制药工程工艺之窗 -制药生产中数据采集及电子记录系统的方案与特点

摘要：从制药生产中电子记录的概念入手，介绍了数据记录现状与电子记录在制药生产中的重要性，阐述了数据采集及电子记录系统在制药生产应用的方案与其应用特点。

随着我国加入WTO后，我国制药工业生产将面临着与国际规范接轨的问题，虽然前几年的大规模GMP改造在硬件方面有所改善，但我国现期的生产方式、质量控制手段、企业管理模式和自动化管理水平还是比较落后，尤其是自动化管理水平更为落后。特别是在近几年，由于制药企业随意更改手工生产数据记录，而引发的重大药品生产质量事件屡见不鲜。可以说，制药生产数据记录的真实性与追溯性一直是人们关注的问题。适逢上海和伟科技发展有限公司所研制的制药厂ER1.0数据采集及电子记录系统应用于制药生产，笔者在调研之余，将从制药生产中电子记录的概念入手，介绍了数据采集及电子记录系统在制药生产应用的方案，阐述了其在制药生产应用的特点。

1997年FDA在美国联邦法规相关条款(21CFR Part11)中就电子记录及电子签名进行了明确规定，同时国际药物工程协会(ISPE)的GAMP(药品自动化生产质量管理规范)中也对电子记录进行了规定，而我国现行的GMP对此要求相当谈薄，但在国内2003版的《药品生产验证指南》中却有一定的论述，可见电子记录将是日后制药生产管理的一种流行方式。

电子记录是指依靠计算机系统进行创建、修改、维护、存档、找回或发送的诸如文字、图表、数据、声音、图像及其他以电子(数字)形式存在的信息的任何组合^[1]。

(1)当数字数据存入磁盘、磁带或其他一些持久性的电子媒介时，电子记录就产生了；(2)当仪器将数据写入磁盘文件时，产生的就是电子记录的原件。当这些信息打印到纸上时，产生的将是电子记录原件的纸张复印件。这与原始的记录原件及复印件的概念有所不同；(3)原始记录是第一个电子记录，在纸张复印件上签字并不能使这个纸张复印件成为原件^[1]。

在药品生产中，电子记录一般是处在封闭系统，而封闭系统是指系统通道处于一种能被一定人员所控制的环境，该人员有权限在系统上进行电子记录的操作。其基本要求^[1]：(1)能确保系统的精确性、真实性、一致性以及能够识别无效或被改变的记录；(2)系统应能够生成准确而完整的复制件，包括人工可阅读的形式及能够接受检查的电子形式；(3)保护记录，使其在保存期内可被随时调出查阅；(4)限制通道，只能被有权限的人使用；(5)采用计算机系统生成的时间印记追综功能；(6)对于具有按一定顺序进行的过程，必须检查其操作的步骤顺序，确保其按一定的顺序记录；(7)对使用者的资格权限进行确认，以确保只有有权限的人才能进入系统，完成某些操作、变更记录、电子签名等；(8)对硬件设施功能进行检查，以确认功能运行及源数据输入的有效性。

基于制药生产的特殊性，除了应有完整的生产管理制度外，还应有整套生产数据的记录，这些原始记录是验证的前提与支撑。对国内大都药厂生产一个批号的药品而言，其所形成这一批次生的各类数据有成千上万项，而这些数据目前还停留在手工记录或单台设备的打印层面上，再通过人工的合成装订成册，形成了批生产的原始记录。在实际生产过程中，管理者若需查询某一实时数据，往往需要动用许多资源才能获取，既费时又费力，且不易连续观察及截取，更不用说快捷地查询历史数据，这些与现代化制药生产水准所相悖。

虽然，现在社会已进入电脑时代，但国内大都药厂在原始记录上仍主要依靠手工和半手工采集数据和记录，当操作者写下数据或者其他员工往计算机系统输入数据时错误往往难免会发生^[3]。因此，数据记录可能由于人为误差所造成的后果而付出更为昂贵的代价。

然而，电子记录作为工业自动化一种手段，其实质性作用就是能自动排除一切人为的失误和环境条件的干扰，能忠实地实现生产和管理人员的意图；使药品生产能够自动与严格地按照既定的最优化工艺条件和质量安全管理规范进行，从而使药品生产能真正做到高质量、高效率^[2]。可以说，制药生产电子记录的实施刻不容缓。

随着时代的发展，现在制剂生产大部分是以机电一体化的单机组成流水线来实现的，但这些机组所形成流水线的自动化还是依赖于产品供应商。虽然目前这些单机的自动化程度和可靠性都已经很高，但是这些机组之间大都是断离的，大多数的国产制剂设备还不具备完整的网络通讯功能，制剂生产整个过程的自动化没有得很好的整合^[2]。因此，人们在着手制药生产中数据采集及电子记录系统时，往往会遇到怎样采集这些数据问题，这也是此系统的关键所在。

