制药MES集成:连接ERP、LIMS、SCADA和设备

在本文中

制药MES集成通过具有明确责任人的接口,将生产计划、制造执行、实验室结果和设备数据相互连接。. 可靠的设计首先要确定每个记录和事件归属于哪个系统,然后定义哪些数据会跨越系统边界、何时进行传输,以及工厂如何处理交换失败的情况。.

一幅由人工智能生成的插图,展示了洁净生产车间内的制药生产设备及配备仪表的控制柜。.
由人工智能生成的插图。图中所示并非 Accevo 或其客户的设施。.

在选择接口之前,先明确系统职责

ISA-95 为团队提供了一个通用模型,用于讨论企业规划与制造运营之间交换的信息。ISA 框架将制造运营管理描述为第 3 层,将业务规划描述为第 4 层。利用该模型明确职责,然后将实际的应用程序和设备与其执行的工作进行映射。.

在制药MES架构中,主要系统可能包括ERP、MES、LIMS、SCADA、PLC以及生产设备。具体的边界取决于工艺流程、已安装的系统以及该场所的批准程序。MES接口的存在并不意味着MES自动成为每个数据项或控制操作的所有者。.

ERP规划、MES执行和批次工作流、LIMS实验室结果、SCADA和PLC设备信号以及设备控制的示意图。.
系统职责关系图示例。确认该站点及用例的角色和接口权限。.

定义各系统之间交换的信息

  • 从ERP到MES: 生产订单、产品和物料标识符、计划数量、进度安排以及订单状态(如包含在约定范围内)。.
  • 从MES到ERP: 执行状态、已完成数量、物料消耗量或其他约定的生产实际数据。确定是由MES还是ERP来结清每笔交易。.
  • MES 和 LIMS: 样本请求、批次或订单背景、测试状态和结果。说明哪个系统负责管理测试定义、结果、审核以及任何处置措施。.
  • MES 与 SCADA 或设备: 选定的状态、计数器、过程值或报警,以及经批准的作业参考或指令(前提是设备架构支持这些功能)。.
  • SCADA 和 PLC: 由自动化设计所定义的监视和本地控制接口。将机器顺序控制和安全功能保持在其指定的控制系统之下。.

对于每个流程,请指明触发该流程的业务事件。对于接口规范而言,“发送批次详情”这一表述过于笼统。请明确触发条件是订单发布、步骤开始、样本采集、结果审批还是操作完成。请定义预期的响应,并说明哪条记录提供最终状态。.

制药MES集成的示意性有向数据流图:ERP订单及完成实际情况、LIMS样品请求及结果,以及MES与SCADA、设备引用和事件之间的关联。.
示意性接口图。实际数据所有权、方向及可用接口因站点而异。.

构建接口契约

为每个接口制定一份简短且便于审查的契约,其中应包含:

  • 来源和接收系统、所有者及商业用途;;
  • 字段名称、定义、单位、允许的值和必需的标识符;;
  • 批次、订单、产品和物料版本规则;;
  • 事件触发条件、时间戳来源、时区和预期响应;;
  • 重复、延迟、缺失、被拒绝和顺序错误的消息处理行为;;
  • 网络或系统故障后的恢复步骤;以及
  • 对账检查,用于确认两个系统是否一致。.

标识符需要特别注意。一个批号在某个站点可能是唯一的,但在不同站点之间可能会被重复使用;ERP和MES中的物料代码可能不同;而一个生产订单可能涉及多个单元操作。应商定一个稳定的映射关系,并在接收记录中保留原始标识符。.

制定计划时要考虑到异常情况,而不仅仅是正常流程

先测试按计划运行的订单,然后测试可能中断该流程的情况:订单变更、物料短缺、批次被暂存、实验室检测结果不合格、设备断开连接或消息重复接收。确认操作员看到的内容,以及由谁决定是重试、更正还是停止工作流。 切勿让隐性的界面故障导致在电子表格或纸质日志中形成第二个“真相来源”。.

在设备连接方面,在确定具体方案之前,应先清点每台机器可用的信号和接口。有些生产线可通过现有控制系统获取有用的状态信息;而另一些则需要原厂接口、网关或专门设计的连接方案。应将每台机器视为一个待探索的对象,而不是假设一种集成模式就能覆盖整个现场。.

在设计中纳入质量和记录范围

当电子记录用于支持受监管活动时,相关单位应确定适用的记录要求,并明确接口如何保留记录的上下文和完整性。美国食品药品监督管理局(FDA)的 第11部分 适用范围及应用指南 解释称,第11部分适用于根据FDA相关记录要求维护或提交的电子记录。仅凭互联的MES架构并不能证明符合要求;质量负责人和系统负责人需要评估预期用途及适用要求。.

与生产、质量、自动化、实验室、IT 部门及系统负责人共同测试接口要求和数据流。将已批准的映射、测试证据、例外情况和变更历史存档于该场所的受控项目记录中。验证方法应遵循该场所的质量体系和风险评估。.

先部署一个工作流,然后进行扩展

  1. 选择一个具有明确业务问题且已指定负责人的一条生产工作流。.
  2. 绘制涉及的订单、批次、样品、设备和完工记录的关联图。.
  3. 批准数据源、标识符、接口契约和故障行为。.
  4. 测试常规生产、暂停、更正、重复消息和恢复。.
  5. 在扩大范围之前,需对 ERP、MES、LIMS 和控制系统中的记录进行核对。.

如需规划,请阅读 Accevo 的 制药行业MES实施路线图. 关于如何区分执行操作与其记录的批处理证据,请参见 制药行业中的MES与EBR对比. 该 包装生产线 MES 集成指南 提供了一个关于定义线路数据交接的类似示例。请探索该 Accevo Pharma MES 概述, LIMS的定义 和 集成与可扩展性页面 以了解相关背景。.

关于制药MES集成的疑问

生产订单是由ERP还是MES管理的?

这取决于该站点的流程和系统设计。需明确由哪个系统负责创建、发布、修改和关闭订单,以及其他系统如何接收各项状态信息。.

LIMS 是否应将结果直接发送至 MES?

当工作流程有此要求且两个系统均支持数据交换时,请使用受控接口。请明确指定样本和批次标识符、结果单位、状态、审核状态及错误处理方式。应明确规定该机构对批准结果和处置方案的所有权归属。.

MES 是否应该控制制药设备?

在系统架构支持的情况下,MES 可协调生产工作或提供经批准的工作参考。本地机器序列和安全功能由指定的控制系统负责。应与自动化和质量负责人共同记录权限及测试行为。.

将系统连接起来就能使其符合规定吗?

不。该机构必须在其质量流程下,评估预期用途、适用的记录要求、系统控制措施以及接口证据。集成是经验证的运行环境的一部分。.

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