中药企业MES系统的研发及应用

洪艳萍，赵路军，许 祎，樊春乐，李连海

（浙江中控软件技术有限公司，杭州 310053）

我国中药从丸、散、膏、丹、汤手工生产发展到目前初步形成规模的格局，虽然有了很大进步，但长期以来，中药的生产水平没有取得显著性突破，主要原因在于中药的生产设备零散而不配套、有设备而无控制、有生产线而无优化、高新技术在生产工艺及装备的推广应用力度不够等等。要扭转这一局面，就必须立足于国内设备的购置和现有设备的改造，构建中药企业MES系统，积极应用高新技术改造中药传统产业。同时，我国绝大部分中药制造企业的计划层与控制层存在相互脱节的现状，即决策管理层的信息系统如ERP和底层的控制系统如DCS处于相互独立的状态，无法保证企业高质量低成本目标的实现，极大地制约了企业生产管理水平的提高。

要解决以上问题，必须建立适合中国中药制造企业的MES系统。目前国外没有中药行业MES系统研究的相关资料，国内相关文献也较少。文献[1]提出以优化整个生产过程为核心的基于知识的中药制药企业MES系统；文献[2]研究了中药制造企业生产全集成自动化模型和中药企业MES系统的架构；文献[3]阐述了中药制药企业的生产特点并提出中药制药企业MES系统的架构；文献[4]建立基于MES的中药企业生产制造系统网络集成平台。基于此，本文研究了适合中药制造企业的MES系统，搭建生产管控一体化信息集成与功能应用平台，实现配方优化、物流跟踪、绩效评估、生产可视化及辅助决策等业务功能，提升中药制药企业生产操作、生产管理及生产经营的信息化管理水平，为企业实现数字化、精细化、标准化、敏捷化管理提供全面可靠的支撑与平台。最终某中药企业的应用效果表明，该系统可有效帮助企业实现降低原料与能量消耗、降低成本、提高产品产量与质量、增强对市场的快速反应能力和市场竞争能力，实现全面提高经济效益的目标[5-7]。

1 中药生产过程MES系统

为了达到中药制药企业的生产要求，并结合中药生产的特点，提出了面向中药生产活动的MES体系架构，如图1所示。

图1所示中药生产过程MES系统的核心为综合信息集成平台，其架构图如图2所示。它是集团式企业的信息化基础设施，不仅提供了基于分布式部署要求的技术架构，而且也是MES系统的基础开发平台，所有的MES模型、应用模块都在中控MES综合信息集成平台上开发，模块之间具有良好的协作性，并且基于平台式的开发，也为各个应用模块带来良好的可扩展性。

图2 中药生产过程综合信息平台架构Fig.2 Comprehensive information platform architecture of Chinese herbal medicine production process

综合信息集成平台分为用户管理、权限管理、数据源管理、参数管理、日志管理5大部分。平台支持域认证集成，并可手工或周期性更新用户名单和权限；支持通用用户权限管理模式，包括角色和分组等方式；平台支持邮件和短信报警，提供SMTP邮件服务器与短信平台支持，报警方式可灵活定制，支持计划任务、审批流或状态等方式驱动；平台灵活支持IOS系统（手机、平板电脑）、Android系统（手机、平板电脑）等主流移动终端业务接入，兼容性良好，人机界面一致性较高。

1）用户管理

企业的组织机构由一系列层次化的组织单元构成，每一个组织单元、岗位都具有不同的管理职责与权限。

综合信息平台提供了全面组织架构管理，支持层级机构和用户组机构，满足现代企事业机构复杂、灵活的矩阵式组织模型的要求。

2）权限管理

综合信息平台通过对各类操作权限设置和组织机构设置紧密配合来实现应用分工以及业务权限管理。

权限配置不仅可以对组织、用户组、人员、岗位进行一般性的权限配置，还可以实现权限分层管理以及权限继承等复杂的权限管理功能。

3）数据源管理

数据源管理是数据管理的基础模块，数据源管理包括映射数据源及映射数据视图2块功能。

综合信息平台通过对主流关系数据库访问接口的封装，可以实现将数据库内的数据表架构逆向生成数据视图的方式，将数据库信息映射至平台中；还可以将其架构信息保存至平台数据库中，并且可以对其基础属性做进一步扩展。

4）日志管理

日志管理具有日志记录功能，能够记录用户的操作行为，使管理员能够更为方便快捷地管理维护系统。

功能包括用户名称、操作对象、操作类型、操作时间、对象信息、登录IP；同时具有操作日志查询功能，能够根据用户名、操作对象、起止时间、操作类型等对用户的操作日志进行查询。

5）参数管理

参数设置的主要功能是对综合平台业务端的设置，根据平台的功能和客户端用户的实际需要，配置综合平台的使用功能。

功能包括功能模块的配置，集成业务子系统的配置，平台系统服务配置等，为平台内组件的管理和发布提供了接口，为实现集成管理提供统一服务。

如图1所示，在综合信息集成平台上针对中药生产企业开发的主要功能模块包括质量管理、配方管理、物流跟踪管理、运行绩效管理和生产数据挖掘等，为了实现以上功能还需建立中药生产企业的工厂模型和业务模型，以及实时数据库系统。通过建立企业生产实时数据采集网，收集各个装置及各个部门的生产信息数据，利用集成的各种数据，进行生产的协调、统计、分析、优化，实现优化生产和优化操作的目标。最终建立符合中药生产管理规范的MES系统，达到稳定生产、提高产品产量和质量、降低消耗、降低成本、获取最大的经济效益。

