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            輕工制藥行業典型解決方案

            輕工制藥行業典型解決方案

            1、行業概述

            隨著企業規模不斷擴大及產品多樣化,完善工藝操作及工藝控制,充分挖掘技術及管理潛力,創造更佳經濟效益,實現管理及決策的自動化和科學化日益顯得重要,自動化技術與信息技術的應用,是制藥企業發展的迫切需要。

            華凌科技針對制藥行業設計集成的DCS自動化控制系統涉及生物化工過程關鍵工業設備或工業過程,如發酵罐、反應釜、提取罐、蒸發器等,進行軟測量、過程控制、過程優化、系統集成與工程應用的總結提煉與考核完善,最終形成生物化工過程成套專用控制系統,并分品種按單元進行應用實施,獲得單元設備最佳經濟效益;隨后,構建生產調度與生產管理系統,實現處方管理、批次生產調度、生產線管理、批量跟蹤及安全管理,對單品種生產過程進行優化,并進一步實現多品種協調,獲得整體最佳經濟效益。最終,建立全廠信息管理系統,實現綜合自動化。

            2、主要功能與技術指標

            1)生物發酵過程成套專用控制系統。

            包括生物發酵過程參數測量系統:發酵罐溫度T、發酵罐壓力P、發酵液體積V、空氣流量FA、冷卻水進出口溫度T1T2、攪拌馬達轉速RPM、攪拌馬達電流I、泡沫高度H等發酵過程物理參數;pH值和溶解氧濃度Do等發酵過程化學參數;生物質呼吸代謝參數、生物質濃度、代謝產物濃度、底物濃度以及生物比生長速率、底物消耗速率和產物形成速率等發酵過程生物參數。

            生物發酵過程常規控制系統:消泡控制、罐溫控制、罐壓控制、pH控制、溶氧控制、補料控制等。

            生物發酵過程建模、先進控制與優化:pH、反應溫度的優化曲線控制、培養基添加過程優化策略、傳遞過程優化策略等。

            2)合成反應過程成套專用控制系統。以間歇生產過程綜合經濟指標最優為目標,集間歇生產管理和間歇生產過程控制為一體的間歇控制系統。它除了包括程序間歇控制系統的全部功能外,還有配方處理、過程優化、在線或離線的統計過程控制、批量生產管理、計劃與調度、能量管理等功能。

            3)中藥提取過程成套專用控制系統:現代中藥制備工藝包括:藥材->水洗->烘干->切碎->水提取三次->過濾->樹脂吸附->水洗滌->洗脫->減壓濃縮->醇沉->過濾->減壓濃縮->低溫干燥或噴霧干燥->成品;中藥提取生產過程,是依據GMP規范,按給定的配方,生產一定量產品的過程,是典型的間歇生產過程。其主要特點是:小批量、多品種,其特征是:物料流動的不連續性、物料和設備的非穩態性、產品及其工藝的不確定性和設備資源的動態調度分配。包括中藥提取過程順序控制、離散控制、調節控制、配方處理、設備管理、生產調度和跟蹤功能、操作優化等。

            4IMES制造執行系統:在過程控制系統基礎上,基于非結構化數據管理系統的制藥企業集成信息平臺,構建生產調度與生產管理系統,實現處方管理、批次生產調度、生產線管理、批量跟蹤及安全管理等,對單品種生產過程進行優化,并進一步實現多品種協調,獲得整體最佳經濟效益。

            3、技術方案

            1)制藥行業DCS控制系統采用先進控制、裝備建模、過程優化技術,實現生物發酵過程成套專用控制系統、合成反應過程成套專用控制系統、中藥提取過程成套專用控制系統;

            2)提供可定制擴展的制藥行業控制工程行業算法庫,通過設計院、設備制造商、工程公司、行業用戶,不斷提煉專家知識與工程經驗,不斷豐富行業自動化專業知識庫,以領域知識為主體,在資源可重用、系統可重構的架構平臺支撐下,在統一建模規范的基礎上,通過繼承、派生、重用、重構機制,顯著提高項目工程設計與編程開發效率;

            3)開發實現多種網絡驅動硬件模塊,通過開放規范的OPC客戶端與服務器接口,采用透明網絡管理技術實現與第三方設備的數據通訊,構建分布式工程對象實時數據庫,實現系統數據與外部設備數據的全局一致與統一接口,滿足工業數據多實時性、多語義性、多時空性、多尺度性的信息集成與接口開放要求;基于實時數據庫,實現制藥企業單元裝置與智能設備的網絡互聯與數據接口。

            4、應用領域與使用效果

            制藥企業通過實施青島華凌科技有限公司DCS控制系統,首先,分品種按單元進行過程控制:完成發酵罐和反應釜等重要生產單元的參數檢測與穩定控制,建立單元控制系統,使每臺工藝設備發揮最佳效益;包括發酵車間、合成車間、熱電廠自動化改造、科研中心、三廢處理等;隨后,構建生產調度與生產管理系統,實現處方管理、批次生產調度、生產線管理、批量跟蹤及安全管理等,對單品種生產過程進行優化,并進一步實現多品種協調;最后,實現企業綜合自動化。綜合自動化系統實施后,發酵與后提取生產水平大幅度提高;染菌率進一步下降;主輔原材料消耗亦有所降低,產品綜合成本每年下降10%以上,原料采購成本每年下降6%以上,銷售收入每年增長20%以上;經濟效益顯著。




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