基于制药设备的自动化技术应用研究

叶家兴

摘  要：医药产品是医疗卫生服务的基础保障，药品质量直接影响到人民群众的生命健康，以自动化技术为关键依托的现代化制药设备，不仅可以提高药品生产效率，也能进一步提升制药质量。本文首先分析了自动化技术在制药设备中的应用价值，其次探讨了几种用于制药设备的主要自动化技术，希望能让更多的人认识到自动化技术的重要性，为推进医药生产现代化、智能化发展提供一些启示。

关键词：制药设备;医药生产企业;自动化技术;应用研究

药品研发与生产是整个医药医疗产业链中的重要环节，药品制造速度决定了市场供应时效，药品制造质量关系到患者的人身安全，医药生产企业必须把握好这两个重点，从设备技术更新层面来实现生产效率和生产质量同步。自动化技术与制药设备的有机结合，对传统制药工艺流程进行了改造，能够加快推进制药企业及整个医药行业的可持續发展。笔者就此基于自身认识对相关内容作以下分析和探讨。

一、自动化技术在制药设备中的应用价值

自动化技术的主要优势就在于能够实现全面自动、高效地生产作用，与传统制药模式相比，自动化技术在制药设备应用中有以下重要价值。

（一）有利于降低人工成本

以往医药生产企业在药品生产环节，主要依靠人工或使用半自动机械，尤其是一些中药生产企业讲究古法制药，完全采用人工作业方式，使得药品生产效率低下，产量跟不上市场需求，对临床医疗工作造成一定影响。自动化技术的应用，使得药品制造流程实现了全面自动化，将以往很多依靠人工操作的繁琐步骤交于设备自动完成，仅保留关键技术岗位人员。如此一来，人工用量及生产制造成本得以大幅降低，可以更好地保证制药公司的经济利润。

（二）有利于提高生产效率

生产效率是产量的重要保证，以往的医药生产企业受人工作业条件的限制，其单位时间内的药品产量较低，经常出现市场断供的现象，造成医疗机构药品短缺，影响医疗效果。自动化制造设备避免了人工作业中的疲倦、懈怠及暂停和中断等问题，机械设备除定期维护保养或故障维修外可以实现连续、高效生产作业，这样时间利用更充分，生产的产品数量更多，可以更好地满足市场需求。

（三）有利于保证药品质量

药品在生产制造过程中也会由于各种人为操作失误和、技术缺陷及材质问题而导致其药效功能与预期不符，其中认为操作失误的现象在传统制药中比较普遍[1]。生产人员的职业素质水平是造成这一问题的主要原因，表现为要么是由于操作流程不娴熟，质量标准不清晰，要么是因为责任心不强或身体疲倦、精力不集中导致的失误，有些不起眼的小失误甚至会影响到整个批次的药品质量。应用自动化技术的制造设备，采取模块化生产制造方式，通过为自动化设备提前设定工作流程和技术标准，全程依靠设备进行生产，减少生产环节中的人工干预，从而有效降低质量缺陷，提高药品品质。

二、制药设备的自动化技术应用

当今社会，自动化、智能化生产制造已经成为一大主流趋势，医药生产企业也必须与时俱进，引入先进的自动化技术及设备，加快落后产能淘汰，实现药品制造的优化升级，才能实现综合效益。当前医药生产领域较为成熟且应用价值较大的自动化技术主要有如下几种：

（一）CNT技术在抗菌素发酵中的应用

作为制药流程中必不可少的环节，抗菌素发酵对工艺技术有着非常高的要求，传统工艺的难点在于精准的过程控制。应用CNT技术并参照发酵阶段各类抗生素的生成参数，可以实现对该生产工艺的改进。利用CNT技术可以获得抗菌素发酵过程中的温湿度、压力值，PH、CO2及O2浓度等环境参数和化学数值。相比传统的人工经验判断，CNT技术在抗生素参数数据的获取上也更加地及时和准确，能够为后续的检验和分析工作打好基础。另外，在CNT技术的支持下还能够实现对抗生菌发酵相关参数的精准控制。例如，确保抗生菌在整个发酵环节中温度值始终在0～0.2°C内浮动;PH值严格维持在0.05左右，发酵液的总质量≤0.8%等。

