第二节　我国制药业智能制造现状及趋势

制药工业作为我国医药工业的重要组成部分，关系着国计民生、经济发展和国家安全，是健康中国建设的重要基础。当前，新一轮科技革命和产业变革不断深化，社会智能化程度不断加深，智能化技术对制药工业的影响日益显著。近年来，我国坚定地以智能制造为主攻方向，陆续出台了一系列制药相关领域重磅举措。一方面，以数字化手段推进药品监管体制机制变革，打造整体智治、高效协同的“数字药监”体系，提升药品监管科学化、国际化、现代化水平。另一方面，广泛协助与推动企业通过信息化、数字化手段持续改进，实现企业研发、工艺、制造、管理、物流等环节的产品全生命周期闭环动态优化，推进企业数字化设计、装备智能化升级、工艺流程优化、质量控制与追溯、智能物流等方面的快速提升，帮助企业实现可持续发展保证、生产力保证与安全性保证。

一、政策发展情况

自《中国制造2025》将“生物医药和高性能医疗器械”作为十大重点发展领域之一以来，生物医药等战略性新兴产业一直被作为国民经济支柱产业加速培育。“十三五”以来国家和地方纷纷出台引导和培育政策，为医药工业质量和智能制造发展水平提升提供有力支持。

2016年初，《国务院办公厅关于促进医药产业健康发展的指导意见》《国务院关于印发中医药发展战略规划纲要（2016—2030年）的通知》等文件相继发布，提出要加强技术创新，完善政产学研用的医药协同创新体系，提高核心竞争能力，全面实施并严格执行新版药品生产质量管理规范（GMP），完善全生命周期和全产业链质量管理体系，加快质量升级，推进医药生产过程智能化，开展智能工厂和数字化车间建设示范，培育新兴业态，推动产业智能发展。中医药是我国独特的资源，中医药现代化被列为我国医药产业健康发展的主要任务之一，党中央、国务院高度重视，提出对中药产业发展要从中药资源、种植与养殖、工业制药、流通等全产业链角度全面提升。

2016年10月，中共中央、国务院联合印发了《“健康中国2030”规划纲要》，提出要提升产业发展水平，构建创新驱动、绿色低碳、智能高效的先进制造体系，到2030年，实现医药工业中高速发展和向中高端迈进，跨入世界制药强国行列，这为制药智能制造的长期发展指明了方向。

2016年11月，《医药工业发展规划指南》（工信部联规〔2016〕350号），提出引导制药企业提升其行业装备的网络化、自动化、数字化水平，在生产中充分获取和挖掘生产过程的大数据和信息，为生产过程自动化以及决策指导提供数据支持；同时，持续推进制造执行系统（MES）和过程分析技术（PAT）在生产过程中的应用，集成生产过程各环节大数据实现对生产过程自动化反馈调控，保证药品质量有效、稳定。

2019年6月，《中华人民共和国疫苗管理法》发布，该法是目前全世界第一部综合性疫苗管理法。其明确规定国家对疫苗实行最严格的管理制度。疫苗上市许可持有人是指依法取得疫苗药品注册证书和药品生产许可证的企业。疫苗上市许可持有人应当加强疫苗全生命周期质量管理，对疫苗的安全性、有效性和质量可控性负责。所谓疫苗全生命周期，指的是疫苗研制、生产、流通、预防接种等全过程。

2019年8月，十三届全国人大常委会第十二次会议表决通过了修订后的《中华人民共和国药品管理法》，这是该法时隔18年的首次全面修订，对药品研制和注册、药品上市许可持有人、药品生产、药品经营、医疗机构药事管理、药品上市后管理、药品价格和广告、药品储备和供应、监督管理和法律责任进行了全面规定。该法明确了药品上市许可持有人对药品质量的全程主体责任，有助于相关部门集中监管，一站式问责。根据《中华人民共和国药品管理法》第三十条、第六条规定，药品上市许可持有人是指取得药品注册证书的企业或者药品研制机构等。

2020年10月，国家药品监督管理局《关于做好重点品种信息化追溯体系建设工作的公告》再次强调，各级药品监督管理部门要依法依职责加强对本辖区药品上市许可持有人、进口药品代理企业、药品经营企业的行政指导和监督检查，督促其按照《中华人民共和国药品管理法》和《药品信息化追溯建设标准要求》落实追溯责任；要将追溯系统建设情况、追溯信息提供情况纳入日常监督检查项目，确保重点品种信息化追溯工作顺利开展，按时完成。国家药品监督管理局将加强统筹协调和技术指导，并适时组织督导检查。

