討智能生產(chǎn)技術(shù)在化學藥注射制劑生產(chǎn)中的應用。首先分析了化學藥注射制劑生產(chǎn)的背景，指出傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的弊端及智能生產(chǎn)技術(shù)帶來的變革。接著概述了化學藥注射制劑的生產(chǎn)工藝步驟、劑型與質(zhì)量控制要點。隨后闡述了智能生產(chǎn)技術(shù)在降本增收和提質(zhì)升級方面的優(yōu)勢，化學藥注射劑生產(chǎn)的智能化改造減少人員成本、提高生產(chǎn)效率，通過全生命周期質(zhì)量管理和智能化監(jiān)控確保藥品質(zhì)量。還介紹了智能生產(chǎn)技術(shù)的應用實例，包括自動化生產(chǎn)線中的設備與系統(tǒng)應用以及生產(chǎn)流程智能化，智能化質(zhì)量控制中的智能成像原理和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。最后總結(jié)了研究結(jié)論，并對未來研究方向進行了展望，包括加強智能技術(shù)深度融合、推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型、加強跨學科合作以及完善政策法規(guī)。
Part.01 引言
1.1 研究背景
化學藥注射制劑作為醫(yī)療領域的重要藥物劑型之一，在臨床治療中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。隨著科技的不斷進步，傳統(tǒng)的化學藥注射制劑生產(chǎn)方式逐漸顯露出一些弊端，如人工成本高、生產(chǎn)效率低下、成品合格率難以保證等。而智能生產(chǎn)技術(shù)的出現(xiàn)為化學藥注射制劑的生產(chǎn)帶來了新的變革。智能制造是基于先進制造技術(shù)與新一代信息技術(shù)深度融合，貫穿于設計、生產(chǎn)、管理、服務等產(chǎn)品全生命周期，具有自感知、自決策、自執(zhí)行、自適應、自學習等特征，旨在提高制造業(yè)質(zhì)量、效率效益和柔性的先進生產(chǎn)方式［1］。近年來，大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)在制藥行業(yè)的應用日益廣泛，為化學藥注射制劑的智能生產(chǎn)提供了有力的支持。
1.2 研究目的
智能制藥被視為“無人駕駛”模式，基本不需要人的參與干預。本文研究探索智能生產(chǎn)技術(shù)在化學藥注射制劑中的應用，分析其帶來的優(yōu)勢，為提高化學藥注射制劑的生產(chǎn)質(zhì)量和效率提供理論依據(jù)和實踐指導。智能生產(chǎn)技術(shù)可以實現(xiàn)對藥品生產(chǎn)線的成品檢驗、質(zhì)量控制和工況進行實時監(jiān)視，提高合格率和生產(chǎn)效率。例如，采用智能成像系統(tǒng)，分辨率可達到2448×2048，動態(tài)檢測精度達到 0.02 mm，廢品漏檢率為 0。通過對藥品進行檢視，能夠準確抽取目標特征，如面積、數(shù)量、位置、長度等，并根據(jù)預設的允許度和其他條件輸出識別結(jié)果，包括尺寸、角度、個數(shù)、合格/不合格以及有/無等，實現(xiàn)自動識別功能。同時，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以自動監(jiān)控生產(chǎn)車間內(nèi)智能機器人或人員動作，通過行為軌跡分析對比工單信息后判定是否存在異常情況，并對異常場景報警，確保生產(chǎn)過程的安全和穩(wěn)定。
Part.02化學藥注射制劑生產(chǎn)概述
2.1 生產(chǎn)工藝步驟
2.1.1 原料選擇與制備
原料的選擇對藥品質(zhì)量和安全性起著至關(guān)重要的作用。優(yōu)質(zhì)的原料應具備高純度、穩(wěn)定的化學性質(zhì)和良好的生物相容性。例如，碳酸氫鈉注射液［2］的主要成分是碳酸氫鈉，其產(chǎn)品屬于堿性藥液，對包材有較高的要求。在選擇原料時，需要考慮其溶解度、pKa、分配系數(shù)、吸濕性、晶型等理化性質(zhì)，以及對光、濕、熱的穩(wěn)定性和配伍穩(wěn)定性等因素。同時，還應關(guān)注原料的生物學特性，如對生物膜的通透性、在生理環(huán)境下的穩(wěn)定性、藥代動力學性質(zhì)、毒副作用及治療窗等。只有選擇合適的原料，并進行嚴格的制備工藝，才能確保藥品的質(zhì)量和安全性。
