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生命科学行业中的配方管理:挑战与处理方案

在制药领域生产设备上的“配方”管理起着至关重要的作用。但这究竟意味着什么?配方过程背后隐藏着哪些挑战?在本文中,我们将考虑不同的配方管理方法,并讨论一种最先进的解决方案,以使顺畅高效的配方管理过程成为可能。

“配方”的力量
生产设备需要适应生产不同产品及品类的变化,以满足客户需求,同时还得确保其生产利用率保持在高水平上。为了使其适合不同的产品生产,就必须以多种方式对生产设备进行配置。这种配置可能会涉及它的各种部件,包括输送、导轨、进料机构和密封装置。这个过程被称为“批次”。
但是,实际生产中应该如何进行这类批次呢?
首先,需要强调的是,这个批次可以是手动的,也可以是自动的。传统上,操作人员会手动更改必要的机器设置。当然,这会带来人为错误的风险。
此外,这些设备在进行人工配置时必然要让生产停止。由于设备在批次过程中是处于闲置状态,因此设计高效的批次过程就可以极大地减少停机时间并提高工厂的整体效率。
因此,自动化在这些现代化设备中越来越多地被使用,这让生产“配方”自动化开始发挥作用。当然,我们不是在谈论烹饪!在上述情况下的配方是指一个设备应如何操作以生产特定产品的一组指令。如此当生产从一种产品切换到另一种产品时,设备就会自动加载相应的配方,快速有效地重新配置。
通过使用配方实现转换生产的自动化,让生产商可以轻松高效地调整设备以满足生产需求。这些配方让厂家使得能够精确、快速地生产各种产品。

图 1: zenon 可以提高制药行业配方处理的效率

灌装和包装领域的配方 VS.配方
灌装和包装部门操作配方和配调混制生产中对配方管理的要求是很不相同的。
在灌装和包装区域,设备通常按照预定的顺序执行操作,参数在一个批次生产期间不会改变。灌装、灭菌柜或压片机是这类的典型用例。这些设备的生产使用的是固定参数配方。
相比之下,在配调混制领域,制造设备通常根据要制备的产品以灵活的顺序执行操作(或阶点),这些操作(或生产节点)会以相对灵活的顺序进行。
每个节点的操作由设备制造商定义。在各个节点上都有自己的参数。各节点的执行顺序可以由最终生产产品的用户定义。流化干燥机或生物反应设备就是这方面的典型。这种设备和生产需要使用更加灵活的配方。
灵活配方的另一个用例在于最终用户定义执行生产步骤的顺序,以及各个步骤的参数化。在此较理想的解决方案就是使用符合 ISA-88 标准的批次控制引擎,例如 zenon 批处理模块。

制药生产中的配方管理
在药品生产中质量和合规性至关重要。从生产规范GMP的角度来看,配方可包含关键工艺参数 (CPP),例如设备的灭菌温度值及其报警限值。
与这些工艺参数的偏差或它们的任何变化都会影响制造产品的功效、质量、合规和安全性。因此,必须将配方参数的更改记录在其审计跟踪信息中。
审计跟踪应包括生产的元数据,例如操作员工姓名及其更改数据的日期和时间。如此才能保证生产数据的完整性和符合GMP标准的良好配方管理。
同样,在配方的整个生命周期过程也必须得遵循符合规范的质量程序。因此,配方必须具有版本控制和状态信息以方便授权人员能够完成审批周期。
在此背景下,意大利GAMP联网设备工作组发布了一个用户需求规范(URS)文件示例,其中指出了这类设备在配方管理方面必须满足的最低要求。
如需完整阅读这份 GAMP 制作的文档,请联络我们。

制药机械制造商面临的挑战
制药机械的配方管理会给设备制造商带来了一些挑战。原因在于一方面要必须确保配方配置的灵活性,以满足不同的生产要求。另一方面还必须确保遵守 GMP 和数据完整性法规,这些法规对质量、安全性和可追溯性提出了高标准。
传统的SCADA系统主要用于设备或生产线管理过程的监视和控制,这并不总是能够为配方管理提供最佳的解决方案。通常这些系统缺乏用于配方创建、编辑和验证的高级功能。
出于这个原因,一些设备制造商选择开发定制的软件解决方案来进行配方管理。然而,这种选择也伴随着风险以及困难,尤其是与软件生命周期相关的管理和流程验证方面的困难。
事实上,设备制造商必须根据GAMP5(自定义代码)的要求处理第5类软件应用程序的生命周期,以及对文档管理和验证的所有影响。此外,设备制造商必须考虑到软件维护的时间推移。这需要频繁地更新以保持与新操作系统版本的兼容性,并确保网络安全的弹性。在定制解决方案中,这些活动无法委托给自动化技术人员。相反,他们需要一个软件开发团队。

