隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的增加，越來越多的制藥企業(yè)開始新建、擴(kuò)建、改建或遷建制藥設(shè)施。在制藥企業(yè)建設(shè)制藥設(shè)施的工程實(shí)踐中，前期設(shè)計(jì)越來越受到重視。前期設(shè)計(jì)有助于幫助制藥企業(yè)進(jìn)行正確的決策，而通過正確的流程和方法進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，是制藥設(shè)施工程項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
但我國(guó)在以往制藥設(shè)施的設(shè)計(jì)中，為節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用，很多制藥企業(yè)或者將三階段合為一個(gè)設(shè)計(jì)階段，在較短時(shí)間內(nèi)要求設(shè)計(jì)單位完成施工圖設(shè)計(jì)，或者僅僅將前期設(shè)計(jì)的輸出作為符合工程建設(shè)法規(guī)要求的文件，未予以充分的重視。由于前期設(shè)計(jì)階段過短，往往沒有對(duì)生產(chǎn)工藝和最終使用者的需求進(jìn)行充分的理解，從而造成設(shè)計(jì)出的制藥設(shè)施無法符合高效運(yùn)營(yíng)的需求。
概念設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)
概念設(shè)計(jì)做出的決策通常包括項(xiàng)目選址、項(xiàng)目階段、項(xiàng)目時(shí)間表、項(xiàng)目的實(shí)施模式、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品批量、制藥設(shè)施的自動(dòng)化水平、制藥設(shè)施的人員組成等。概念設(shè)計(jì)可以幫助制藥企業(yè)做出正確的決策。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，主要是對(duì)概念設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，對(duì)工藝、建筑進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，如進(jìn)行生產(chǎn)能力核算、工藝描述、客戶需求、操作流程圖、傳質(zhì)計(jì)算、介質(zhì)說明書、公用工程設(shè)計(jì)說明等。在國(guó)外的制藥工程項(xiàng)目中，不乏在概念設(shè)計(jì)結(jié)束后或基礎(chǔ)設(shè)計(jì)完成后項(xiàng)目終止的案例。由此可見前期設(shè)計(jì)的重要性。前期設(shè)計(jì)也支持制藥企業(yè)樹立正確的目標(biāo)，建立符合自己需求的項(xiàng)目實(shí)施方案。通過對(duì)于藥品生產(chǎn)工藝和建筑的研究，概念設(shè)計(jì)也為隨后的設(shè)計(jì)和施工階段打下良好的基礎(chǔ)。
工藝設(shè)計(jì)是核心
工藝是勞動(dòng)者利用生產(chǎn)工具對(duì)各種原材料、半成品進(jìn)行增值加工或處理，最終使之成為制成品的方法與過程。原則上，制藥工藝是在新藥研發(fā)后期的工藝研發(fā)階段確定的。但工藝研發(fā)的工藝側(cè)重于生產(chǎn)工藝步驟、工藝實(shí)現(xiàn)的設(shè)備形式以及主要工藝參數(shù)。
制藥設(shè)施前期設(shè)計(jì)中的工藝設(shè)計(jì)是指制藥設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括產(chǎn)品方案，原料、燃料、動(dòng)力的用量與來源，工藝流程，主要設(shè)備的選型與配置，對(duì)建筑物、構(gòu)筑物的要求，外部各項(xiàng)協(xié)作條件，生產(chǎn)組織與勞動(dòng)定員，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。它是制藥設(shè)施建筑設(shè)計(jì)的主要依據(jù)之一。前期設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)工藝的原則是：技術(shù)上的先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上的合理。由于不同的工廠的設(shè)備生產(chǎn)能力、精度以及工人熟練程度等因素都大不相同，所以對(duì)于同一種產(chǎn)品而言，不同的工廠制定的工藝可能是不同的。
前期設(shè)計(jì)的具體步驟
工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括固化生產(chǎn)工藝、能力計(jì)算、工藝設(shè)備選型、生產(chǎn)(設(shè)備)計(jì)劃、工藝消耗數(shù)據(jù)表。
工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)
固化生產(chǎn)工藝的主要工作是確定工藝流程、操作流程并準(zhǔn)備工藝描述。制藥工藝流程指藥品生產(chǎn)中，從原料到成品各項(xiàng)工序安排的程序。確定工藝流程的輸出物是生產(chǎn)工藝流程圖，生產(chǎn)工藝流程圖分為不同層級(jí)，不同層級(jí)有著不同的受眾，關(guān)注的重點(diǎn)不同，要求各異。在概念設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)工藝流程圖要求表明主要物料的來龍去脈，描述從原材料至成品所經(jīng)過的加工環(huán)節(jié)和設(shè)備等;在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中更細(xì)化的生產(chǎn)工藝流程圖則須用符號(hào)標(biāo)明各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵控制點(diǎn)，甚至具體到產(chǎn)品的工藝參數(shù)等，這類流程圖是進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)和施工的依據(jù)，也是操作、運(yùn)行和維修的指南。圖2所示為概念設(shè)計(jì)中不同類型的工藝流程圖，左圖為最終滅菌藥品的生產(chǎn)工藝流程圖，描述了生產(chǎn)工藝的主要步驟以及工藝步驟所在的環(huán)境級(jí)別。右圖為口服固體制劑的生產(chǎn)工藝流程圖，描述了生產(chǎn)工藝的主要步驟，并對(duì)主要步驟進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說明。