2.1.2 生產(chǎn)工藝制定
注射制劑生產(chǎn)工藝的制定需要根據(jù)多種因素來確定。首先，要考慮藥物的理化性質(zhì)、預期用途和生物學特性。不同的藥物具有不同的性質(zhì)，需要采用不同的生產(chǎn)工藝。例如，對于一些穩(wěn)定性較差的藥物，需要采用特殊的工藝來保證其穩(wěn)定性。其次，要考慮臨床治療的需要。不同的疾病需要不同的給藥途徑和劑型，生產(chǎn)工藝也應相應調(diào)整。此外，還需考慮臨床用藥的安全性、順應性以及制劑工業(yè)化生產(chǎn)的可行性和生產(chǎn)成本等因素。只有綜合考慮這些因素，才能制定出最適合的生產(chǎn)工藝，確保藥品的質(zhì)量和有效性。
此外，生產(chǎn)環(huán)境的維持、監(jiān)測以及輔助設施的使用也是化學藥注射劑生產(chǎn)工藝人員需要關(guān)注的重要內(nèi)容。
2.2 劑型與質(zhì)量控制
2.2.1 劑型選擇因素
劑型的選擇受到多種因素的影響。藥物的特性是首要考慮因素，包括藥物的理化性質(zhì)和生物學特性。例如，首過效應明顯的藥物適宜開發(fā)為非口服制劑; 對于有充分依據(jù)證明不適宜采用終端滅菌工藝且臨床必須注射給藥的品種，可考慮選擇采用無菌生產(chǎn)工藝的劑型。臨床治療的需要也很關(guān)鍵，需快速起效的藥物可考慮注射劑; 能肌肉注射的產(chǎn)品，盡量不選擇靜脈給藥。此外，臨床用藥的順應性、醫(yī)生用藥的方便性、患者使用的順應性、制劑工業(yè)化生產(chǎn)的可行性及生產(chǎn)成本等也是劑型選擇的重要考慮因素。同為注射劑產(chǎn)品，使用的具體途徑、產(chǎn)品規(guī)格( 濃度、裝量、溶劑、附加劑的使用等) 都會影響產(chǎn)品的劑型以及具體的用藥。
2.2.2 質(zhì)量控制要點
質(zhì)量控制是化學藥注射制劑生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。質(zhì)量控制要點包括對原料、中間產(chǎn)品和成品的檢驗，以及對生產(chǎn)過程的控制。在原料檢驗方面，要嚴格控制原料的質(zhì)量，確保其符合標準。例如，配制注射劑的原輔料、溶劑、容器都會影響注射劑的質(zhì)量，市售硫酸鎂質(zhì)量良莠不齊，配制機構(gòu)應對其進行檢驗，以保證質(zhì)量。對于中間產(chǎn)品和成品，要進行嚴格的質(zhì)量檢測，包括外觀、性狀、含量、有關(guān)物質(zhì)、無菌等項目的檢測。同時，要加強對生產(chǎn)過程的控制，確保生產(chǎn)過程符合規(guī)范。例如，注射劑的滅菌后微生物存在的概率采用無菌保證水平( SAL) 來表征，該值越小表明產(chǎn)品中微生物存在的概率越低。對于采用無菌工藝生產(chǎn)的注射劑，要進行培養(yǎng)基模擬灌裝研究，將無菌操作持續(xù)時間列為主要考慮因素，操作模擬的持續(xù)時間通常應不少于實際生產(chǎn)過程，盡可能模擬操作者產(chǎn)生的污染危險。
Part.03智能生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)勢
3.1 降本增收
隨著 AI 技術(shù)蓬勃發(fā)展，AI+制藥有望成為下一個黃金賽道，為藥企降本增效從而進一步走向“病者皆有藥”。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，尤其是生成式 AI 的誕生，將大幅降低藥物開發(fā)成本，縮短開發(fā)時間，更好的藥品，更大的病癥覆蓋率將成為可能。尤其是藥品監(jiān)管人工智能典型應用場景清單的發(fā)布［3］。
一般地，注射劑產(chǎn)品生產(chǎn)的智能生產(chǎn)改造，減少常規(guī)人員在生產(chǎn)的干預，減少人員成本，提高生產(chǎn)效率，并且對持續(xù)提升產(chǎn)品批次生產(chǎn)的穩(wěn)定性有較大幫助。
3.1.1 人員成本降低
