基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)藥物流管理信息系統(tǒng)研究

徐滬萍，姚 念

(武漢理工大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，湖北 武漢430070)

1 研究背景

在國(guó)家新出臺(tái)的《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中，將智能醫(yī)藥概念列入規(guī)劃重點(diǎn)實(shí)施范圍，旨在運(yùn)用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)醫(yī)藥行業(yè)進(jìn)行優(yōu)化，改善藥品成本和安全問(wèn)題。依據(jù)中國(guó)藥品監(jiān)督管理局對(duì)醫(yī)藥制造和經(jīng)銷(xiāo)環(huán)節(jié)的規(guī)范，結(jié)合藥監(jiān)碼，重點(diǎn)對(duì)醫(yī)藥制造企業(yè)的生產(chǎn)和倉(cāng)儲(chǔ)進(jìn)行信息化改造和管理，實(shí)現(xiàn)藥品生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)藥品從原材料直至銷(xiāo)售出庫(kù)全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量追蹤管理，提升制造企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低成本，提高藥品供應(yīng)鏈的效益，為藥品研發(fā)提供新的思路，并協(xié)助政府對(duì)藥品的安全進(jìn)行有效管理［1］。

從目前各國(guó)醫(yī)藥流通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀來(lái)看，中國(guó)醫(yī)藥物流的發(fā)展最缺的不是硬件，而是軟件，即缺少醫(yī)藥物流規(guī)范管理、醫(yī)藥物流網(wǎng)絡(luò)體系及醫(yī)藥物流的增值服務(wù)。雖然中國(guó)醫(yī)藥物流的基礎(chǔ)設(shè)施與裝備已初具規(guī)模，但大多為粗放經(jīng)營(yíng)，內(nèi)在質(zhì)量較差，運(yùn)作效率較低。因此，目前醫(yī)藥流通業(yè)對(duì)醫(yī)藥物流的管理極為缺乏，或者說(shuō)目前的管理不能適應(yīng)醫(yī)藥物流的發(fā)展?，F(xiàn)代物流的引入從手段上給當(dāng)前的醫(yī)藥流通業(yè)提供了一種新的工具，在更深層次上給整個(gè)醫(yī)藥流通體系提供了一種新的流通機(jī)制和理念。

在藥品生產(chǎn)線和原料倉(cāng)儲(chǔ)重地部署RFID、WSN 等相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)［2］，構(gòu)建基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的醫(yī)藥物聯(lián)網(wǎng)信息管理應(yīng)用系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)藥品賦碼管理、藥品生產(chǎn)流程在線監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制、藥品倉(cāng)儲(chǔ)信息管理和藥品物流跟蹤與溯源等物流信息服務(wù)功能，具有一定的先進(jìn)性和實(shí)用價(jià)值。

2 醫(yī)藥物流管理信息系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)應(yīng)用RFID 技術(shù)和傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)藥品信息和相關(guān)的藥品生產(chǎn)流程中信息的采集功能，利用WSN、Intranet 實(shí)現(xiàn)信息的傳送，其結(jié)構(gòu)是一個(gè)基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的復(fù)雜系統(tǒng)，由相互聯(lián)系的若干子系統(tǒng)構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)藥品信息采集、傳輸、集中管理、綜合應(yīng)用的功能。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中，工作人員通過(guò)局域網(wǎng)(local area network，LAN)/廣域網(wǎng)(wide area network，WAN)進(jìn)入驗(yàn)證中心，查詢數(shù)據(jù)庫(kù)的資料，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)基本藥品電子監(jiān)管碼包裝賦碼與管理、藥品生產(chǎn)流程在線監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制、藥品倉(cāng)儲(chǔ)可視化與智能化信息管理、藥品生產(chǎn)供應(yīng)鏈管理，以及工廠出入管理等多項(xiàng)功能。

建立信息處理與監(jiān)控中心，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和新型傳感技術(shù)對(duì)整個(gè)醫(yī)藥企業(yè)實(shí)現(xiàn)綜合的管理和監(jiān)控，包括企業(yè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門(mén)禁管理與人員定位監(jiān)控管理系統(tǒng)、藥品倉(cāng)庫(kù)管理、醫(yī)藥供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)、二維條碼防偽系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)管理系統(tǒng)、企業(yè)ERP(enterprise resource planning)系統(tǒng)和污水處理監(jiān)控管理等。系統(tǒng)中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息和管理信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行集中管理和監(jiān)控，系統(tǒng)提供的是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、基于集中管理監(jiān)控模式的自動(dòng)化、智能化和高效率的技術(shù)手段。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 藥品電子監(jiān)管碼包裝賦碼與二維碼防偽