在制药生产的原始记录中，大部分的数据来源于设备与仪器仪表，要把这些数据统一采集是有一个难题的，造成难题的根本原因是不同的设备供应商采用的控制系统不尽相同。以PLC控制元件为例，就有三菱、欧姆龙、西门子、松下等几十种的品牌，一种品牌又有十几种型号，而不同品牌的PLC之间却有着不同的通讯协议，大多数厂方对这些通讯协议是不公开其通讯格式及规定。倘若人们要想把同品牌或不同品牌的PLC所产生数据连接起来，实现集中控制与数据的共享是一件十分非常困难的事。更不要谈把一条生产线上的所有设备所产生的数据信号连接起来就更为多样化、更为复杂化，这些恰巧又是我们制药生产过程中数据采集中所迫切需要的功能。

为了解决上述数据采集问题，上海和伟科技发展有限公司所研制的制药厂ER1.0数据采集及电子记录系统所组成的方案就能应对上述问题，方便地解决了设备间不能互相通讯的问题，为数据的采集与记录提供了操作平台。此方案由硬件部分与软件部分所组成。

数据采集及电子记录系统硬件部分(图1所示)利用现有设备的控制器件PLC，把这些PLC的通讯接口转换为工业以太网（Ethernet）接口。同时将车间公用系统的各类传感器信号（如温度、湿度、房间压差等），也转换为工业以太网接口，这样使得整个车间内的设备及各类传感器均组成一个以工业以太网为核心的局域网（LAN）。也就是实现了将车间内设备及传感器的组网过程，这是车间工业自动化的根本所在，为组建全厂的广域网打下了基础。

ER1.0数据采集及电子记录系统的应用得益于组态软件，组态软件是一个操作平台，其可以把每一台设备（赋予不同的IP地址）的数据实时采集进来，也能把各传感器的数据实时采集进来，并将这些数据按工艺管理要求与GMP要求制成各类所需的表格及图形，实时地将这些表格及图形放在了管理者电脑的桌面上，同时这些数据表格及图形也就存放在了计算机极大的存储器中，以便管理者随时查询及管理。实现了由一台计算机（PC）与整个车间的对接。

此外，如需将整个厂区各生产车间的组合成一个网络，供管理者管理，那就非常方便。在不需要投资硬件工程的情况下，利用网络即可实现全厂的连网，实现数据资源的共享与交换(如图2所示)。

据悉，上海和伟科技发展有限公司ER1.0数据采集及电子记录系统日前已在浙江台州某药厂和江苏常州某药厂通过了技术验收，现已投入正常运行中。通过制药生产的实践，其系统具有如下特点：

由于各类数据的实时采集，通过网络使得数据很方便存入电脑中。同时，也由于历次批生产过程中的数据都存储在计算机里，管理者可以通过批号查询、时间查询、设备查询等方式，能重现原来批次生产过程中的全部参数，制成设备的数据表格，或形成图形曲线。

由于数据通过备份都存储在计算机里，如需调用、装订成文件，只需较少的人员，即能完成原本耗时耗力的工作。其一改过去大量繁杂纸面记录的多次确认传递、统计等局面，提高工作效率。

由于数据通过存储在计算机里，可省去原始记录报送与确认的多次纸张化工作，与原数数记录相比，达到了少纸化工作效应，对社会而言具有环保效益。

多位操作员通过现场输入，根据通道授权权限，将当前设备运行的批号、起始时间、完成时间等相关参数，汇集到系统的数据库。最终“签”上操作者的“名字”，从而保证运行过程的“实名制”。同时，多位管理者也可根据通道授权权限调用数据库数据。

由于不同制剂生产、不同工作母机与不同工艺要求，对数据形成与设置也不尽相同。因此，ER1.0系统软件采用组态形式，可对各种不同车间的工艺流程进行组合，形成符合使用者需要的图表类型和数据表格。

本文将从制药生产中电子记录的概念入手，介绍了数据记录现状与电子记录在制药生产中的重要性，阐述了上海和伟科技发展有限公司ER1.0数据采集及电子记录系统在制药生产应用的方案与其应用特点。可以说：(1)该系统是目前国内尚为完整的一套专用于制药生产的电子记录系统，其数据采集方案有效地应对各种信号连接困难的问题，有着前瞻性与先进性，系统将凸显出与现代制药生产技术水平相吻合的层面；(2)该系统一改传统手工记录现状，是一次制药生产的革命性转变，也是对国际先进cGMP规模接轨。

但是，ER1.0数据采集及电子记录系统是国内迄今为至的赏试，还有待日后的不断完整。也可以说，其不是能全部数据的记录，但也能在很大程度上执行相关的记录，通过这一数据采集及电子记录系统，管理者可以排除操作者用纸张记录而可能忽略的步骤或对生产过程中的某一步错误复制。特别是，其一改传统将书面转换成计算机数据，它不再需要办公人员手工输入数据到电子系统后再传至各管理部门，其能确保数据的有效性。对这一系统完整性工作而言，大部分的完整还有待工作母机对控制部分的完善，只有不断完善各控制源头的信号输出，才能把这套制药生产数据采集及电子记录系统日趋完善，使得中国制药生产水准能站在世界的高点。