某藥業(yè)公司注射劑生產(chǎn)線智能化改造后，僅粉針劑智能化制藥車間相比智能化改造前所需的生產(chǎn)人員就減少了三分之一。例如，在粉針車間包裝生產(chǎn)線，以前最為費力的裝箱、打包、碼垛工序需要 5 個人完成，現(xiàn)在由自動化裝箱碼垛系統(tǒng)完成，一個人就能完成以前 5 個人的裝箱工作量。自動設備和機器人能夠完成藥瓶燈檢、貼簽、裝盒、封箱等一系列以前需要手工進行的操作，大大減少了對人工的依賴，降低了人員成本。
3.1.2 生產(chǎn)效率提升
智能化生產(chǎn)帶來了產(chǎn)量的顯著增加和生產(chǎn)速度的加快。某藥業(yè)公司注射劑智能化改造后，生產(chǎn)效率提高了 10%以上。以粉針車間為例，每天都是一片忙碌而有序的生產(chǎn)場景。生產(chǎn)流水線上，玻璃藥瓶依次進入，清洗消毒、灌裝、密封、貼簽、包裝、封箱全程自動化控制，最后由不停運行的機械臂將一箱箱包裝好的藥品整齊碼放在轉(zhuǎn)運盤上。高速自動壓片機，壓片速度高達 3 000 片/min; 在供注射劑用的凍干粉針劑的生產(chǎn)上，自動化生產(chǎn)線燈檢崗只需要 1 個人，而老生產(chǎn)線燈檢崗需要 5 個人。自動化包裝崗的貼標、裝盒、裝箱、打包和入庫全部由自動包裝機完成，只需要 2 個人，而老生產(chǎn)線則需要 5 個人且全部都是人工來操作，自動化的應用使得生產(chǎn)效率有了大幅度地提高。
3.2 提質(zhì)升級
注射劑生產(chǎn)線智能化灌裝后，生產(chǎn)過程的可視化管理精細無盲區(qū)，確保藥品質(zhì)量。
3.2.1 全生命周期質(zhì)量管理
從原料的選擇、人員的管理、設施設備的維護、生產(chǎn)過程的控制、包裝運輸?shù)囊?guī)范到質(zhì)量控制的嚴格把關(guān)，全方位確保藥品質(zhì)量。例如，在原料選擇上，嚴格控制原料的質(zhì)量，確保其符合標準。對于中間產(chǎn)品和成品，要進行嚴格的質(zhì)量檢測，包括外觀、性狀、含量、有關(guān)物質(zhì)、無菌等項目的檢測。
3.2.2 智能化監(jiān)控作用
智能化制藥工廠的建設將完善本廠制藥生產(chǎn)車間的制造執(zhí)行系統(tǒng)( MES) 和過程控制系統(tǒng)( PCS) ，實現(xiàn)制藥生產(chǎn)全過程的實時監(jiān)控、生產(chǎn)線故障自動報警和診斷?；瘜W藥注射劑生產(chǎn)車間內(nèi)每臺設備均安裝有傳感器和網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)，布置了生產(chǎn)管理視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集( SCADA) 系統(tǒng)，能夠?qū)⑷?、設備、資源有機融合，對生產(chǎn)和制造工藝流程進行分析、驗證和優(yōu)化。同時，還能對訂單、財務、產(chǎn)品設計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)實施、物流和質(zhì)量進行全數(shù)字化管理。在粉針車間內(nèi)的電腦上，每個制藥工序、工藝單元的生產(chǎn)情況均可通過視頻和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)隨時呈現(xiàn)，車間的管理再無盲區(qū); 每臺設備的運行參數(shù)可及時提取，故障及時報警，提醒維修保養(yǎng)，保證員工嚴格按標準操作規(guī)程工作; 潔凈廠房的溫濕度、產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以及時統(tǒng)計并分析匯總，為質(zhì)量保障、技術(shù)創(chuàng)新提供了大量數(shù)據(jù)支撐。
Part.04智能生產(chǎn)技術(shù)應用實例
4.1 自動化生產(chǎn)線
某藥業(yè)公司粉針劑智能化車間，實現(xiàn)制劑生產(chǎn)全程自動化控制。相應地，藥品智能生產(chǎn)的配套檢查方案、產(chǎn)業(yè)技術(shù)均已成熟［4］。
4.1.1 設備與系統(tǒng)應用
