一种制药数字化车间管理系统的制作方法

本发明涉及制药车间管理技术领域，具体是一种制药数字化车间管理系统。

背景技术：

现有技术中，制药管理系统一般为分体设置、单机操作、管理和控制，缺乏一套能全面反应整个制药生产设备信息的智能信息化管理系统，其单机分散、独自操作运行管理分别存在较大的随机性、不同步、不协调等差异性，以至于影响生产效果和效率，而且封闭性也比较差，同时给企业实现工厂智能化管理带来了很大障碍。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种制药数字化车间管理系统，以解决现有技术中存在的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种制药数字化车间管理系统，其包括与数字化车间连接的mes系统，所述mes系统分别连接scsda系统、制药行业能耗管理系统ems和tmi-s智能物流系统，所述scsda系统连接多个设备，分别用于采集每个设备内的温湿度、电流/电压、压力、流量及重量信号；所述tmi-s智能物流系统包括tqs质量追溯模块、m-wms仓库管理模块和its智能运输系统，实现从原辅料至成品整个生产过程的；所述的制药行业能耗管理系统ems包括能源监视模块、数据管理模块和能耗分析模块；

进一步的，所述mes系统包括生产计划管理模块、工艺路线管理模块、原料管理模块、容器管理模块、生产过程控制管理模块和现场数据采集模块；

其中，所述生产计划管理模块根据产品名称及产量手动创建工单及批次号，并可以接受来自工厂上层erp系统下发的含有产品名称、产量、批次号信息的工单；

所述的工艺路线管理模块根据不同产品、不同批次信息指定不同的工艺路线，同时支持在新版gmp及企业现有生产情况的基础上对现有工艺路线进行优化；

所述的原料管理模块对原料进行编码来控制物料投入及产出，编码生成后将其锁定到生产过程中，有效防止物料混批，并将物料信息通过编码的方式存入数据库中，与批次号、电子监管码等信息相链接，便于用户随时根据产品编码信息进行追溯。

所述的容器管理模块对药剂的计量以各种制剂装进容器为准，容器分为多种类型，分别绑定到不同的生产批次下进行操作；

所述的生产过程控制管理模块通过提示工作人员当前需要进行的操作、限制操作权限、管控生产过程的关键数据、管控生产过程的关键操作来提升企业产品的合格率；

进一步的，所述的scsda系统包括监控计算机、远程终端单元、可编程逻辑控制器、通信基础设施、人机界面，其中：

所述的监控计算机收集过程数据并向现场连接的设备发送控制命令；

所述的远程终端单元连接到过程中的传感器和执行器，并与监控计算机系统联网；

所述的可编程逻辑控制器连接到过程中的传感器和执行器，并以与rtu相同的方式联网到监控系统；

所述的通信基础设施将监控计算机系统连接到远程终端单元和plc，并且可以使用行业标准或制造商专有协议；

所述的人机界面是监控系统的操作员窗口，它以模拟图的形式向操作人员提供工厂信息，模拟图是控制工厂的示意图，以及报警和事件记录页面。hmi连接到scada监控计算机，提供实时数据以驱动模拟图，警报显示和趋势图；

所述的现场数据采集模块通过数据采集系统对现场设备当前运行的数据进行采集，避免工作人员在填写记录时需要人工确认数据数值以及填写数值是否准确问题，大可能地避免差错的发生；

进一步的，所述的its智能运输系统，基于优先级的agv路径分配系统、基于脚本技术的agv任务调度系统、基于单向环和a星算法的agv路径搜索系统，实现物流闭环、agv运输系统无人化、as/rs存储的高效，达到输送、搬用、生产的协同。

本发明的有益效果是：数字化车间可实现大部分工艺的无人化以及无纸化，用户无需手动记录和填写，数据自动采集和分析，为系统优化提供有力的历史数据和知道决策；远程通过集中控制系统进行控制和监控，实现设备之间的自主协同以及互联互通，真正提高效率、降低人工成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

