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        楚天科技:未來智能化制藥工廠的基礎

        慧聰制藥工業網   2019-12-11 07:10  427閱讀
        “工欲善其事必先利其器”,在"中國制造2025"規劃的10大領域里,高端裝備十中有七。同樣,在未來的智能化制藥工廠中,要實現柔性、高效、高質量的精益生產,智能化的新型生產線將是最基本的保證。

            未來智能化制藥工廠的設備層(生產線),是指以工作站為單位組合的藥品生產設備,及相應的機器人傳感器系統,通過構成工作站中機器上安裝的傳感器與網絡連接起來,借助計算機技術的力量來完成不同設備任務目標的機電一體化系統,其是制藥工廠數據采集、共享、應用的基礎。

            想象一下,一個制藥工廠的設備不僅能自動生產出合格產品,還具有“自省”能力,那將會是怎樣一個情況呢?

            通過具有“自省”能力的預測制造系統,產品生產制造過程做到零故障、零意外、低污染、低憂慮將成為可能。

            然后,再想象一下這樣一個場景:

            你正參觀一家藥廠的辦公大樓,來到現代生產信息物理管理中心——

            看到工作人員正遠程指揮設備生產,顯示屏上顯示設備正根據現場情況的變化作自動調整,自診斷系統顯示當前設備運行正常,主屏幕下方提示近期的設備維護內容與時間安排,重點核心監控區域正顯示有一個門禁出入申請,現場視頻區域顯示很多機器人正有序地進行小瓶傳遞,遠程服務平臺處的工作人員正與廠家技術人員進行視頻對話……

            你的第一反應可能是“太不可思議了——辦公樓怎么有如此智能的控制中心?網絡縮短了人與設備的距離,而機器人解放了人雙手的同時,讓設備更簡潔?!?

        ▲設備系統的演變

            隨著信息物理融合系統(CPS)以及物聯網相關技術的發展,上述科技幻景正逐漸變成現實。

            設備將不再只生產產品,因設備上更多的傳感器安裝,設備還將生產海量數據,通過設備與設備間的網絡連接來實現設備間的數據共享,設備間存在的“信息孤島”正被打破,相比過去通過人來主導進行的數據整理與統計等數據應用,現在更多的是通過設備軟件來完成,設備操作人員更多工作只是參與生產判斷與決策。

            傳感器、互聯網、軟件等技術的融合水平將決定設備生產、共享、應用數據的程度;設備生產、共享、應用數據的程度,將實現使用者對設備的不同任務目標,而設備核心部分的機電一體化程度,將代表不同任務目標實現的可能,比如:

            通用機器人大規模應用于設備,讓傳統的機械傳動與結構組合被模塊化的機器人動作所取代,機器人是機電一體化水平提升的一個重要設備部件,讓設備大量減少生產人工參與的設備任務目標成為了現實,現今計算機科學在機電一體化技術中的快速發展,讓設備開始有了“自省”能力,建議生產方案的設備任務目標在逐步接近。

        ▲設備任務目標演變示意圖

        ▲機器人技術的應用

            對于設備使用者來說,完成生產產品是所有設備任務目標的要求,一個目標包含所有低于它級別的目標,順著往自主接管生產任務的設備任務目標方向,其發展的步驟是容易理解的。

            最重要的是它受限于設備生產、共享、應用數據的穩定性,以及設備核心部分的機電一體化達到智能化程度。

            而實現它們,是楚天科技未來一段時間內的主要任務,也是楚天科技為制藥行業未來實現工業4.0目標最有利的武器。

        ▲機電一體化概念演變

            機電一體化、跨界合作、整體思維,是楚天科技未來實現智能化高端設備的基本思路。

            “機電一體化”代表產品開發核心部分的跨學科系統概念,這一概念是1969年日本人柯菊首次提出,最初只是指機械元件及器具中電氣和電子元件的擴展功能,現如今工業4.0時代的展望中,計算機科學在機電一體化中有了更重要的意義,其軟件部分被譽為工業的未來。

