生物制藥工藝設備故障預防研究2024-06-14

近年來(lái),隨著(zhù)醫療技術(shù)和生物制藥行業(yè)的飛速發(fā)展,生物制藥工藝設備扮演著(zhù)不可或缺的角色。然而,由于設備的大規模和復雜性,故障和停機時(shí)間的持續增加已經(jīng)成為影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要問(wèn)題。因此,預防故障的發(fā)生和提高設備的可靠性,對于生物制藥企業(yè)來(lái)說(shuō)尤為重要。


1六西格瑪的概述

六西格瑪(Six Sigma)是一種改善企業(yè)質(zhì)量流程管理的技術(shù),旨在提高組織的效率和質(zhì)量,并降低成本和浪費,達到更佳的管理效果。六西格瑪旨在通過(guò)優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、優(yōu)化資源利用、提高產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量以及降低成本來(lái)實(shí)現組織的績(jì)效提升;強調從客戶(hù)價(jià)值的角度出發(fā),通過(guò)使價(jià)值流暢通,減少浪費并消除缺陷來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)需求。


六西格瑪方法中的DMAIC模型是一個(gè)常用的問(wèn)題解決工具,它被用于改進(jìn)現有的業(yè)務(wù)流程。如圖1所示,DMAIC代表以下五個(gè)階段:Define(定義):在這個(gè)階段,確定項目的范圍和目標,識別與客戶(hù)需求相關(guān)的關(guān)鍵特征和要求;明確問(wèn)題,并制定項目計劃。Measure(測量):收集數據來(lái)了解當前的過(guò)程狀況,建立基準和度量指標,以便后續的改進(jìn)工作有一個(gè)可比較的基礎。Analyze(分析):在這個(gè)階段,使用統計和分析工具來(lái)識別問(wèn)題的根本原因;通過(guò)對數據的深入分析,確定主要的影響因素,并找出潛在的改進(jìn)機會(huì )。Improve(改善):在這個(gè)階段,制定并實(shí)施改進(jìn)計劃,以解決根本原因,并達到預期的改善效果;通過(guò)使用各種改進(jìn)工具和技術(shù),優(yōu)化流程以提高效率和質(zhì)量。Control(控制):在改進(jìn)階段后,控制階段用于確保改進(jìn)效果能夠持續;制定控制計劃,建立監控措施,跟蹤關(guān)鍵指標,以確保流程繼續按照預期運行,并及時(shí)識別和糾正任何偏差。使用DMAIC模型,組織可以系統地分析和改進(jìn)其業(yè)務(wù)流程,從而提高質(zhì)量、效率和客戶(hù)滿(mǎn)意度。這個(gè)模型能夠幫助團隊在每個(gè)階段中有一個(gè)清晰的指導,從而達到目標并持續改進(jìn)。


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圖1 DMAIC模型圖   


2生物制藥工藝設備的風(fēng)險評估

風(fēng)險評估是一個(gè)系統性的過(guò)程,用來(lái)確定和分析特定風(fēng)險的潛在影響和可能性,風(fēng)險評估的目標是識別和評估潛在風(fēng)險的嚴重性,并確定其可能的影響范圍和概率。對已識別的風(fēng)險進(jìn)行進(jìn)一步的分析,包括評估風(fēng)險的潛在影響和可能性,通過(guò)定量或定性的方法進(jìn)行,根據可用的數據和專(zhuān)業(yè)知識,評估風(fēng)險的發(fā)生概率和可能的影響程度。


風(fēng)險評估是根據科學(xué)的分析,采取相應的措施進(jìn)行溝通,并且降低風(fēng)險和改善的過(guò)程。


對于生物制藥工藝設備來(lái)說(shuō),首先,實(shí)施初步風(fēng)險評估并確定會(huì )對整體產(chǎn)生影響的因素。工藝設備設計的目的和設計過(guò)程中,是否有關(guān)鍵的設計,以及關(guān)鍵功能的設置,會(huì )影響設備的運行或產(chǎn)品的最終質(zhì)量,如果對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響,將會(huì )對患者構成風(fēng)險。通過(guò)收集信息和參與相關(guān)方,識別可能會(huì )對設備或產(chǎn)品產(chǎn)生不利影響的各種風(fēng)險,這包括內部和外部的因素,如工藝的難易程度、設備的復雜性、技術(shù)的先進(jìn)性、人員能力等。工藝設備的設計要考慮到符合國家標準或者行業(yè)標準,比如,我國藥品監督管理局頒布的《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規范》、Process validation for the manufacture of biotechnology(歐盟生物技術(shù)制造的工藝驗證)、ASME BPE Bioprocessing Equipment(美國機械工程協(xié)會(huì )生物工藝設備指南)等要求。當該設計的參數發(fā)生變化時(shí),設備的性能是否產(chǎn)生變化;環(huán)境因素的改變,例如溫度、濕度、空氣質(zhì)量等改變,也可能影響設備的運行,甚至對生產(chǎn)的產(chǎn)品有影響。保護人員的安全,是第一要考慮的因素,優(yōu)先于其他任何要素。


