探索中国CIO人才现状 第二季 报告发布
中药工业智能制造技术应用探索
2016-07-01  来源:CIO发展中心根据康缘药业信息中心高级经理孔德刚演讲分享整理

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康缘药业信息中心高级经理孔德刚

大家好!很荣幸参加我们协会的活动!今天我代表江苏康缘药业,把我们对于中药工业智能制造这块的一些研究、心得,跟大家做一下分享。

康缘药业概况

首先,我给大家介绍一下江苏康缘药业股份有限公司。康缘药业隶属于康缘集团,康缘集团是一个集药材种植、现代中药研发、制造、销售的多元化企业。下面有三个板块,生态农业包括有江苏康缘生态农业发展有限公司、江苏花果山食品有限责任公司、江苏省好莱斯肥业有限公司、连云港康宝鹿业有限公司;药物研发与制造包括江苏康缘药业股份有限公司、江苏康缘阳光药业有限公司、康缘中新药业有限公司、江苏三和兴中药研究有限公司、康缘美国创新药物研发公司,我们在江西南丰也成立了康缘桔都药业;医药贸易包括连云港康缘医药商业有限公司、连云港康嘉国际贸易有限公司。

康缘集团的主要特点是做创新型中药,同时,康缘也是国家创新型试点企业、国家技术创新示范企业,是全国制药工业百强企业、全国中药工业企业十强、中国医药企业创新力二十强。康缘的前身是成立于1975年的连云港中药厂,经过几次改制,于2002年在上交所上市。集团的年营业总收入超过70亿元,医药工业是40多亿。

公司的研发理念主要是秉承“博思精艺,厚朴远志”的创新精神,以中医药理论为指导,围绕中医优势领域,其中主要在妇科疾病、骨伤科疾病、自身免疫性疾病、老年疾病、心脑血管疾病、病毒性感染疾病这6个领域做我们的创新型中药。公司主要产品是以这6个方向为主要切入点,核心是要做中药的现代化、国际化。

康缘已建立行业领先的、可从事新药研发全过程的研发机构,我们有中药制药过程新技术国家重点实验室,以及现代中药创新集群与数字制药技术平台等等。目前公司获批的新药有46个,在研的新药有50个。

康缘药业主要的生产基地是在连云港,连云港开发区生产基地是在2002年上市的时候建立的现代化、集约化的生产园区,占地126亩,面积70000平米,内设通过CFDA、加拿大卫生署和澳大利亚GMP认证的8个剂型13条生产线。其中年处理1万吨提取车间在建成时是国内最大的规模了。第二个产业基地是我们在连云港开发区江宁工业园正在建设集生产、研发、管理、物流、信息为一体的千亩医药健康产业园,这也是作为一个工业旅游的项目,在今年年初的时候通过了江苏省的工业旅游示范点。2015年工信部首批46个智能制造的示范项目之一就有康缘药业的数字化提取车间。第三个就是我们的位于东海县李埝乡李埝林场的GAP种植基地,为主导产品热毒宁注射液主要原料金银花、青蒿的规范化种植基地。

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中药工业智能制造技术应用探索

下面我就给大家分享一下,我们在中药工业智能制造技术的一些应用探索,主要围绕这四个方面:首先是契机,智能制造是国家重大战略需求;第二个,系统科学是智能制造的基础研究;第三个是目前我们做的一些在智能制造技术方面的应用探索;最后是基于我们中药智能制造的总结体会。

智能制造是国家重大战略需求

国家提出强国战略规划《中国制造2025》,提出信息化与工业化的两化深入融合以及智能制造,还有新一代的信息技术。在这个规划里面还重点提出了生物医药及高性能医疗器械,这些都是康缘进行智能制造的出发点。

中药智造的出发点:控制中药质量的均一性

中药是一个复杂的体系,在这个复杂体系里面,有很多质量是不可控的。康缘在做智能制造的出发点,就是要解决中药质量的均一、可控性问题。主要有效解决中药质量均一、可控问题的实用解决方案就是:要明确药效物质基础、建立过程质量控制策略、采用数字化控制技术,最终实现中药智造。

实现中药智能化、数字化制造的战略意义

有效解决中药生产过程多成分、多参数、复杂体系控制技术的难题;实现中药生产标准化与智能化,确保质量稳定均一、药品安全有效;通过与新一代信息技术和互联网技术的结合,集成信息物理测控系统,研制具有自主知识产权的创新制药技术群;引领传统中药产业技术升级换代,推进中药生产技术的二次革命,开创中药智能化先进制造时代,率先实现中药先进制造2025。

中药智能工厂

康缘的数字化提取工厂总投资4.8亿元,年产提取物1500吨,建筑面积4.7万平米,700多台套设备,6000多个控制点,浙江大学药学院现代中药研究所是我们的技术合作单位,建设设计单位是安徽省医药设计院。

