天士力智能制造项目之基石——MES建设

一、走进天士力医药

天士力医药集团股份有限公司（以下简称“天士力医药”）是天士力控股集团的核心企业，是我国中药现代化的标志性企业，于2002年8月在上海证券交易所挂牌上市。公司拥有通过国家GMP、ISO9001、ISO14001、OHSAS18000、ISO10012和澳大利亚TGA认证的生产车间，2005国家实验室能力认可资质要求的实验室，是当前国内最大的滴丸剂型生产企业。公司荣获“IPMA国际项目管理年度大奖银奖”、“中国十佳最重分红回报上市公司”，在2019年被评为国家技术创新示范企业。

1.1MES项目合作背景北京机械工业自动化研究所有限公司（以下简称北自所）联合天士力医药，共同打造智能制造新模式，通过该项目的合作将切实提升天士力医药生产制造执行效率和品质一致性控制能力，建立支撑天士力医药生产制造部复方丹参滴丸生产的制造执行管理系统（MES），实现工序协同控制、生产过程数字化，达到生产过程中人机料法环测等要素有序、可控。

1.2 导入MES迫在眉睫

天士力医药作为我国中药现代化的标志性企业，在面对国内制药行业的快速发展、国际市场销售空间逐步提升的局面时，意识到自身的生产管理发展水平和日益增长的市场需求不相符的矛盾已成为亟待解决的问题，为了实现企业更加快速健康的发展，公司积极探索和实践复方丹参滴丸智能制造新模式，通过导入先进的MES系统，优化车间作业计划、物料管控、品质管控和设备管控的业务流程和手段，建立管理层与执行层之间信息通道；提高各生产工序间的协作能力，提升作业效率，控制物耗成本，提升品质控制能力。

1.3天士力医药原状再现1.3.1 车间生产业务协同方面

由于业务信息传递主要靠人员和纸质单据，因此车间计划、物控、检测、设备等业务信息共享的及时性有很大的改善空间。

1.3.2 工序作业计划编制方面1)需要计划员根据经验进行编排，经验长期积累形成的模型无法进行固化和优化,不利于业务规则的统一和持续改善，尤其是对于计划的补制和计划调整需要花费大量的人员和精力去控制人员、物料、设备和检测的调整，不能及时实现计划调整、编制；2)编制计划时需要的生产动态数据依赖传统方式收集，影响计划调整和反馈效率。计划下达、核对均需投入很大精力反映计划进度，从而导致管理层对计划执行情况的追踪繁琐。1.3.3 物料管控方面1）物料计划和工序作业计划的协同完全靠传统方式，各工位物料在制情况反馈的及时性还有很大的提升空间，管理人员不能及时掌握在制情况。物料的流转过程中核对账面与实物的工作量很大，传统方式效率较低。1.3.4 质量检测管理方面1）审计追踪采用手工追踪，追踪过程复杂，效率低下。2）由于生产现场巡检控制点多，操作人员双人复核且需QA巡检，人工复核工作量大，效率较低。3）生产过程中的不合格品（待销毁品、可回收品）数量不能实时反馈，管理层对现场质量控制情况的掌握还有一定的滞后性。1.3.5 设备管理方面1）设备故障时，为保障设备维修效率，由操作员电话通知维修工进行维修，事后进行维修单信息的完善，不利于设备维修过程的监控和统计分析。2）设备运行参数和状态的采集没有高效手段，不能及时发现、反馈和解决问题。1.4 MES建设目标1）通过MES系统实施，建立生产管理信息平台使企业现场执行层与管理层之间信息互通；2）提高各生产要素的协同能力，提升生产效率；3）降低人力成本和能源消耗成本，进而降低整体制造成本；4）严控生产质量，对于异常情况及时预警处理，进而提升产品良率，降低物耗；5）固化GMP法规要求，并进行系统控制和验证。

二、MES解决方案——优化天士力医药

2.1生产建模

北自所结合天士力医药企业自身的生产特点，建立了相应的大批量批次生产模型，该模型的特点为大批量生产，按照批次进行管理，从生产计划的下达、生产过程中的投料、质检、过程追踪、报工以及对于档案的管理，均严格按照批次进行控制。