在粉針劑智能化車間中，自動燈檢機發(fā)揮著重要作用。自動燈檢機采用先進的技術(shù)，能夠?qū)λ幤愤M行高效、精準的檢測。它通過燈光照射和高速攝像機拍攝，檢測效率是人工檢測的數(shù)十倍。例如，在檢測疫苗是否渾濁、有無異物等方面表現(xiàn)出色。自動燈檢機可以準確判斷出注射劑溶液內(nèi)是否含有微小可見異物，為藥品質(zhì)量提供了有力保障。同時，車間還配備了自動裝盒機、自動滅菌系統(tǒng)等設備，這些設備與信息化頭孢生產(chǎn)線相互配合，實現(xiàn)了藥瓶燈檢、灌裝、貼簽、裝盒、封箱、碼垛等一系列生產(chǎn)步驟的自動化控制。
4.1.2 生產(chǎn)流程智能化
智能化技術(shù)對生產(chǎn)步驟進行了全面優(yōu)化。在粉針劑生產(chǎn)過程中，清洗消毒、灌裝、密封、貼簽、包裝、封箱等環(huán)節(jié)實現(xiàn)了自動化控制，大大提高了生產(chǎn)效率。例如，高速自動壓片機壓片速度高達 3 000 片/min; 在供注射劑用的凍干粉針劑生產(chǎn)上，自動化生產(chǎn)線燈檢崗只需要 1 個人，而老生產(chǎn)線燈檢崗需要 5個人。自動化包裝崗的貼標、裝盒、裝箱、打包和入庫全部由自動包裝機完成，只需要 2 個人，而老生產(chǎn)線則需要 5 個人且全部都是人工操作。智能化生產(chǎn)不僅減少了人工干預，降低了勞動強度，還提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和一致性，確保了藥品質(zhì)量。
4.2 智能化質(zhì)量控制
如大容量注射劑智能化生產(chǎn)系統(tǒng)的智能成像檢測。
4.2.1 智能成像原理
智能成像系統(tǒng)在質(zhì)量檢測中起著關(guān)鍵作用。首先，光源用于對被檢測目標進行平行無影光照射，為檢測提供均勻的光照條件。采用 CCD 照相機將被檢測目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，圖像信號傳送給圖像處理單元。圖像處理單元根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，將圖像信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號。然后，對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，如面積、數(shù)量、位置、長度等。再根據(jù)預設的允許度和其他條件輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個數(shù)、合格/不合格、有/無等，實現(xiàn)自動識別功能。例如，智能成像系統(tǒng)的分辨率達到 2 448×2 048，動態(tài)檢測精度達到 0．02mm，廢品漏檢率為 0。
4.2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)
視頻監(jiān)控系統(tǒng)對人員和機器人動作進行自動監(jiān)控。其中，視頻監(jiān)控分為兩塊: 360°球機攝像頭對車間整體區(qū)域監(jiān)控; 在重點生產(chǎn)線增加專用攝像頭，用于識別人員、機器人動作，通過行為軌跡分析對比工單信息后判定是否存在異常情況，并對異常場景報警。例如，在西南藥業(yè)粉針劑車間，視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控生產(chǎn)過程，確保生產(chǎn)安全和穩(wěn)定。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)能夠及時報警，提醒工作人員進行處理，為藥品質(zhì)量和生產(chǎn)安全提供了有力保障。
Part.05結(jié)論與展望
5.1 研究結(jié)論總結(jié)
智能生產(chǎn)技術(shù)為化學藥注射制劑的生產(chǎn)帶來了諸多積極影響。首先，在降本增收方面，通過自動化設備和機器人的應用，大幅降低了人員成本。粉針劑智能化制藥車間所需生產(chǎn)人員減少了三分之一，裝箱、打包、碼垛等工序由自動化系統(tǒng)完成，提高了工作效率。同時，生產(chǎn)效率提升顯著，產(chǎn)量增加，速度加快。如高速自動壓片機壓片速度高達 3 000 片/min，凍干粉針劑生產(chǎn)中自動化生產(chǎn)線燈檢崗和包裝崗所需人員大幅減少，相比老生產(chǎn)線效率有了大幅度提高。
