論制藥裝備中計算機系統的質量控制范文
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摘要:隨著科學技術的迅速發展，如今有越來越多的制藥廠開始將自動化控制操作系統運用到生產藥物的過程之中，各道工序的進行都離不開計算機系統的操作。因此，計算機化系統慢慢變成了制藥項目中一個不可或缺的重要組成部分。在將計算機化控制系統運用到驗證中前，首先要考慮清楚該使用何種方式，采用什么程序。本文就無菌配液的自動化系統作為典例，講解應該如何按照GAMP5的概念特性將制藥設備的自動化系統運用到實際的驗證過程中。此外，還簡單介紹了系統從開發到使用的完整過程和與“規范、驗證”相關的內容。
關鍵詞:自動化控制系統;GAMP5;驗證過程
0前言
在如今的制藥過程中，不可避免地會使用到各種類型的特色自動化制藥設備。不僅包括單體設備，還包含許多系統化設備，像灌裝機、過濾干燥機等都屬于單體設備，而配液系統、發酵系統、凈化系統等則屬于系統化設備。并且兩個或兩個以上的單體設備往往可以構成一個系統化設備，不同的自動化系統通常具備不同的形式結構［1］。就一般情況而言，制造裝置的自動化系統分為兩個或者三個組成部分，詳細說明如下:(1)系統監控層:這層設備可以根據實際情況來決定是否需要配備，即可以是用戶自行配備，也可以是讓供應商來提供。它主要包括打印機和操作員工作站等設備，一般都掛在工業以太網之上［2］;(2)控制層:與監控層有很大的區別，這層的設備都與現場控制總線相連接，集中在一起后安裝在配套的控制箱柜中，本層設備主要包括HMI人機界面、PLC、閥島、變頻器等;(3)儀表執行器層:即通常所說的機械和電氣，因此這層組成部分往往與設備的機械部件一同安裝。國家藥品生產質量管理規范中明確說明:藥品的每個生產環節都需要進行GMP驗證和確認，譬如藥品工藝、藥品生產設備、甚至關系到藥品生產質量的系統等都需要做好驗證工作，并且這兩項工作要在合適的時間內進行［3］。為了落實這一管理規范，筆者將以無菌配液系統為例來深刻分析制造設備中的自動化系統，并結合GAMP5和驗證“V”模型程序，講述如何規范地驗證自動化系統。
制藥行業需要有藥監機構進行監管，這樣藥品的質量才能有安全保證。為此，國內外的醫藥組織和藥監機構都提出了相關藥品生產方面的質量管理規范，也就是常說的GMP［5］。GAMP指南是由國際藥物工程協會制定的，得到了制藥行業比較廣泛的認可，基本上計算機化系統(包含自動化系統)的驗證活動都以此為基準進行。GAMP5是GAMP指南的第五個版本，它的顯著特征在于將計算機活動的范圍大大擴展，從只重視自動化系統發展到整個計算機化系統;檢驗計算機化系統要以質量風險管理為基礎進行，同時重視生命周期的高效性和靈活性;并且供應商在系統驗證的過程中是非常關鍵的角色，在系統的生命周期中發揮了相當重要的作用［6］。在計算機化系統從開始形成概念到系統停止工作的整個生命周期中，GAMP一般使用V型模型的工作方式，V型驗證模型被GAMP5劃分為兩個階段:規范與驗證［7］。驗證活動的內容不是固定不變的，它可以依據計算機化系統的不同分類和所具有的不同特性，適當增加或減少內容。就目前而言，制藥裝置自動化系統的軟件主要分為定制軟件和可配置軟件［8］。
2無菌配液系統的自動化檢驗
無菌配液系統實質上是一種制藥裝備，在制劑藥生產線上得到了廣泛應用，在各個環節譬如在線清洗和滅菌、工藝生產等都需要利用自動化系統來控制。不僅如此，自動化系統還能實現監測系統、跟蹤參數、發出報警信號、記錄數據、連鎖控制等功能［10］。接下來筆者將以具體的無菌配液系統作為實例，簡要闡述用于制藥過程的自動化系統是如何驗證的。
2.1無菌配液系統及其驗證的架構該無菌配液自動化系統控制層的控制器采用西門子300系列PLC、現場HMI觸摸屏和遠程I/O站，監控層配有1臺PC上位機和1臺打印機。稱重系統則配置在儀表設備層。
