自动化批量制造制造技术

一种用于产品尤其是药物的批量制造的集成自动化管理系统。该系统包括：具有与过程有关的信息的分布式数据，提取信息以为制造构建操作模型的设计模块；与数据库和设计模块相接口的计划模块，用于提供制造的财务和调度的方面；以及在闭合操作环中与数据库和其他模块相接口的探测模块，用于比较实际制造提供对操作模型的实时分析，以提供实时质量控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于诸如药品、化学品、食品饮料、化妆品和其他过程制 造之类的行业的自动化制造管理系统，并且涉及诸如电子器件和车辆之类的离散制造业，具体而言涉及尤其针对药品生产的批量制造(batch manufacturing)设计、计划和质量控制。
技术介绍
美国和欧洲最广泛适用的制造控制系统标准分别是ISA S88.01和IEC 61512-01 (其公开内容通过引用结合于此，作为本领域公知的技术)。这 些标准涉及诸如设备模型和配方模型之类的各种模型，以及在制造和批量 控制中涉及的各种模块和组件。下面使用的术语和方法具体针对这种标准 中定义的那些，尤其是在ISAS88.01 (S88)中定义的那些。在诸如化学品尤其是药品和生物制品之类的产品的批量制造中的许多 实际过程都是利用自动化计算机驱动程序根据S88标准来运行和控制的。 但是，虽然使用了计算机系统，实际的设计、计划和反馈质量控制却有很 多的手工组件和手工数据输入。制药公司和许多其他行业的制造工厂经常每周7天、每天24小时 (24/7)地运行，并且对于制造的适当过程设计和调度(scheduling)在经 济上是必需的，但是使用传统的计算机工具(例如数据表(spread sheet))的那种却是劳力密集型的，不能很好地集成到执行系统 (execution system)中。因此，来自一个生产系统的手工输入或计算结果 必须被仔细地转录并持续地检验，以确保数值在过程的不同阶段或系统中 没有改变。化学品尤其是药品生产涉及从实验室的发现和合成扩增到大规模的商 业生产和批量过程。其他产品和商品的批量制造涉及类似的扩增和过程。实现这种扩增的常见步骤包括设计过程模型(制造过程中涉及的步骤的序 列)的步骤、然后是设计工厂模型(工厂场所处的具有实现与之相关的制 造步骤所必需的能力的可用设备的标识)的步骤，最后是设计具有控制参 数和指令(即关于工厂模型的操作参数)的控制模型的步骤。在这一末尾 阶段中，配方配置数据被生成并与电子工作指令和/或过程控制系统相关， 以便进行材料跟踪和自动化或手工配方执行。存在这样一种接口，该接口 用于利用均具有时间戳的事件、警报和用户动作的原始数据生成来分析系 统性能。还收集过程分析技术(PAT)和传统器械数据，并且生成报告和 过程注释以及触发对事件的调查(根据需要)。如上所述，生产要求调度，以利用公用设备涵盖对不同产品的易化制造(facilitated manufacture)，并且允许将原料和其他资源的可用性考虑在内。制造工序的最后的并且非常重要的部分是生产数据分析反馈和质量控 制部分的制造。该步骤中涉及的因素包括轮班管理(与24/7生产线尤其相 关)、性能管理和优化、批次审查和跨批分析(cross batch analysis)以及 对过程能力的评估。最重要的关注因素包括库存控制和管理、财务考虑和 计划以及供应链的全景。在美国典型的药品生产时间线中，新产品申请(NDA)与通常在研究 实验室中开发的、具有基本参数的生产过程一起被提交给FDA (或者其他 国家或地区的等同监管局)。该过程随后被进一步开发，以取得产量、纯 度、经济、初级产品可用性等等方面的改进。 一旦开发了过程，就对其进 行扩增，并且定义设备需求以及所涉及的处理步骤和材料。然后相对于其 他产品生产的工厂进度(schedule)来计算计划和调度。在活动前设置 (pre-campaign setup)中准备操作指令，并且为可能包括DCS (分布式控 制系统)或者电子工作指令(Electronic Work Instruction)或其他处理器或 这些基于计算机的执行系统的任何组合的生产执行系统制定配方。然后实 现带溶剂运行或带水运行或者干运行(如果需要的话)或者其他离线生产 仿真运行，以便对系统进行微调，并且运行活动(其定义一批或多批的序 列)。发行多批产品(活性药物产品或API)，并且带有对偏差、变化和 审査的注释。调査偏差的来源，并且在清除偏差之后，利用API的药物产品制造开始。随后在药物产品制造中执行类似的设计、计划和执行过程。 为了维持质量、效率和安全标准并且实现改进，对于所有制造信息进行持 续地监视和分析。