西门子MES/ERP软件在制药行业的应用

1 引言

    制药行业是一个典型的批量连续生产型的流程行业，多年来不断提高生产线的自动化程度，广泛采用PCS过程控制系统，企业的生产管理水平和市场竞争力有了很大的提高，但随之而来的问题也逐渐暴露出来，例如：产品的质量更多的取决于员工的生产经验；一式多联的表格要传递到各个部门，信息传送不及时；大量的数据不能实时进行处理和共享，难以为决策者及时提供决策依据等等，极大地制约了企业的进一步发展。

    我国西南某药业公司是中国生物技术集团下属的国有高科技生物制药企业，于1 9 9 8年首批通过国家GMP认证，是国内最大、最具盛名的制造商和血浆产品的研发基地之一。该药业公司尽管在生产车间已经实施了自控系统，但在车间作业监控、产品追溯管理、品质控制、车间物料监控等方面往往需要以手工的方式进行，较难做到车间作业、品质状况的及时反馈。经过对企业生产的调研和详细分析规划后，西门子提出了针对制药企业的MES解决方案。

    西门子XFP系统是针对医药工业设计的MES解决方案，从产品开发到批量生产，XFP可以都可以提供模块式的，集成灵活的解决方案。它对于企业增强合规性，降低风险，优化资源，改进生产都有着积极的意义。

2 硬件设计

    硬件是项目实施的基础，在这个项目中，考虑到系统的性能问题，主生产系统一共规划设计了三台服务器，分别是应用服务器，数据库服务器，以及Web服务与文件服务器。考虑到制药企业的合规特殊性，项目还为此增设了一台测试／验证服务器，以确保系统的规范性。

    除了服务器，硬件系统还包括条形码扫描仪，条形码打印机和天平秤，其中，条形码扫描仪用于读取条形码以最大限度地减少人工录入工作量；条形码打印机用于对各种原配料以及处理后的原配料进行条码打印；天平秤用于在备料过程中对原配料进行称重。

    整个系统的硬件结构图如图1所示。

图1 硬件结构图

3 软件模块

    西门子XFP系统主要功能的集成模型如下图所示，包括11个功能模块，通过实时收集生产过程中的数据，作出相应的分析和处理，在对整个车间制造过程进行优化的基础之上，实现企业信息全集成。本文将重点介绍其中四个关键的功能模块：物料管理模块，配方管理模块，过程指导管理模块和称重管理模块。

图2 功能模块集成模型

    物料管理模块(FlowMgt)是西门子XFP系统的基础模块，它也是整个XFP系统运行的前提。物料数据资料设置的正确与否直接影响到其它模块的运作效率。在物料管理模块里，我们可以对相关物料进行定义，包括原材料，中间产品和成品；对物料变化的相关信息进行管理，包括移动，消耗，更新，分割等。用户可以在物料管理模块里查询所有可用物料的批次，数量，状态，地点，以及在生产订单里的最后分配信息。通过物料追溯，用户可以查看到最终产品消耗了哪些原材料或半成品，或者一种原材料或半成品用在哪些最终产品上。

    配方管理模块(Formula)是西门子XFP系统的重点模块。通过配方管理模块，用户可以根据需求，定义不同的配方，指定配方里所包含的物料，配比等。配方定义完成之后，必须通过相应的审核，才可以根据定义的配方来创建工单。这种设计使得配方的完整性，安全性都得到了较好的保障。配方管理模块的主要功能是管理与生产作业相关联的工单，通过具体的参数设置，用户可以根据排产计划手动或自动下发工单。工单下发后，操作员可以在操作界面上对已排产的工单进行操作，访问有关已排产，在运行，已完成，已终止的所有下发工单。

    过程指导管理模块(PIManagement)是整个XFP系统的核心模块。所有页面的设计，流程图的规划，都是由这个模块来完成的。过程指导管理模块采用基于图形规则的方法来建立业务流程模型，采用所见即所得的页面设计模式，通过和工作流的关联，实现对整个生产流程的控制。在页面设计界面，XFP系统提供了丰富的界面控件供开发人员选择，最大限度地让XFP界面更加简洁，美观，并具有良好的扩展性。在工作流设计界面，XFP提供完全可视化组件化的设计环境，内置丰富的组件库和业务模板，支持顺序，并行，同步，异步，分支，循环，终止，子流程等多种业务工作流模式，让开发人员可以轻松面对复杂的业务应用。

    称重管理模块(WeighDpy)，是XFP系统的亮点之一。称重管理模块可以最大限度地屏蔽配料环节的多称，少称，错称等人为因素，确保称量的结果和配方相一致。XFP系统提供可视性的动画画面，动态显示称重过程，称重结果通过网络交互传递，在避免人为错误的同时，也极大的提高了工作效率，更实现全流程配方生产的信息化管理。

    XFP的各个功能模块，既有各自的独立性，又相辅相成，它实时地反映了作业人员，机器设备，物料工具等资源的使用情况，并通过收集和记录产品在任意时刻的状态和信息，形成每个产品的可追溯性记录，使传统的生产过程透明化，同时也极大地改善了生产过程中的作业效率和作业性能。

4 结束语

    公司MES系统投入运行后，实现了称量数据的自动导人，不仅提高了工作效率，更节约了成本，实现了称量自动化；称量结果改由系统自动判断，减少人为因素(感情、误操作)造成的误差，进一步规范了称量工作，实现了称量标准化；所有数据一次存储到系统，实现了数据的实时处理和共享，避免了文书转换中数据丢失、失真的问题，最大程度的减少人为误差，实现了操作智能化；除此以外，在MES投入运行后，纸板各类记录表单、统计报表等都被电子化记录和报表取代，基本实现办公无纸化。

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