2 中药生产过程MES系统应用研究

本文以某中药企业为背景开展MES系统的应用研究。该企业是一家集科研、生产、销售、种植为一体的高科技企业。具有年产胶囊7亿粒、片剂11亿片、散剂5亿包、糖浆2000万瓶、颗粒剂1440万包的生产能力；已通过GMP认证的生产线12条，可生产胶囊剂等12种剂型。目前，公司生产的中药品种达140多个。

1）总体设计目标

基于中药生产特点，采用计算机技术、数据库技术、先进控制技术和系统集成支持技术、系统工程理论等，结合中药厂的实际情况进行应用开发，基本实现该中药厂网络化、系统化、智能化和信息化。所设计的MES能实现工厂的优化管理、优化计划和调度、优化操作和过程控制，并能为企业的决策层提供管理决策依据，为监控层提供优化操作、控制和管理的策略。

2）具体设计目标

将整个企业的生产活动集成起来，建立内部信息一体化平台，实现企业管控一体化。

（1）完成企业内部资源的合理规划与管理。

（2）实现对关键装置信息的实时监控和及时分析处理。使决策层在第一时间掌握企业的生产经营状况，以便分析和决策。

（3）实现关键工艺过程的生产操作优化，从而达到降低原材料与能量消耗、降低成本、提高产品产量与质量、提高企业经济效益的目标。

（4）建立适合中药生产企业的MES系统，消除决策层与监控层信息断层的现象。

3）设计原则

在该中药企业的MES系统的设计过程中，考虑了企业的现有信息化投入与现状，并遵循了以下原则：

（1）统一规划、分步实施。结合中药厂MES系统的目标，在规划设计中根据实际情况确定不同的模块、确定不同实施阶段的成效，分模块、分阶段由易到难、由点到面分步实施，保证见效一块再上一块，充分保护企业投资。

（2）信息集成、实现知识管理。实现企业相关生产、经营信息的共享和集成，保证企业工作流程的监控和信息传递，同时考虑人与信息、技术的全面集成，实现知识管理。

（3）充分考虑MES系统的分步实施特点，采用模块化结构。

（4）在实施过程中，充分考虑现有通讯网络、计算机硬件资源等的再利用，保护企业以前在信息系统建设上的投入。

4）中药生产过程MES功能模块。

中药生产过程MES系统的功能模块如图3所示。

中药生产企业的典型功能模块有：

（1）原料药管理。中药与化学药生产的最大不同在于其加工的对象不同，即使用的原料不同。由于中药原料是来自天然的动物、 植物、矿物等中药材，带来了药材前处理和提取等生产的特殊性，因此中药生产企业中应配置原料药管理模块。

图3 中药制造执行系统功能模块示意图Fig.3 Schematic diagram of function module in MES system of Chinese herbal medicine production process

（2）配方管理。配方指导直接生产，还可用于衡量与考核生产水平。在标准配方的基础上，针对生产订单可设置不同的配方参数，如生产工艺、工艺参数、物料批次等相关属性。另外，由于中药原材料的特殊性以及生产受设备等因素的影响，所以配方需要在中药生产过程中做动态调整。比如在生产流程中当检测装置检测到温度、压力、状态等达一定的值后再加入一些物料。MES根据已定义的产品配方或产品实现的细节形成生产指令，为控制层提供“如何生产”的指示。

（3）质量管理。质量管理贯穿于中药生产活动的全过程，从药材的采收，贮运到生产的每一环节，都离不开质量管理，因此该MES的质量管理系统包括原材料质量管理，样品管理、实验数据采集、质量标准管理等，通过对关键过程工艺参数和质量检测参数进行监控，为产品质量控制提供支持，并将其与生产运行与优化、生产调度优化与管理等模块进行数据共享。

（4）生产批次跟踪。中药生产要求有十分严格的批号记录，从原材料、供应商、中间品以及销售给用户的产品，都需要记录，当出现问题，可以通过批号反查出是谁的问题。所以该MES实现工序至工序的材料跟踪，提供完整的生产记录和材料的来龙去脉，实现生产记录自动化，提供完整的批量生产过程的历史记录，提高生产可跟踪性，满足产品管理的需要。

3 结语

中药企业生产过程MES系统的运行，通过配方优化、物流跟踪、绩效评估、生产可视化及辅助决策等业务功能应用，实现了生产过程中海量信息进行集成、监控、统计、分析与优化的综合管理；有效地支撑了企业优化流程、规范操作、过程分析、质量控制、批次跟踪等生产管理活动，使产品质量、生产成本得到了有效的控制，企业安全、质量、环保等方面的管理水平显著提高。

[1] 黄海松，谢庆生，李少波，等.基于知识的中药制药企业MES[J].系统工程理论与实践，2012，32（1）：164-172.

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