制药智能制造架构及技术内容11.1 总体架构1.1.1 制药智能制造总体架构针对制药行业智能制造的目标，以及2019最新《药品管理法》、《疫苗管理法》等法规要求，结合制药行业现状，围绕质量、生产、物料、实验室控制、设备设施、包装及标签等GMP六大领域，企业重点建设执行层相关信息化系统，包括制造执行系统MES、实验室信息管理系统LIMS、质量管理系统QMS等系统，实现生产企业工艺设备数据实时采集与传输、合规高效生产、相关信息系统的互联互通、数据的分析与决策等，使企业管理更加透明化、精细化和规范化，从而进一步提高企业管理效率与管理精智能制造总体系统架构如下图所示，系统架构分为五个层次第一层为自动化及仪表层，该层为企业的生产系统、公用系统、实验室系统及仪器仪表等物理基础设施第二层为监控层，监控层主要提供数据采集及监控一体化平台，实现全厂生产设备及公用系统的数据采集及存储，并在此基础上实现全厂生产及系统运行监控第三层为生产制造层，生产制造层面向生产制造过程，建设的系统覆盖生产基地的生产运行与管理、设备管理、仓储管理、质量保证和质量检验、能源管理等方面的业务，实现生产制造的集成化管理，实现生产的智能化。
第四层为经营管理层，经营管理层面向公司的经营管理，覆盖公司的产供销以及供应链业务，实现经营管控一体化第五层为决策支持层，决策支持层面向公司，在自动化与信息化基础上，在信息技术与制造技术深度融合的基础上，汇聚各个业务系统的数据，利用大数据分析技术实现分析决策的智能化1.1.2 制药政策法规要求[制药政策法规对信息化、数字化要求][能源]2020年10月，国家药监局《关于做好重点品种信息化追溯体系建设工作的公告》再次强调：各级药品监督管理部门要依法依职责加强对本辖区药品上市许可持有人、进口药品代理企业、药品经营企业的行政指导和监督检查，督促其按照《药品管理法》和《药品信息化追溯建设标准要求》落实追溯责任；要将追溯系统建设情况、追溯信息提供情况纳入日常监督检查项目，确保重点品种信息化追溯工作顺利开展，按时完成国家药监局将加强统筹协调和技术指导，并适时组织督导检查2021年5月，国务院办公厅发布《关于全面加强药品监管能力建设的实施意见》要求：积极推动药品信息化追溯体系建设，提高药品监管工作水平和效率，切实保障药品质量安全，切实保护人民群众用药安全2021年11月，党的“十九大”召开，根据党中央国务院关于网络安全与信息化工作的决策部署，围绕国家药监局关于药品监管工作的总体要求，各级监管部门积极探索运用信息化手段提升药品监管能力，智慧监管工作初显成效。
2021年4月，浙江疫苗全链条追溯监管系统（“浙苗链”）及药品生产智慧监管“黑匣子”系统上线，运用智能化监管手段，实现对疫苗从生产到接种的全过程追溯和药品生产的全程数字化管控，推进药品安全非现场智能化监管，推动药品安全治理现代化国家局与各省局纷纷出台相关政策与指导意见，一方面，以数字化手段推进药品监管体制机制变革，打造整体智治、高效协同的“数字药监”体系，提升药品监管科学化、国际化、现代化水平另一方面，也广泛协助与推动企业通过信息化、数字化手段持续改进，实现企业研发、工艺、制造、管理、物流等环节的产品全生命周期闭环动态优化，推进企业数字化设计、装备智能化升级、工艺流程优化、质量控制与追溯、智能物流等方面的快速提升，帮助企业实现可持续发展保证、生产力保证与安全性保证1.1.3 制药行业存在的问题和困难医药行业作为特殊管制行业，必须满足全球各国药品生产质量管理规范（GMP）法规硬性要求在与国际接轨的趋势下，对国内所有医药制药企业制造质量体系的合规管理提出了极高要求通过医药行业智能制造信息化建设，提升数据完整性的系统合规能力，优化管理，提升效率，最终提升行业竞争力的有效途径，更是响应国家“健全质量标准体系，实施绿色和智能改造升级，到2030年，药品质量标准全面与国际接轨”相关规划不可替代的手段。