2021年5月，国务院印发《关于全面加强药品监管能力建设的实施意见》，要求完善信息化追溯体系，构建全国药品追溯协同平台，从疫苗、血液制品、特殊药品等开始，逐步实现药品来源可查、去向可追；推进全生命周期数字化管理；研究探索基于大数据的关键共性技术与应用，推进监管和产业数字化升级。

2021年11月，根据党中央、国务院关于网络安全与信息化工作的决策部署，围绕国家药品监督管理局关于药品监管工作的总体要求，各级监管部门积极探索运用信息化手段提升药品监管能力，智慧监管工作初显成效。

2022年1月，工业和信息化部等九部门共同发布了《“十四五”医药工业发展规划》，从技术创新、产业链供应链完善、供应保障、制造水平和国际化等方面进行了规划布局，为医药工业下一个五年的发展指明方向。同时，各地也正在积极出台相应的配套政策及规划以推动制药工业快速发展。

为进一步推进“十四五”时期药品监管信息化建设，加快以信息化引领监管现代化进程，2022年5月，国家药品监督管理局印发《药品监管网络安全与信息化建设“十四五”规划》，提出“十四五”期间，坚持“系统思维，统筹协同”“业务引领，数据驱动”“技术赋能，融合创新”“集约建设，安全可控”4个基本原则，重点明确了升级“两品一械”智慧监管能力、提升政务一体化服务能力、推进监管数据融合与驱动、筑牢药品智慧监管数字底座、夯实网络安全综合保障能力5个方面重点任务。

在细分领域，针对中药制药工业中存在的中药材质量良莠不齐、中成药质量不稳定等问题，2019年10月，中共中央、国务院发布《关于促进中医药传承创新发展的意见》，提出要大力推动中药质量提升和产业高质量发展，加强中药材质量控制、促进中药饮片和中成药质量提升，加强中成药质量控制，促进现代信息技术在中药生产中的应用，提高智能制造水平。针对疫苗生产过程中存在的监管不到位、生产流通使用等方面存在制度缺陷等问题，2019年6月，《中华人民共和国疫苗管理法》正式发布，以加强疫苗管理，保证疫苗质量和供应，规范预防接种，促进疫苗行业发展，保障公众健康，维护公共卫生安全。面对当前制约医药工业发展的突出问题，2021年11月，为加快新形势下原料药产业高质量发展步伐，推动提升医药产业核心竞争力，国家发展改革委、工业和信息化部联合印发《关于推动原料药产业高质量发展实施方案的通知》，提出推动生产技术创新升级，顺应原料药技术革新趋势，加快合成生物技术、连续流微反应、连续结晶和晶型控制等先进技术的开发与应用，利用现代技术改造传统生产过程；推动骨干企业开展数字化、智能化改造升级，提升生产效率和质量控制水平。

二、企业发展情况

“十三五”期间，我国陆续开展了智能制造综合标准化与新模式应用、智能制造试点示范、标杆工厂评选及智能制造系统解决方案供应商遴选工作，培育形成了一批新模式、新业态的制药智能制造工业企业，形成了一批优秀制药智能制造服务商。经过“十三五”时期的试点和探索，在国家、地方政策体系的推进下，我国制药智能制造发展取得了一定成效。

（一）各地制药智能制造示范差距较大

从2015年启动智能制造试点示范遴选至2018年，工业和信息化部累计遴选出12个制药领域智能制造试点示范项目，占累计智能制造试点示范项目的3.93%；根据《“十四五”智能制造发展规划》要求，工业和信息化部等四部门开展2021年度智能制造试点示范行动，遴选出4家制药领域智能制造示范工厂及4家企业的9个制药领域智能制造优秀场景，分别占累计认定智能制造示范工厂的3.64%及智能制造优秀场景的3.73%。2016—2018年，工业和信息化部开展智能制造标准化与新模式应用项目评选，遴选出32个制药领域智能制造新模式应用项目，占累计智能制造新模式应用项目的8.31%。总体来看，各地制药智能制造示范项目获批数量差距较大，43%以上集中在山东、湖南、江苏、广东四省（图1-1）。

（二）制药领域智能制造能力成熟度总体靠前

中国电子技术标准化研究院发布的《智能制造发展指数报告（2021）》显示，医药行业智能制造能力成熟度水平总体排在第五，处于领先地位，但四级及以上水平企业比例仅排在第九，与其他行业差距较大，高成熟度企业占比较少。行业TOP10智能制造能力成熟度等级分布如图1-2所示。

