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數(shù)字化轉(zhuǎn)型-原料藥數(shù)字化建設(shè)現(xiàn)狀淺析
閱讀:6525次 更新時(shí)間:2022-12-23

數(shù)字化轉(zhuǎn)型 | 原料藥數(shù)字化建設(shè)現(xiàn)狀淺析

摘要數(shù)字化工廠是當(dāng)下很熱的話題,數(shù)字化技術(shù)能夠給原料藥企業(yè)帶來(lái)什么、解決哪些問(wèn)題及為什么要建立數(shù)字化工廠是很多人比較困惑的問(wèn)題,本文以作者視角從為什么建立數(shù)字化工廠、數(shù)字化工廠能夠給企業(yè)帶來(lái)什么及當(dāng)前行業(yè)建立數(shù)字化工廠面臨的幾個(gè)問(wèn)題入手,進(jìn)行分析并提出觀點(diǎn),以期為行業(yè)同仁提供一些參考借鑒。

關(guān)鍵詞自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、智慧化、工業(yè)4.0、智能制造2025、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、黑燈工廠。


一、原料藥生產(chǎn)工廠為什么要上數(shù)字化

德國(guó)“工業(yè)4.0”、美國(guó)“第三次工業(yè)革命”、中國(guó)“制造業(yè)2025”,世界各國(guó)紛紛提出新一代制造理念,主要是為了指導(dǎo)工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展,在數(shù)字化、智能化、智慧化的全球大環(huán)境下,拉動(dòng)傳統(tǒng)制造往智能制造方向升級(jí),從而滿足未來(lái)市場(chǎng)更快速、更個(gè)性化的需求響應(yīng),并實(shí)現(xiàn)更低的制造成本。

2020年初一場(chǎng)突如其來(lái)的新型冠狀病毒疫情席卷了全球,讓人口紅利原已不復(fù)存在的中國(guó)勞工市場(chǎng)深受打擊。原料藥生產(chǎn)企業(yè),面對(duì)疫情的用工荒,更加深切體會(huì)到了原料藥生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)代化建設(shè)的重要性,其中數(shù)字化建設(shè)是當(dāng)前行業(yè)迫切發(fā)展的方向。

我國(guó)第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議中提到:“推進(jìn)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化,推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合,打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的數(shù)字產(chǎn)業(yè)集群?!?/span>等一系列政策引導(dǎo)企業(yè)加快數(shù)字化建設(shè)。

化工行業(yè)安全事故時(shí)有發(fā)生,每一次事故都要付出慘痛的代價(jià),人員傷亡、資產(chǎn)荒廢、環(huán)境污染等等問(wèn)題觸目驚心,機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、數(shù)字化管控等無(wú)疑是減少傷亡、降低損失、提高安全的一種技術(shù)手段。

2030年,中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005 年下降65%以上,非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右,森林蓄積量將比2005年增加60億立方米,風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。”2030碳達(dá)峰和2060碳中和目標(biāo)驅(qū)使行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)變革,其中自動(dòng)化、數(shù)字化發(fā)展是必經(jīng)之路,以此來(lái)提升能源利用率,降低碳排放,實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。

二、數(shù)字化工廠能夠?yàn)樵纤幧a(chǎn)帶來(lái)什么

“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”,通過(guò)設(shè)備與工藝、自動(dòng)化良好結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)減人增效的目的,提高產(chǎn)品質(zhì)量,保證不同批次生產(chǎn)的一致性,同時(shí)通過(guò)數(shù)字化提高生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理效率。

數(shù)字孿生平臺(tái)可以幫助企業(yè)對(duì)新員工進(jìn)行培訓(xùn),減少不必要的現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn),提高效率,降低安全隱患,減人增效。

制藥企業(yè)產(chǎn)品生命周期在縮短,CDMO是行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)之一,通過(guò)批次配方生產(chǎn)管理(Batch)可以滿足多功能車(chē)間不同產(chǎn)品線的高效切換、提高設(shè)備周轉(zhuǎn)率,提升企業(yè)生產(chǎn)效率,為企業(yè)早日、快速盈利,增加生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性。