2.2.1 面向物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的藥品電子監(jiān)管碼

藥品電子監(jiān)管碼是中國(guó)政府對(duì)產(chǎn)品實(shí)施電子監(jiān)管為每件產(chǎn)品賦予的標(biāo)識(shí)。醫(yī)藥行業(yè)作為特殊的行業(yè)，使用藥品電子監(jiān)管碼，做到對(duì)每件產(chǎn)品的唯一識(shí)別，集中存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)全國(guó)覆蓋和全程跟蹤，完成對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的追溯。

圖2 所示為藥品電子監(jiān)管碼包裝賦碼與管理系統(tǒng)部署示意圖。在藥品包裝過(guò)程中，將生產(chǎn)線所涉及的藥品納入電子監(jiān)管碼賦碼管理系統(tǒng)中，將藥品生產(chǎn)流程、藥品倉(cāng)儲(chǔ)管理、藥品追溯等功能結(jié)合在一起，構(gòu)建藥品電子監(jiān)管碼包裝賦碼與管理系統(tǒng)，建立與商品編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)藥品電子監(jiān)管碼包裝賦碼系統(tǒng)來(lái)完成藥品包裝過(guò)程中關(guān)聯(lián)關(guān)系的建立［3］。

圖2 藥品電子監(jiān)管碼包裝賦碼與管理系統(tǒng)示意圖

通過(guò)監(jiān)管網(wǎng)，生產(chǎn)企業(yè)和經(jīng)銷(xiāo)企業(yè)可以迅速了解產(chǎn)品市場(chǎng)情況，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，實(shí)現(xiàn)品牌推廣，掌握物流信息;消費(fèi)者可以借助短信、電話、網(wǎng)絡(luò)，以及終端設(shè)施等形式查詢藥品的真實(shí)性和質(zhì)量信息;監(jiān)管執(zhí)法部門(mén)可以及時(shí)掌握有關(guān)產(chǎn)品假冒違法的藥品信息，迅速采取執(zhí)法行動(dòng)，對(duì)有質(zhì)量問(wèn)題的藥品進(jìn)行流程追溯和責(zé)任追究，對(duì)問(wèn)題和缺陷藥品進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確地召回管理，將政府監(jiān)管、企業(yè)自律和社會(huì)監(jiān)督很好地結(jié)合起來(lái)，推動(dòng)和諧社會(huì)的建設(shè)。

2.2.2 二維碼防偽技術(shù)

對(duì)于一些具有專利性的藥品，采用二維碼防偽技術(shù)可對(duì)整個(gè)物流鏈進(jìn)行有效的管理，確保藥品物流環(huán)節(jié)的高效性和準(zhǔn)確性。二維條碼是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面(二維方向上)分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息［4］，在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過(guò)圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀來(lái)實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。

二維碼由一個(gè)碼號(hào)和密碼組成，建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)，批量生成二維碼，為每個(gè)產(chǎn)品建立一個(gè)唯一的二維碼。二維碼防偽原理圖如圖3 所示，消費(fèi)者可以通過(guò)網(wǎng)站查詢產(chǎn)品真?zhèn)涡畔?，通過(guò)手機(jī)二維碼掃描客戶端，識(shí)別產(chǎn)品信息;廠商通過(guò)二維碼識(shí)別掃描即可連接產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫(kù)，獲知產(chǎn)品真?zhèn)魏彤a(chǎn)品密碼。在包裝環(huán)節(jié)，對(duì)藥品采用二維碼防偽處理，對(duì)物流、防偽、溯源進(jìn)行一體化管理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品信息的識(shí)別和溯源，從而達(dá)到防偽和追蹤的目的，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，打擊假冒偽劣以及哄抬藥價(jià)的行為，維護(hù)消費(fèi)者的權(quán)益。

圖3 二維碼防偽原理圖

2.3 基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)藥生產(chǎn)流程檢測(cè)

藥品生產(chǎn)的質(zhì)量取決于藥品生產(chǎn)流程中的質(zhì)量控制，將傳感檢測(cè)技術(shù)、質(zhì)量控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的藥品生產(chǎn)流程實(shí)時(shí)在線智能監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制，可以極大提高藥品生產(chǎn)的可靠性，確保藥品質(zhì)量。藥品生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)包括獲取各條藥品生產(chǎn)線的生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)以及污水處理檢測(cè)。

2.3.1 生產(chǎn)參數(shù)檢測(cè)

藥品生產(chǎn)流程包含多道工序和多個(gè)過(guò)程，影響藥品質(zhì)量的因素涉及工作環(huán)境的溫度、濕度、無(wú)菌程度、原水的水質(zhì)、藥量等多種物理量以及生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)包括流量、壓力、溫度等。這些與藥品生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)的監(jiān)測(cè)參數(shù)都需要選用相關(guān)的傳感器和監(jiān)測(cè)手段來(lái)獲取，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)功能。

