本文件覆盖流程制造行业(食品、饮料、医药、精细化工等)的端到端场景:从配方/工艺研发、原料接收与前处理、批次生产(S88)、热处理/杀菌、分离纯化、充填包装到放行与入库。以MES/EBR(电子批生产记录)为核心,说明与ERP/PLM/LIMS/QMS/WMS/SCADA/EMS/CMMS/APS/序列化/追溯平台/BI的集成与数据流,覆盖5M1E+E要点、工艺流程、关键指标、合规与追溯模型。
合规模型
GxP/HACCP/FSMA/ISO22000
阅读提示:各小节包含“输入/输出、关键设备/单元、工艺参数、MES/EBR 事务与质控点、数据采集项、5M1E+E 要点”。风格与前述半导体/PCBA/离散制造文档一致,便于统一治理。
研发与法规层
主配方、工艺包、法规限度统一管理,确保源头一致性。
- PLM / R&D:配方版本、ECN、关键质量属性(CQA/QTPP)。
- 法规库:GMP/HACCP/食品安全指标、标签规范。
设计合规
批次执行中枢
MES/EBR + APS 负责控制配方、批生产、电子签名与放行。
- APS:批计划、罐/管线排程、换线与清线窗口。
- MES/EBR:控制配方、阶段签核、异常/偏差、批放行门控。
批记录核心
工厂设备与公辅层
工艺控制、CIP/SIP、公辅能耗与维护数据实时采集。
- DCS/SCADA/PCS:过程参数、报警、程序联锁。
- EMS/CMMS:蒸汽/冷却水/洁净度、PM/点检、备件。
过程透明
合规与洞察层
质量、实验、序列化与追溯平台提供数据完整性与监管能力。
- LIMS/QMS:样品、稳定性、偏差/CAPA、培训。
- 序列化/BI:DSCSA/FMD、EPCIS、批放行周期、能耗/碳排。
全链追溯
1.1 系统清单
核心 MES/EBR:批记录、配方管理(S88)、工艺段/单元程序、在制、电子签名/审计
ERP:物料/供应商、配方主数据、采购/成本、批次/FEFO、客户订单
PLM/配方研发:主配方/工艺包、ECN/变更、规格/限度
LIMS:样品管理、稳定性、环境/微生物、检验结果与放行
QMS:偏差/投诉/CAPA/审计/培训、变更控制
WMS:原辅包材/成品仓、批次/库位、冷链、ASN/POD
SCADA/PCS/DCS:工艺控制、过程参数、报警、CIP/SIP
EMS/公辅:蒸汽/冷却水/压缩气/洁净度/温湿度/能耗
CMMS/EAM:PM/点检/CM、备件
APS:产能/换线/批计划与罐/线排程
序列化/追溯:GS1/DSCSA/FMD、EPCIS
BI/数据湖:批次良率/释放周期/质量与能耗看板
1.2 集成关系与数据流(ISA-95/S88)
MES / EBR
控制配方 / 批执行 · 批记录 / 电子签名
SCADA / PCS / DCS
工艺参数 / 报警 / CIP · SIP
LIMS / QMS
样品 / 检验 / 放行 / 偏差
MES / ERP / WMS
序列绑定 / 物流履历
执行数据
MES / ERP / WMS · 合规记录
典型接口事件(示例)
主数据下发
- 源 → 目标
- ERP/PLM → MES
- 关键字段
- 物料/批次属性、主配方、限度/规格、过敏原、保质期
- 触发时机
- 新建/ECN
批计划
- 源 → 目标
- APS/ERP → MES
- 关键字段
- 批号、配方版本、目标罐/线、批量、开始窗口
- 触发时机
- 排程
称量/分配
- 源 → 目标
- WMS ↔ MES
- 关键字段
- 批次/FEFO、称量结果、二人复核、留样
- 触发时机
- 备料/投料
过程数据
- 源 → 目标
- SCADA/DCS → MES/LIMS
- 关键字段
- 温度/压力/pH/DO/流量/转速、报警、CIP/SIP 曲线
- 触发时机
- 实时/阶段
放行检验
- 源 → 目标
- LIMS/QMS → MES/ERP
- 关键字段
- 样品/检验项、结果/判定、COA、偏差/变更
- 触发时机
- 关键点/完工
包装序列化
- 源 → 目标
- 序列化平台 ↔ MES/ERP/WMS
- 关键字段
- GS1 码、批号/序列、父子关系(箱/托)
- 触发时机
- 充填/贴标
入库过账
- 源 → 目标
- MES/WMS → ERP
- 关键字段
- 批/序列、数量、库位、冷链温度轨迹
- 触发时机
- 合格入库
1.3 主数据与编码
配方/版本
主配方(Master Recipe)→控制配方(Control Recipe);有效期与ECN;批量/规模化系数。
