⊙作者：吳志生，徐冰，王耘，史新元，喬延江

伴隨著新一輪產業革命的轉變，從德國工程院提出“工業4.0計劃”，歐盟提出“未來工廠計劃”，美國政府提出《制造業行動計劃》等概念，我國正采取積極的政策態勢推動先進制造業發展，在2015年5月8日也提出了《ZG制造2025》戰略。在創新體系生態化和產業革命背景下，醫藥制造業是《ZG制造2025》計劃的ZD領域。從《ZG制造2025》內容要求出發，制藥行業“智能制造”是制造業產業革命的突出領域，其包括裝備智能化與制造過程智能化。

自動化和信息化是實現中藥制藥行業裝備智能化與制造過程智能化的重要組成部分。其一，制藥工業智能分析是智能制造自動化和信息化前提。制藥工業智能分析必須具備制造裝備過程在線分析能力、自動化感知能力、自學習與自決策能力以及自適應與自執行能力，即“四種能力”。其二，制藥工業智能化控制是實現智能制造自動化和信息化基礎。建立基于物聯網技術、大數據技術、云計算技術等信息物理系統的智能化控制，實現制藥工業自動化和信息化。

中藥制藥工業是我國醫藥行業中擁有自主知識產權的民族產業。圍繞國家打造“健康ZG”戰略契機，加快構建中藥制造這一民族產業，實現中藥制藥工業自動化、信息化和網絡化是中醫藥人的愿望。目前，中藥制藥工業多為分批/間歇生產制造，制藥過程鮮有進行質量評價，制藥過程數據是一座座“孤島”，整個制藥過程尚未形成完整和規范的質量控制體系，無法有效用于制藥過程控制與管理決策。結合國際先進制藥工程技術進展，隨著質量源于設計（QbD）、連續制造等先進制藥理念提出與實施，中藥制藥工業發展迎來了前所未有的發展機遇。

中藥制藥工業應采用先進制藥技術，從頂層設計的層次謀劃中藥制藥工業發展戰略，實現中藥制藥工業創新驅動。這里，筆者需要指出的是制藥工業制造水平革新具有指導意義的兩場會議，分別是2015年4月召開的第201場ZG工程科技論壇和2016年3月召開的北京大學藥品連續制造研討會。隨著學科的發展和技術的進步要求，無論是會議主題“中藥工業4. 0”的戰略性構想，還是中藥制藥工業從數字制藥邁向連續、智慧制藥時代，其實確切說是以工藝單元質量為核心轉向以產品品質工程為目標的設計轉變時代，正朝向過程的連續化、自動化、信息化綜合集成，這其實就是過程系統工程研究范疇。

1 基于系統思想和方法論認識中藥制藥工業

人的思維方式經歷了從古代表面經驗思維、牛頓為代表的還原論思維，到注重整體的系統科學思維發展。系統科學思想已成為現代科學思維方式的主流，恩格斯就指出，“15世紀以來自然科學，由于分析方法占了主導地位，造成了Z近幾個世紀特有的局限性，即形而上學的思想方式。而隨著自然科學進入大綜合的階段，自然科學不可避免地從還原論思維方式復歸到辯證的思維”。

中藥制藥工業同樣是在單元分析概念的基礎上建立起來的，很少考慮如何把過程單元聯系起來形成一個完整的過程系統。但在工業設計開發一個中藥制藥工藝系統時，不僅要選擇所需單元質量，更重要的是從整體設計該過程并使之達到較高品質。把系統科學思維引入到中藥制藥工業當中，從制藥過程的整體性出發，先綜合，后分析，Z后再形成一個新級別的綜合。其中，從中藥制藥過程系統的內部要素之間的關系和作用，把握它們之間的系統結構；從中藥制藥過程系統的整體性結構和功能去把握它們的整體效應；從制藥過程系統組成要素與整體的關系與作用，去揭示制藥過程系統中質量傳遞的現象、本質及其規律。因此，把制藥工業看作系統，運用系統工程技術分析和綜合是中藥制藥工業發展的必然趨勢。

