抗生发酵生产自动化控制CS工程
可行性研究报告
抗生发酵生产自动化控制(CS)工程
可行性研究报告
一、概述
．项目概况
．项目名称抗生发酵生产自动化控制CS工程
．2项目承担单位岳阳中湘XX药业集团有限司
．项目负责人xx
．项目起止时间2年元月—22年月
．项目主管部门湖南省息产业厅
．项目简要内容及施目标利计算机集散控制技术现司主要抗生生产车间包括六、九、十车间共计9T红霉发酵体积的发酵自动化控制。
2．企业概况
2．企业简介
2．．企业名称岳阳中湘XX药业集团有限司
2．．2法定代表人xx
2．．所有制性质国有独资
2．．隶属关系中国医药集团总司下属中国医药工业司的全资子司
2．．企业地址湖南省岳阳市xx山一
2．．电话7—8XX
2．．7邮政编码
2．2人员情况
2．2．职工总2人
2．2．2工程技术人员人
其中高级职称人
中级职称7人
初级职称9人
2．2．计算机、自控及相关专业人28人
2．企业资产状况
2．．资产总额28万元
2．．2固定资产原值2928万元
2．．固定资产净值228万元
2．．流动资产7万元
2．．负债总额72万元
2．．流动负债28万元
2．．7所有者权益总额9万元
2．．8收入总额228万元
2．．9主要营业收入228万元
2．．税后利润总额万元
2．．银行借款总额928万元
2．．2银行等级级
2．．税务局情况记录纳税先进单位
2．企业生产经营情况
岳阳中湘XX药业集团是以生产抗生原料药为主同时生产制剂、中成药的大型医药企业现有六条抗生原料生产线其发酵规模名列全国同行业厂家第四位、三条合成药生产线、一个制剂分厂、一个药物研究所下辖五个子司和一个合资司。999年完成工业总产值7万元销售收入2279万元上交利税万元现利润29万元；2年完成工业总产值982万元销售收入288万元上交利税万元现利润2万元。司有自营进出口权产品畅销全国各地远销东南亚、意大利、西班牙、东欧等国家国家级新药阿瑞被列为国家高新技术产业化规划。
二、项目开发的必要性
．项目提出的背景
中湘XX的前身为岳阳市制药一厂年来一直主要生产红霉、螺旋霉等抗生原料系列产品。由于产品结构单一、融资渠道不畅、设备装备水平较低、营销网络不够健全、息收集手段落后等方面因的影响中湘XX的整体竞争能力比较差特别是在9年代末期表现得尤为突出。99至998年企业连续三年亏损生产经营举步维艰。999年司决策层施战略结构调整提出原料药、制剂药和中成药三分天下、齐头并进的发展思路并通过施兼并重组、技术创新、设备改造、健全营销网络等诸强有力措施一举扭转了生产经营的被动局面当年现了扭亏为盈的目标。但日趋激烈的市场竞争态势迫使我们必须冷静地面对现中国入世界贸易组织既给我们带来了发展的机遇又使我们面临着大的挑战。2年国内市场上随着系列红霉衍生物的不断开发问世红霉原料药的市场需求量相应地得到了增长但红霉原料药的生产厂家也在不断地增红霉原料市场总的趋势是供大于求一场没有硝烟的价格大战已经打响；国际市场方面则表现为欧洲发达国家有大量进口中国红霉原料药的迹象但进口的门槛较高对产品的质量提出了高的要求。作为红霉老牌生产厂家我们惟有进一步快技术创新的步伐努力降低产品制造成本全面增强企业的竞争能力才能在如此激烈的市场竞争环境下站稳脚跟并据此得出口的先机。
所周知利息技术改造传统产业已在我国开展了十几年的科学践自动化控制技术在医药、化工等领域的研究与应出现了大量成功的范例。虽然红霉具有生产周期长、生产过程复杂、控制难度大等特点但我们仍然对应和研究“红霉发酵生产自动化控制”抱有心。在反复考察论证的基础上我们提出了“应计算机自动化技术控制发酵生产改造传统生产工艺过程提高红霉发酵生产水平”的技术创新思路。
2年湖南省电子息系统推广应工作小组办室下达了《关于申报2年电子息应贷款项目的通知》我们决定将“抗生发酵自动化控制CS工程”作为国家倍增计划贷款贴息项目进行申报以借助国家资金扶助将企业息化工作推上一个新的台阶。
2．国内外同类项目的应情况
2．项目的工作原理
抗生发酵工艺生产过程是生物、化学和工程等学科的理论和技术的综合利其机理十分复杂控制过程非常困难。抗生发酵计算机控制就是通过对菌种的环境条件要求和代谢变化规律各参的变化进行测量结合代谢调控的基础理论来有效地控制发酵使菌种的代谢变化沿着最佳的方向进行以较低的能量和物料消耗生产的发酵产品。
2．2国内外应情况
