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物料配料自动控制信息管理系统1.背景面对制药行业产品标准的不断提升，制药企业对制药过程生产管理，产品质量而来的要求也越来，除了解决生产过程自动化要求，对生产过程的信息化智能化需求不断增长。为了满足行业日益增长的新需求，响应国家提出《中国制造2025》，制药业的信息化与智能化是未来的发展核心。制药车间生产信息化建设，设备的信息化功能是的基础。传统的设备或者工艺系统的控制系统以实现电气自动化控制为主要目的，而企业生产的信息化过程，最直接的需求就是批次化生产：按照生产计划批次要求，进行生产。目前的绝大多数自控设备并没有批次生产的概念。设备实现批次化生产，使设备可以接受信息化系统下达的生产指令，并可以执行指令并完成反馈，使生产设备成为生产过程中的一个完整信息化单元，最终实现自动化与信息化的融合。我公司设计开发的物料配料自动控制信息系统，以批次化生产为主导思想，具有完备的信息化接口，在信息化智能化方面也取得了一定的成果，符合国家技术装备发展趋势。2.系统概述在企业信息系统结构中，控制层需要提供对现场设备的控制，同时还需要对信息系统，提供信息化接口，接收、解读、并执行生产指令。是现场设备和信息管理之间的重要桥梁。本物料配料自动控制信息系统是以SCADA系统为基础的管理系统，在常规scada系统中，增加了生产指令执行管理，配料批次管理，配方管理，实现生产指令通过信息系统下达，以批次为单位进行生产过程执行，执行完成后将执行信息反馈配料过程。42310企业资源管理系统EnterpriseResourcePlanningSystem(ERP)公司层EnterpriseLevel生产计划/仓储/管理费用Productionplanning,warehouse,Managementcosting统计&分析系统Statistical&Analyticalsystem生产执行系统ManufacturingExecutionSystem(MES)车间层PlantLevel生产和质量控制/统计/数据保存Production&QualityControl,Statistics,DataArchiving集散控制系统/管理控制和数据采集系统DistributionControlSystem(DCS)&SupervisoryControlAndDataAcquisition(SCADA)控制层ControlLevel人机接口/报表/趋势ManMachineInterface,Reporting,Trending过程控制器/接口ProcessController&Interface执行器/传感器Actuators&Sensors过程层ProcessLevel自动控制，报警，PIDAutomationControl,Alarming,PID现场层FieldLevel执行，测量Actuation,Measurement信息系统功能结构图本系统以SCADA系统为平台，在此平台上进行系统功能的二次开发，实现智能配料过程管理控制。与传统的信息管理系统不同，本系统功能围绕自动配料等自动化程度高的设备，建立服务于自动化过程控制的软件系统，使用计算机识别技术，打印技术，自动控制技术，信息技术，形成智能配料系统，满足客户对于配料过程自动化，信息化，智能化的要求。以S88标准对程序进行设计。系统按照批次工单进行执行。系统自动化运行过程中，执行、暂停、取消、结束、停止过程和状态，都在一个执行批次的过程中运行，保证工单执行过程中的批次完整性。同时，系统具有柔性化定义流程的功能。通过界面的对流程过程的选择，配置自己需要的配料过程。2.1.系统功能结构1)物料管理物料管理主要是对进入此系统的物料进行录入称重，以及记录，实现对物料投料的管理。物料录入，通过人工或者信息系统提供物料信息，对投入物料重量进行称量，系统对物料投入信息进行记录。2)工单执行通过系统建立工单或通过信息系统接收工单，将工单信息转化为自动化设备执行参数，驱动设备按照工单指令，实现配料过程批次化控制。3)配料批次控制配料过程以批次为生产周期进行生产，严格执行按照工单（配方）规定执行自动化系统控制程序，实现批次生产的配方执行，生产柔性化。4)生产执行约束为了实现精确生产，避免生产过程中的人为操作失误造成生产损失，乃至事故，系统通过对投料过程，配料过程的指令信息核对确认，重要步骤电子签名，物料及容器编码识别的约束手段，保证系统执行的正确性。5)分析统计生成工艺生产过程生产批次报表，物料平衡等质量相关报表，工艺数据报表，物料使用报表，工单报表等，通过这些报表，实现对配料过程的分析。6)过程识别集成信息化附件设备，如打印机，扫描枪，RFID等信息识别设备，赋予物料进入到称配过程的可识别信息。配料过程管控系统分析统计生产过程数据监视系统管理物料管理工单管理生产执行管理过程电子记录物料接收物料基础信息物料称重物料批次追溯工单管理工单追溯物料接收投料站投料自动配料执行手动配料条码管理条码规则条码打印生产报表工艺类报表质量类报表物料类报表账户管理权限管理电子签名管理2.2.系统硬件结构系统采用CS结构，控制管理服务器作为系统中心服务器对整个系统进行管理。通过以工业以太网为网络，连接各个工序的操作站。每个工序放置一台操作站，连接各工序设备。通过操作站实现各工位的功能。1)物料接收操作站，实现物料录入，扫描，称重。