（二）PLC技术在全流程控制中的应用

PLC作为一种电气自动化控制装置，其显著特点为可通过编程控制的方式来调节和把控各个生产环节[2]。该技术可以应用于制药的全过程：其一应用于制粉环节。该环节最为关键的就是物料喂入量控制，为使进入破碎研磨室的物料适度，确保研磨粗细均匀又避免喂料机受损，一般生产技术人员是通过监测工作电流来帮助判断，但需要人员全程跟踪把控，稍有疏忽就会因物料量过大而造成喂料机堵塞，物料过少造成资源浪费。如果应用PLC技术，将电流互感器的电信号及时传送给PLC系统并进行PID运算，然后结合喂料电机测速传感器获得的电机转速来核算，就可以准确判断此时物料喂入量是否适当，如果超量则自动调大电机转速和破碎机的工作电流，反之则减低工况，实现对设备的有效保护[3]。其二，应用于混粉环节。通过安装在混合机上的传感器所反馈的相关信息，PLC配合变频器对电机工作状态及进出料口、压板及推进器等部件进行在线控制，设备根据实际生产情况自动切换相关模式，既能减轻了人工作业工作量，而且可以有效确保混粉质量[4]。其三，PLC与人机界面有机结合，实现制丸过程的全自动、流程的全透明，便于对产品生产质量的更好把控。物料经过粉碎混合后被压缩为规整的药条，接下来就是切片或颗粒化，此时利用光电测速对生产过程进行跟踪控制，使切片和制丸装置平稳运转，确保药丸颗粒均匀，表面光滑。其四，对药物干燥环节的控制。干燥处理是为了保持药物形态固定、统一，在以往的工艺主要是采用热烘干和风冷其中一种方法，干燥时间相对较长且不够均匀。PLC技术能够实现两种工艺的同步，在烘干处理过程中系统根据温度传感器数据，自动记录温度值数并绘制出准确的曲线图像，便于生产人员的直观了解和过程调节。

（三）伺服控制在制药包装设备中的应用

制药包装设备负责对成品药的打包装盒，要避免设备运转中对产品造成破损。伺服控制技术在制药包装中有着重大价值，其在制药包装设备中的功能实现依托于由、伺服电机、编码器和伺服控制器组成的闭环系统，它通过闭环信息传输和反馈加强对设备的运转稳定性控制、定位控制和扭矩管理，确保包装效率和质量。比如，在胶囊铝塑包装机中，伺服系统控制下电机带动的凸轮准确定位胶囊板切刀的开合位置，避免切刀运行中对胶囊的破坏。

（四）DCS控制系统在医药行业中的应用

DCS控制系统是目前精细化工领域的重要生产管理技术，其重点是对生产过程的自动化控制。该技术在制药行业中的应用，可以有效解决手工制作和无联锁的相关问题[5]。在药品生产制造环节，利用DCS控制系统能加强对制药工艺流程的有效监管和优化调节，同时通过对各个工艺环节的分散控制，既可以明确生产目标和技术标准，又可以跟踪防控生产中的安全风险，还可以保证药品产量和质量。DCS控制系统是以智能控制仪表为主，其现场通讯一般使用RS485总线，按照内部通讯协议，可以实现主机上的100%仪表功能操作。诸如及时获取测量数值、给定值，参数设置及调整，手/自动及无扰动模式灵活切换，开关量的输入和输出操作，启/停程序操作等。

结语

自动化技术是医药生产企业的提高产能、产值，实现高质量发展的重要驱动力，自动化制药设备是该技术的主要载体。医药生产企业必须加快生产线设备的更新换代，需要充分应用好PLC、CNT、DCS及伺服控制等自动化技术，真正促进医药生产行业的现代化发展。

参考文献

[1]王童.自动化技术在制药设备中的应用探究[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2019（01）：142-143

[2]毛云峰.关于PLC自动控制技术在制药设备中的应用[J].化工管理，2016（09）：96

[3]石洪昆，徐晓芬.探究自动控制技术在药企制药设备中的应用[J].生物技术世界，2015（07）：230

[4]包玲，宋琳，梁天月.制药设备及流程中化工技术的应用[J].化工管理，2021（32）：9-10

[5]秦昆明，李伟东，张金连，张炳勋，等.中药制药装备产业现状与发展战略研究[J].世界科学技术-中医药现代化，2019（12）：2671-2677