国外的工业控制起步较早特别是美国、日本和德国等西方资本主义国家在医药生产领域有着很高的计算机控制水平但为了追求巨额利润发达国家一般将主要精力放在成品药的制作、研究和控制上。我国是抗生原料药的生产大国但生产技术水平落后以手工操作方式为主生产效益低。直到八十年代中期原国家医药局和国务院电振办才把先进的电子息技术、控制技术改造传统医药产业列为“八五”、“九五”期间的工作重点。目前计算机控制技术在青霉、土霉、金霉等产品的发酵生产过程中得了较大的突破技术水平已接近国外先进水平。但红霉发酵具有周期长、中间补料、控制复杂等特点对红霉发酵进行自动化控制的研究和应工作一直没有重大进展。
．该项目开发前与投入使后企业在生产、经营、质量、技术与管理等方面的变化及成效
红霉发酵自动化控制项目投入正常使后企业可望得非常显著的生产经营成效具体可表现为以下几个方面
．生产方面
◆适时的参检测和控制将使发酵生产稳定生产产量由此可得到大幅度的提高。
．2管理方面
◆据记录真可靠时记录避了过去人工记录据的随意性和错误；
◆工作监督从记录的据可以随时检查生产的正常与否可增强工人的责任心协助车间管理人员开展生产的督察工作；
◆职工培训自动化控制系统是一个复杂的辅助生产系统对操作和维护管理人员质要求较高围绕自控系统开展的各项培训工作可提高职工的技能水平；
◆决策调度司领导和生产调度等各级管理人员通过网络可时查询生产息增强了生产决策和生产调度的科学性和合理性。
．技术方面
◆补料自控补料自控改变了传统的补料方式。传统补料方式是每隔较长一段时间一次性大批量的补料液这对生物的生长环境产生巨大冲击影响发酵水平；自控补料则是根据设定好的补料速度连续均匀少量地补营养物质由于连续补料对生物生产环境冲击减少从而达到提高发酵水平的目的。
◆消沫自控在发酵期间有时生物生长旺盛产生大量泡沫抬高了发酵液液位可能会出现逃液现象。传统手工控制时常常不能及时发现泡沫的产生即便发现泡沫也难以入适量的消沫剂控制逃液。而消沫自控则能马上检测到泡沫的产生并自动连续补消沫剂直到消除泡沫为止。
◆优化工艺对发酵生产进行自动化控制可由此得到大量时准确的生产据这为优化生产工艺的研究和工艺改变提供了极大的帮助。发酵过程中以往传统的控制方法均是以动力学为基础采最佳工艺控制点为依据的静态操作方法这种控制忽略了发酵过程中的动态变化及其与其他发酵过程参的关系在生产控制过程中有较大的局限性。以动态生产时据为基础我们可进行发酵新理论的研究和探索即以细胞代谢流量分析与控制为核心的发酵工程学的观点来控制发酵过程。自动化控制技术和发酵分析计算机软件的引入使得研究细胞与工程水平问题并现过程据优化成为现通过不断的工艺优化可使红霉发酵水平发生巨大的变化发酵生产得到质的飞跃。
．质量方面
◆发酵液的组分与提炼收率和产品质量有着极为密切的联系通过自控技术的引可大大改善发酵液的组分使得主要组分如组分比例增大而B组分含毒性和C组分含杂质相应降低从而使提炼出来的产品质量得到大幅提升。
．经营方面
◆红霉产品产量和质量的提高为生产经营创造了良好的内部环境有利于营销战线掌握市场营销工作的主动我们可通过优异的产品质量和相对较低的市场价格赢得市场的优势从而可望带来崭新的营销工作新局面。
三、协作单位的选定理由
．协作单位的概况及其优势分析比较
．协作单位概况
协作单位北京康拓生化控制工程司即国家医药管理局控制工程中心成立于99年7月隶属国家医药管理局是一家依托航天工业部2研究所行企业化管理的研究开发事业单位。司凭借2所雄厚的技术力量和灵活的市场机制建立了一支人员质高、新技术开发和工程能力强的技术队伍主要从事制药行业自动化控制技术的研究与开发应。现有员工名其中研究员一名具有中高级以上职称的8人其余均为从事自控或相关专业的科技骨干。几年来康拓司的系统和产品已经成功地推广应到几十家制药行业的十个品种经济效益显著带动了整个行业生产水平的提高。
．2协作单位优势分析
与其他从事自控技术研究的单位相比康拓司具有以下优势
◆技术力量雄厚有国家医药管理局和航天部2研究所作坚强的后盾；
2专业性强专门从事医药抗生发酵领域的研究与开发；
◆工控产品质量过硬康拓先后研制开发成功T型智能补料控制器、系列防污染控制装置、生产过程控制系统及抗腐蚀、耐高温控制阀门等一系列优秀的工控产品；
◆施能力强年来在抗生发酵领域积累了大量的施经验并有许成功的范例。
2．与国内外同类系统或产品在性能、价格、服务等方面的比较
XX发酵生产自动化控制CS工程主要采美国Honeyell司最新生产PlntScpe集散控制系统现场执行机构大选性能优越的国外产品或康拓司自制产品系统平均无故障时间不小于小时可率达到99.99与国内外其他系统如横河XLCS控制系统西门子控制系统欧陆控制系统相比具有很高的性能价格比成熟性和可靠性都能够得到保证且技术水平位居世界领先行列。此外在系统维护方面康拓司能够保证提供2小时的电话支持服务和8小时的现场服务并能够及时供应各种系统维修配件。