2 過程系統工程為中藥制藥工業提供指導

錢學森教授指出，系統工程是“組織管理系統的規劃、研究、制造、試驗、使用的科學方法，是一種對所有系統都具有普遍意義的科學方法”。隨著系統工程、信息技術等發展，過程系統工程被老一輩科學家提出，20世紀90年代初在ZG系統工程學會主席錢學森建議下，成立了以成思危副委員長為主任的ZG系統工程學會過程系統工程專業委員會，當時專業委員會橫跨11個部委。過程系統工程專業委員會的核心功能是過程系統的組織、計劃、協調、設計、控制和管理，其目的是總體達成技術及經濟上的Zyou化，以符合可持續發展的要求。

目前，中藥制藥工業技術與其它行業相比，還有許多特殊問題有待解決和落實。雖然目前已經可以看到不少有關從概念上描繪的框圖與戰略構想，但筆者認為在沒有真正落實之前，一切也都僅是概念而已。這一切都有待踏踏實實地探索與不斷完善，切勿過早地打上中藥工業的“智能制造”標簽。當然，根據目前中藥制藥工業自動化與信息化的水平與現狀，中藥制藥工業正朝向過程連續化、自動化、信息化綜合集成，形成物質流、能量流和信息流的聯結網絡，即中藥制藥過程系統。將系統工程的思想、方法用于解決中藥制藥過程系統的設計、工程開發、監測與控制等系列問題，形成中藥制藥過程系統工程。

3 中藥制藥過程系統工程實踐的2個方面

3.1 中藥制藥過程實時監測與工程

中藥制藥過程實時監測是實現智能分析數據與信息自動化感知的有效手段。在我國加速醫藥工業化進程，實施醫藥制造2025關鍵時期，中藥制造過程實時監測是實現制造智能化分析的基礎，是保證中藥產品質量均一性的有效手段，是學科ZD研究領域之一。近年，分析化學學科的飛速發展，從靜態分析到動態分析、從破壞試樣到無損分析，從離線分析到在線分析，其關注點是實時監測。中藥制藥過程實時監測立足于中藥制藥過程系統的關鍵工藝參數、關鍵質量屬性等進行實時監測，并對制藥過程進行反饋和優化控制提供數據支撐。

筆者提出了中藥制藥過程系統的質量實時監測這一研究領域，見圖1。以中藥制藥過程質量穩定均一為基礎，以傳感/譜學/成像聯用技術、多變量分析之信息技術、實時監測共性技術為支撐，構建中藥制藥過程實時監測與工程。

圖1  中藥制藥過程系統的質量實時監測

①提出了中藥實時監測誤差理論，創建基于奈曼-皮爾遜監測理論的多變量檢測限和多變量定量限計算方法，創建基于總誤差理論的多變量模型可靠性方法；建立了中藥質量實時監測的模型準確性輪廓方法驗證，實現了準確性、精密度、風險性、線性、定量限、檢測限和不確定性的多源信息融合目標，解決了實時監測模型可靠性問題；

②針對多變量模型構建與性能提升，首chuang實時監測的全局模型構建與評價方法，發現中藥質量實時監測的多變量誤差傳遞規律；

③建立濃度擾度的差譜、濃度擾度的二維相關光譜及密度泛函理論的實時監測中藥制藥有效成分的信息辨識技術；

④以聲光可調型和微電子陣列型為例，構建了中藥質量實時監測的適宜性技術特征；以配方顆粒、中藥注射液提取過程等為例，實現了濃度、濕度、溫度、密度、包衣厚度、粒度中藥質量實時監測，設計研發自主知識產權的中藥質量實時在線監測預處理工程技術。

3.2 中藥制藥過程控制與優化

實現中藥制藥工業過程智能化，首先必須提升中藥制藥工業過程的自動化、

模型化與網絡化的水平，才能建立中藥制藥工業過程智能化。制藥工業智能化控制是實現智能制造自動化和信息化的基礎。伴隨ZG制造2025戰略提出與實施，積極開發并應用先進的過程控制技術，如自動化批控制技術，模塊先進控制技術(MAPC)，模糊控制技術等，保證產品質量的均一穩定，增強中藥產品核心競爭力具有重要意義。

建立基于物聯網技術、大數據技術、云計算技術等信息物理系統的智能化控制技術，采用非接觸式檢測技術、嵌人式技術，無線通訊技術等技術，實現中藥制藥工業自動化和信息化。目前，我國中藥制藥企業在自動化基礎建設和應用方面都有很大進步，如自動化信息技術（MES）已應用于一些中藥制藥企業生產過程中，從而減少人為操作過程中出現的差異性，實現生產的自動化等，Z終保障中藥產品質量。