2)投料站操作站，实现扫码，称量复核，投料控制。3)自动配料站，实现自动配料工单执行，配料结束产品RFID赋码。4)管理站，实现工单建立与管理。电子称物料接收投料站自动配料站智能配料控制管理系统操作站操作站操作站控制管理服务器标签打印机电子称扫描枪投料站管理站3.系统设计3.1.业务流程设计针对自动配料过程，依据工位对系统业务流程进行了描述（如下图）。通过管理中心的工单的制定和下发，发送指令，各工位以工单配方作为指导和约束，进行各工位的业务操作。业务说明如下：1)管理中心：编制生产配方，下发物料接收表，记录投料、称配过程记录，生成批次记录。2)物料接收工位：根据物料接收表接收物料，打印标签。3)粉碎过筛工位：根据执行工单，扫描物料，投料。4)自动配料：配料料仓上料，绑定IBC料仓，根据工单配料。自动配料管理系统业务流程准备物料接收物料投入自动配料自动配料工位粉碎过筛工位物料接收工位管理中心自动配料系统上料编制生产配方接收同批次物料，物料称重贴签核对物料信息进行投料记录配方物料表批次投料记录批次上料记录记录自动配料配料IBC料仓配料记录记录记录扫描IBC料仓绑定工单发送打粉物料平衡表计算发送自动配料系统准备就绪，设备参数设定粉碎过筛条件具备领料完毕系统生产批次记录3.2.系统主要功能3.2.1.配料配方及工单建立配方建立：每个产品具有个生产配方，需要管理人员在系统内录入系统配方，建立的配方表。此处的配方量是指一个配料批次物料量。工单建立和发布：每次生产时候需要建立工单，用户根据选择需要生产的产品，选择相应的配方后，输入生产批号，产品原辅料批次，点击确定按钮，生成并发布当前执行工单。本系统当前依据此工单信息，进行各工位的生产工作。建立配方内容包括：1)配方产品编号2)配方产品名称3)配方产品重量4)配方原辅料编码5)配方原辅料批号6)配方原辅料名称7)配方原辅料重量3.2.2.物料接收管理工单发布后，操作人员根据工单产品配方中指定的物料的批次进行接收，检查进入物料批次是否正确。通过屏幕选择配方中的物料名称，称重贴签。操作过程：1)核对物料信息2)物料称重3)选择物料信息4)打印贴签条码信息：1)物料名称2)物料批次3)产品批次4)物料净重5)物料皮重3.2.3.投料管理当前生产工单发布后，根据工单的指示进行物料的投料管理。在此页面，扫描物料信息与工单进行核对，无误后方可投入到投料站，同时也对投入量进行约束。操作过程：1.根据工单指导，准备物料投料2.扫描物料，判断物料是否正确3.称重复核（可选）4.根据工单要求，脱保投料5.系统记录投料量3.2.4.称重配料管理该页面主要显示配料的实时数据以及配料的控制操作。系统选定当前配方及工单号，作为生产指令。系统投料过程严格按照工单要求进行。保证自动配料物料的正确性。都在系统选择设定配料操作流程，严格限制操作过程。当自动控制系统接收工单后，操作流程：1.申请获取工单。2.核对无误后下发给自控执行系统。3.扫描带有RFID标识的配料桶，指定工单使用的料桶。4.根据工单配方进行配料。5.配料完成，系统记录配料信息。6.配料信息赋予RFID条码。7.打印纸质条码。RFID信息：1)产品名称2)产品批号3)产品净重4)原辅料名称5)原辅料批号6)原辅料配料重量7)料桶编号8)料桶皮重9)料桶状态3.2.5.界面功能操作人员申请工单，系统显示当前生产工单的工单编码、配方信息；操作人员确认后，把工单下发至PLC。界面显示工单的配方信息、设备上储存料仓信息，方便用户对工单和料仓的物料信息进行比对。通过RFID自动扫描配配料罐，系统显示配料罐是否可用，如果配料罐可用，用户确认配料罐，配料罐与工单进行绑定。RFID读写器连接状态显示RFID读写器是否与系统连接成功，用户可以手动重新连接或者断开。自动称量界面用户在菜单选项中选择配料监控，进入到配料监控界面。主界面主要功能是显示自动称量过程中的实时数据。界面上的自动配料设备图由4个储存料仓和1个配料罐组成，每个储存料仓上显示当前料仓中的物料名称、物料重量、设定重量，每个储存料仓都有一个状态指示灯，正在分装时，该指示灯变亮；配料罐上显示料仓的下料重量、总净重量、总重量。配料过程中，配料罐会根据配方移动到规定的位置号下进行配料操作。用户可以在界面上查看当前的生产的产品信息、工单运行信息、系统运行信息。缺料的情况下，用户可以选择进入料仓加料界面，进行储存料仓的加料操作。4.分析与统计4.1.生产报表统计系统记录生产过程中称量配料产品信息，包括原辅料含量，配料总重，料桶信息，批次信息等。4.2.工艺报表统计以批次为记录单位的工位记录信息，物料接收信息，投料信息，自动配料信息。4.3.质量报表统计批次配料实际量与偏差量分析。物料平衡统计计算等。4.4.物料报表统计物料使用量的报表统计与分析。5.信息化接口本系统可以作为企业信息化系统的一个智能设备模块与信息系统对接。通过智能配料系统信息化接口，使得企业信息管理系统下发生产工单，按照指定工单配方进行生产。数据交互表，信息系统按照本表的格式，通过中间数据库数据交互方式进行指令的下达和数据的上传。6.总结智能物料管理控制系统，针对固体制剂配料过程的特点，实现配方工单发放智能化，投料管理智能化，自动配料智能化，实现了智能化的批次配料过程。同时，作为企业整体智能化、信息化的一个智能设备模块，支持企业信息化系统集成。符合未来制造设备自动化、信息化、智能化的发展趋势，对企业提高生产效益，提高药品质量管理，乃至全面的制药管理体系都具有重要的意义。