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整个系统的构建是从底层的PLC控制单元,到DCS监控系统和PAT过程分析,再到上一层的MES制造执行系统,再上一层就是ERP系统,最顶层是我们要实现中药的过程知识系统PKS。这也是实现中药智能制造的6个关键技术。

最基础的是:高效节能工艺与装备技术。我们的厂房是2013年8月份开始奠基的,是根据工艺流程的设计新建的,这也是后期智能制造的一个基本保障。

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第二,DCS系统。DCS主要是建立生产过程中自动化控制体系,提高参数控制精度与稳定性,确保工艺稳定。以产品关键工艺为主线,利用开环、闭环、模糊控制等控制策略,对温度、液位、流量、密度、醇浓度、pH等关键参数进行精确控制,实现在线测量和实时控制。举例说明DCS系统实际达到的效果:在我们提取工段,依据参数系统自动控制,可以做到多批次间升温曲线保持一致,升温时间RSD参数小于3%。整个生产过程全流程管道化、连续化生产,实现CIP清洗,符合GMP要求。

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第三,生产过程质量控制技术。采用近红外光谱等快速分析技术,建立从原药材、中间体到成品全生产在线、离线检测控制方法及标准,保证生产过程质量稳定。在线(NIR):实现生产过程有效成分、质量指标的实时在线监测与质量放行;离线(NIR,UPLC):实现有效成分、指纹图谱等质量指标的检验与放行。

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第四是生产过程制造执行系统MES,这个系统是我们正在做的,跟ERP打通,把ERP的指令下达到DCS控制系统,是智能制造车间的一个重要控制环节,这个系统预计是8月份全面上线。

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第五ERP就不多做介绍了,基于企业主要运营管理模块的企业资源管理信息平台。

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第六,最重要的一点,实现过程知识管理。下图为中药制药过程知识系统框图,左边是康缘示范大品种热毒宁的核心工艺路线,集团围绕热毒宁已经建立了相对成熟的过程分析和自动化控制两个子平台,两个子平台将提供热毒宁质量控制所需的年处理量达700多亿有效数据的海量多维质控信息数据和过程工艺参数信息。然而这些海量数据存在着强耦合、不确定、高维性、动力学复杂等特性,与中药的复杂大系统控制要求,构成了目前中药生产过程质量控制核心技术难题。为此,本课题将研发具有自主知识产权的过程知识系统。

最后的一个环节也是最重要的一点,最终是来实现过程知识管理。基于ERP及MES(DCS、PAT)集成的生产信息化和流程化管理过程中所存储的海量数据,通过计算机技术、大数据挖掘技术、建模技术等,建立中药生产全过程知识管理系统(PKS),保证药品的全过程生产数据真实可追溯,并实现产品工艺及质量品质的持续优化。公司提出来中药产品的质量控制要做到批批一致、段段一致、点点一致,利用PKS系统建立一个闭环的环节不断优化我们的控制参数、工艺的设定,不断优化,实现刚才说的几个一致。我们在这个地方运用了大数据和云计算技术,对于各个点取到的数据进行分析,来控制工艺和质量,对于产品的工艺和质量是一个持续优化。显著效果是提高产品质量均一稳定性,不良反应发生率低且逐年下降,产品各质量指标批间波动RSD小于5%,且趋于稳定。

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中药智能制造总结体会

1. 智能制造价值体现

①产品质量均一稳定

中药智能制造最终要实现产品质量均一稳定即解决中药生产过程多成分、多参数、复杂体系控制技术的难题,实现中药的标准化精准生产,进一步提升产品质量均一、稳定性。

②新的质量标准体系

通过智能制造,构建符合药物基本属性的现代中药质量标准体系,保障中药产品质量及其安全有效性,为中药产业整体质量控制水平的提高提供了研究思路。

③新的产学研合作机制

创新产学研合作机制,加快先进技术成果集成创新,推动科研成果的产业化应用,为制药企业技术创新提供新的模式。

④技术创新应用示范

提供了技术创新应用示范,创建了中药注射液智能制造技术集群,实现了生产过程知识管理,为实现中药制造业的跨越式发展提供范例。

2. 中药智能制造研究体会

首先,系统、全面解析中药品种的物质基础,尤其是药效物质基础,是实现中药数字化、智能化制造的关键前提。

第二,建立智能自适应、柔性可扩充、服务弹性化的中药生产过程知识管理系统(PKS),对中药制造过程海量的工艺、质量和精确自动化控制等生产数据进行处理、利用,前馈、反馈控制全生产过程,是实现数字化、智能化制造的可靠途径。

第三,运用大数据、工业互联网及云计算技术,解决制药信息处理、信息解释、信息利用、知识发现与管理等关键技术问题,实现优质、保量、低耗、高效能智慧制药,是中药智慧制药的必然趋势。

谢谢大家!