Process · MES

流程制造 · 配方驱动的 MES

围绕配方、参数与批记录打造合规生产链路,兼顾能源消耗与质量一致性。

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0. 文档总览

面向食品/饮料/医药的批次制造,从研发到放行构建合规可追溯体系

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。

覆盖环节
研发 → 放行 → 出货
核心对象
批次/配方/主配方→控制配方
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。
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1. 体系架构与系统集成

参照 ISA-95/S88,将配方、批执行、公辅与合规监控连接成闭环

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)

PLM / R&D

主配方 / 工艺包

ERP

物料 / 配方 / 采购

APS

批次计划 / 资源排程

MES / EBR

控制配方 / 批执行 · 批记录 / 电子签名

WMS

收料 / FEFO / 过敏原 / 库位

MES

领料 / 称量 / 分配 / 复核

SCADA / PCS / DCS

工艺参数 / 报警 / CIP · SIP

MES

单元程序 / 联锁 / 执行监控

LIMS / QMS

样品 / 检验 / 放行 / 偏差

MES

质量节点 / CAPA 闭环

序列化 / 追溯

包装码 / EPCIS 上报

MES / ERP / WMS

序列绑定 / 物流履历

执行数据

MES / ERP / WMS · 合规记录

BI / 数据湖

指标 / 趋势 / 证据链

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)。
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2. 人-机-料-法-环-检(5M1E+E)注意事项

以 GMP/HACCP 要求绑定资质、设备、公辅与检验的全流程约束

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
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3. 业务/工艺流程(研发 → 成品)

对齐 S88 批次模型,梳理配方研发至放行的关键节点与质控

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。
📊

4. KPI 与放行看板

围绕批次放行、偏差闭环与能耗构建多维运营看板

批次良率/收率
By 工艺段/设备
Right‑First‑Time
一次通过率
放行周期
批记录完成→LIMS 放行
偏差/CAPA
批次数/关闭时长
能耗/水耗
单位产量消耗
温控偏差
冷链/仓储/过程

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。

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5. 偏差/CAPA/变更/召回

将偏差、CAPA、变更与召回管理纳入电子批记录的闭环

  • 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。
🛡️

6. 数据完整性与电子记录(Part 11)

确保批记录、序列化、LIMS 数据满足 ALCOA+ 与 Part 11 要求

  • 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。
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附录 A:关键工序技术指标速查(示例上限)

可按行业法规延伸的参考阈值,用于场景化扩展

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”。