2.2計劃驗證階段依照GAMP5對于可增減生命周期和質量風險管理的相關規定，在計劃階段內，需要先將系統的軟件和硬件分類，根據不同的類別制定相應的驗證方式。根據軟件分類能夠了解:PLC用戶程序模塊是一種5類軟件，因此驗證活動應當根據圖1所示應用軟件的方式進行。
2.3規范驗證階段
2.3.1用戶需求從多個不同的角度來看，系統的用戶需求是十分重要的，它是控制系統設計和驗證活動的基本根據，有利于對系統進行準確的供應商評估和風險評估，并加強對工藝流程的理解［12］。
2.3.2功能規范在明確了解用戶需求之后，要對系統的功能要求進行深刻分析，從而制定合理實用的功能規范。在制定的功能規范中，要有對系統具體功能要求的準確敘述，并能夠運用到設計和功能測試中去，以上都是根據用戶需求規范而進行的。當需要詳細描述工藝控制中不同步驟的相應功能時，我們可以采用順控偽代碼或是用程序流程圖來表示，讓不同的步驟對應不同的軟件模塊［13］。
2.3.3設計規范(1)硬件設計硬件設計主要是從網絡、控制系統、操作界面三個不同的方面來著手進行，其設計規范是針對系統中的所有控制設備而進行定義的。(2)軟件設計軟件設計的內容可分為以下幾類:PC軟件、PLC軟件、數據處理軟件和HMI軟件［14］。它建立在功能規范之上，并對系統的軟件和控制架構做了準確的定義。(3)控制功能的軟件設計在所有的自動化系統中，擁有不同功能的軟件模塊，它的定義和編程都是在特定功能設計規范下進行的。這些軟件模塊的設計規范包含著許多方面的內容:模塊的定義、接入、功能、組態、處理錯誤和編碼環境等。另外，在模塊的變量設置方面也有些相應的設計規范。
2.3.4驗證配置和編碼階段在進行編碼和建立自動化系統的同時，還要建立軟硬件生成的具體流程。使用的開發工具、代碼標準、版本控制、注釋與命名等需要包含在所生成的流程之中。組態管理和版本控制在處于編程階段時，通過自帶的版本控制工具，能夠按照標準流程和軟件開發的管理規范來進行。在設計程序時，如果使用文本之類的語言，就要面對嚴格的代碼審核，為了防止無法通過代碼審核，可以多使用圖形化編程的方法。比較普遍的代碼審核方法有:識別可追蹤性、可維護性、可靠性、并移除死代碼、進行錯誤校正等［15］。軟件的開發測試一般在軟件得到代碼審核的批準同意之后進行，其開發測試也有相應的測試規范，需要嚴格遵守。
2.3.5驗證的確認階段確認階段是由兩個階段組成，即安裝確認階段和運行確認階段。不僅如此，針對各位用戶的具體需求，在系統正式投入運行前，有時還需要進行性能確認。系統在安裝時，要按照系統軟件和硬件設計規范中對安裝過程的規定，充分利用各種檢測手段，確保系統設備配置和軟件、硬件安裝的正確性，這就是安裝確認。運行確認則是指系統在投入運行階段要根據相關功能規范，對系統進行調試和試運行，從而分析系統和其各項設備是否達到了用戶對系統的功能性要求［16］。
2.3.6驗證的報告階段在系統的安裝和運行都確認無誤以后，設備供應商便能夠做出總結報告，通過回憶驗證計劃的全過程，發表最終的驗證報告并將清單移交。
2.3.7風險管理根據ICH:Q9和ISPE的GAMP相關的基本理念和規定，以風險管理為基礎的理念方法非常重要，貫穿了驗證生命周期的全過程［17］。
3結束語
總結來說，之所以要驗證制藥設備的自動化系統，是為了使藥品的生產制造設備能夠達到法規的要求，從而提高所生產藥品的安全品質。我們以無菌配液系統為例，將GAMP5作為編程組態和調試的基本指南，根據V型驗證模型進行系統驗證。在整個過程中既遵循了相關法規的要求，也成功地把符合GAMP5的自動化系統驗證方法應用到實際生活中。
參考文獻
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作者：周曉華 單位：西安醫學院信息技術處