批次与条码
批号、子批(中间体/半成品)、容器/罐号、设备台账、GS1 条码/EPCIS 事件。
SOP/作业票
步骤/阈值/等待逻辑、二人复核、电子签名与审计追踪。
人员/资质
GMP 培训矩阵、过敏原/高洁净区权限、年审。
清洗与灭菌
CIP/SIP 程序、配方/化学品、验证曲线、残留限度。
1.4 标准/合规与验证
- GxP/GMP:21 CFR Parts 11/210/211、EU Annex 11、ICH Q7/Q8/Q9/Q10、GAMP5、数据完整性(ALCOA+)。
- 食品安全:HACCP、ISO 22000、FSSC 22000、FDA FSMA、过敏原管理、清真/犹太认证(如需)。
- 追溯/序列化:GS1、EPCIS、DSCSA(美)、FMD(欧)、UDI(医疗器械)。
人(Man)
- 关键点
- 资质/年审、洁净级别、交叉污染防控、培训记录
- 在 MES/集成中的体现
- 上岗校验、门禁分区、二人复核、电子签名
机(Machine)
- 关键点
- 罐/反应釜/灌装线、联锁、校准、PM、CIP/SIP 能力
- 在 MES/集成中的体现
- 设备状态/报警、程序下发锁定、校准证书有效性
料(Material)
- 关键点
- FEFO/保质期、过敏原、清真/犹太、冷链、留样
- 在 MES/集成中的体现
- 批次属性校验、替代料审批、温控/温漂告警、采样与留样
法(Method)
- 关键点
- 配方步骤、等待/搅拌/升温曲线、清洗/灭菌验证
- 在 MES/集成中的体现
- 控制配方(S88)、参数阈值/联锁、CIP/SIP 验证曲线归档
环(Environment)
- 关键点
- 洁净度/压差、温湿度、微生物、能耗、公辅
- 在 MES/集成中的体现
- EMS/SCADA 接入、越界拦截、批记录关联
检(Examination)
- 关键点
- 在制/放行、微生物/理化/感官、稳定性
- 在 MES/集成中的体现
- LIMS 集成、COA 自动生成、放行门控
3.1 配方/工艺研发与NPI
输入 / 输出
- 输入:市场/法规要求、原料规范、工艺窗口、试验方案。
- 输出:主配方、工艺包、规格/限度、标签配方与营养成分表(食品/饮料)。
关键系统
PLM/研发平台、LIMS(方法学/稳定性)、ERP(物料码)、MES(试制路由/EBR)。
技术要点 / MES 行为
- 放大系数、混合均匀度、收率、关键质量属性(CQA)与关键工艺参数(CPP)。
- 标签合规/过敏原标识;工艺 DOE 与控制策略。
主配方版本控制、控制配方实例化、试制 EBR 与偏差经验库沉淀。
3.2 原辅料接收与前处理
来料接收/IQC
- 输入/输出
- 供应商→合格批
- 关键设备/单元
- 采样器、快检/留样
- 工艺参数/指标
- 外观/理化/微生物、证书校验
- MES/EBR 质控点
- IQC 结果回传、批次属性/保质期、FEFO
- 5M1E+E 要点
- 隔离区、过敏原标识、冷链温度轨迹
称量/分配
- 输入/输出
- 原料→称量包
- 关键设备/单元
- 电子秤、条码/RFID
- 工艺参数/指标
- 允差、交叉污染防控
- MES/EBR 质控点
- 二人复核、偏差记录、留样编号
- 5M1E+E 要点
- 洁净级别、器具清洁状态、计量校准
预处理
- 输入/输出
- 清洗/切割/溶解
- 关键设备/单元
- 前处理线/溶解槽
- 工艺参数/指标
- 温度/时间/搅拌/过滤目数
- MES/EBR 质控点
- SOP 参数、在制取样
- 5M1E+E 要点
- 用水等级(PW/WFI)、过敏原隔离
3.3 配料/混合/反应/发酵
混合/乳化
- 输入/输出
- 称量包→均相体系
- 关键设备
- 搅拌釜/乳化机
- CPP/指标(示例)
- 转速/剪切、温度、均匀度、粘度
- MES/EBR 事务点
- 阶段签核、取样/LIMS、报警联锁
- 5M1E+E 要点
- 密封/惰性气体保护、静电/防爆
反应/水解
- 输入/输出
- 底物→目标产物
- 关键设备
- 反应釜
- CPP/指标(示例)
- 温度/压力/pH、时间、转化率
- MES/EBR 事务点
- 批参数曲线、偏差/越线拦截
- 5M1E+E 要点
- 联锁/安全阀/HAZOP
发酵
- 输入/输出
- 接种→生物量/代谢物
- 关键设备
- 发酵罐
- CPP/指标(示例)
- pH/DO、通气/搅拌、菌体活性
- MES/EBR 事务点