制药行业相对于其他行业（如电子、汽车、烟草、冶金等）在智能制造方面相对比较滞后，主要存在的问题和困难如下：l 数据完整性问题多数医药生产企业由于缺乏严格有效的自动化和信息化控制管理手段，对关键性的工艺参数、生产环境及物料信息不能实时、、完整地监测和管控，一些重大的药品质量事件时有发生，问题发生后也很难对产品生产过程信息进行全面有效地追溯，暴露出我国制药行业存在的数据完整性问题FDA 近几年发出的警告信中涉及最多的是数据完整性问题，2015年至2016年，大约80%的FDA警告信含有数据完整性问题，欧盟GMP不合规报告中大约有70%也具有类似问题l 以人为主导的生产模式目前我国的制药行业生产过程中的原辅料、中间品的转运和投放、过程控制、信息记录等相当一部分工作还是以人工为主药品质量监控模式大多都还是人工的、离线的和非实时的完全建立在人主观对各种质量标准自觉和严格遵守基础上的，很大程度上依赖于生产人员的知识、经验和能力整个生产过程存在着大量的人工操作和质量不可控环节，极易出现人为差错同时也存在着过程数据记录被人为篡改的风险l 基于纸质文件的过程记录方式目前国内的绝大部分制药企业内部生产都基于纸质的批记录，其记录、审批、传递等需要大量资源投入。
另外，在生产过程中，文件的填写规范程度不可控、填写不及时、日期时间错误、人工记录误差、应填内容缺漏、修改不规范等问题长期得不到有效解决纸质批记录无法涵盖药品的整个生产过程，因而无法保证过程数据的“准确性、真实性、可靠性和可追溯性”l 信息孤岛和信息断层制药企业拥有自动化程度较高的单机设备或流水线生产设备和系统，但是这些系统和设备之间通常没有互联互通，设备和系统大多是孤立和封闭的，企业内部的信息流不能顺畅及时地流动和交互，形成了很多的“信息孤岛”和“信息断层”企业的管理系统无法得到及时准确的生产信息，无法把握生产现场的真实情况，这使得上层计划的制定越来越困难，准确性、实时性和可行性难以得到保障l 信息化应用局限于上层的管理层面制药企业在信息化基础建设和应用方面有一定的进步，但是目前的应用主要局限于上层的经营管理，譬如很多药企信息化应用主要是ERP系统、OA系统等在生产制造层面，信息化应用较少，信息化并没有真正与产品的制造过程进行深度融合另一方面，由于生产制造层面的信息化应用薄弱，信息化与自动化之间基本上处于相互分离的l 缺少智能制造整体概念目前制药企业的信息化应用多集中在单个系统上，缺少智能制造整体意识。
这个和制药企业的自动化与信息化现状有关，部分企业底部设备和控制系统还比较薄弱；生产制造层面还刚刚开始探索，应用的系统很少，几乎是空白；经营管理层面的系统还有待完善1.1.4 制药智能制造发展趋势随着自动化与信息化技术的发展，智能装备和系统的逐步应用，制药行业的智能制造也将得到进一步的发展1、 药品追溯体系升级对于制药企业，从质量和效率提升考虑，在生产过程中会越来越多的采用条码技术对原辅料、产品进行追溯和管理对于国家药品监管而言，药品追溯体系的实施有利于人民用药安全、有利于国家药品安全监管，是国际通行、有效、高效的药品监管手段2、 智能化质量监管目前药品监管部门对于药品质量的监管多是以纸质文件审核及现场检查为依据随着更多智能化系统的应用，未来监管部门对于企业药品质量监管将会更加高效：通过标准化的质量监管平台，监管部门可以实时地获取所有药品生产企业每一批产品的关键生产过程数据，通过大数据的分析挖掘，就能够对全过程的质量进行全面、实时、高效监控3、 智能化装备与系统的应用基于成本、质量、安全和效率方面的考虑，未来制药行业很多生产过程将会由智能设备和智能化计算机化系统取代人工完成生产操作，工艺参数调整、产品取样、检验、过程记录、物料和产品的追溯管理等功能。
