张 垚 张瑞超
中国航空规划设计研究总院有限公司
北京 100120
摘 要：从模块化设计概念入手，通过分析各厂房的工艺流程，制定出相应的工艺模块，探讨了固体制剂车间、小容量注射剂车间、实验动物房的模块化设计方案。
关键词：模块化设计；固体制剂；小容量注射剂；实验动物房
0 引言
医药产业被称为永不衰落的朝阳产业，是我国乃至全球发展最快的产业之一。有统计表明，在过去5年，我国医药工业总产值年均增长率达23%，远远超过GDP的增速。随着经济的快速发展，人民收入水平的提高以及健康意识的增强，医药产业仍有着广阔的发展空间，特别是自我国建立全民医疗保险制度以来，由于政策的推动，整个医药市场的发展速度也越来越快。
我国虽然是世界制药大国，但生产技术仍然相对落后，医药工业厂房的设计水平参差不齐。目前，我国医药生产厂房普遍是根据不同规模、不同产量的药品生产要求量身定制。然而，一些国外工程设计公司已经初步形成模块化、标准化的设计理念，采用从整体到细节的设计模式，先从宏观方向把握整个园区到每个单体的体量，再依据各工艺需求，设计与其匹配的单元化建筑，可以高效、高质量地完成业主的设计任务。
本文根据不同医药厂房的生产特点，通过分析各厂房的工艺流程，制定出相应的工艺模块，最终得到不同生产厂房的模块化布局设计方案。
1 模块化设计概念
1.1 模块
模块是指一组具有同一功能和接合要素（连接部位的形状、尺寸、连接件间的配合或啮合等），但性能、规格或结构不同却能互换的单元。
1.2 模块化设计特点
在激烈的市场竞争中，模块化设计能为企业带来巨大效益，具体表现在：
（1）模块是产品知识的载体，大量利用已经过试验、生产和市场验证的模块，可以降低设计风险，提高产品的可靠性和设计质量；
（2）模块的使用可以大大缩短设计周期；
（3）降低成本，通过设计过程的重组，以大规模的生产成本实现用户产品的批量化生产及大规模生产条件下的个性化生产。
2 固体制剂车间的模块化设计方案
固体制剂剂型包括片剂、胶囊剂和颗粒剂，它们的生产前段工序相似，其工艺生产流程有很多相同的地方，例如粉碎、过筛、称量、制粒、混合等，在各种固体制剂生产过程中均是必不可少的工序。不同的剂型，仅在压片、胶囊填充、包衣等工序进行区分。
笔者在调研了国内外医药厂房设计规范的基础上，充分考察了固体制剂的常用设备以及常见产量的工艺车间，根据上述工艺生产流程，认为固体制剂生产车间的设计模块应包含粉碎过筛模块、制粒模块、混合模块、压片模块、胶囊填充模块、包衣模块、包装模块及其配套的辅助模块（包含更衣及清洗）。
在固体制剂车间的布置中，整个车间呈U字型布局，所有工序按照主工艺流程围绕中间站进行布置，将制粒、总混、压片、包衣等不同工艺房间进行区分，各工序集中设置，形成工序单元。各集中工序单元按照工艺流程围绕中间站进行设置，人流从一侧进出车间，物流由另一侧进入车间。车间内物料为单向运输，有效降低了交叉污染的风险。这种模块化的固体制剂车间布局模式，可灵活地将多个工艺模块有机组合在一起，形成整体车间，与其他布局模式相比，可有效节约净化区面积，减少风管、工艺管道长度，达到节能的目的。
3 小容量注射剂车间的模块化设计方案
小容量注射剂（除无菌粉末外）按照制备工艺特点可分为：最终灭菌的小容量注射剂和最终非灭菌的小容量注射剂。它们的生产前段工序相似，无论是采用最终灭菌工艺，还是采用无菌生产工艺，小容量注射剂的生产工艺主要包含以下部分：物料和器具的清洗、准备；药液的配制（包括浓配、稀配、过滤）；药液的灌装及封口；药液的灭菌（最终灭菌法、除菌过滤法或无菌操作法）。这两种生产工艺不同的地方在于药液的灭菌，即最终灭菌工艺在灌装完成后再进行药品灭菌，所以其灌装步骤只需要在C级洁净区下操作；而无菌生产工艺需要在灌装间完成灭菌工作，所以其灌装步骤需要在B级洁净区下完成。
笔者在调研了国内外医药厂房设计规范的基础上，充分考察了小容量注射剂的常用设备以及常见产量的工艺车间，根据上述工艺生产流程，认为小容量注射剂生产车间的设计模块应包含称配液模块、洗烘模块、灌装模块、轧盖模块、灭菌模块、包装模块、洗灭模块。
小容量注射剂生产车间以灌装模块为中心，其他工序围绕灌装间进行布置，可有效减少物料周转距离，进而降低交叉污染的可能性，同时核心单元（洗烘、灌装、轧盖）采用联动线生产模式，呈“I”字型布局形成单向流，人员从下侧进入车间，原液与小瓶等物料均从厂房另一侧进入到各个生产线内，成品灭菌后运出车间，可最大程度地减少污染风险。同时，能有效减少无菌区域的面积，减少风管、工艺管道长度，从而实现节能目的。
4 实验动物房的模块化设计方案
实验动物房一般以小鼠、豚鼠、家兔等作为饲养对象，其中以小鼠动物房的用途最为广泛，市场最为广阔。动物笼具、饲料、垫料在外部清洗间经清洗或其他处理后，再经高温灭菌进入屏障环境。外购实验动物在动物接收室经处理后，通过洁净传递窗传入检疫室。动物饲养过程中产生的污物以及实验后不用的动物，通过后室传入污物走廊，再运出实验动物房后做进一步处理，与污物同时带出的笼器具回到洗刷消毒间清洗后，通过双扉高压灭菌柜灭菌后进入洁净区重复使用。
笔者认为小鼠实验动物房的设计模块应包含动物接收模块、动物繁育模块、动物操作模块、清洗灭菌模块及办公辅助模块。
在实验动物房中，人员通过更衣进入车间一侧走廊，物品通过灭菌进入车间同一条走廊，人员和物品经污物走廊退出屏障环境。多个动物繁育模块集中设置，洁净走廊和污物走廊分别在动物繁育模块的两侧，使得整个车间流向为单向流。该模块化设计方案中各区的压差关系为：污物走廊＜洁净饲养室＜洁净走廊。这种布局尽管会造成一些空间浪费，增加部分能耗，但是方便物流管理和生产管理，降低交叉污染风险。
5 结语
模块化设计是医药产业不断发展的产物。随着竞争的加剧，企业必须同时具备以下能力才能够应对挑战：持续提高的创新能力，使产品的科技含量越来越高，以更好地满足客户的需求；不断缩短产品上市时间，取得竞争优势；不断强化成本控制能力，通过优化产品全生命周期内的成本、研发、生产、物流、销售和服务等环节，控制产品总成本，取得产品价格优势；持续的质量改进能力。总而言之，如何平衡产品的标准化、通用化与定制化、柔性化之间的矛盾，成为了企业赢得市场的关键。
[参考文献]
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[4] 童时中.模块化原理设计方法及应用[M].北京：中国标准化出版社，2009.
[5] 李春田.现代标准化前沿——“模块化”研究报告[M].北京：中国标准出版社，2008.
作者简介：
张垚（1987—），男，北京人，工程师
研究方向：
制药工艺设计