1 方案背景與目標

    國藥集團上海血液制品有限公司云南分公司成立于 2018 年 12 月，位于昆明空港區，占地面積 160 畝，總投資約 16.55 億元，于2022年10月試生產(chǎn)成功，主要生產(chǎn)產(chǎn)品包含人血白蛋白、免疫球蛋白、凝血因子三大類(lèi)產(chǎn)品 10 個(gè)品種 18 個(gè)規格的產(chǎn)品，填補了云南省血液制品產(chǎn)業(yè)的空白，成為了新的國際化標準的血液制品生產(chǎn)基地。

在項目建設之初，公司就規劃打造全新的智能制造系統，實(shí)現在統一的平臺上進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程中的調度、質(zhì)量控制、物料平衡、過(guò)程追蹤、產(chǎn)品追溯、生產(chǎn)管理、設備狀態(tài)管理、生產(chǎn)績(jì)效與報表分析，自動(dòng)化生產(chǎn)，批次配方管理，數據采集整合等功能，從而建立適合云南血制品發(fā)展的新的管理模式，實(shí)現生產(chǎn)管理自動(dòng)化、數字化、精細化、生產(chǎn)決策可視化、智能化、推動(dòng)企業(yè)降低成本、提高效率、不斷提升產(chǎn)業(yè)水平。

    西門(mén)子作為云南血制項目最重要的合作伙伴，在項目建設過(guò)程中提供了完整的數字化解決方案，幫助客戶(hù)實(shí)現了生產(chǎn)管理，工藝控制，流程操作等的自動(dòng)化、數字化與一體化，大幅提升了生產(chǎn)透明度、生產(chǎn)效率、質(zhì)量管控能力等，并減少了操作、管理及維護難度。通過(guò)長(cháng)達半年的實(shí)地調研，在充分了解客戶(hù)的需求后，西門(mén)子為工廠(chǎng)量身打造了MES+DCS+SCADA+COMOS的系統部署方案， 并通過(guò)全面規劃與設計全廠(chǎng)IOT網(wǎng)絡(luò )，將各系統融合在一起，實(shí)現全廠(chǎng)數據安全互聯(lián)互通。同時(shí)，西門(mén)子通過(guò)獨有的技術(shù)方案，開(kāi)創(chuàng )性的實(shí)現了制造執行系統MES與自動(dòng)化控制系統PCS的深度融合，將客戶(hù)20多個(gè)工藝段，200多個(gè)工藝配方流程，800多個(gè)生產(chǎn)管理子流程以及5000多個(gè)生產(chǎn)控制點(diǎn)融合在一起，從生產(chǎn)訂單下發(fā)開(kāi)始，到批記錄審核放行結束，實(shí)現了生產(chǎn)全流程一體化自動(dòng)管理與控制。另外，通過(guò)建立COMOS數字化工廠(chǎng)平臺，實(shí)現了企業(yè)從工廠(chǎng)設計到運維的全生命周期管理，并實(shí)現了工廠(chǎng)數字化運維。

2 方案詳細介紹

2.1 安全集成的IT/OT工業(yè)網(wǎng)絡(luò )

依據通信網(wǎng)絡(luò )所承載的業(yè)務(wù)類(lèi)型，將通信網(wǎng)絡(luò )區分為企業(yè) IT 網(wǎng)絡(luò )和生產(chǎn) OT 網(wǎng)絡(luò )，本方案目的是實(shí)現一體化通信的數字化生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )通信平臺，覆蓋所有生產(chǎn)相關(guān)業(yè)務(wù)系統的設備連接和數據傳輸節主要涉及OT（生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )）結構設計，其中基于虛擬化技術(shù)的生產(chǎn)系統的服務(wù)器和存儲均布署在生產(chǎn)信息中心。依據功能與連接通信設備類(lèi)型，將 OT 生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )劃分為三個(gè)層次，依次為生產(chǎn)核心網(wǎng)絡(luò )、生產(chǎn)骨干網(wǎng)絡(luò )和生產(chǎn)接入網(wǎng)絡(luò )，根據工藝控制系統的結構設計，骨干網(wǎng)絡(luò )物理隔離為終端總線(xiàn)骨干網(wǎng)和系統總線(xiàn)骨干網(wǎng)，通過(guò)虛擬化主機雙網(wǎng)卡互連；接入網(wǎng)絡(luò )物理隔離為終端總線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )和系統總線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )，終端總線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )主要承擔各控制系統現場(chǎng)操作員站的接入，系統總線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )主要承擔各控制系統控制器和現場(chǎng)執行設備接入。同時(shí)該通信平臺中根據層次劃分，已經(jīng)整合了：

·  工業(yè)現場(chǎng)無(wú)線(xiàn)信號覆蓋，用于無(wú)線(xiàn)移動(dòng)設備接入應用；

·  遠程通信解決方案，用于一體化遠程維護與調試，減低系統維護成本；

· 工業(yè)網(wǎng)絡(luò )安全逐級防御系統，用于工業(yè)信息安全防護。

全面的提供了血制品自動(dòng)化所需的一體化通信平臺所需的各項必要功能。

圖 安全集成的IT/OT工業(yè)網(wǎng)絡(luò )