通過(guò)數(shù)字化管理,可以提高能源使用效率,節(jié)約公用能源的使用,為企業(yè)降低能源成本,減少碳排放。通過(guò)數(shù)字化工廠可以實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化生產(chǎn),保證生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠,管理者可以輕松及時(shí)的查看關(guān)注的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)指標(biāo),讓作假無(wú)處遁形。

三、原料藥數(shù)字化工廠建設(shè)面臨的幾個(gè)問(wèn)題

1、未按照企業(yè)自身需求及發(fā)展階段來(lái)建設(shè)數(shù)字化工廠

說(shuō)到數(shù)字化工廠,人們通常會(huì)想到工業(yè)機(jī)器人、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等,很多企業(yè)誤認(rèn)為上了以上技術(shù)就是數(shù)字化車(chē)間、數(shù)字化工廠,沒(méi)有以上技術(shù)就算不上數(shù)字化。這是有失偏頗的,上數(shù)字化的目的是解決企業(yè)短期或長(zhǎng)期的問(wèn)題或困擾,而并非為了數(shù)字化而數(shù)字化,這樣不但解決不了問(wèn)題,反而增加了不必要的投入,更甚至建設(shè)了不適合企業(yè)的數(shù)字化平臺(tái),需要額外的資源進(jìn)行維護(hù)、管理。數(shù)字化車(chē)間/工廠的建設(shè)需要結(jié)合企業(yè)自身情況,分析自身痛點(diǎn)及需要解決的問(wèn)題,判斷企業(yè)自己處于智能制造發(fā)展的哪個(gè)階段,結(jié)合實(shí)際情況,搭建符合企業(yè)自己的數(shù)字化車(chē)間/工廠。著名智能制造專家、北航劉強(qiáng)教授提出的 “不要在落后的工藝基礎(chǔ)上搞自動(dòng)化,不要在落后的管理基礎(chǔ)上搞信息化,不要在不具備數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)時(shí)搞智能化”也充分說(shuō)明了脫離開(kāi)自身基礎(chǔ)建設(shè)空談數(shù)字化效果是好不了的。

2、缺少系統(tǒng)性戰(zhàn)略規(guī)劃

數(shù)字化建設(shè)非短期工程,可以結(jié)合企業(yè)現(xiàn)狀做數(shù)字化長(zhǎng)期規(guī)劃,同時(shí)分步布局、建設(shè)。分析當(dāng)前企業(yè)處于工業(yè)幾點(diǎn)零,按照智能制造模型架構(gòu)進(jìn)行整體戰(zhàn)略規(guī)劃,分階段執(zhí)行。例如,可以先實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的設(shè)備智能化、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化,再上信息化、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)分析等。FDA指出:質(zhì)量不是在產(chǎn)品中檢驗(yàn)出來(lái)的,而是在過(guò)程中形成的,或者是由過(guò)程設(shè)計(jì)決定的。我們要遵循QbD的理念,通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)把控質(zhì)量,通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)完善提高我們的生產(chǎn)和管理水平。

3、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中的投用效率不高

北京大學(xué)馬國(guó)鈞老師認(rèn)為“智能程度=自動(dòng)化程度*運(yùn)營(yíng)管理數(shù)字化程度”。自動(dòng)化程度過(guò)低或者運(yùn)營(yíng)管理數(shù)字化程度過(guò)低都會(huì)嚴(yán)重拉低智能程度,而很多企業(yè)過(guò)度的重視自動(dòng)化或者數(shù)字化而忽略了另一部分,或者自動(dòng)化與信息化沒(méi)有良好融合,自動(dòng)化、信息化之前的數(shù)據(jù)不能很好的上傳下達(dá),做不到數(shù)據(jù)的即時(shí)有效,達(dá)不到預(yù)期投用效率。

4、對(duì)黑燈工廠(或無(wú)人工廠)的理解誤區(qū)