下面结合附图1对该系统各个模块进行详细介绍。

制药行业mes管理系统功能：

1.生产计划管理

制药行业mes系统支持根据产品名称及产量手动创建工单及批次号，同时可以接受来自工厂上层erp系统下发的含有产品名称、产量、批次号等信息的工单。

2.工艺路线管理

制药行业mes系统根据不同产品、不同批次信息指定不同的工艺路线，同时支持在新版gmp及企业现有生产情况的基础上对现有工艺路线进行优化。

3.原料管理

制药行业mes系统通过对原料进行编码来控制物料投入及产出，编码生成后将其锁定到生产过程中，有效防止物料混批，并将物料信息通过编码的方式存入数据库中，与批次号、电子监管码等信息相链接，便于用户随时根据产品编码信息进行追溯。

4.容器管理

药品制剂生产终的计量以各种制剂装进容器为准，mes系统中容器分为多种类型。在制药企业中容器多用于称量模块，对于终灭菌产品需要灭菌车具进行灭菌操作时，会出现同柜不同批的情况，为了防止混批的发生，会将灭菌车具视为容器，分别绑定到不同的生产批次下进行操作。

5.生产过程控制管理

mes系统的核心内容是，通过切实地提示工作人员当前需要进行的操作、限制操作权限、管控生产过程的关键数据、管控生产过程的关键操作来提升企业产品的合格率，使企业的产品数据标准化、生产流程规范化，确保企业产品信息完整、规范，终达到提升企业产品质量以及提升企业形象的目的。

6.现场数据采集

制药mes系统解决方案通过数据采集系统对现场设备当前运行的数据进行采集，避免工作人员在填写记录时需要人工确认数据数值以及填写数值是否准确等问题，大可能地避免差错的发生。此外，智能化生产和绩效管理工具还可提供先进的报告和数据分析功能以及仪表板，借助于此，用户可将生产过程中采集到的数据转化为极具价值的信息。

制药行业mes管理系统构成：

一、scada系统：

通常scada系统分为两个层面，即客户/服务器体系结构。服务器与硬件设备通信，进行数据处理和运算。而客户用于人机交互，如用文字、动画显示现场的状态，并可以对现场的开关、阀门进行操作。还有一种“超远程客户”，它可以通过web发布在internet上进行监控。硬件设备(如plc)一般既可以通过点到点方式连接，也可以以总线方式连接到服务器上。点到点连接一般通过串口(rs232)，总线方式可以是rs485，以太网等连接方式。使用scada概念可以构建大型和小型系统。这些系统的范围可以从几十到几千个控制回路，具体取决于应用。示例流程包括工业，基础设施和基于设施的流程，工业过程包括制造，过程控制，发电，制造和精炼，并可以连续，间歇，重复或离散模式运行。

scada系统主要有以下部分组成：监控计算机、远程终端单元(rtu)、可编程逻辑控制器(plc)、通信基础设施、人机界面(hmi)。

1、监控计算机：这是scada系统的核心，收集过程数据并向现场连接的设备发送控制命令。它是指负责与现场连接控制器通信的计算机和软件，这些现场连接控制器是rtu和plc，包括运行在操作员工作站上的hmi软件。在较小的scada系统中，监控计算机可能由一台pc组成，在这种情况下，hmi是这台计算机的一部分。在大型scada系统中，主站可能包含多台托管在客户端计算机上的hmi，多台服务器用于数据采集，分布式软件应用程序以及灾难恢复站点。为了提高系统的完整性，多台服务器通常配置成双冗余或热备用形式，以便在服务器出现故障或故障的情况下提供持续的控制和监视。远程终端单元

2、远程终端单元：也称为(rtu)，连接到过程中的传感器和执行器，并与监控计算机系统联网。rtu是“智能i/o”，并且通常具有嵌入式控制功能，例如梯形逻辑，以实现布尔逻辑操作。

3、可编程逻辑控制器：也称为plc，它们连接到过程中的传感器和执行器，并以与rtu相同的方式联网到监控系统。与rtu相比，plc具有更复杂的嵌入式控制功能，并且采用一种或多种iec61131-3编程语言进行编程。plc经常被用来代替rtu作为现场设备，因为它们更经济，多功能，灵活和可配置。

4、通信基础设施：这将监控计算机系统连接到远程终端单元(rtu)和plc，并且可以使用行业标准或制造商专有协议。rtu和plc都使用监控系统提供的最后一个命令，在过程的近实时控制下自主运行。通信网络的故障并不一定会停止工厂的过程控制，而且在恢复通信时，操作员可以继续进行监视和控制。一些关键系统将具有双冗余数据高速公路，通常通过不同的路线进行连接。