埃森哲发表的《中国智能制造发展现状》研究报告从自动化、信息化、网络化、智能化（“新四化”）的角度分别对制药行业进行了评价，当前中国制药行业在生产装备智能化、企业生产环节的软件系统应用等方面走在前列，自动化、信息化方面成熟度较高，而大范围地制造核心环节的设备、系统、数据的互联互通、智能优化与决策等方面尚在应用初期，网络化、智能化仍处于探索和试点阶段。典型行业在“新四化”中成熟度情况如图1-3所示。

（三）制药领域智能制造国家标准体系建设进展较缓

2015年以来，工业和信息化部贯彻落实国家有关智能制造标准化相关工作要求，依据“每两年滚动修订”的动态更新机制，已经联合国家标准化管理委员会先后印发了2015年、2018年、2021年三版《国家智能制造标准体系建设指南》，构建了较为完善的国家智能制造标准体系，已发布智能制造国家标准285项，制定智能制造基础共性标准和关键技术标准108项，待立项53项，在研国家标准基本覆盖产品全生命周期和制造业系统层级各环节，初步解决了因标准缺失带来的产业发展共性问题。

值得注意的是，国家智能制造标准化总体组结合行业发展需求，以及行业智能制造标准体系推进情况，在《国家智能制造标准体系建设指南（2021版）》中对“C行业应用”的子项进行了调整（图1-4），将2018年版中十大重点领域调整为2021版中的12个部分，删除了“生物医药及高性能医疗器械”这一子项，制药领域智能制造国家标准暂未列入重点指导建设方向。目前制药领域智能制造相关技术标准主要由地方、团体、企业自身建设为主。表1-1收录了医药行业部分地方及团体标准，可以看出在中药行业部分企业已经先试先行开展了较多工作，取得了相关标准成果。

（四）我国全球顶尖型制药智能工厂处于空白状态

灯塔工厂是由世界经济论坛和麦肯锡咨询公司共同选出的数字化制造与全球化4.0的示范标杆，其评判标准包括是否拥有第四次工业革命的所有必备特征，具体包括自动化、工业物联网（IIOT）、数字化、大数据分析、5G等技术。目前，在全球的103家灯塔工厂中共有6家制药领域企业工厂入选（表1-2），但还未有我国制药企业入选其中。灯塔工厂的经验和示范可为其他制药企业指明方向，展示如何将新技术、新产品与企业提质增效的需求相结合，从智改数转的过程中挖掘新的价值。

（五）制药企业信息化思路偏务实[1]

1.2021年度制药企业信息化投入侧重

如图1-5所示，2021年度企业在信息安全、业务流程重塑/梳理、营销管理创新、基础架构优化方面投入力度较大，而在数据中台、机器人过程自动化（robot process automation，RPA）、AI、区块链等数据治理和新技术的投入相对靠后。医药行业作为严格监管的行业，企业在智能制造建设上更加务实。另外，不可忽视的是，2021年度在合规数字化、供应链优化、智能制造等方面的投入也在进一步加大，体现了企业对国家“数字药监”政策的支持以及对合规生产、降本增效的需求。

2.2021年度制药行业选型侧重

调研分析结果显示（图1-6），2021年度企业信息化建设选型与投入相一致，企业在网络安全、商务智能（BI）、客户关系管理（CRM）、企业资源计划（ERP）、费控系统、实验室信息管理系统（LIMS）选型排在前六位，文档管理系统（DMS）、MES作为质量管理、生产管理的支撑紧随其后。展望未来，企业在信息安全、基础架构等方面建设稳固后，将会加大力度投入智能制造建设，达到快速应对市场环境变化、精益生产、降本增效的目的。

3.IT部门在企业中的角色

如图1-7所示，随着企业智能制造建设的开展，IT技术人才的角色也在发生着转变，传统的技术型支持仅排在第三，更多的是以赋能型伙伴的形式与业务部门共同进行规划，并维持适当的资源和能力支持计划的实现。

4.企业开展数字化建设的需求/压力来源以企业决策层期望为主

调研数据显示（图1-8），数字化转型作为“一把手”工程，大多数企业的数字化转型动力来源于企业决策层的期望，企业业务创新、行业发展、风险控制等外在驱动力也在促使企业进行数字化转型。