            而“跨界合作”、“整體思維”等思想,更是融入到了工程的生命周期,也即方案設計、開發、運行等階段。

            設備項目階段關聯示意圖是一幅概覽圖,展示了項目階段V-模型各階段在機械解決方案的不同階段的布局,以及V-模型不同階段的主體參與群體。

            機械設備的研發、制造、運行通過項目的整體思維的項目管理工具(項目階段V-模型)進行管理,不同的項目階段跨界融合不同參與群體。

        ▲設備項目階段關聯示意圖

            新的理念與技術在積累,在傳遞,在探討,在影響。工業4.0相關理念與技術,是未來工業變革的理念與技術,在打破常規,在延伸,如:軟件不再僅僅是為了控制儀器或者執行某步具體的工作程序而編寫,也不再僅僅被嵌入產品和生產系統里。

            事實是,我們應用的新技術、新思維,已經擺脫不了現在工業4.0的概念,如果有一天突然有人想告訴你,為你提供的產品恰好反映了工業4.0的理念,你不要覺得意外。

            同時,我們也很清楚,一個產品的工業4.0,是一個需要時間與分步實施才能達到的目標。

            楚天設備正運用與整合現有技術,逐步壓縮中間環節,讓過程更透明,讓結果更直接,完成工業4.0理念的逐步落地,進步是真實的、是有意義的,我們都能參與其中,比如:

            整體解決方案的提出與升級,燈檢機智能化傳感器技術的應用,不斷完善的設備遠程服務技術,制藥行業特種機器人技術研發,開啟組建的設備“信息高速公路”。

            通過ISA88規范設備層軟件與實現數據批處理,統一程序結構與軟件界面,為設備層下一步信息化做準備;貫徹ASTME2500-2007《制藥、生物制藥生產系統和設備的規范、設計、驗證標準指南》推薦的基于科學和風險評估的驗證過程,其過程如下圖所示。

        ▲工程規范、設計和驗證過程

            遵循先進的理念,楚天人將不懈努力,從整體出發,在體系當中引入數據化、互聯網、軟件分析等多種概念,把這個過程盡可能優化,以產生新的經濟效益,這將是近期楚天設備層發展的主要方向。

            我們將在全系列產品中不斷進行產品智能化的探索和研究,以及機器人技術的研究與應用,并付諸行動。楚天正在通往工業4.0的路上,而能否實現楚天未來工業4.0的愿景,我們拭目以待。(文 / 謝鐵樁 楚天科技智能制造辦公室)

             參考文獻

            [1]ISPE.GAMP5:ARisk-Based Approach to Compliant GxP Computerized Systems(良好自動化生產實踐指南第五版——遵從GxP計算機化系統監管的風險管理方法)[M].2008。

            [2]王喜文.中國制造2025解讀—從工業大國到工業強國[M].北京:機械工業出版社,2015。

            [3][美]通用電氣公司(GE).工業互聯網:打破智慧與機器的邊界[M].北京:機械工業出版社,2015。

            [4][美]Yoseph Bar-Cohen,David Hanson.機器人革命—即將到來的機器人時代[M].北京:機械工業出版社,2015。

            [5][英]維克托·邁爾-舍恩伯格,肯尼思·庫克耶.大數據時代[M].杭州:浙江人民出版社,2013。

            [6][德]烏爾里?!ど吕盏?工業4.0-即將來襲的第四次工業革命[C].北京:機械工業出版社,2014。

            [7][德]波特霍夫,哈特曼.工業4.0(實踐版):開啟未來工業的新模式、新策略和新思維[M].北京:機械工業出版社,2015。

            [8][美]James Agalloco,Frederick J.Carleton.制藥工藝的驗證[M].北京:中國質檢出版社,2012。

        責任編輯:王亦

        內容來源于  慧聰制藥工業網  原文鏈接
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