3生物制藥工藝設備風(fēng)險識別和故障分析

3.1風(fēng)險識別的方法

風(fēng)險識別是對工藝設備或項目中,通過(guò)系統的方法和工具,全面分析和評估可能影響設備的因素。其目的是為了及早發(fā)現和理解潛在的威脅和機會(huì ),以便采取相應的風(fēng)險控制策略,還應根據實(shí)際情況及時(shí)更新風(fēng)險識別的結果,確保風(fēng)險控制策略的適應性和有效性。


要對生物制藥工藝設備的風(fēng)險,進(jìn)行仔細的甄別和評估,對已確定的潛在風(fēng)險因素進(jìn)行定性和定量分析,評估其發(fā)生的可能性和對項目的影響程度。根據風(fēng)險的嚴重性、發(fā)生可能性和影響程度,對識別出的風(fēng)險進(jìn)行排序,確定應優(yōu)先關(guān)注和處理的風(fēng)險。如電力的穩定供應,對設備的正常運行有重要作用;關(guān)鍵部件的狀態(tài),也會(huì )對設備的功能帶來(lái)影響;部件的故障處理的及時(shí)與否,對產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì )帶來(lái)影響。收集歷史數據,來(lái)了解當前的運行狀況,建立基準和度量指標,以便后續的改進(jìn)工作有一個(gè)堅實(shí)的基礎。


如果風(fēng)險發(fā)生,可能帶來(lái)后果的嚴重性,嚴重程度可以分為三個(gè)等級:高High、中Middle、低Low,例如,高High,表示可能會(huì )影響:產(chǎn)品質(zhì)量、人身安全、數據完整性等。


根據已有的經(jīng)驗、工藝的復雜性、操作的簡(jiǎn)便性等數據,獲得風(fēng)險產(chǎn)生可能性的數值。為建立統一基線(xiàn),建立以下等級:可能性大I、可能性中II、可能性低III。


潛在風(fēng)險造成危害前,可以通過(guò)檢測發(fā)現的概率,可檢測性的等級定義如下:(1)通過(guò)周期性手動(dòng)控制可檢測到錯誤;(2)通過(guò)應用于每批的常規手動(dòng)控制或分析可檢測到錯誤;(3)自動(dòng)控制裝置到位,監測錯誤(如警報)或錯誤明顯(如錯誤導致不能繼續進(jìn)下一階段工藝)。


通常將把嚴重性和風(fēng)險發(fā)生的可能性合在一起評價(jià)風(fēng)險級別,采用以下方式來(lái)確定風(fēng)險級別(表1)。


  


表1  


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根據表1得到風(fēng)險級別的高低后,對風(fēng)險級別和可檢測性合并到一起來(lái)確定整體的風(fēng)險優(yōu)先性,通過(guò)如下方式對風(fēng)險優(yōu)先性進(jìn)行評價(jià)(表2)。


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表2  



3.2生物制藥工藝設備故障的分析

仔細觀(guān)察設備出現的故障現象,例如,異常聲音、圖譜變化、或流速不準等,記錄下來(lái)以便后續分析。收集設備的技術(shù)資料、維護記錄和操作手冊等相關(guān)信息。了解設備的運行原理、組成部件和關(guān)鍵參數等。根據故障現象和相關(guān)信息進(jìn)行原因分析??梢圆捎霉收蠘?shù)分析、故障模式和影響分析(FMEA)等方法,逐步排除可能的故障原因,確定最可能的原因。通過(guò)實(shí)驗和測試驗證最可能的故障原因。也可以使用專(zhuān)用分析工具和檢測器替換等方法,進(jìn)行故障復現和分析。根據故障原因制定修復方案,可以包括更換故障部件、調整設備參數、重新設計工藝流程或進(jìn)行維護保養等。按照修復方案執行修復工作。注意維修操作的安全性和有效性,遵循設備制造商的操作規程和標準。在修復后進(jìn)行設備的功能測試和性能評估,確保故障已經(jīng)得到解決,對故障原因和修復措施進(jìn)行總結和歸納,可以編制故障數據庫,記錄設備故障信息和解決方法,為以后的故障排查提供參考。


