近年来,随着制药4.0和智能制造的不断推进,生物制药行业的自动化数字化需求正经历快速提升。从最初的单机控制,到逐步实现产线集成,再到全厂级的集中管理,自动化平台正成为药厂提升竞争力和应对合规挑战的重要抓手。
但是,目前大部分制药生产现场依然是以下这些场景:产线上使用的设备由不同的产商提供,这些设备有的可能只有本地的操作面板和数据显示,亦或配置了独立的自动化软件系统,用于执行工艺过程控制和数据的显示记录。此类软件满足单机运行,却缺乏不同设备间的统一协调及数据交互能力,致使产线整体运行呈现“信息孤岛”的状态。
这种模式在早期生产中或许尚能满足需求,但随着生产规模扩大和监管标准不断提高,其局限性日益明显:
数据分散,难以统一存储与分析:不同设备产生的数据存储在各自的电脑或者触摸屏里,需要操作人员到各自设备上拷贝数据,缺乏统一平台进行归档收集与管理。
跨设备协同效率低:前后工艺环节的数据和状态分散显示在不同设备上,需要人工衔接,增加了操作复杂度和出错风险。
成本与效率压力:传统的人工记录和备份数据,分散管理设备,会增加人力投入,还容易出现错误,造成额外的损失。
法规与合规要求:FDA的21 CFR Part 11、中国良好生产规范(GMP)及《药品记录与数据管理要求(试行)》,持续强化对电子记录、审计追踪功能及数据不可篡改性的要求,传统手工抄记的纸质文档的短板和弊端,已经不符合行业的发展趋势和需求。
数据价值未被充分利用:工厂中大量实时数据没有被系统化采集与分析,无法为工艺优化、质量提升和决策提供支持。
在这样的背景下,建设一套统一、合规的数据采集与管理平台,已成为很多企业发展的选择。这不仅是满足法规的刚性需求,同时也提升效率、降低成本、助力企业迈向智能制造。
目前,生物制药工艺自动化平台大体可以分为三类:
Historian Platform(数据采集平台)
主要功能:Historian软件平台主要对产线上不同设备的数据进行集中采集与存储备份,支持数据的集中展示、趋势分析和报警记录功能。
应用特点:聚焦于多种设备和仪表的数据采集和管理,不直接参与设备的控制。
典型价值:帮助企业打破信息孤岛,确保数据可追溯与合规性,同时为工艺优化和后续分析提供可靠的数据支撑。
SCADA Platform(监视控制与数据采集系统)
主要功能:在产线平台级Historian的基础上,SCADA软件通过OPC通讯或者增加局部的PLC控制器,增加一部分集中监控功能和批次生产远程管理和报告功能。
应用特点:适合多设备、多工艺的集成应用场景,在中试车间和商业化生产中广泛应用,是企业迈向智能工厂的重要阶段。
典型价值:实现跨设备的数据打通与集中监控,提升操作效率和生产透明度,便于统一标准化管理。
DCS System(分布式控制系统)
主要功能:将控制逻辑分布在一个或多个控制器中,使用同一套软件实现全厂级的统一控制与数据管理。
应用特点:系统集成度高、稳定性强,适合对连续,重复稳定生产的大规模商业化生产线。
典型价值:提供全厂级的集中控制和数据整合,支持复杂的工艺协调和批次管理,产线中不同工艺设备的灵活组合调用,以及多设备甚至全产线全自动化的配方运行。
简单来说,Historian更像“数据仓库”,SCADA是“数据中枢+监控平台”,而DCS则是“全厂级的大脑”。
Historian/SCADA/DCS的对比
企业在不同发展阶段,可以根据生产规模、合规需求和预算情况,选择合适的平台。
Cytiva的解决方案
基于对生物制药行业的深刻理解,Cytiva推出了Figurate自动化平台以及中国本土化的SCADA平台,其中Figurate平台覆盖Historian、SCADA和DCS不同层次的应用需求。
Cytiva Figurate Automation Offerings
图1:Cytiva Figurate自动化平台解决方案
Figurate Historian:基于PI系统开发的专注于产线级的数据采集与存储,支持趋势分析、报表生成和报警通知,为合规与工艺优化奠定数据基础;
Figurate Wonderware(SCADA):实现多设备的集中监控与统一操作,支持配方批次管理,提升生产过程的可视化和可控性;
Figurate DeltaV / PlantPAx /PCS7(DCS):面向全厂级的统一控制,适合大规模GMP生产,保障复杂工艺的稳定性与一致性。
Figurate自动化平台将工艺与自动化软件深度融合,能够灵活覆盖不同层级的自动化需求,满足多种工艺场景和客户要求。同时,平台支持多种自动化架构,并提供完善的软件库与文档,为客户交付基于工艺的交钥匙解决方案,从而显著降低项目实施的风险与成本。
在中国市场,Cytiva还针对中国客户的本土化需求,可提供基于西门子和国产自动化技术平台的SCADA解决方案。这些方案不仅符合相关法规要求,同时结合用户习惯,帮助客户在合规性,成本控制和实施灵活性之间实现良好平衡。
在制药4.0和智能制造的浪潮下,数据采集与自动化平台不仅是满足合规的保障,更是提升效率、优化成本和驱动工艺创新的关键。
从Historian到SCADA,再到DCS,不同层级的平台对应着企业在不同发展阶段的需求。对生物制药企业而言,选择并构建适合自身的自动化路径,才是迈向未来智能工厂的核心步骤。
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