本文根据康缘药业信息中心高级经理孔德刚在CIAPH智能制造专题会议演讲整理
与其他行业相比，智能制造在医药行业“开花结果”的案例相对较少。主要原因在于：医药行业有自动化控制的系统，但局限性强，基本不具备全过程自动化控制的水平；整体生产过程的中间环节、物流转运和投放是断离的，存在许多信息化孤岛；受现有设备的限制，并未实现真正完整意义上的制造执行系统（MES） 和自动化的批控制；物联网、大数据和云计算技术等新一代信息化技术的应用场景有待探索。
智能制造在中药领域的成功案例更是凤毛麟角了，日前，CIAPH联盟举办了“药”智能 • 医药行业智能制造专题线上研讨会，会议上中药领先企业——康缘药业的智能制造分享是一大亮点，康缘药业信息中心高级经理孔德刚详细介绍了“康缘经验”。
一、康缘——中药研发制造集团
康缘药业是集现代中药研发、制造、销售为一体的大型健康产业集团，前身为1975年成立的连云港中药厂，2000年变更为江苏康缘药业股份有限公司。它也是中国制药工业百强企业（第29位），并建有“中药制药过程新技术国家重点实验室”等多个国家级科研平台。在2018年，实验室获评“优秀类企业国家重点实验室”（医药领域第一），研发实力连续三年位列“中药研发实力排行榜”首位。康缘聚焦于6大核心领域，目前销售过亿产品有9个，以上成绩得益于康缘的研发创新投入占比年销售收入10%以上。
康缘研发总部位于连云港，在南京、上海有研发分部，在连云港、南京、徐州、江西南丰等地建有中药、生物药、植物提取物生产工厂。它还拥有通过中国CFDA认证的9个剂型20余条药品生产线，同时通过了澳大利亚TGA认证、日本厚生省制药原料认证、加拿大生产经营场所认证、欧盟相关产品认证等各类国际认证。
本次介绍主要围绕着康缘于15年投产的数字化提取精制车间和目前在建的智能固体制剂车间展开。
二、康缘智造建设思路
1、智造及其战略意义
智能制造是国家重大战略需求，中药属于十大重点领域之一的生物制药及高性能医疗器械项目中。众所周知，中药是多分成的复杂体系，其质量控制中的均一性和可控性，一直是中药安全生产的重点。要有效解决质量均一可控的问题，就需要基于明确药效的物质基础、建立过程质量控制策略，以及采取数字化控制技术，才能实现中药的智造。
康缘探索多年，始终把握着实现中药智能化、数字化制造的战略意义，在于：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。 2、智造的背景
综合来讲，系统科学的基础研究是实现中医药智能制造的一个关键，药效物质基础研究及质量控制体系构建，对于所有的药品、药理基础研究的清晰，是做好智造的基础。举个质量一致性要求的例子：在国家中药注射剂的基本技术要求中，规定了结构明确成分、可测成分、指纹图谱不少于60%、80%、90%。当前，康缘研发的热毒宁注射液，三个指标可达到75%、88%、95%以上，得益于康缘对于制造过程的严格把控。
此外，进行智能制造技术升级改造，实现中药制药现代化、标准化和国际化，也是企业发展的需求。目前，康缘药业将中药智能制造技术贯穿于精制提取生产链的各个环节，工厂基于国际制药技术标准设计，创建了中成药生产过程点点一致、段段一致、批批一致的质量一致性控制技术体系，多项技术首次在国内工业化应用，部分技术居于国际领先水平。 3、技术路线
在实现路径上，技术路线从下往上分别是：
功效成分发现及全过程质控技术：最基础的，是智造的基石，确定功效成分、明确质控指标、建立全过程质量控制体系（控什么、控多少）；
工艺与装备：PLC/PAT等，主要实现成分提取、工艺控制、质量控制（怎么控）；
生产制造：如ERP/MES/WMS等，主要管理原辅料、生产、制造执行和过程，并收集大量的数据（怎么控）；
数据挖掘与知识发现：PKS为主，实现对各系统产生数据的挖掘，进而控制决策、反馈优化、自适应调控（怎么控）；
智能制药：最终达到控制策略、智能制造。
综上所述，在功效研究的基础上，通过已经建立的智能生产线，实现生产过程中的控制，通过自动化的过程分析和技术手段的融合，形成智能生产线的大框架。
三、智能化精制提取车间介绍
智能化精制提取车间，项目始建于2012年11月，总投资4.8亿元，占地1.7万平米，建筑面积4.8万平米，于2015年3月竣工，通过GMP认证并投入使用，获得工信部首批（2015年）智能制造试点示范项目、江苏省经信委“中药生产数字化控制技术产业化车间”、我国首个中药智能提取精制工厂等荣誉。
该项目的数字化应用主要有以下：
生产自动化控制(DCS)：在新建提取车间时，配备了提取罐、浓缩罐等底层自动化控制设备，并配备了智能传感仪表，通过工业互联网收集各设备的数据，建立生产过程自动化控制体系，提高参数控制精度与稳定性，确保工艺稳定。DCS帮助实现全流程管道化、连续化、自动化生产，符合GMP要求。通过传感器和自控阀门对关键工艺参数实时采集与控制，控制精度与稳定性提高。举例：在配料工段，依据参数自动控制，可实现温度波动＜±0.1℃。