當然，中藥制藥工業過程控制還處于剛剛起步階段，鮮有提供必要的關鍵質量參數和工藝條件參數的數據輸出，更無法提供對整個制藥質量屬性進行優化控制的數據輸入。隨著中藥制藥領域采集和存儲的過程變量和產品質量數據日益龐大，數理統計方法對生產過程數據進行處理與質量評價，如，多變量統計過程控制(MSPC)方法。統計過程控制(SPC)就是將數學統計分析理論用于工業生產過程，對產品進行質量控制。單變量統計過程控制(SPC)Z早可追溯到1924年，當時在美國貝爾實驗室工作的Dr.Shewart運用統計方法提出了世界上**張單變量統計過程控制圖---Shewart圖。

近些年，我們組采用清開靈注射液工業制造過程的質量數據，建立了多變量統計過程控制的清開靈注射液制造過程控制方法，解決了清開靈注射液制造過程中梔子和金銀花等提取工藝過程控制的問題，揭示和反映清開靈注射液工業制造過程的質量信息；此外，中藥制藥工業過程生產流程長，優化控制對象較多，研究進一步將過程性能指數應用于中藥生產過程能力分析，為中藥制藥工業過程控制提供方法手段。

同時，沒有確切的系統建模，就無法對制藥工業過程系統進行智能化研究。2013 年11 月，張伯禮院士發表文章指出：“應以量化模型代替藥工經驗，極ng準控制工藝參數，確保制藥工藝精密度，提升中藥制藥工藝品質”。在這個意義上講，過程系統建模是開展中藥制藥工業質量均一性的核心和必由之路。我們深知整個中藥制藥工業過程都是斷離，存在許多信息孤島。在進行過程質量優化控制的時候需要將相互分割的過程單元聯系起來，通過中藥制劑生產全程建模和優化技術實現中藥制藥工業生產過程質量的均一性和穩定性。我們組也在國內率先提出了中藥制藥工業生產過程“系統建模”、“全程優化”等概念，建立了目標導向全程優化(TOPO)技術，用于中藥實際生產過程的系統建模和優化控制，實現工藝過程的系統建模、監控和優化，達到穩定終產品質量的目的。

結語

中藥制藥過程系統由若干過程單元組成，各單元按照既定的工藝路線組合連接而成，當前，構成中藥制藥過程系統Zda的挑戰就在于如何進行中藥生產系統層次之間集成和“無縫鏈接”，也稱為過程系統工程集合。在時間和空間尺度上，中藥過程系統工程已逐漸朝向宏觀和微觀兩極延伸，也朝向供應鏈管理方向發展，過程集成擴展到中藥原料有效利用、減少排廢和過程監測與控制等。隨著新一輪科技革命和ZG制造業布局進程的加速，急需過程系統工程理論、方法論和工具的創新發展，以便能對中藥制藥工業發展起到理論指導作用。

作者簡介：

吳志生，北京中醫藥大學副研究員，碩士生導師，教育部中藥制藥與新藥開發關鍵技術工程ZX、國家中醫藥管理局中藥信息工程ZD研究室、北京市中藥生產過程控制與質量評價ZD實驗室等省部級平臺方向負責人。在中藥生產過程質量控制可靠性理論與關鍵技術應用取得創新成果，引領了我國中藥生產過程分析發展，創造性地提出了中藥生產過程實時檢測多變量誤差處理的方法原理，發展了多變量誤差處理的檢測可靠性理論；突破了傳統中藥生產過程質量控制的諸多技術難點，開發了中藥功效指標的在線檢測技術、多維數據的信息融合技術和光機電一體化技術等若干關鍵技術；先后承擔國家自然科學基金、國家博士點基金等課題10余項，發表核心論文近100篇，SCI 源50余篇，授權ZL2項，出版規劃教材1部和著作2項。入選了北京科技新星人才計劃和北中醫首批青年人才計劃，獲ZG儀器儀表學會青年科技人才獎、中華中醫藥學會十大論文獎等多個獎項。

版權聲明：本文來源于《中華中醫藥雜志》2016(9).作者授權中藥大品種聯盟（BBTCML）編校發布。編輯：輕安。轉載請標注作者及出處。