制藥工業如何運用工業4.0

　　中國制藥企業正在積極布局工業4.0方案，比如美國某大型自動化公司與一家中國制藥廠簽訂了大型智能工廠合作協議，主要內容是協助制藥企業建立全自動化、智能化工廠，提供包括過程管理、制造執行系統在內的一系列信息自動化解決方案，主要目標為提升生產效率、質量和過程管理。在這樣的項目中，最重要的第一步是幫企業梳理整個業務和生產制造流程，通過理順所有流程和要求，即可根據要求部署工業4.0相關應用的布局、設備、系統和人員配置。

　　制造領域技術的階段性進步被描述為工業革命的四個階段。4.0時代是利用互聯網、大數據等數字化手段，將智能化貫穿在生產、物流和服務等各個相關領域。3.0時代的關鍵是實現單機自動化，而要躍升到4.0狀態的工業，則需要實現智能設備互聯，進而可將整個供應鏈過程實時化、透明化，并且為制造提供更高的柔性。總之，工業4.0的技術方案將要求設備與設備對接、設備與系統對接、系統與系統對接。在此我們著重討論一下工業4.0在醫藥行業的主要應用需求和機遇。

　　制藥行業工業化發展情況

　　近十年來，中國醫藥產業“十二五”期間復合增長率高達18.6%，總產值約為2.8萬億元，平均利潤率約10%左右，總體發展水平較高，未來的“十三五”期間，預計將持續保持10%以上的增幅。

　　然而，與制藥行業發展速度較快的現狀相反的是，整個精工化學后續環節的低自動化水平。目前國內大多數醫藥行業在制劑后續的制造環節一般僅是單臺設備的自動化，甚至有些小型企業尚存在大量的手工制造工序。同時，部分制藥生產環節工序互相孤立，需要人為確認工序進展。相關人員不僅需要不停耗費時間核實工序完成情況，更將導致工序完成后，無法有效安排設備清洗、完成工序間傳遞，下一工序的生產計劃也無法及時開展。因此，在一些制藥企業，有大量的人員閑滯時間，大大影響了生產效率。另外，現在的生產過程監管，也是大量依靠人工檢測以及記錄，不僅影響效率，也容易出現數值誤差等風險，無法更好的控制生產過程風險，提升藥品質量。

　　制藥行業如何運用工業4.0

　　國家對醫藥安全質量的管控加大、藥品審批加快、更新周期縮短等趨勢，推動著部分制藥企業尋求智能化解決方案，以提升生產效率，加強產品質量管理等。智能工廠管理將是醫藥行業智能化的核心關注點。

　　工業4.0相關的三大解決方案，工廠管理、生產數據追蹤以及更完善的自動化智能技術，可以幫企業有效解決以上問題。

　　首先是通過MES（生產執行系統）系統開展的工廠管理解決方案。現在大多數企業僅在一定程度用ERP系統管理整個產品采購到出廠的數據，而僅少數國內企業開始使用MES。MES系統中的智能工廠管理模塊將通過設備數據與中央系統的對接，使整個工廠生產流程變得透明可視，這樣不僅各個工序相關人員可以根據工序完成度來安排工作，工廠管理人員也可更有效率的綜合管理生產節拍，減少不必要的閑滯。

　　其次，生產數據的記錄和上傳也可以通過工業4.0技術而實現。隨著政府對藥品安全監督越來越嚴苛，過去的手工記錄生產過程數據將逐漸由系統自動記錄所替代，并且數據類別的采集要求也將逐步提高。通過智能化、數字化的互聯網手段，不僅可以通過傳感器采集制造過程相關數據，也可以實時采集有關的環境數據、微生物數據等，從而對藥品在工藝流程的實時環境狀態進行有效的監控和追溯。將傳感器在生產工藝中采集的數據實時傳輸到中央系統，上傳至私有云等，即可實現這一系列的數據采集、存儲、追溯以及分析。因此，在未來傳感器的應用、實時數據監控系統、云服務以及相應的系統集成，將是制藥行業實現工業4.0發展的另一些重點領域。

　　并且，對于尚有部分還是以手工進行生產的工藝來說，升級至自動化也是提升效率、質量的關鍵手段。不僅可以減少人為的不穩定性錯誤，也可以更好的控制生產過程中的環境數據，減少諸如微生物在內的數值，提升整體藥品質量。另外，有效的自動化物流和倉儲管理也將幫助企業提高生產效率，更好的開展精益管理，減少成本浪費。企業在建設工廠或改造時，應事先安排好整體工廠物流布局，設立物流路徑以及倉儲點，在未來逐漸實現立體倉庫管理，通過掃碼或識別技術以及AGV小車等，減少廠內物流效率浪費。

　　最后，能源管理的先進技術，包括自動探測設備、工廠的水、電、氣等能源消耗，優化能源管理及監控系統，減少能源浪費。目前大多數企業即使已經開始實行一些能源管理，也僅是停留在單機能耗的監測和管理上，尚未升級到對多機、多生產線、甚至多廠區的智能管理，即通過分析包括能量、成本等大數據，自動進行負荷預測、調節負荷開關等，進而達到整體能耗最低化。綠色制造是“中國制造2025”的一個重點方向之一，政府將慢慢出臺越來越嚴格的能源消耗標準，同時，能源管理相較于其他解決方案，比較能快速的看到投資回報，因此能源管理將是行業升級發展的另一個關鍵應用機遇。

　　制藥4.0發展需要循序漸進

　　醫藥行業在中國整體制造業中，利潤水平相對依然較高，并且自動化、智能化水平相較于電子等科技含量較高的產業落后，未來在工廠管理、藥品數據追蹤上，將有越來越多的工業4.0相關的方案需求，整體而言機遇較大。對于需要升級舊廠的企業，一次性改造投入相對較大，特別是限制于原來廠房布局，以及舊設備的接口限制，整體改造耗費較大。建議此類改造可以通過實施試點項目，逐步投入工業4.0相關領域的相關建設，如開發MES系統中數據管理模塊、或加強投資某個工序的自動化設備、或開發私有云進行數據存儲等，通過試點項目可以幫助企業更好理解工業4.0下智能化的含義，有針對性的進行工廠改良。對于尚處在2.0到3.0階段的企業來說，智能化的開展，可以選擇從包裝自動化開始，提升整體生產效率。而對于新建工廠的安排，則需要結合工業4.0的解決方案合理布局廠房，并在采購設備時充分考慮數據采集和對接要求，尋找可靠合作伙伴打造4.0概念下的智能工廠和智能供應鏈。

　　工業4.0的解決方案是一種輔助企業發展的技術手段，如何選用工業4.0的方案，在哪些業務環節應投資工業4.0的解決方案，應當依據行業特性、行業痛點、流程工藝、企業文化、終端需求等各方面綜合考慮。

　　作者夷萍是思略特咨詢公司合伙人，擅長為各類工業品企業提供專業咨詢方案，涵蓋機械、大宗貨物、建筑材料、工程服務等，相關專長包括戰略制定、市場營銷、品牌管理、組織架構、人力資源等。