过程控制系统（PAT）：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。
生产制造执行系统（MES）：是智能化工厂全厂信息化门户：统一入口、统一认证、单点登录、权限控制、实时监控、信息分布。基于DCS、PAT，集成ERP，做任务下达、任务分解，批记录审核功能等，实现药品“需、产、存、销、用”管控一体化、信息化。
资源计划系统（ERP）：最核心的数字系统，帮助实现平台应用、基础应用、业务管理、财务核算、决策支持等。
过程知识系统（PKS）：通过采集、辨识、分类MES、ERP产生的数据，做数据统计分析、数据关联性分析，做关联性分析和规律挖掘（工艺与质量），形成决策规则，反馈调控生产，指导控制层进行参数优化，提升质量一致性，构建中药智能制造技术体系，形成反馈闭环优化控制。
四、智能化固体制剂工厂
计划于2020年10月建成投产，占地面积 1.8万m²，建筑面积 4.7万m²，规划的建设内容为数字化硬胶囊车间、数字化片剂车间、数字化颗粒剂车间、数字化软胶囊剂车间、数字化化药车间等5个车间和智能化立体仓库。
该工厂依据QbD理念，在生产流程中采用全过程质量控制技术、自动化控制技术、智能物流，中央控制平台以SCADA数据采集系统为基础，搭建MES系统，辅以BMS、EMS等管理系统，结合WMS、WCS物料调度软件及其它功能软件，实现完整的闭环软件控制体系。
工艺流程优化的原则，主要是以下几方面：自动化，设备设施物料传送物流；全程化，在线质量控制；信息化，MES、ERP等为核心的系统应用；智能化，通过PKS的数据采集、辨识、分类，形成决策规则，反馈调控生产；高标准，符合GMP、FDA、精益生产的相关要求。
五、5G在智能制造中的应用前景
有线网络限制了柔性生产，WiFi网络存在技术局限性，主要体现在：
生产制造：需高效低成本地收集生产数据，有线接入建设周期长、施工难度大。WIFI接入成本高、设备连接数受限，查障困难。
物流仓储：承担搬运任务的AGV小车对网络漫游要求较高，WiFi漫游性能不佳，存在切换失败问题，影响系统运转效率。
销售服务：后台技术专家对客户现场装调、维修人员远程指导时，受制于广域网通信质量，视频传输时延明显，影响客户体验。
研发设计：数字化设计、仿真、协同开发等，对网络带宽、时延要求较高，WiFi网络不稳定，应用载入缓慢，操作时卡顿现象明显。
在《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》中，明确了在5G研究中开展面向工业互联网应用的网络技术试验，协同推进5G在工业企业的应用部署。5G突出的三大性能指标：10Gbps的高速度、1ms低时延、1Million/km2的广连接，使得5G在智能制造中有良好的应用空间。
5G是公共承载网络，通过与MEC设备的连接实现内部组网。MEC即移动边缘计算，是5G演进的关键技术之一，指将计算能力下沉到网络边缘侧，提供面向企业内部的无线网络信息服务。MEC可将需要访问企业内网的数据直接旁路到内网，无需经过核心网，有效降低了网络时延，保障了数据安全性。
以下列举康缘的几个探索场景用于行业交流：
5G+云化AGV：物料/货物自动化搬运：AGV调度是业界难题，WIFI信号容易被干扰，且带宽不足以支撑视觉导航，激光导航在高密度运行时存在相互干扰，且WIFI漫游性能不佳，存在切换失败问题，降低了设备运转效率，5G可有效解决此难题。
5G+4K无线监控，安防、AI：无线监控的实现，存在无法部署有线监控、部署有线成本高、新增点位避免施工、临时布线浪费等难题。使用5G网络具有缩短建设周期、节省维护成本、辅助生产分析等特点。
5G+MEC：未来，传感器、智能表计、控制器、定位标签等，都会实现5G传输，实现设备和接入管理、规则引擎服务、数据管理服务。高密度物联网接入，实现物联网应用本地化部署，低时延场景，数据分析应用云端部署，非实时业务。
六、总结体会
1、智能制造价值体现
产品质量均一稳定：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。
新的质量标准体系：构建了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。
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。
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、研究体会
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
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
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。
