一、生产设备的自动化改造

1. 反应过程自动化

• 自动进料：通过计量泵（如柱塞泵、隔膜泵）、失重式喂料机按预设配方精准输送原料（固体、液体、气体），精度可达 ±0.1%，避免人工投料的误差和接触风险（部分中间体原料有毒性）。

• 参数自动调控：反应釜夹套连接自动温控系统（如导热油循环、电加热），通过 PLC 实时调节温度（精度 ±1℃）；配备压力传感器、搅拌转速控制器，自动维持反应压力（如 0.1-10MPa）和搅拌强度，确保反应均匀。

• 自动出料与转移：反应结束后，通过气动阀门、真空输送或泵体将物料自动转移至下一工序（如结晶罐、过滤设备），全程密闭无泄漏，减少交叉污染。

• 智能反应釜系统：核心反应设备（如高压釜、搪瓷反应釜）配备自动化组件：

2. 分离纯化环节自动化

• 结晶与过滤自动化：结晶罐通过自动降温 / 升温程序（如阶梯式控温）控制晶体生长，配合在线粒度仪实时监测晶体大小，自动调整搅拌速度或降温速率；过滤设备（如板框压滤机、离心过滤机）采用自动卸料装置，完成过滤后自动开启滤布清洗、残渣排出，无需人工操作。

• 层析与精馏自动化：对于高纯度要求的中间体（如手性化合物），层析柱或精馏塔配备自动进料 / 出料阀、在线浓度检测仪（如近红外光谱仪 NIR），根据检测结果自动调节回流比、柱温，确保目标组分纯度达标（如≥99.9%）。

二、自动化控制系统的核心作用

1. PLC/DCS 系统集中管控

• 操作人员在 HMI（人机界面）预设生产配方（如原料比例、反应时间、温度曲线），系统自动执行各步骤（如先加溶剂、升温至 50℃、滴加原料 A），无需手动分步操作。

• 实时采集各环节数据（温度、压力、流量、pH 值、浓度等），通过趋势图直观展示，异常时自动报警（如超温、压力异常）并触发应急措施（如自动降温、切断进料）。

• 采用分布式控制系统（DCS）或可编程逻辑控制器（PLC）整合全流程设备，实现 “一键启动”“配方调用” 等功能：

2. 闭环控制与自适应调节

• 关键参数（如反应 pH 值、产物浓度）通过传感器实时反馈，系统自动调节执行机构：例如，当 pH 值偏离设定范围（如要求 7.0±0.2），自动开启酸碱计量泵补加试剂；当精馏塔塔顶组分纯度下降，自动提高回流比，确保产品合格。

三、物料管理与物流自动化

1. 原料与成品的智能仓储

• 原料仓采用自动化立体仓库，通过 AGV（自动导引车）或机械臂实现原料的入库、出库和称重，结合 RFID 标签或二维码追溯原料信息（批号、纯度、有效期），避免人工仓储的错发、混料风险。

• 中间体成品通过自动灌装线（如西林瓶、桶装机）完成分装，配合自动贴标机标注信息，全程记录生产数据（如灌装量、时间），满足 GMP 对可追溯性的要求。

2. 管道化与密闭输送

• 采用密闭管道系统连接各设备（反应釜→过滤机→干燥机），通过阀门组自动切换物料流向，配合 CIP（在线清洗）、SIP（在线灭菌）系统定期清洁管道，避免物料暴露和交叉污染（尤其适用于无菌中间体）。

四、质量监控与合规自动化

1. 在线检测与实时放行

• 引入过程分析技术（PAT），如在线红外光谱（FTIR）、高效液相色谱（HPLC）、激光粒度仪等，实时检测反应液或成品的关键指标（纯度、杂质含量、粒径分布），数据直接传输至控制系统，合格则自动进入下一工序，不合格则触发返工程序，减少传统离线检测的滞后性。

2. 数据记录与合规追溯

• 系统自动记录生产全过程数据（设备参数、操作记录、检测结果），形成电子批记录（EBR），符合 FDA、EMA 等监管机构对数据完整性的要求（如不可篡改、可追溯）。

• 自动生成合规报告（如偏差报告、质量回顾报告），简化审计流程，降低人工记录的错误率。

五、安全与环保自动化

1. 风险自动防控

• 危险工序（如易燃易爆原料反应、有毒气体使用）配备自动防爆装置（如泄爆阀、惰性气体保护系统），当检测到可燃气体浓度超标或压力异常，系统自动切断电源、启动通风，避免安全事故。

2. 三废处理自动化

• 废水、废气处理单元与主生产系统联动，例如，反应产生的酸性废水自动流入中和池，通过 pH 传感器控制碱液投加量，达标后自动排放；废气经吸附塔处理，在线监测达标后自动排放，减少环保风险。

总结