解析CMIS|君实生物工程有限公司张宏：生物制药的数字化转型探索
2024-07-31
大家好！很高兴有这样的机会能跟各位分享我们公司生物制药数字化转型的探索，当然我这个topic更主要是侧重在生产制造领域。
01
数字化转型的设计与实践
公司简介
首先，公司大概介绍，君实工程大概2016年成立，我们注册资本、人员400人，我们主要有两个商业化生产基地，在现在的工厂里面有两款药已经获得了一些商业化的价值，其中国内的主要PD-1国内市场供应就在我们临港工厂。
工厂总体情况介绍
工厂的整体布局，占地大概有7万平，从上到下我们排布有B1、B2、B3三个车间，最前面是我们QC和我们办公大楼，后面是工程楼和高架立库和测量中间，建筑群有一个连廊，把我们车间和高架立库相连接，可以实现我们AGV在厂内物流自动配送。
总体的规模我们也可以看到，在我们B2有两条原液线，两条隔离的制剂线，一条灯检和中试线，还有AGV车间，B3有三条原液线2条中试线，B1是未来预留整个不锈钢产线建设。
数字化转型 — 工厂整体架构
工厂架构也是基于IC951个比较典型的model来建立的，零层和一层不再说了，二层和三层侧重控制层和信息化层，基本搭建了这些信息化系统是把我们生产领域和质量领域药企里面最为关注的业务板块尽可能做了cover，白色字样是GMP系统，黄色字体是non GMP，比较少，在药厂包括我们能源管理、BMS楼宇等等，箭头是我们已经做到数据集成和整体的交互方向，两个比较大的特点是红色的字，一个我们搭建了CHS中央历史数据库，另外一个我们搭建了为透明化工厂来实现的一个EMI体系，可以实时生产当前信息。
数字化转型 — 集成方案（IoT深度融合）
为什么搭建这么多系统，看了刚才的架构问题，我们是希望做到一个或者我们理想中的数据流应该是深度IOT融合，从SAP接到一个销售订单开始，我们会通过我们APS的计划排程做所有的生产计划的排布以及我们的物料需求的确认，同时我们会把我们的销售订单做工单拆分，分发给不同的产线、工位，形成我们的MES工单，MES过程中会调用相应配方驱动我们控制的DCS系统和各个设备予以配合，完成相应工序的生产和控制。
同时我们会把所有生产数据，逐步报工，完成整个生产任务管控和调节，过程中会跟不同系统做交互，比如说跟我们WMS系统形成一个物料配送交互、QMS形成质量事件追踪跟偏差处理，跟我们BMS等等都有各自交互，我们想做到就是各个系统各司其职，然后相互交互共同完成对整个生产的过程控制。用整个的数据流去覆盖我们的生产流。
数字化转型特色1 — 网络和数据中心建设
看下网络，网络是比较传统的按照三级网络架构从我们的核心汇聚到接入，比较明显的特点就是我们实现了一个GMP的生产网络跟OA的办公网络的隔离，有效规避网络的风险以及数据安全，当然在有一些外部连接的时候，我们也通过堡垒机、VPN访问控制以及整个静态路由控制我们整个的访问权限。
另外通过网络以后我们会在厂内实现了多个GMP的一些合规性要求，比如说我们NTP时钟同步，各个设备，比如我们用户权限管理域控以及数据的备份、实时的通讯等等。
第一个特点，我们服务器是基于HA虚拟化私有云架构搭建的，提高整个系统可靠性。第二个特点，做了大屏发布，这是我们建成以后数据中心照片以及刚才讲到EMI大屏实时发布的信息。
数字化转型特色2 — MES人机协同
讲一下我们MES，最重要的特点是什么，我们做了一个高强度跟DCS的整合和人机协同，当我们开始一个生产工单的时候，首先完成的是称量任务，称量过程中会由MES指引整个称量过程。当我们称量准备完成以后开始调用配方驱动DCS做不锈钢的配液和生化反应器、细胞反应器的工作，一旦配方启动以后，反应器会按照我们预先设定好的步骤一步步完成搅拌加温等等，同时会有投料物料管控依然会在MES里面做记录，同时生产的数据也会实时的交互到我们的MES里面，当我所有的生产完成以后，就是我到了第三步的时候，我们开始利用这些数据曲线以及物料的管理生成我们最终的EBR。