- 在线传感(软测量)、CIP/SIP 记录
- 5M1E+E 要点
- 无菌/洁净分级、交叉污染防控
3.4 热加工与杀菌(巴氏/UHT/灭菌/SIP)
- 巴氏/高温短时(HTST)/UHT:时间-温度曲线(F 值)、ΔT、保温时间;金属探测与异物控制。
- 无菌处理/蒸汽灭菌:121℃/15min(示例)或等效条件;SIP 步骤、温度/压力曲线与冷点验证。
- MES/EBR:热处理程序与联锁、曲线比对、越界拦截、放行门控。
3.5 过滤/离心/均质/干燥/结晶
过滤/澄清/抛光
- 输入/输出
- 料液→澄清液
- 设备
- 过滤器/膜
- CPP/指标
- 通量/压差、截留率、微生物限度
- MES/EBR 事务点
- 滤材批次追溯、完整性测试
- 要点
- 预润湿/冲洗、灭菌状态
离心
- 输入/输出
- 固液分离
- 设备
- 离心机
- CPP/指标
- 转速/时间/温控、含固量
- MES/EBR 事务点
- 过程曲线与报警
- 要点
- 动平衡/护罩/防爆
均质
- 输入/输出
- 粒径减小
- 设备
- 高压均质机
- CPP/指标
- 压力/次数、D90 粒径
- MES/EBR 事务点
- 能耗/温升监控、阈值拦截
- 要点
- 密封/清洁/润滑剂食品级
干燥/喷雾/冷冻干燥
- 输入/输出
- 粉/固体
- 设备
- 喷雾干燥/冻干
- CPP/指标
- 进/出口温度、真空度、含水率
- MES/EBR 事务点
- 批曲线/残留溶剂、放行限度
- 要点
- 防爆/粉尘/溶剂回收
结晶
- 输入/输出
- 晶体形成
- 设备
- 结晶器
- CPP/指标
- 过饱和/温度轨迹、粒度分布
- MES/EBR 事务点
- 在线粒度/采样、洗涤与干燥衔接
- 要点
- 晶型控制/种晶/搅拌
3.6 充填/分装/封口/贴标/序列化
输入 / 输出
- 输入:合格中间体/成品液/粉,包材(瓶/盖/垫/铝箔/袋/托盘)。
- 输出:单品/箱/托层级序列化成品,标签/营养/药品信息。
关键设备 / 参数
- 灌装机/旋盖/封口/贴标/喷码;真空/压差、重量控制(平均重量法)。
- 金检/X-Ray、外观相机、在线重量检重。
MES / 序列化 / 质控
- 配方/设备状态校验、清线/过敏原换线(SMED)与清洁验证记录。
- 序列化:GS1 码、父子关系(单品→箱→托),退货/召回可追溯。
- 抽样与在线检:灌装重量、密封完整性、外观缺陷。
3.7 包装/仓储(常温/冷链)/入库/出货
包装/标签
法规标签(配料表/营养/警示/批号/有效期)、冷链指示、序列码。
冷链/仓储
温区/湿度、温度探头校准、温度偏差处置与CAPA。
入库/出货
WMS 过账、FEFO、客户订单、COA 附件;ASN/POD、EPCIS 事件上报。
建议建立批次证据链(参数曲线、样品结果、电子签名、报警/偏差、序列化事件)入湖,支持审计追溯。
- 偏差/异常:自动越界拦截、电子批记录关联、临时控制上限/下限、放行门控。
- CAPA:根因(5Why/鱼骨)、纠正与预防、效果验证、关闭周期 KPI。
- 变更(CC/ECN):配方/工艺/设备/清洁方案;灰度/回退策略;有效期切换。
- 召回与投诉:序列化链路、EPCIS 事件、客户批次范围界定与追溯报告。
- ALCOA+ 原则:可归属、可读、及时、原始、准确(以及完整、一致、持久、可得)。
- 电子签名/审计追踪:关键步骤双签、权限最小化、时间同步、不可否认性。
- 备份/灾备:批记录、曲线、LIMS/COA、序列化事件的多地备份与留存周期。
称量/分配
- 代表性指标/规范
- 允差、交叉污染控制、二人复核、计量器具校准有效
混合/发酵
- 代表性指标/规范
- 均匀度、pH/DO、温度/转速、菌体活性、Cpk≥1.33(示例)
热处理/杀菌
- 代表性指标/规范
- F 值、温-时曲线、冷点验证、金检/X-Ray 通过率
过滤/均质
- 代表性指标/规范
- 压差/通量、完整性测试、粒径 D90、含水率
充填/封口
- 代表性指标/规范
- 重量控制(平均重量法)、密封完整性、外观缺陷 AQL、序列化成功率
冷链/仓储
- 代表性指标/规范
- 温度偏差次数、探头校准有效、FEFO 执行率
放行
- 代表性指标/规范
- COA 完整性、偏差/CAPA 关闭、稳定性抽样合规
说明:指标阈值需按行业与法规(婴配/酒饮/功能食品/无菌制剂/固体制剂等)以及客户规范定制;本模板与其他行业模板保持一致,可作为“工厂数字化母版”。