论制药装备中计算机系统的质量控制范文

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摘要:随着科学技术的迅速发展，如今有越来越多的制药厂开始将自动化控制操作系统运用到生产药物的过程之中，各道工序的进行都离不开计算机系统的操作。因此，计算机化系统慢慢变成了制药项目中一个不可或缺的重要组成部分。在将计算机化控制系统运用到验证中前，首先要考虑清楚该使用何种方式，采用什么程序。本文就无菌配液的自动化系统作为典例，讲解应该如何按照GAMP5的概念特性将制药设备的自动化系统运用到实际的验证过程中。此外，还简单介绍了系统从开发到使用的完整过程和与“规范、验证”相关的内容。

关键词:自动化控制系统;GAMP5;验证过程

0前言

在如今的制药过程中，不可避免地会使用到各种类型的特色自动化制药设备。不仅包括单体设备，还包含许多系统化设备，像灌装机、过滤干燥机等都属于单体设备，而配液系统、发酵系统、净化系统等则属于系统化设备。并且两个或两个以上的单体设备往往可以构成一个系统化设备，不同的自动化系统通常具备不同的形式结构［1］。就一般情况而言，制造装置的自动化系统分为两个或者三个组成部分，详细说明如下:(1)系统监控层:这层设备可以根据实际情况来决定是否需要配备，即可以是用户自行配备，也可以是让供应商来提供。它主要包括打印机和操作员工作站等设备，一般都挂在工业以太网之上［2］;(2)控制层:与监控层有很大的区别，这层的设备都与现场控制总线相连接，集中在一起后安装在配套的控制箱柜中，本层设备主要包括HMI人机界面、PLC、阀岛、变频器等;(3)仪表执行器层:即通常所说的机械和电气，因此这层组成部分往往与设备的机械部件一同安装。国家药品生产质量管理规范中明确说明:药品的每个生产环节都需要进行GMP验证和确认，譬如药品工艺、药品生产设备、甚至关系到药品生产质量的系统等都需要做好验证工作，并且这两项工作要在合适的时间内进行［3］。为了落实这一管理规范，笔者将以无菌配液系统为例来深刻分析制造设备中的自动化系统，并结合GAMP5和验证“V”模型程序，讲述如何规范地验证自动化系统。

1制药装备中计算机系统的检验

制药行业需要有药监机构进行监管，这样药品的质量才能有安全保证。为此，国内外的医药组织和药监机构都提出了相关药品生产方面的质量管理规范，也就是常说的GMP［5］。GAMP指南是由国际药物工程协会制定的，得到了制药行业比较广泛的认可，基本上计算机化系统(包含自动化系统)的验证活动都以此为基准进行。GAMP5是GAMP指南的第五个版本，它的显著特征在于将计算机活动的范围大大扩展，从只重视自动化系统发展到整个计算机化系统;检验计算机化系统要以质量风险管理为基础进行，同时重视生命周期的高效性和灵活性;并且供应商在系统验证的过程中是非常关键的角色，在系统的生命周期中发挥了相当重要的作用［6］。在计算机化系统从开始形成概念到系统停止工作的整个生命周期中，GAMP一般使用V型模型的工作方式，V型验证模型被GAMP5划分为两个阶段:规范与验证［7］。验证活动的内容不是固定不变的，它可以依据计算机化系统的不同分类和所具有的不同特性，适当增加或减少内容。就目前而言，制药装置自动化系统的软件主要分为定制软件和可配置软件［8］。

2无菌配液系统的自动化检验

无菌配液系统实质上是一种制药装备，在制剂药生产线上得到了广泛应用，在各个环节譬如在线清洗和灭菌、工艺生产等都需要利用自动化系统来控制。不仅如此，自动化系统还能实现监测系统、跟踪参数、发出报警信号、记录数据、连锁控制等功能［10］。接下来笔者将以具体的无菌配液系统作为实例，简要阐述用于制药过程的自动化系统是如何验证的。

2.1无菌配液系统及其验证的架构该无菌配液自动化系统控制层的控制器采用西门子300系列PLC、现场HMI触摸屏和远程I/O站，监控层配有1台PC上位机和1台打印机。称重系统则配置在仪表设备层。

2.2计划验证阶段依照GAMP5对于可增减生命周期和质量风险管理的相关规定，在计划阶段内，需要先将系统的软件和硬件分类，根据不同的类别制定相应的验证方式。根据软件分类能够了解:PLC用户程序模块是一种5类软件，因此验证活动应当根据图1所示应用软件的方式进行。

2.3规范验证阶段

2.3.1用户需求从多个不同的角度来看，系统的用户需求是十分重要的，它是控制系统设计和验证活动的基本根据，有利于对系统进行准确的供应商评估和风险评估，并加强对工艺流程的理解［12］。

2.3.2功能规范在明确了解用户需求之后，要对系统的功能要求进行深刻分析，从而制定合理实用的功能规范。在制定的功能规范中，要有对系统具体功能要求的准确叙述，并能够运用到设计和功能测试中去，以上都是根据用户需求规范而进行的。当需要详细描述工艺控制中不同步骤的相应功能时，我们可以采用顺控伪代码或是用程序流程图来表示，让不同的步骤对应不同的软件模块［13］。