然后是我们在制剂罐装收货件、机械手、WMS和MES系统三方融合实现系列屏接收收集，堆垛、码垛以及呼叫AGV入库完整无人化场景。
数字化转型特色2 — MES系统功能集成
MES功能集成究竟实现了什么功能，中间我不一一讲了，由于时间关系，但是向上向下大家可以看到我们有些集成，我们跟我们的DCS、跟我们的门禁护所、物料化的称量器具做了集成，向上我们采用了ESB企业总线中间件跟其他信息化系统做交互，包括我们SAP、WMS、LIMS、QMS等等，最终我们目的是实现了三个E，称之为电子指引、电子签名、EBR电子批记录。
数字化转型特色2 — APS计划排程
刚才谈到APS计划排程，通过甘特图形式展现原液批次、制剂批次怎样的排布关系，有些绿色、蓝色是计划排程状态，有没有被审核发布还是已经发布之类的。
数字化转型特色2 — 追溯场景
数字化这么多，最重要是形成追溯，要形成追溯链条，我在这里面举了三个场景展示我们是如何做追溯的。
第一个场景是我们在原液投料过程中，我们通过检验我们的条码，最左上角有一个操作人员在扫描条码，会跟投料口做校验，配方做校验，如果有问题会在大屏幕上面显示出来正确与否，能不能进行下一道工序操作，投料的物料检验形成追溯环节。
第二物料从高架立库出来到产线线边，车间在物镜间也要对每票物料做集中检验，确认物料的品类、数量、效期都跟我们的配送单需求完全match的。
第三个场景是，我们做了区域状态管理，集中发布在关键区域里面的生产状态，比如说我们会改变它的生产状态，会体现它的工单和批号、清洁效期、人员等等，没有工单情况下就是右下角的显示，这都是多系统集成以后做的综合发布和管控的效果。
数字化转型特色2— MES系统数据流分析
这是一张数据流，MES怎么搭建每个配方，那从最基本的人机料法环看，我们工艺主处方一定按照工艺人机料法环环节控制和展开的，再通过工单调用形成一个真正生产过程的控制处方，在这个过程中，我们会有很多的数据输入，比如说通过接口、通过手动的输入，最终完成一个工单，形成一个电子批记录以及完成我们生产审核，这是一个大的生产流和我的数据流。
数据流向过程中我们识别它所有的风险，包括一些处方版本、双人复核、接口验证、时间管理等等，以此完成MES配方搭建以及数据流的分析。
数字化转型3-WMS系统功能实现
这是短的WMS视频，建成以后高架立库实景以及AGV对站点整个配送，从拣选站台到车间直到线边，整个的路径学习规划一旦完成以后，会通过我的MES理料单自动完成相应的配送，理料单上我们也会列明它的时间和地点要求，按时按点完成。
数字化转型特色3 — WMS系统场景
还有两个小的WMS场景，比如说它在行进过程中可以自动上下进电梯，跟我们卷帘门配合通过定位，左右两个就是原液库和带包品库的实景，我们用的是WMS系统和路径规划和路径学习过程中的建模。
数字化转型特色4 — 质量系统功能实现
另外特点就是我们质量系统的搭建，我们主要在EQS系统里面有QMS、LIMS、DMS、TMS各自实现了什么功能，这里我想强调是它的集成，我们不仅仅搭建了系统让他们各司其职，但是过程中一定要有系统集成。比如说我通过一个DMS的SOP版本升级，可以自动去触发一个培训管理任务，到相应的责任人手里，通过DMS和TMS培训管理系统联动。
比如说我有一个偏差要求QMS可以触发DMSSOP申办，比如说LIMS中控取样结果可以跟MES做互动，以及产生了OOS或者说OT分析的时候，又可以反馈到QMS系统里面做最终的追踪和处理。