2.2解决方案

2.2.1 计划编制

建立自动排产模型，由系统进行大量计算并得出排产结果，节省人力，计划状态随生产进度实时更新，对于计划能够及时调整并同时控制其他生产要素的调整，计划执行过程透明，易于过程追踪。

2.2.2. 物料管控

MES系统按照电子批配方进行物料管理，严格按照配方比例计算各种辅料的用量，对于生产过程中的称量、投料均按照配方中的数量进行管控，同时还能够最大程度的杜绝物料混批使用，能及时监控和反馈车间现场各条产线、各工位物料在制情况，为计划排产提供有效的数据支撑。同时由系统自动记录台账，工作人员核对实物。

2.2.3 质量管控

采用系统审计追踪的方式可以将所有重要生产参数基于计算机的永久监视，控制错误和缺陷，较为迅速的追溯到原始数据和真实状态，保证了法规的遵从性。系统替代传统的双人复核，提高检验工作效率。现场各工序的不合格品数量均在MES系统中实时上报并记录，管理层及时掌握质量情况，保证产品质量控制的及时性。对于生产中出现的质量异常情况，及时评估生产是否可以正常进行，重大质量问题及时停止生产任务，避免了由质量问题带来更大的损失。

2.2.4 设备管理

建立完善的设备预防性维护保养计划、周期性维护保养计划以及临时性维修流程。预防性维护保养计划、周期性维护保养计划需按照相应的规则对设备进行保养，尽可能的降低设备故障发生率，进而提高设备的整体利用率。对于临时性维修，做到随时发现，随时上报，维修过程信息和备件使用信息记录MES系统中，降低了生产部与设备维护部之间的沟通成本，进而提升整体协作能力。此外系统控制必须进行日常点检，避免出现漏做、事后补单据的现象发生。

2.2.5 数据采集

车间现场的设备关键工艺参数均由MES与Scada集成代替了人工监控、定期检查机显参数，实现工艺参数的自动采集，实时监控关键工艺参数，出现异常情况，及时发现、处理。

2.2.6 统计、报表

使用电子批记录的方式记录整个生产过程，代替人工填写批记录的方式，根据实际生产情况，系统自动生成相应批记录，避免出现漏填、补填、错填等现象，既避免了人工出现的失误，也降低了人力成本，而且电子批记录还可随时查看，易于保存。此外，现场的各项生产指标计算由系统计算，降低了由人工计算所带来的人力成本，同时还不会出现错算、漏算等情况。

三、MES建设成效展示

通过MES系统实施，切实的完成了企业希望达成的目标，实现了减负增效的效果，具体指标如下：

企业生产效率提高33%，由于计划排产由系统进行，缩短了生产准备周期，排产时间减少2天，同时增加了有效生产时间，生产周期减少4天，单位小时产出量由实施MES之前的970瓶，提升至1293瓶。由于单位产出量增加，企业每年可提高收益3600万元人民币；

企业运营成本降低24%，MES实施之后，由于减少了现场工作人员的工作量，使得单班次人员配置减少18%，同时由于连续生产模式，使得每公斤滴丸人工成本降低2.86元。由于每公斤人工成本降低，企业每年降低人工费用200万元人民币；

产品不良率降低33%，由于生产涉及的所有物料均按照批配方严格进行管控，同时由于生产过程中的工艺参数可实时掌控，提高了成品率同时减少了不良品的数量，使得产品不良率降低；

单位产值能耗降低25%，由于不良率降低，减少了再制/补制的出现几率，从而从整体上减少了原有因再制/补制的生产能耗。

在北自所项目组与天士力医药项目团队的精诚协作下，MES项目帮助天士力医药建立起一套高效的生产管理信息平台，使企业现场执行层与管理层之间信息互通，提高了各生产部门的协同办公能力，提升生产效率，实现车间管理和控制的透明化，降低了企业运营成本、产品不良率以及单位产值能耗。同时MES符合国家GMP法规要求，并通过了计算机化系统验证，赢得客户的认可，并最终顺利通过国家智能制造新模式项目验收。通过项目的顺利实施，北自所在医药行业树立了良好的品牌影响力，并把天士力医药项目打造成为精品样板，为北自所未来在医药行业的市场推广打下了坚实的基础。