2.2 深度融合的數據流與業(yè)務(wù)流

云南血制項目采用MES+DCS+SCADA+COMOS的系統部署方案。并與ERP、WMS、EMS系統對接。實(shí)現全廠(chǎng)的數字化管理。

從ERP下發(fā)訂單到MES，MES系統自動(dòng)拆解訂單，連續設備采用MES+Batch+PCS融合解決方案達成縱向集成。MES下發(fā)參數給PCS7，PCS7執行生產(chǎn)過(guò)程并返回數據給MES，實(shí)現工藝的精準控制及規避人工設置PCS7導致的質(zhì)量風(fēng)險。通過(guò)西門(mén)子MES系統、BATCH系統和PCS系統三者的融合，實(shí)現了生產(chǎn)管理系統和生產(chǎn)控制系統之間的工作流程可以統一起來(lái)，工作流程之間數據可以可靠交互。在融合系統的基礎上，通過(guò)對生產(chǎn)管理和過(guò)程控制的全流程融合調研，融合設計，融合測試及融合驗證，實(shí)現全流程管控一體化，提高工藝控制穩定性，減少因生產(chǎn)管理等原因造成的損失。

離散設備采用MES+SCADA解決方案縱向集成，MES獲取關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)信息及根據自控信息生成報表、曲線(xiàn)，實(shí)現數據的完整性。MES全面管理車(chē)間的人機料法環(huán)，在物料接收或退庫時(shí)，自動(dòng)與WMS對接，自動(dòng)生成相應庫存，實(shí)現倉庫到車(chē)間一碼通的物料追蹤體系，MES成品入庫時(shí)，自動(dòng)與WMS對接。實(shí)現產(chǎn)品的全生命周期管理。MES生產(chǎn)過(guò)程中涉及的設備也與comos做了全面對接。COMOS系統中被批準的設備才能被MES使用，同時(shí)同步設備效期，保證工廠(chǎng)的生產(chǎn)與運維有序進(jìn)行。MES中的環(huán)境確認則與EMS對接，確認環(huán)境，保證生產(chǎn)可控生產(chǎn)。

圖 深度融合的數據流與業(yè)務(wù)流

2.3 一體化的運維與集成

云南血制項目使用COMOS進(jìn)行一體化的運維，對生產(chǎn)管理的過(guò)程進(jìn)行輔助。系統與SAP對接，從SAP中獲取設備資產(chǎn)臺賬數據，運用桌面端、網(wǎng)頁(yè)端、APP端多端提供便捷的設備維修維保服務(wù)，提供了廠(chǎng)區設備穩定性。在維護時(shí)既可參考來(lái)自數字化移交的工藝流程數據，也可以靈活調整流程，并與SAP系統進(jìn)行數據對接，完成管理閉環(huán)。項目還采用計量管理系統更新設備效期，保證MES中設備始終處于高可用狀態(tài)，保證生產(chǎn)的質(zhì)量。系統還利用COMOS Walkinside進(jìn)行入場(chǎng)培訓和安全培訓，有效地提升了工廠(chǎng)的EHS安全水平。

圖 一體化的運維與集成

3 代表性及推廣價(jià)值

· 規范化的制造過(guò)程

通過(guò)系統建模，系統基于 SOP 自動(dòng)分解生產(chǎn)訂單生成生產(chǎn)指令，指導生產(chǎn)操作人員生產(chǎn)，規范人員操作。并實(shí)時(shí)跟蹤生產(chǎn)過(guò)程，記錄數據，在生產(chǎn)結束時(shí)收集生產(chǎn)執行結果，形成電子批生產(chǎn)記錄。

· 集成化的車(chē)間管理

建立車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程信息化系統，以車(chē)間使用/管理人員為中心，對與之相關(guān)的人員、信息、流程進(jìn)行全面集成。系統對生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的海量實(shí)時(shí)數據和大量分散的數據利用查詢(xún)分析工具及時(shí)加工處理，并實(shí)時(shí)展示。管理人員能在同一畫(huà)面、趨勢、報表中集中得到生產(chǎn)工藝上相互關(guān)聯(lián)但又分散在不同系統中的信息，便于對比、分析、跟蹤、監視，有利于全面系統地把握全廠(chǎng)生產(chǎn)狀況。

· 精細化的質(zhì)量控制

質(zhì)量管理貫穿于企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的全過(guò)程，通過(guò)基于國際標準的建模和生產(chǎn)流程的執行控制，把生產(chǎn)過(guò)程與質(zhì)量控制過(guò)程數字化，幫助操作人員提高生產(chǎn)操作水平和產(chǎn)品質(zhì)量控制水平。

· 可溯化的制造過(guò)程

通過(guò)條碼自動(dòng)識別和收集物料數據，覆蓋從原料采購、庫存、稱(chēng)量、配料、按照所需工藝路徑生產(chǎn)，車(chē)間中轉，直到成品入庫整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。并與 DCS、Batch 集成數據，可以有效的對生產(chǎn)過(guò)程參數、環(huán)境參數、設備狀態(tài)、差異報警等所有重要的信息進(jìn)行歸集。