三、现状、机遇与挑战

经过“十三五”时期的发展，制药装备行业围绕实施《中国制造2025》制订制药装备发展行动方案，大幅提升制药装备信息化、智能化水平，提升高端制药装备产品及核心零部件的国产化率，数字化设计、数字化加工等技术已逐步在制药装备行业推广。大数据、数字化传感器、视觉系统、机器人及自动导引运输车（automated guided vehicle，AGV）等智能技术和产品已在制药装备和制药企业中得到应用，高端化、智能化制药装备已在大型制药企业中逐步使用，原位清洗/原位灭菌技术已被广泛使用，高效率、低能耗、绿色环保的理念在行业中发展，使得制药行业发展基础更加坚实，发展动力更加强劲。“十四五”期间，制药行业发展环境和发展条件面临深刻变化，将进入加快创新驱动发展、推动产业链现代化、更高水平融入全球产业体系的高质量发展新阶段。但与高速发展的产业现状相比，我国制药智能制造领域还存在很多问题：①企业间发展水平差异较大，大部分企业仍处于智能制造能力成熟度初级水平，优化级、引领级企业较少；②“新四化”发展不平衡，自动化、信息化建设较快，但软硬件信息孤岛明显，网络化程度不高，一些信息化产品也没有真正适应医药特点，特别是没有在质量管理、过程优化控制、数据挖掘等方面发挥充分的作用，智能化建设刚刚起步；③制药行业，特别是仿制药、中药、辅料包、生物制药等领域，质量控制水平仍需提高，尤其中药生产原料的复杂性，也为智能化生产过程的质量控制以及产品质量的稳定性和均一性带来了挑战。

医药行业作为特殊管制行业，必须满足全球各国药品生产质量管理规范（GMP）的硬性要求。在与国际接轨的趋势下，这对国内所有医药制药企业制造质量体系的合规管理提出了极高要求。通过医药行业智能制造信息化建设，提升数据完整性的系统合规能力，优化管理，提升效率，是提升行业竞争力的有效途径，更是响应国家“健全质量标准体系，实施绿色和智能改造升级，到2030年，药品质量标准全面与国际接轨”相关规划不可替代的手段。

制药行业相对于其他行业（如电子、汽车、烟草、冶金等）在智能制造方面的发展相对比较滞后，在制药装备、生产和管理方面主要存在以下问题：

1.在制药装备方面

首先，企业仍然处于小而散的状态，企业缺乏自主创新能力，大多还是处于仿制、再改进的阶段，企业研发力量薄弱，处于粗放型管理阶段，量大于质的状态突出，产品研发设计所用的数字化设计、仿真及分析等软件均为国外提供，价格昂贵，同时，所使用的技术还受国外公司的制约。其次，制药装备的主要核心部件主要依赖进口，比如计算机控制系统、高端数控系统以及高端数字化分析传感器等。再次，国内高性能材料缺乏，不能满足高端制药装备的高品质卫生要求。最后，产品制造工艺和设备相对落后，制约制药装备产品质量的提高，也制约着制药生产过程的质量稳定和可靠。

2.在制药生产和管理方面

（1）缺乏数据完整性：

由于缺乏严格有效的自动化和信息控制管理方法，大多数制药生产企业无法实时、在线、完整地监控关键工艺参数，以及生产环境和物料信息，导致一些重大药品质量事件时有发生。问题发生后，很难全面有效地跟踪产品生产过程信息，暴露出我国制药行业存在的数据完整性问题。数据完整性问题是近年来FDA发出的警告信中涉及最多的问题。2015—2016年，约80%的FDA警告信包含数据完整性问题，约70%的欧盟GMP不合规报告也存在类似问题。

（2）以人为主导的生产模式较为主观：

目前，我国制药行业在原辅材料、中间产品、过程控制和信息记录的生产过程中，大部分工作仍以手工为主。大多数药品质量监测模式仍然是手动、离线和非实时的。它完全基于人们的主观意识，严格遵守各种质量标准，在很大程度上取决于生产人员的知识、经验和能力。整个生产过程中有大量的手工操作和不可控的质量环节，容易出现人为错误。同时，还存在过程数据记录被篡改的风险。

（3）大量使用纸质文件的过程记录方式：

目前，国内大多数制药公司的生产都是基于纸质进行批次记录，其记录、审批和交付需要大量的资源投资。此外，在生产过程中，文件填写程度不规范、填写不及时、日期时间错误、手工记录错误、填写内容缺失、不定期修改等问题长期未得到有效解决。纸质批次记录不能涵盖药品的整个生产过程，因此不能保证过程数据的准确性、真实性、可靠性和可追溯性。