相对人工操作和管理，智能化设备和系统能加可靠、稳定、标准化程度高、长期来看成本更低4、 MES系统与电子批记录MES实现整个企业从上层的企业管理 ERP到下层生产操作控制信息的传输交换无缝集成，主要负责生产管理和调度执行，其“承上启下”的位置十分关键作为MES实施中重要的组成部分，电子批记录将完全取代纸质版批记录实现药品生产流程的无纸化管理，兼顾质量、效率、成本和大数据管理要求包含过程数据的采集，实时分析处理，监测，预警及追溯管理不同于目前实际操作中人工对于纸质批记录文件的事后审核，电子批记录的审核将会变得非常高效由于MES持续对全流程数据进行监控，对比预先设定的标准值，系统将能够直接显示异常超标信息，作为审核人员只需关注异常部分即可这将极大提升工作效率，将生产工艺和质量审核人员的精力从繁琐的数据记录和审核工作中解放出来，发挥他们专业方面的作用来提高生产质量5、 大数据分析与应用智能制造的实现，依赖于基于数据的智能化应用未来，随着设备与系统的不断应用，由制药各个环节产生的数据将得到收集、存储和应用数据将和设备一样，变为企业非常重要的资源通过应用数据的应用平台和系统，将数据中隐含的知识挖掘和提炼出来，用来指导和改进生产，实现整个生产制造过程的不断精益化改善。
6、 智慧供应链智能制造的实现，对于企业来说就是能够将企业的供应链环节进行高效的协同，使得从销售、生产、采购、仓储、物流和检验等制药企业的关键环节能够在外部或内部发生变化是能够快速响应变化，并始终保持在一个供应链资源的合理配置中，降低供应链成本，提高供应链运行效率1.1.5 ISA-95标准在ISA-95标准制定之前，缺乏统一的术语和通用、规范的集成模型，缺乏统一的信息集成与管理平台和数据接口，导致MES等信息化系统内部模块之间、系统之间的信息难以准确一致的交互和共享为了解决上述问题，ISA（仪器、系统和自动化协会）和ANSI（美国国家标准协会）共同发起制定了ISA-95标准（The International Standard for The Integration of Enterprise and Control Systems），用于各个行业为企业和控制系统集成的标准它从制造工艺提供了一个集成项目的框架和分离的业务流程ISA-95标准描述了企业集成的不同层次结构（见下图）图 20 S-95框架图系统框架对制药企业生产活动相关的组织结构的层级划分，包括仪表自动化设备层、控制层、生产制造信息业务管理层，以及智能经营决策层。
由大数据处理、互连、协作机器人、人工智能和基于分布式云服务的架构等推动，通过设计和数字成熟度实现的制药生产过程的数据完整性1.1.6 Pharma4.0Pharma4.0是一个框架，用于药品制造的独特环境，是基于ISPE基于工业4.0的基础上提出来的，并结合了ICH Q10制药质量管理体系，旨在帮助制药行业实现数字化战略转型[To] Manufacture pharmaceutical products with maximum product and process understanding, data integrity by design, effificiency and optimal resource allocation on the basis of full digital data transparency--to the benefifit of the patient.” -ISPE Pharma 4.0 使命宣言国际制药工程学会（ISPE）及其成员正在制定制药行业引入工业4.0的路线图制药4.0被定义为基于工业4.0元素、资源、信息系统、组织/流程和文化的运营模式。
添加了特定于制药行业“数字成熟度”和“数据完整性设计”两个推动因素这种运营模式的主要目的是定义公司的。