2.3.3设计规范(1)硬件设计硬件设计主要是从网络、控制系统、操作界面三个不同的方面来着手进行，其设计规范是针对系统中的所有控制设备而进行定义的。(2)软件设计软件设计的内容可分为以下几类:PC软件、PLC软件、数据处理软件和HMI软件［14］。它建立在功能规范之上，并对系统的软件和控制架构做了准确的定义。(3)控制功能的软件设计在所有的自动化系统中，拥有不同功能的软件模块，它的定义和编程都是在特定功能设计规范下进行的。这些软件模块的设计规范包含着许多方面的内容:模块的定义、接入、功能、组态、处理错误和编码环境等。另外，在模块的变量设置方面也有些相应的设计规范。

2.3.4验证配置和编码阶段在进行编码和建立自动化系统的同时，还要建立软硬件生成的具体流程。使用的开发工具、代码标准、版本控制、注释与命名等需要包含在所生成的流程之中。组态管理和版本控制在处于编程阶段时，通过自带的版本控制工具，能够按照标准流程和软件开发的管理规范来进行。在设计程序时，如果使用文本之类的语言，就要面对严格的代码审核，为了防止无法通过代码审核，可以多使用图形化编程的方法。比较普遍的代码审核方法有:识别可追踪性、可维护性、可靠性、并移除死代码、进行错误校正等［15］。软件的开发测试一般在软件得到代码审核的批准同意之后进行，其开发测试也有相应的测试规范，需要严格遵守。

2.3.5验证的确认阶段确认阶段是由两个阶段组成，即安装确认阶段和运行确认阶段。不仅如此，针对各位用户的具体需求，在系统正式投入运行前，有时还需要进行性能确认。系统在安装时，要按照系统软件和硬件设计规范中对安装过程的规定，充分利用各种检测手段，确保系统设备配置和软件、硬件安装的正确性，这就是安装确认。运行确认则是指系统在投入运行阶段要根据相关功能规范，对系统进行调试和试运行，从而分析系统和其各项设备是否达到了用户对系统的功能性要求［16］。

2.3.6验证的报告阶段在系统的安装和运行都确认无误以后，设备供应商便能够做出总结报告，通过回忆验证计划的全过程，发表最终的验证报告并将清单移交。

2.3.7风险管理根据ICH:Q9和ISPE的GAMP相关的基本理念和规定，以风险管理为基础的理念方法非常重要，贯穿了验证生命周期的全过程［17］。

3结束语

总结来说，之所以要验证制药设备的自动化系统，是为了使药品的生产制造设备能够达到法规的要求，从而提高所生产药品的安全品质。我们以无菌配液系统为例，将GAMP5作为编程组态和调试的基本指南，根据V型验证模型进行系统验证。在整个过程中既遵循了相关法规的要求，也成功地把符合GAMP5的自动化系统验证方法应用到实际生活中。

参考文献

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［2］姜艳晗，马有鹏，刁莉．浅谈制药企业设备确认及工艺验证［J］．科技资讯，2015，(5):219．

［3］李健，项新华，陈为．药检机构数据完整性和计算机系统验证技术研究［J］．中国药学杂志，2016，(4):335－338．

［4］张继辉，邵蓉．新版GMP实施过程中亟需关注的问题与对策［J］．中国药事，2012，(1):88－91．

［5］金永保．液体制剂工艺系统洁净设计的探讨［J］．化工与医药工程，2015，(3):18－22．

［6］熊皓舒，傅迎，聂晶，等．中药生产多工序多指标统计质量控制(MMSQC)方法［J］．中国中药杂志，2012，(13):1935－1941．

［7］董洪鹏．面向信息化的中药提取过程监控系统研究［D］．天津科技大学，2015．

［8］尹成万．中药自动化制药过程中能效管理及优化控制策略研究［D］．河北工业大学，2015．

［9］张志文．自动化技术应用于中药提取生产领域的探讨［J］．科技创新与应用，2013，(8):94．

［10］王晓峰，石海清，方胜．制药企业计算机化系统识别与评估分类研究［J］．首都食品与医药，2016，(4):14－16．

［11］范宾，俞斌虎，刘刚．符合结合组织良好实验室原则要求的计算机化的系统的确认指南［J］．现代测量与实验室管理，2014，(2):57－59+32．

［12］裴欢，石海清，方胜．制药企业计算机化系统管理项目策划研究［J］．首都食品与医药，2016，(2):6－7．

［13］沈怡，汪雪君，杨慧元．LIMS在食品药品检验实验室成功实施因素的探讨［J］．中国药事，2015，(3):287－292．

［14］张晓丽．自动化控制在化工生产中的发展趋势和重要性［J］．中小企业管理与科技(中旬刊)，2014，(5):219．

［15］汤继亮．GAMP5的基本概念和内容简介［J］．医药工程设计，2012，(4):43－50.

作者：周晓华 单位：西安医学院信息技术处