5、人机界面：人机界面(hmi)是监控系统的操作员窗口。它以模拟图的形式向操作人员提供工厂信息，模拟图是控制工厂的示意图，以及报警和事件记录页面。hmi连接到scada监控计算机，提供实时数据以驱动模拟图，警报显示和趋势图。在许多安装中，hmi是操作员的图形用户界面，收集来自外部设备的所有数据，创建报告，执行报警，发送通知等。模拟图由用来表示过程元素的线图和示意符号组成，或者可以由工艺设备的数字照片覆盖动画符号组成。

工厂的监督操作是通过hmi进行的，操作员使用鼠标指针，键盘和触摸屏发出命令。例如，泵的符号可以向操作员显示泵正在运行，并且流量计符号可以显示通过管道泵送了多少流体。操作员可以通过鼠标点击或屏幕触摸从模拟器切换泵。hmi将显示管道中流体的流量实时减少。

scada系统的hmi包通常包含一个绘图程序，操作员或系统维护人员用来改变这些点在接口中的表示方式。这些表示可以像在屏幕上的交通灯一样简单，其代表现场中实际交通灯的状态，或者像代表摩天大楼中所有电梯的位置的多投影仪显示器一样复杂，或者全部火车上的火车。

“历史记录”是hmi中的一项软件服务，它在数据库中存储带时间戳的数据，事件和报警，可以查询或用于填充hmi中的图形趋势。历史学家是从数据采集服务器请求数据的客户端[3]

软件方面：scada由很多任务组成，每个任务完成特定的功能。位于一个或多个机器上的服务器负责数据采集，数据处理(如量程转换、滤波、报警检查、计算、事件记录、历史存储、执行用户脚本等)。服务器间可以相互通讯。有些系统将服务器进一步单独划分成若干专门服务器，如报警服务器，记录服务器，历史服务器，登录服务器等。各服务器逻辑上作为统一整体，但物理上可能放置在不同的机器上。分类划分的好处是可以将多个服务器的各种数据统一管理、分工协作，缺点是效率低，局部故障可能影响整个系统。

通信方面：scada系统中的通信分为内部通信、与i/o设备通信、和外界通信。客户与服务器间以及服务器与服务器间一般有三种通信形式，请求式，订阅式与广播式。设备驱动程序与i/o设备通讯一般采用请求式，大多数设备都支持这种通讯方式，当然也有的设备支持主动发送方式。scada通过多种方式与外界通信。如opc，一般都会提供opc客户端，用来与设备厂家提供的opc服务器进行通讯。因为opc有微软内定的标准，所以opc客户端无需修改就可以与各家提供的opc服务器进行通讯。

二、制药行业能耗管理系统ems：

制药行业能耗管理系统非常重要，包括能源与能耗数据采集、数据统计与分析、智能化查询与业务管理，系统功能包括如下几个方面：

1、能源监视：各种能源介质的能流图画面，显示过程实施数据、表计状态、报警信息画面等各种能源工艺流程监视途；

2、数据管理：具备与plc、串口服务器表计等的数据接口，数据可双向流动。采集温度、压力、超限、启停温升速率等参数，并生产历史数据和趋势、自动生成报表，还具有参数的历史回放、参数曲线生成比较等；

3、能耗分析：系统能够对能耗数据进行收集整理，按分厂、车间、产品进行能耗分析的能力，结合成本分析能够。能效数据累计、对比正确评估设备的长期运行管理、更合理的节能改造措施、实现能效量化分析。

三、tmi-s智能物流系统：

以场内物流规划、控制系统为基础，专门为医药行业开发、设计的整套智能物流系统，实现可靠的产品追溯、多系统通信和控制、全流程闭环物流协同，帮助企业实现人力成本降低，物流效率提升，存储空间提升、物流仓储无人化、高效率，主要包括如下几个部分：

1、tqs质量追溯系统(trackingqualitysystem)：原材料追溯、成品追溯、杜绝人员干扰、生产过程透明化；

2、m-wms控制系统(mutualwarehousemanagementsystem)：多系统对接、多系统通信、多设备协同、仓储及物料管理；

3、its智能运输系统(intelligenttransportsystem)：基于优先级的agv路径分配系统、基于脚本技术的agv任务调度系统、基于单向环和a星算法的agv路径搜索系统，实现物流闭环、agv运输系统无人化、as/rs存储的高效，达到输送、搬用、生产的协同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。