（4）存在信息孤岛和信息断层：

制药企业拥有自动化程度高的独立设备或流水线生产设备和系统，但这些系统和设备之间通常没有互连。大多数设备和系统都是隔离和封闭的，企业内部的信息流无法顺畅、及时地流动，这种情况形成了许多“信息孤岛”和“信息断层”。企业的管理系统无法及时获得准确的生产信息，无法掌握生产现场的真实情况，这使得制订上级计划越来越困难，也难以保证准确性、实时性和可行性。

（5）信息化应用局限于上层的管理层面：

制药企业在信息化基础建设和应用方面有一定的进步，但是目前的应用主要局限于上层的经营管理，比如很多药企信息化应用主要是ERP系统、OA系统等。在生产制造层面，信息化应用较少，信息化并没有真正与产品的制造过程进行深度融合。另一方面，由于生产制造层面的信息化应用薄弱，信息化与自动化之间基本上处于相互分离的状态。

（6）缺少智能制造整体概念：

目前制药企业的信息化应用多集中在单个系统上，缺少智能制造整体意识。这与制药企业的自动化和信息化现状有关，部分企业底层设备和控制系统还比较薄弱；生产制造层面还刚刚开始探索，应用的系统很少；经营管理层面的系统还有待完善。

四、制药智能制造发展趋势

随着自动化与信息化技术的发展，制药智能装备和系统的逐步应用，制药行业的智能制造也将得到进一步的发展。

1.药品追溯系统升级

对于制药公司来说，从提高质量和效率的角度来看，越来越多的条形码技术将被用于生产过程中，以跟踪和管理原材料和产品。从国家药品监督管理角度来说，实施药品追溯制度有利于人民群众的用药安全和国家药品安全监督。这是一种国际公认、有效和高效的药物监管方法。

2.智能质量监控

目前，药品监督管理部门对药品质量的监督大多基于纸质文件审查和现场检查。随着更多智能系统的应用，监管机构未来将更有效地监督企业的药品质量；通过标准化的质量监督平台，监管机构可以实时获取所有制药企业每批产品的关键生产过程数据，通过对大数据的分析和挖掘，可以全面、实时、高效地监控整个过程的质量。

3.智能化装备与系统的应用

首先，随着信息化与制药装备的深度融合，制药装备利用现代机械制造技术、信息技术、PAT技术等提升制药装备的自动化、信息化、智能化水平，并逐步对例如中药提取-浓缩-干燥智能化成套设备、制药快速检测设备、大规模生物反应器、一次性生物反应器、口服固体连续生产设备等高端制药装备进行技术突破和国产替代，加快智能化制药装备的供应链安全建设和关键设备零部件的技术突破，以及智能化制药装备的应用和推广。

其次，从成本、质量、安全和效率方面考虑，未来制药行业的许多生产过程将被智能设备和智能计算机系统所取代，以替代手动生产操作、过程参数调整、产品抽样、检验、过程记录、材料和产品可追溯性管理。与人工操作和管理相比，智能设备和系统更可靠、稳定、高度标准化，并且从长远来看成本更低，这更有利于药品生产质量的稳定和可靠。

4.MES系统与电子批记录

MES实现了整个企业从上层企业管理ERP到下层生产运行控制信息传输和交换的无缝集成，主要负责生产管理和调度执行。它的“承上启下”的作用非常关键。作为MES实施的重要组成部分，电子批记录将完全替代纸质批记录，实现药品生产过程的无纸化管理，兼顾质量、效率、成本和大数据管理要求。其包括过程数据采集、实时分析处理、在线监控、预警和追溯管理。与目前实际操作中纸质批记录的人工后审核不同，电子批记录的审核将变得非常高效。由于MES持续监控全过程数据，对比预设标准值，系统将能够直接显示异常和超标信息。作为审核员，只需要关注异常的部分。这将极大地提高工作效率，将生产过程和质量审核员从烦琐的数据记录和审核工作中解放出来，充分发挥他们的专业作用，提高生产质量。

5.大数据分析与应用

智能制造的实现，依赖于基于数据的智能化应用。未来，随着设备与系统的不断应用，由制药各个环节产生的数据将得到收集、存储和应用。数据将和设备一样，变为企业非常重要的资源。通过应用数据的应用平台和系统，将数据中隐含的知识挖掘和提炼出来，用来指导和改进生产，实现整个生产制造过程的不断精益化改善。

6.智慧供应链

智能制造对于企业来说将能够将企业的供应链环节进行高效协同，使得销售、生产、采购、仓储、物流和检验等制药企业的关键环节能够快速响应外部和内部发生的变化，并始终保持在一个供应链资源的合理配置中，降低供应链成本，提高供应链运行效率。