虽然上述步骤中的许多目前都是利用诸如数据表之类的计算机化工具 以及专用制造软件控制产品来进行的，但仍留有可能导致代价高昂的转录 差错的许多手工数据输入点和操纵。为了避免发生这样的事情，针对手工 输入的质量控制必须是一个持续不断的过程。虽然这值得称赞，但却增大 了总体成本，并且导致制造时间的损失。此外，质量控制是在批次已被生 产出来且问题已被发现和调査之后被滞后地应用的。对于药品这可能最多 达到若干星期，在其他行业中，作为一种一般的生产事件，存在至少若干 天的质量控制延迟，而且经常会更长。从而，如果存在质量控制问题，则 已经生产出来的批次可能不得不被丢弃。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种整体集成的、完全计算机化的自动化过 程和系统，其涵盖了从设计和计划到生产和反馈改良的整个制造工序，尤 其是在作为整个多产品制造体制的一部分而分批执行生产时。本专利技术的另一个目的是对于从设计到制造的整个制造过程，向整个系 统提供任何给定数据的单一输入，以避免转录差错。本专利技术的另一个目的是向系统提供以下能力将过程设计数据与物理 设备和材料属性以及详细的设备操作步骤关联起来，以智能地创建详细的 设计数据、进度和操作文档。本专利技术的另 一个目的是提供计划的制造模型与实际制造之间的比较， 以观察和评价其间的偏差，并且可选地控制模型的变化。本专利技术的另一个目的是向自动化系统提供充分的控制，以维护批次一 致性并提高产高，以及改进质量控制和过程效率。在另一个目的中，随时可获得对制造过程的实时分析，并且带有丰富 的图形信息生成显示。另一个目的是提供这样一种自动化系统，其实时评估实际生产状态，并将其与计划生产相对照地呈现，然后重新规划未来操作步骤的估计时 间，从而向工厂操作人员提供丰富、准确的近期计划信息。本专利技术的另一个目的是向系统提供关于在某个场所或其他链接场所制 造的所有产品的所有产品合成要求、可用设备能力和生产信息的完整输入 知识，藉此具有设备和机器能力、可用性和维护、库存和要求等的产品生 产调度可用并被持续更新，以获得最大限度的效率和产品质量，以及被严 格维护的参数。另一个目的是维护高水平要求(例如FDA强制要求)控制，而不在 设计、生产和反馈的任何阶段发生偏差。本专利技术的另一个目的是这样一种系统，其利用反馈提供生产期间的实 时质量控制，以允许立即采取自动或手工校正措施。一般地，本专利技术包括一种用于产品的批量制造的集成自动化管理系 统。该系统包括分布式数据库，该数据库存储了被处理的材料和组件以 及用于产品的制造的设备的参数和细节，其中设备中的至少一些在多个产 品的生产中是公用的。该数据库包含过程模型、生产进度以及设备和共享 设备各自的使用。该数据库还包括用于存储实际生产和与财务、质量和性 能标准的关联的细节的装置。该系统还包括i. 用于批量制造过程的设计的设计模块，该设计模块适合于将操作过 程的输入过程序列细节与从分布式数据库提取的适当的存储参数和细节关 联起来，以在可应用的情况下构建具有操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产品的批量制造的集成自动化管理系统，包括：　ａ）数据库，所述数据库存储了被处理的材料和组件以及用于产品的制造的设备的参数和细节，其中所述设备中的至少一些在多个产品的生产中是公用的，所述数据库包含过程模型、生产进度以及设备和共享设备各自的使用，所述数据库还包括用于存储实际生产和与预期标准的关联以及可选的与涉及所述材料、组件、设备和生产的财务、质量和性能标准的关联的细节的装置，　ｂ）用于所述批量制造过程的设计的设计模块，所述设计模块包括以下装置：所述装置将至少一个操作过程的输入过程序列细节与从所述数据库提取的适当的存储参数和细节关联起来，以在可应用的情况下构建具有操作步骤以及分配和共享的设备的过程控制操作数据表，　ｃ）计划模块，所述计划模块包括以下装置：所述装置使所述计划模块能够与所述设计模块和所述数据库交互，以创建考虑了设备重叠使用并且可选地考虑了其他成本因素的生产进度，然后基于可用设备建立时间和材料的最终规划，并且可选地更新所述设计模块，以及　ｄ）探测模块，所述探测模块具有在包含所述探测模块的闭合环中与所述数据库以及与所述设计和计划模块相接口的装置，并且包括用于跟踪材料、生产要求、设备共享和维护以及操作步骤和生产数据的装置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯瑟尔约瑟夫斯特恩，阿达姆马修拉隆德，理查德威廉金勃尔，马济迪哈扎勃，
申请(专利权)人：辉瑞产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]