zenon配方组管理模块
自动化生产技术(OT)软件平台为配方管理提供了更高级功能应用。这些平台将配方配置与过程控制集成在一起,这确保了合规性和操作灵活性。
zenon的配方组管理(RGM)模块是为管理制药生产中与其设备或生产设施相关的固定参数配方而构思和开发的。
RGM在zenon产品内已有20多年的历史。在此期间它通过与全球主要制药公司的互相合作而不断开发改进。以满足行业用户对灵活性的需求,以及法规遵从性。
让我们来看看一些最新相关的zenon配方组功能。
按配方组进行设置
通过zenon可以配置不同的配方组。例如在一台设备其中的一组配方有包含设备的配置参数,且仅对维护人员可见,而在其另一组中则包含了操作员工可用的生产参数(图 1)。或者,在 zenon以服务器集中式自动化集成产线安装配置时,每台相连接的设备都将会定义有自己的配方组(图 2)。
配方生命周期管理
根据现行的GMP规定,配方必须具有版本控制和状态管理,以便被设计的用户能够实施审批工作流程。为此我们可以将名为“扑热息痛500mg”的配方第一 版本设为“过时”状态,让它的更新版本2处于“已发布”允许使用于生产状态,然后使其第3版本处于“草稿” 状态。
与现场设备的双向通讯
RGM模块利用了zenon软件平台的本地连通性。由此可以将其与大多数品牌的PLC和过程控制器相连接。这使得通过读取PLC变量来创建配方成为可能,用户也可以将配方参数批量写入PLC,并将配方值与设备运行参数值进行比较。
图形呈现模式
该配方模块可以一组参数的形式呈现给用户,该组参数可呈现配方的完整信息。与之相对应,配方也可以以图形呈现的形式显示,以提供设置的简洁化视图。它可根据编辑的数据类型来定义数据输入模式的专用输入窗口。
用户访问控制
RGM模块允许在更改参数以及更改状态和版本时进行全面的用户访问管理。
事件列表上的完整操作日志 (审计跟踪) 在RGM模块中执行的所有操作都允许在zenon时间顺序事件列表(CEL)中进行跟踪,并根据FDA 21 CFR 11章节规范生成完整的审计跟踪。如此对配方参数、版本和状态、配方向PLC控制器发送参数等操作的更改都变得一目了然。

图 2:作为自动化集成层(AIL) 的 zenon 软件内的配方组管理模块

与MES和ERP系统集成
在将OT系统与IT服务集成时,配方管理是一个重要的考虑因素。zenon的RGM模块可以与zenon中已有的IT接口集成,包括Werum MSI接口和SAP接口。使其在各类场合中的应用变得可能。在最简单的方法中,配方会被存储zenon中,此时的MES仅需将配方的名称和版本发送给zenon,然后由zenon将该配方发送到PLC。或者,可以通过OPC UA或XML接口在IT服务和zenon之间交换整个配方。
报表
RGM与zenon的报表相集成。这样做是为了方便生成配方报表,例如,这些报表可以包括生产配方的内容和所做的更改信息,如图3所示。
配方优化
zenon中的RGM模块允许根据适当的用户权限修改或优化配方,即使在设备正在运行的时候。
隐形冠军
在这里,我们仅能探讨zenon RGM模块的部分功能。除此之外zenon包含了许多其他与制药相关的功能,例如在冗余服务器上存储配方数据。有关 zenon功能的完整描述,请查看我们的在线文档。
今天,我们越来越多地谈论低代码/无代码平台,以促进创新的软件解决方案,让用最少的代码编写来构建应用程序的方式备受赞誉的好处包括减少开发 时间和工作量以及相关成本,以及增强运营商的能力。
始终是zenon的风格
我们很高兴地注意到,zenon最初的“设置参数而不是编程”的理念现在正在被其他人所效仿。在此种情况下,我们凭借其高度的可配置性和灵活性,让zenon RGM模块成为zenon软件平台中的隐形冠军。

图 3:zenon配方组管理简介

 

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