行業(yè)都在追求黑燈工廠,首先我并不否認(rèn)黑燈工廠的前景及發(fā)展趨勢(shì),但個(gè)人認(rèn)為,人機(jī)結(jié)合才是最優(yōu)的發(fā)展方向。之所以出現(xiàn)黑燈工廠,一方面是因?yàn)槿丝诩t利的不復(fù)存在,另一方面是自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展,同時(shí)相應(yīng)的工業(yè)軟件的突破,智能裝備、自動(dòng)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化等各層級(jí)有機(jī)集成,才可能實(shí)現(xiàn)黑燈工廠的目的。雖然機(jī)械化可以換人,自動(dòng)化可以減人,數(shù)字化可以提高管控效率,精益管控,但是仍然有很多技術(shù)有待提高與突破,在此之前,有些操作根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)人化,尤其是間歇式生產(chǎn)的原料藥行業(yè)。

5、先進(jìn)PAT技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用不足

生產(chǎn)過(guò)程中一些溫度、壓力、流量、液位等簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)比較容易獲得;但對(duì)一些復(fù)雜的參數(shù)如反應(yīng)液濃度、結(jié)晶度、飽和度等參數(shù)的測(cè)量一般需要借助諸如在線紅外、在線拉曼等PAT技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。工程師更愿使用直接檢測(cè),而非軟測(cè)量,如溫度、pH、DO等參數(shù),其次愿意使用有算法基礎(chǔ)的參數(shù),如OUR、CER和RQ等,最次才是軟測(cè)量。目前這些技術(shù)的應(yīng)用成本比較高,效果有的還不理想,隨著這些技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用成本的降低,也會(huì)給原料藥的發(fā)展帶來(lái)新的變革。

6、對(duì)數(shù)據(jù)分析、再利用不足

自動(dòng)化、數(shù)字化為企業(yè)收集了大量的生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù),很多企業(yè)對(duì)于這些數(shù)據(jù)僅是做到了存儲(chǔ)的目的,沒(méi)有進(jìn)行數(shù)據(jù)的挖掘再利用。近些年,行業(yè)逐步開(kāi)始重視生產(chǎn)數(shù)據(jù)及運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的分析再利用,可以通過(guò)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行批次對(duì)比,甚至工藝員通過(guò)繪制的理論最優(yōu)生產(chǎn)趨勢(shì)圖與各批次生產(chǎn)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),幫助發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中可優(yōu)化的過(guò)程參數(shù),用于優(yōu)化生產(chǎn)工藝。對(duì)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析,可以發(fā)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)管理中的不足,幫助企業(yè)完善管理,提高運(yùn)營(yíng)效率,降低管理成本,達(dá)到精益管理目的。


四、結(jié)束語(yǔ)

在智能制造發(fā)展進(jìn)程中,原料藥因?yàn)槠湫袠I(yè)特殊性,能夠借鑒離散行業(yè)的成果案例,卻或許無(wú)法照搬其模式,我們要判斷好自己的企業(yè)發(fā)展階段處于工業(yè)幾點(diǎn)零,然后結(jié)合智能制造架構(gòu)進(jìn)行合理布局。搭建系統(tǒng)架構(gòu),做好網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,解決信息孤島問(wèn)題,同時(shí)各層網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立避免網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴、網(wǎng)絡(luò)安全等問(wèn)題。通過(guò)智能裝備、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)為數(shù)字化建設(shè)打好基礎(chǔ)建設(shè),為信息化、資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)字孿生、數(shù)字化等打好基礎(chǔ)。以工藝為導(dǎo)向建設(shè)信息化平臺(tái),依托整體數(shù)字化設(shè)計(jì)及數(shù)字化呈現(xiàn),解決企業(yè)痛點(diǎn)及關(guān)注點(diǎn),整體建設(shè)要遵循合規(guī)性和可用性。


參考文獻(xiàn):

[1]范玉順,胡耀光. 企業(yè)信息化戰(zhàn)略規(guī)劃方法與實(shí)踐.電子工業(yè)出版社,2007.12

[2]馬國(guó)鈞,不要在自動(dòng)化數(shù)字化智能化里繞圈子.Q管理


作者:劉泊偉 王震

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