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1 方案背景與目標(biāo)

    國藥集團(tuán)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(qū)，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、凝血因子三大類產(chǎn)品 10 個(gè)品種 18 個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品，填補(bǔ)了云南省血液制品產(chǎn)業(yè)的空白，成為了新的國際化標(biāo)準(zhǔn)的血液制品生產(chǎn)基地。

在項(xiàng)目建設(shè)之初，公司就規(guī)劃打造全新的智能制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一的平臺(tái)上進(jìn)行生產(chǎn)過程中的調(diào)度、質(zhì)量控制、物料平衡、過程追蹤、產(chǎn)品追溯、生產(chǎn)管理、設(shè)備狀態(tài)管理、生產(chǎn)績效與報(bào)表分析，自動(dòng)化生產(chǎn)，批次配方管理，數(shù)據(jù)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(xiàn)生產(chǎn)管理自動(dòng)化、數(shù)字化、精細(xì)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。

    西門子作為云南血制項(xiàng)目最重要的合作伙伴，在項(xiàng)目建設(shè)過程中提供了完整的數(shù)字化解決方案，幫助客戶實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理，工藝控制，流程操作等的自動(dòng)化、數(shù)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(hù)難度。通過長達(dá)半年的實(shí)地調(diào)研，在充分了解客戶的需求后，西門子為工廠量身打造了MES+DCS+SCADA+COMOS的系統(tǒng)部署方案， 并通過全面規(guī)劃與設(shè)計(jì)全廠IOT網(wǎng)絡(luò)，將各系統(tǒng)融合在一起，實(shí)現(xiàn)全廠數(shù)據(jù)安全互聯(lián)互通。同時(shí)，西門子通過獨(dú)有的技術(shù)方案，開創(chuàng)性的實(shí)現(xiàn)了制造執(zhí)行系統(tǒng)MES與自動(dòng)化控制系統(tǒng)PCS的深度融合，將客戶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)開始，到批記錄審核放行結(jié)束，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)全流程一體化自動(dòng)管理與控制。另外，通過建立COMOS數(shù)字化工廠平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)從工廠設(shè)計(jì)到運(yùn)維的全生命周期管理，并實(shí)現(xiàn)了工廠數(shù)字化運(yùn)維。

2 方案詳細(xì)介紹

2.1 安全集成的IT/OT工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

依據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)所承載的業(yè)務(wù)類型，將通信網(wǎng)絡(luò)區(qū)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(xiàn)一體化通信的數(shù)字化生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，覆蓋所有生產(chǎn)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的設(shè)備連接和數(shù)據(jù)傳輸節(jié)主要涉及OT（生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中基于虛擬化技術(shù)的生產(chǎn)系統(tǒng)的服務(wù)器和存儲(chǔ)均布署在生產(chǎn)信息中心。依據(jù)功能與連接通信設(shè)備類型，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(jù)工藝控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，骨干網(wǎng)絡(luò)物理隔離為終端總線骨干網(wǎng)和系統(tǒng)總線骨干網(wǎng)，通過虛擬化主機(jī)雙網(wǎng)卡互連；接入網(wǎng)絡(luò)物理隔離為終端總線接入網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)總線接入網(wǎng)絡(luò)，終端總線接入網(wǎng)絡(luò)主要承擔(dān)各控制系統(tǒng)現(xiàn)場操作員站的接入，系統(tǒng)總線接入網(wǎng)絡(luò)主要承擔(dān)各控制系統(tǒng)控制器和現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備接入。同時(shí)該通信平臺(tái)中根據(jù)層次劃分，已經(jīng)整合了：

·  工業(yè)現(xiàn)場無線信號(hào)覆蓋，用于無線移動(dòng)設(shè)備接入應(yīng)用；

·  遠(yuǎn)程通信解決方案，用于一體化遠(yuǎn)程維護(hù)與調(diào)試，減低系統(tǒng)維護(hù)成本；

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

全面的提供了血制品自動(dòng)化所需的一體化通信平臺(tái)所需的各項(xiàng)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(shù)據(jù)流與業(yè)務(wù)流

云南血制項(xiàng)目采用MES+DCS+SCADA+COMOS的系統(tǒng)部署方案。并與ERP、WMS、EMS系統(tǒng)對(duì)接。實(shí)現(xiàn)全廠的數(shù)字化管理。