4工藝設備故障預防的改進(jìn)措施

應該根據設備的特點(diǎn)和使用環(huán)境制定合理的維護計劃,確定合適的維護方案,包括維護的內容、頻率、費用等,確保工藝設備得到充分的關(guān)注和維護。應該對設備的各個(gè)部分和關(guān)鍵要素進(jìn)行全面的檢查,確保問(wèn)題的全面發(fā)現和解決。對于每次的維護活動(dòng),應該詳細記錄下來(lái),包括維護內容、時(shí)間、參與人員等信息。這樣可以追溯設備的維護歷史,及時(shí)發(fā)現和解決重復出現的問(wèn)題,提高維護效果。企業(yè)根據自身情況,選擇不同的維護方案,以期解決設備的可能故障,確定方案后,堅決實(shí)施改進(jìn)計劃,并達到預期的改善效果。對于新建企業(yè)、或使用設備較少的企業(yè),可以采用廠(chǎng)家推薦的標準維護方案,借鑒廠(chǎng)家的經(jīng)驗,可以快速建立起設備使用的管理,也可以減少人員和費用的投入。如果企業(yè)已經(jīng)使用設備多年,有成熟的設備管理經(jīng)驗和工程人員,可以考慮自選維護的方案。當設備用于生產(chǎn)其他新的產(chǎn)品,或者設備已經(jīng)超過(guò)質(zhì)保期,需要進(jìn)行一次全面的維護,以便檢測出設備可能的故障,盡量保證工藝設備的穩定性。生物制藥工藝設備維護計劃表如表3。


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表3 生物制藥工藝設備維護計劃表  



5控制風(fēng)險的措施與實(shí)施

5.1工藝設備的驗證措施

依據上文制定的維護計劃方案,進(jìn)行一系列驗證活動(dòng),對設備進(jìn)行全面的檢查和診斷,風(fēng)險點(diǎn)逐一進(jìn)行排除,所有的驗證措施,都應經(jīng)過(guò)充分溝通,并以書(shū)面形式確定下來(lái),驗證措施的執行以此為標準。工藝設備驗證措施的實(shí)施,就是按照目標運行設備,跟蹤關(guān)鍵的指標和參數,進(jìn)行過(guò)程控制,確認風(fēng)險識別的完成,風(fēng)險點(diǎn)得到了有效的控制,確認的結果以文字形式留存,以便后期查詢(xún)和追溯。如果沒(méi)有明確的驗證措施,將無(wú)法及時(shí)發(fā)現設備潛在問(wèn)題,難以達到設備維護的目標。


5.2工藝設備的及時(shí)維修

工藝設備維修的及時(shí)性是指在設備出現故障或需要維護保養時(shí),能夠及時(shí)進(jìn)行修復或維護的能力。使用部門(mén)將設備故障情況準確詳細地報告給維修團隊,包括設備類(lèi)型、故障描述、可能故障的位置等信息,以便維修團隊能夠快速了解問(wèn)題。這樣維修人員可以迅速反應并采取措施,避免故障進(jìn)一步擴大。因此,工藝設備的維修,需要建立緊急的處理措施,有一個(gè)合理的維修響應時(shí)間目標,例如,在接到設備故障發(fā)生后的24小時(shí)內,廠(chǎng)家就能派出技術(shù)人員去現場(chǎng)檢查與維修。企業(yè)也可以提前準備一些備品配件,以便能及時(shí)更換已老化或者損壞的部件,減少不必要的停機,確保生產(chǎn)連續進(jìn)行。


5.3加強對工藝設備維護人員的培訓

提供專(zhuān)業(yè)培訓和技能提升機會(huì ),確保維護人員具備適當的知識和技能,能夠正確操作和維護設備,預防故障的發(fā)生。生物制藥的工藝設備應該建立起明確的操作規范Standard Operating Procedure(SOP),包括維護程序,使維護人員都能按照標準流程進(jìn)行操作。對于維護人員,還應該進(jìn)行操作的培訓,提高他們的操作熟練程度,加強他們的專(zhuān)業(yè)知識和技能水平,可以大大減少故障的發(fā)生。如果維護過(guò)程中缺乏標準的操作流程和規范,維護的質(zhì)量和效果無(wú)法得到保證,并且無(wú)法正確判斷設備問(wèn)題的原因,和廠(chǎng)家工程師的溝通可能會(huì )出現偏差,廠(chǎng)家工程師也將很難采取合適的處理措施,所以,對工藝設備維護人員的培訓是一個(gè)至關(guān)重要的措施。


6結語(yǔ)

六西格瑪是一種以減少浪費和提高效率為目標的管理方法,它在生物制藥工藝設備故障預防研究中可以發(fā)揮重要作用。通過(guò)運用六西格瑪的原理和工具,可以對工藝設備的性能進(jìn)行全面分析,采取合理的預防措施,減少故障率,提高設備的可靠性和生產(chǎn)效率。