四、项目的内容及目标
．项目的主要内容
本项目将对我司抗生发酵规模较大的三个红霉车间现计算机自动化控制主要内容包括
二车间个大罐8T发酵体积；
六车间个大罐78T发酵体积；
九车间个大罐T发酵体积；
共计9T发酵体积现计算机自动化控制及与之配套的发酵工艺综合分析系统。
主要技术参有
．检测参发酵温度、罐压力、空气流量、PH值、溶解氧、空气流量、发酵液体积、尾气中的二氧化碳和二氧化碳含量以及系统的参检测；
．2控制参温度控制、PH控制、补料控制、消沫控制、空气流量控制等。
2．项目的目标
2．功能目标
2．．对抗生发酵生产过程现不间断连续监控保证车间生产连续、稳定、安全、高效运行；
2．．2满足生产工艺要求具有现场操作、参修改、报警显示、时和历史趋势显示、报表自动生成以及打印输出等功能；
2．．具有网络通讯、据接口可现息共享。
2．2性能目标
2．2．系统的可靠性由于控制器I/O端口与现场直接连接因此对可靠性要求尤为严格拟选的集散控制系统的平均无故障时间应大于小时。
2．2．2系统的时性对现场监控息施时监测系统采集时间必须满足发酵生产工艺要求既采集参时间为2秒的时要求。
2．2．系统的安全性系统必须对系统管理员、工程师和操作员设置不同的操作权限要防止发生误操作和越权操作。
2．效益目标
发酵水平提高单罐消耗下降产量提高8以上。
五、项目的技术可行性
.我国测控领域控制系统结构的发展
一个控制系统由I/O设备传感器和执行器、控制硬件、控制软件、人机接口及与息系统的连接等组成。设备级现场总线使I/O模件和控制箱得以分开以太网使得现场采集的据集成到企业应中。
.早期的集中式控制系统
8年代初期控制系统使以单板机组成的机控制装置与上位机系统连接采串行通方式所有模件集中布置在一个或几个机柜中。由这些装置构成的系统为集中式控制系统或分层控制系统。这种系统为我国自动化控制系统发挥了重要作其开拓性的践是今天控制系统丰富彩的基础。但是这类系统技术上已经落后不符合控制系统分布、开放的发展趋势。
.2CS控制系统
CS在我国控制系统中得到了广泛的应。传统的CS主要有层结构第层是I/O层；第2层是控制器层；第层是人机接口层；第层是企业息系统层。这种结构除在第层、第层之间采以太网外其他都是专网络控制设备及软件也是专的开放程度不够给系统维护及升级带来不便。
CS在设备配置上还要求网络、控制器、电源甚至模件等都为冗余结构支持无扰切换和带电插拔由于设计上的高要求导致CS成本太高。
.PLC可编程逻辑控制器
严格说来单独的PLC因缺少人机接口及息系统等部分不是一个控制系统。PLC由于其高可靠性及使的方便性占领着很大的市场份额。从控制系统结构来看传统的PLC相当于通化的机监控装置由电源模件、CPU模件、I/O模件、槽板及扩展插箱组成使厂家提供的梯形图逻辑语言进行编程。但随着市场的需要及CS的挑战PLC家族在以下几方面得到了发展①分布式I/O连接能力方面由于许高档PLC支持远程I/O及现场总线网络如eviceNetProfibus等使PLC向下连接分布；②厂级控制系统连接方面许PLC支持高速网络如EthernetControlNetProfibus等；③软件的开放性方面由于许PLC支持OPC标准objectliningnembeingforprocesscontrol使软、硬件平台之间的据通找到了一个现的标准。这种部分开放上部分专所构成的系统可能还会延续一段时间。
但是PLC需配置额外的设备和电路与CS相比虽有成本上的优势但可靠性、电气性能却不如CS。
.FCS现场总线控制系统
FCSfielbuscontrolsystem顾名思义基于现场总线根据IEC标准及现场总线基金会的定义现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的式双向传输、分支结构的通网络。现场总线系统应具有以下技术特点①系统的开放性；②互可操作性与可性；③现场设备的智能化与功能自治性；④系统结构的高度分散性；⑤对现场环境的适应性。
由于有以上技术要求现场总线控制系统将是开放系统的主要支撑力量。由于受集团利益的限制现场总线网络本身目前还未形成一个单一的标准。
现场总线控制系统不仅需要控制系统设备制造商的支持主要的是要得到分散在现场的传感器及执行设备的支持以代CS的/模拟混合技术成为全式系统。这样的系统才会比CS有很大的技术及成本优势但现场总线控制系统近几年内难以现。