数字化转型特色5 — 能源管理PEMS系统
另外我们提高生产效率同时，关注能源管理搭建了小的PEMS系统，针对水、电、气等等公用设施监控，成立了设备能源档案，追溯每一批生产能耗关注我们能耗损耗，持续监测过程中，如果有单批能耗异常也可以帮助我们发现一些可能潜在的设备异常，这是我们建成以后的PEMS系统的实景监控画面。
数字化转型特色6 — SAP产供销一体化管控
另外一个特点就是我们的产供销一体化管控，它其实在传统的SAP计划生成、需求的推动包括跟采购的联动以及到生产任务的执行下达过程中，我们在这里面嵌入了一个APS系统，APS系统可以根据你当前生产所有变化比如说我延期了，我可能出现了一些动态的调整来实时追踪我产线实际的生产情况以及我物料需求的变化，反馈到我的SAP重新计算我的MRP，来动态调整我的采购计划，这是我们的完整的闭环和动态管控的实施关键点。
02
数字化转型的DI合规保障
合规保障我不再多说了，整个数据生命周期六个方面，从它的数据采集开始到数据最终的销毁，它各个阶段有不同的管理要求，在这里面我们辨识出4个内容，包括我们的时钟、用户名权限、审计追踪和数据文件备份，通过网络覆盖的形式去完成。
整个计划书管理里面DI角度拆分两个维度做管理：
1.硬件维度。
2.软件电子数据维度，建立相应的SOP规范定义我们怎么来有效地保障data increase合规要求。
03
数字化转型的历程与成就
最后简单看一下发展历程，大历程分成了三个阶段：
用了三年左右时间搭建了我们企业的互联网和我们的生产制造平台，又花了两年时间把我们的质量平台搭建，现在我们开始更去关注一些我们BI、AI的一些数据治理和挖掘的工作，去寻找一些黄金批次的指引，来反向优化整个生产工艺。
我们希望从数据流里面拿到有效的信息流，最后能够形成我们企业的know how知识做沉淀，这是我们认为在数字化转型过程中需要一步步实现的阶段性的目标。
数字化转型的成就1
这是我们2021年拿到国家的智能制造优秀场景，其中是给到了君实精准配送，刚才讲到的AGV，2022年我们获评了上海市百家智能制造工厂，是当时的一些文件还有名单的截屏。
数字化转型的成就2
2023年的时候上海市又从100家智能制造里面遴选出来十家，君实有幸作为十家标杆上海市的工厂列入，我们看到了十家里面真正的制药企业或者说生物制药企业，只有君实。在2023年底的时候，我们被上海市经信委推荐，也获评了国家级的智能工厂示范工厂，我们名单也发布出来了，大概是去年年底的样子。
数字化转型成就3
在这个过程中，我们想说的是得到了一系列荣誉的同时，我们其实在发明专利和实用新型专利里面，围绕智能制造我们也有一系列工作或者已经实现了这样的专利授予。同时我们也积极参与地方和行业标准的建立。
刚才有一位嘉宾展现了两个流程图和架构图，实际上来自于上海市的地标附件1和附件2，我们是起草单位，地标之后上海市又陆续推出了它的团标，包括生产制造、实验室管理、仓库管理等等三个团标今年上半年都已经正式发布了。
有了这些数字化技术和基础，它可以高效支持我们整个产品的生产，包括我们的PD1和我们的GS016获得了紧急授权。
数字化转型意义—— 新医药 新工艺 新智造
很多人都在问数字化转型在生产环节意义，我个人感受或者总结大概几点：
1.合规，全流程追溯。
2.通过系统搭建建立标准化的操作流程，去减轻我们对于人员的依赖。
3.如果我们要想去面向世界做海外的扩展，市场的扩展那信息化的技术或者是计算机化系统应用确保数据可靠性是必不可少的，当然它还有一些很传统的降本增效、精益生产、柔性制造等等功能。
我今天的分享到此为止，谢谢大家！