其次，在提質(zhì)升級方面，全生命周期質(zhì)量管理理念確保了藥品從原料選擇到包裝運輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)質(zhì)量。智能化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了制藥生產(chǎn)全過程的實時監(jiān)控、故障自動報警和診斷，為質(zhì)量保障和技術(shù)創(chuàng)新提供了大量數(shù)據(jù)支撐。例如，在粉針車間，每臺設備安裝傳感器和網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)，布置生產(chǎn)管理視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對生產(chǎn)和制造工藝流程進行分析、驗證和優(yōu)化，實現(xiàn)全數(shù)字化管理，車間管理再無盲區(qū)。
在智能生產(chǎn)技術(shù)應用實例方面，自動化生產(chǎn)線中的自動燈檢機、自動裝盒機、自動滅菌系統(tǒng)等設備與信息化頭孢生產(chǎn)線相互配合，實現(xiàn)了生產(chǎn)步驟的自動化控制，提高了生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。智能化質(zhì)量控制中的智能成像系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為藥品質(zhì)量提供了有力保障，確保了生產(chǎn)安全和穩(wěn)定。
5.2 未來研究方向展望
未來，應進一步探索智能技術(shù)在制藥領域的應用。一方面，持續(xù)加強人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在化學藥注射制劑生產(chǎn)中的深度融合。例如，利用人工智能和機器學習算法優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高效率和產(chǎn)品質(zhì)量。通過對大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，建立預測性維護模型，提前預測設備故障和維護需求，優(yōu)化維護計劃，減少計劃外停機時間，提高設備可靠性和生產(chǎn)效率。
另一方面，推動制藥行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。建立數(shù)字化模型，通過計算機仿真、模擬等手段，對生產(chǎn)過程進行預測、優(yōu)化和控制，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、確保產(chǎn)品質(zhì)量。建立數(shù)字化車間，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化管理，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、確保產(chǎn)品質(zhì)量。同時，加強跨學科合作，促進制藥領域的創(chuàng)新發(fā)展。人工智能與臨床醫(yī)學、藥物化學、生物醫(yī)學工程等領域的結(jié)合，將為化學藥注射制劑的研發(fā)和生產(chǎn)帶來新的突破。例如，個性化醫(yī)療和精準治療將成為未來發(fā)展方向，根據(jù)患者的基因組信息、生活習慣等，為每位患者提供定制化的治療方案，提高治療效果和患者生活質(zhì)量。
此外，政策法規(guī)的完善也將為智能技術(shù)在制藥領域的發(fā)展提供有力保障。不斷完善的政策法規(guī)將促進人工智能技術(shù)的研發(fā)和應用，推動行業(yè)健康發(fā)展，提高行業(yè)的規(guī)范性和透明度，保障消費者的權(quán)益，加強行業(yè)的監(jiān)管和自律，促進行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
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京公網(wǎng)安備11010802046783號
