新華醫療數據采集與監控系統SV_SCADA在制藥行業的應用

李海濤

(山東新華醫療器械股份有限公司，山東淄博255086)

0 引言

2010年新版GMP實施后，市場加速淘汰了落后的中小企業，為上市公司、龍頭企業提供了并購和擴張的機會，促進了行業集中度的提高。同時也催生出了一批大型和超大型的制藥企業，這些企業為了提高產品質量以及產品在國內和國際上的競爭力，在經過了3～5年的高速發展期，開始向國際先進水平靠攏，淘汰掉舊的效率低下的需要大量人工操作的機器，轉而購買自動化程度更高、維修率更低的設備。

在激烈的市場競爭環境中，采用計算機信息技術來提升產品創新、成本控制、市場營銷、人力資源水平已是企業當前及未來發展的必然趨勢。最終，一切都指向了信息化技術，在當今社會，信息化技術程度的高低直接決定了企業產品質量、管理水平和綜合實力的高低。

在這種情況下，山東新華醫療器械股份有限公司及時把握市場走向，經過一系列的市場調研和技術調研，及時推出了制藥行業專用的基于OPC協議的信息采集和監控系統SV_SCADA。

1 系統架構

SV_SCADA的系統架構主要包括以下傳統的3個層次，如圖1所示。

圖1 SV_SCADA的系統架構

(1)現場層：該層的生產設備主要由各種類型的現場設備組成。每種設備采用不同的控制系統進行生產控制、實時數據采集和數據傳送。現場層的數據采集接口包含控制器接口和人機界面接口。設備的控制器除完成控制任務外，還從現場的I/O模塊(卡)采集數據，并記錄在控制器的數據塊中。因控制系統提供的數據采集接口軟硬件異構且采集到的數據從內容到存儲格式都有很大差別，所以采取每種設備分別上傳數據至車間層監控機的方式。

(2)監控層：車間監控層由多臺PC組成。車間監控層的功能有：提供車間級集中監控界面；采集現場層的數據，存入本地數據庫；為上一級監控系統提供數據接口。對現場的數據采集主要是通過OPC來獲取。

(3)管理層：管理層對存儲在數據服務器上的數據進行各種匯總分析，生成各部門所需要的趨勢和報表等，并對企業的管理決策做出數據支持。

2 系統核心組件

SV_SCADA系統主要包含以下可選的核心組件，這些組件的功能包含了企業的大多數需求：SV_View Studio：核心組態軟件；SV_View Server：數據監控HMI服務器；SV_View Client：數據監控客戶端；SV_Historian：實時歷史數據庫；SV_DataLink：報表和趨勢可視化的EXCEL插件；SV_Vantagepoint：報表和趨勢開發軟件包；SV_Viewpoint：IE瀏覽客戶端；SV_AssetCenter：數據監控資產管理；SV_Metrics：數據監控停機分析；SV_Energy Metrics：數據監控能源管理；SV_Batch Management：數據監控批次管理。

3 系統功能

SV_SCADA系統的功能主要有：

(1)數據采集：物理介質采用工業以太網，通過OPC協議獲取實時數據。

(2)數據處理：數據處理的主要數據類型有：數字量、模擬量、脈沖技術值和計算量。

(3)控制和調節：通過和自動化控制系統的鏈接，在授權模式下可對相應的設備進行控制，實現數字量直接控制以及PID調節等。

(4)報警處理：報警是對測量值的范圍、變化速度的預警，報警包括限值報警、變化率報警、偏差報警、異常報警等。更復雜的報警可以通過對測量值進行數學運算，然后對運算結果進行報警檢查而產生。發生報警后，操作員可以通過報警畫面對報警進行確認。報警信息、報警確認信息、報警消除等信息都可以被系統自動記錄下來，報警按照重要程度可分為多個優先級別。

(5)網絡通訊功能：提供非透明的網絡通訊機制，可以構建上位機的分布式監控處理功能。

(6)系統時鐘同步：系統可由GPS全球定位時鐘提供標準時間，同時向系統發送對時命令。

(7)人機界面功能：實現畫面顯示、畫面操作、畫面的管理。

(8)組態功能：畫面組態、數據庫組態、分布式控制組態、報表組態、通訊組態等。

(9)安全管理：系統定義每個用戶的操作權限，系統對用戶的重要操作均可生成記錄，同時具備完善的安全管理策略。

(10)歷史數據和報表處理：對實時數據進行歷史存儲。通過對歷史數據的分析、計算生成可視化的趨勢和報表等，從而達到提高生產效率的效果。

(11)分布式系統控制：本系統通過C/S架構實現系統的分布式控制。

4 項目實施案例

2012年5月在青島華仁藥業新建軟袋輸液車間實施了SCADA項目，主要采集和監控制水、配制、灌裝、滅菌、包裝等工序的數據，并為MES生產過程管理系統提供必需的實時數據，目前項目已經通過驗收。

2012年出口沙特PSI的設備中包含一套SCADA數據采集與監控系統，主要采集和監控上袋機、下袋機、物流線、滅菌柜、干燥機、裝箱機和碼垛自動軌的實時位置數據和報警數據，目前項目已通過國內的工廠驗收。

5 結語

人類正在由工業化時代進入到信息化時代，進入21世紀后，信息已經成為第一生產要素，同時將構成信息化社會的重要技術物質基礎。

新的經濟時代已經到來，企業要適應新時代的發展，應當及時調整企業經營戰略，從管理的規范化到管理的數字化，最終實現管理的智能化。SCADA和MES是企業實現管理數字化的必經階段，是企業發展戰略的重要部分。雖然現階段在各個企業推行SCADA和MES的時機尚不成熟，但是先發者制人，企業的戰略決策的先進性與前瞻性將決定企業的效益和存亡。

當然，企業的信息化戰略也要視企業實際情況而定，而不能不具備條件強行硬上，將相互關系并不緊密的子系統強行集成，為了信息化而信息化，把復雜問題簡單化，這樣的話只會得不償失。