在生產(chǎn)工藝確定后，需要對(duì)工藝操作進(jìn)行分析，此項(xiàng)工作在國(guó)內(nèi)制藥設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)通常沒有引起足夠的重視。如在無菌藥品制藥設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)前的誤區(qū)是一味追求操作步驟/崗位的潔凈級(jí)別，認(rèn)為潔凈級(jí)別達(dá)到了則無菌保障就達(dá)到了。其實(shí)這是認(rèn)識(shí)的誤區(qū)，通常制藥設(shè)備生產(chǎn)廠家可以保證單臺(tái)工藝設(shè)備的操作達(dá)到無菌狀態(tài)，但無菌工藝是由多個(gè)工藝步驟組成的，物料/中間品在各步驟之間轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，如果對(duì)物料轉(zhuǎn)運(yùn)的無菌保證考慮不周，則無法保證整個(gè)生產(chǎn)工藝的無菌性。對(duì)于口服固體制劑，物料轉(zhuǎn)運(yùn)更是重中之重，物料轉(zhuǎn)運(yùn)的形式、數(shù)量和需要的儲(chǔ)存空間都是需要認(rèn)真考慮和計(jì)算的。口服固體制劑生產(chǎn)設(shè)施的一個(gè)設(shè)計(jì)通病是暫存區(qū)面積過小，導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)施運(yùn)行時(shí)，走廊等其他區(qū)域都不得不成為臨時(shí)暫存區(qū)域，對(duì)生產(chǎn)管理造成挑戰(zhàn)。
生產(chǎn)工藝和操作流程確定后，需要進(jìn)行能力計(jì)算和工藝設(shè)備選型，這兩項(xiàng)工作是相輔相成的。通過能力計(jì)算，可以得出藥品生產(chǎn)過程每一步的產(chǎn)量，據(jù)此計(jì)算結(jié)果和工藝流程的要求選取合適的設(shè)備。設(shè)備選取后，需要復(fù)核能力計(jì)算，保證選取的設(shè)備和設(shè)備數(shù)量符合預(yù)定的需求。工藝設(shè)備清單是能力計(jì)算和工藝設(shè)備選型的輸出設(shè)計(jì)文件。工藝設(shè)備清單應(yīng)包括設(shè)備需要的空間等信息，為建筑設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。
設(shè)備清單確定后，需要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理安排生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行情況。通常對(duì)一定期間(天或周)內(nèi)各主要生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行排版安排。這也是對(duì)設(shè)備選型和能力計(jì)算的一項(xiàng)復(fù)核。圖4描述了最終滅菌產(chǎn)品生產(chǎn)(設(shè)備)計(jì)劃各主要生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行計(jì)劃。
作為工藝設(shè)計(jì)的輸出和其他專業(yè)開始設(shè)計(jì)的輸入，應(yīng)準(zhǔn)備工藝消耗數(shù)據(jù)表。根據(jù)設(shè)備清單和工藝生產(chǎn)(設(shè)備)計(jì)劃，計(jì)算出所需工藝介質(zhì)(純化水、注射用水、純蒸汽等)和工藝支持介質(zhì)(冷凍水、工業(yè)蒸汽、熱水、壓縮空氣等)的消耗量，作為其他專業(yè)開始設(shè)計(jì)的前提條件和依據(jù)。
工藝支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)
工藝支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含支持藥品生產(chǎn)的工藝部分(如清洗、滅菌)，也包含為藥品生產(chǎn)提供溶劑或輔劑(純化水、注射用水、溶劑等)的系統(tǒng)，還包括支持藥品生產(chǎn)的工業(yè)工程系統(tǒng)(冷凍水、工業(yè)蒸汽、熱水、壓縮空氣等)。
藥品生產(chǎn)中特別要注意消除污染、交叉污染、混淆和差錯(cuò)等問題。清洗/滅菌是消除污染/交叉污染的重要手段。在無菌藥品生產(chǎn)設(shè)施設(shè)計(jì)中，在位清洗(CIP)和在位滅菌(SIP)是重要的無菌保證手段。在位清洗和在位滅菌的設(shè)計(jì)或者是工藝開發(fā)的一部分，在進(jìn)行工程工藝設(shè)計(jì)開始前，在位清洗和在位滅菌的步驟和主要工藝參數(shù)應(yīng)已確定;或者是由生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商，若設(shè)備供應(yīng)商提供的設(shè)備中包含清洗和滅菌單元。在工程項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)中，根據(jù)要求，需要對(duì)清洗/滅菌系統(tǒng)進(jìn)行能力計(jì)算、設(shè)備選型、運(yùn)行計(jì)劃，并準(zhǔn)備管道和儀表流程圖(P&ID)、系統(tǒng)描述、用戶需求等設(shè)計(jì)輸出物。
在制藥設(shè)施工程項(xiàng)目的前期設(shè)計(jì)中，也包含為藥品生產(chǎn)提供溶劑或輔劑(純化水、注射用水、溶劑等)的系統(tǒng)和支持藥品生產(chǎn)的工業(yè)工程系統(tǒng)(冷凍水、工業(yè)蒸汽、熱水、壓縮空氣等)，這主要是根據(jù)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的要求，對(duì)進(jìn)行系統(tǒng)能力計(jì)算、設(shè)備選型、運(yùn)行計(jì)劃，并準(zhǔn)備管道和儀表流程圖(P&ID)、系統(tǒng)描述、用戶需求等設(shè)計(jì)輸出物。
小結(jié)