從ERP下發(fā)訂單到MES，MES系統(tǒng)自動(dòng)拆解訂單，連續(xù)設(shè)備采用MES+Batch+PCS融合解決方案達(dá)成縱向集成。MES下發(fā)參數(shù)給PCS7，PCS7執(zhí)行生產(chǎn)過程并返回?cái)?shù)據(jù)給MES，實(shí)現(xiàn)工藝的精準(zhǔn)控制及規(guī)避人工設(shè)置PCS7導(dǎo)致的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。通過西門子MES系統(tǒng)、BATCH系統(tǒng)和PCS系統(tǒng)三者的融合，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理系統(tǒng)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)之間的工作流程可以統(tǒng)一起來，工作流程之間數(shù)據(jù)可以可靠交互。在融合系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)生產(chǎn)管理和過程控制的全流程融合調(diào)研，融合設(shè)計(jì)，融合測試及融合驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)全流程管控一體化，提高工藝控制穩(wěn)定性，減少因生產(chǎn)管理等原因造成的損失。

離散設(shè)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(jù)自控信息生成報(bào)表、曲線，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性。MES全面管理車間的人機(jī)料法環(huán)，在物料接收或退庫時(shí)，自動(dòng)與WMS對(duì)接，自動(dòng)生成相應(yīng)庫存，實(shí)現(xiàn)倉庫到車間一碼通的物料追蹤體系，MES成品入庫時(shí)，自動(dòng)與WMS對(duì)接。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理。MES生產(chǎn)過程中涉及的設(shè)備也與comos做了全面對(duì)接。COMOS系統(tǒng)中被批準(zhǔn)的設(shè)備才能被MES使用，同時(shí)同步設(shè)備效期，保證工廠的生產(chǎn)與運(yùn)維有序進(jìn)行。MES中的環(huán)境確認(rèn)則與EMS對(duì)接，確認(rèn)環(huán)境，保證生產(chǎn)可控生產(chǎn)。

圖 深度融合的數(shù)據(jù)流與業(yè)務(wù)流

2.3 一體化的運(yùn)維與集成

云南血制項(xiàng)目使用COMOS進(jìn)行一體化的運(yùn)維，對(duì)生產(chǎn)管理的過程進(jìn)行輔助。系統(tǒng)與SAP對(duì)接，從SAP中獲取設(shè)備資產(chǎn)臺(tái)賬數(shù)據(jù)，運(yùn)用桌面端、網(wǎng)頁端、APP端多端提供便捷的設(shè)備維修維保服務(wù)，提供了廠區(qū)設(shè)備穩(wěn)定性。在維護(hù)時(shí)既可參考來自數(shù)字化移交的工藝流程數(shù)據(jù)，也可以靈活調(diào)整流程，并與SAP系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，完成管理閉環(huán)。項(xiàng)目還采用計(jì)量管理系統(tǒng)更新設(shè)備效期，保證MES中設(shè)備始終處于高可用狀態(tài)，保證生產(chǎn)的質(zhì)量。系統(tǒng)還利用COMOS Walkinside進(jìn)行入場培訓(xùn)和安全培訓(xùn)，有效地提升了工廠的EHS安全水平。

圖 一體化的運(yùn)維與集成

3 代表性及推廣價(jià)值

· 規(guī)范化的制造過程

通過系統(tǒng)建模，系統(tǒng)基于 SOP 自動(dòng)分解生產(chǎn)訂單生成生產(chǎn)指令，指導(dǎo)生產(chǎn)操作人員生產(chǎn)，規(guī)范人員操作。并實(shí)時(shí)跟蹤生產(chǎn)過程，記錄數(shù)據(jù)，在生產(chǎn)結(jié)束時(shí)收集生產(chǎn)執(zhí)行結(jié)果，形成電子批生產(chǎn)記錄。

· 集成化的車間管理

建立車間生產(chǎn)過程信息化系統(tǒng)，以車間使用/管理人員為中心，對(duì)與之相關(guān)的人員、信息、流程進(jìn)行全面集成。系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和大量分散的數(shù)據(jù)利用查詢分析工具及時(shí)加工處理，并實(shí)時(shí)展示。管理人員能在同一畫面、趨勢、報(bào)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(tǒng)中的信息，便于對(duì)比、分析、跟蹤、監(jiān)視，有利于全面系統(tǒng)地把握全廠生產(chǎn)狀況。

· 精細(xì)化的質(zhì)量控制

質(zhì)量管理貫穿于企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的全過程，通過基于國際標(biāo)準(zhǔn)的建模和生產(chǎn)流程的執(zhí)行控制，把生產(chǎn)過程與質(zhì)量控制過程數(shù)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。

· 可溯化的制造過程

通過條碼自動(dòng)識(shí)別和收集物料數(shù)據(jù)，覆蓋從原料采購、庫存、稱量、配料、按照所需工藝路徑生產(chǎn)，車間中轉(zhuǎn)，直到成品入庫整個(gè)生產(chǎn)過程。并與 DCS、Batch 集成數(shù)據(jù)，可以有效的對(duì)生產(chǎn)過程參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、差異報(bào)警等所有重要的信息進(jìn)行歸集。