2.3.2 生產(chǎn)污水處理監(jiān)控

制藥污水處理監(jiān)控系統(tǒng)主要由生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制、在線儀表檢測(cè)和污水處理流程智能控制3 個(gè)大系統(tǒng)組成。

生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制的主控制器采用高性能PLC 可編程序控制器，構(gòu)成安全穩(wěn)定的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，具有“分散控制、集中管理、數(shù)據(jù)共享”的特點(diǎn)。生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)藥品污水處理過(guò)程全自動(dòng)化為目的，主要功能包括:污水處理生產(chǎn)過(guò)程各種主要工藝參數(shù)的采集、各種能耗、物耗和進(jìn)出處理池水流量的計(jì)量和累計(jì)、處理污水過(guò)程設(shè)備工況和工藝流程狀況監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、實(shí)現(xiàn)工藝電控設(shè)備的順序、條件、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)控制、PID 調(diào)節(jié)等控制功能，以及流量及電功參數(shù)的自動(dòng)累積和數(shù)據(jù)處理功能［5］。

2.4 基于物聯(lián)網(wǎng)的可視化智能倉(cāng)庫(kù)管理

2.4.1 倉(cāng)庫(kù)門(mén)禁及人員定位系統(tǒng)

門(mén)禁系統(tǒng)由門(mén)禁機(jī)、電磁鎖、識(shí)別卡和計(jì)算機(jī)組成。員工只需將卡上的讀卡區(qū)對(duì)準(zhǔn)門(mén)禁卡上讀卡器的紅外線射線，門(mén)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)。

利用RFID 技術(shù)，采用RFID 人員定位軟件產(chǎn)品，通過(guò)使用有源電子標(biāo)簽，定位器等設(shè)備，以及監(jiān)視錄像系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工人員本身的追蹤定位，并將跟蹤得到的定位數(shù)據(jù)通過(guò)有線或無(wú)線組網(wǎng)方式，實(shí)時(shí)上傳給監(jiān)控管理中心計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)安全管理信息化和可視化［6］。

2.4.2 藥品包裝管理系統(tǒng)

在藥品生產(chǎn)線上配置RFID 閱讀器和合適的傳感器，當(dāng)原材料采購(gòu)成功后，把相關(guān)批次信息存儲(chǔ)到RFID 芯片上并給以標(biāo)記，當(dāng)生產(chǎn)線上的閱讀器識(shí)別到原料的卡片信息時(shí)，將時(shí)間、批次等相關(guān)信息上傳給數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)，相關(guān)工作人員也佩戴存有自身信息的卡片，包括姓名、年齡、職位等基本信息，當(dāng)操作人員靠近并準(zhǔn)備啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，通過(guò)感應(yīng)將操作的相關(guān)信息，如操作員信息、操作時(shí)間等信息上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)，以此來(lái)確定設(shè)備工作狀態(tài)及生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)，經(jīng)后臺(tái)管理軟件分析處理來(lái)判斷工序。然后結(jié)合設(shè)備開(kāi)機(jī)次數(shù)、時(shí)間和生產(chǎn)速率信息得出各工件生產(chǎn)時(shí)間、數(shù)量等相關(guān)信息［7］，根據(jù)采集到的信息，在后臺(tái)軟件管理系統(tǒng)中實(shí)時(shí)了解當(dāng)前訂單的生產(chǎn)進(jìn)度。車(chē)間管理人員根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)進(jìn)度制定詳細(xì)的可實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)計(jì)劃，或者根據(jù)實(shí)際情況對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行有效調(diào)整(包括改序，插序等)，根據(jù)生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)計(jì)數(shù)，計(jì)算出裝配過(guò)程中各個(gè)相關(guān)工位所需要的物料信息，以及需要物料的時(shí)間點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)物料拉動(dòng)管理，進(jìn)行合理的生產(chǎn)調(diào)度，提高工作效率。

通過(guò)應(yīng)用RFID 技術(shù)，可以完成自動(dòng)化生產(chǎn)線運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)生產(chǎn)線上對(duì)原材料、半成品和產(chǎn)成品的識(shí)別與跟蹤，減少人工識(shí)別成本和出錯(cuò)率，提高效率和效益。采用RFID 技術(shù)之后，就能通過(guò)識(shí)別電子標(biāo)簽快速?gòu)钠奉惙倍嗟膸?kù)存中準(zhǔn)確地找出工位所需的原材料和半成品。RFID 技術(shù)還能幫助管理人員及時(shí)根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度發(fā)出補(bǔ)貨信息，實(shí)現(xiàn)流水線均衡、穩(wěn)步生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)量的控制與追蹤。

2.4.3 藥品倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)

建立基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的現(xiàn)代化、智能化的藥品倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理現(xiàn)代化的前提和基礎(chǔ)［8］。藥品倉(cāng)庫(kù)管理是基于物聯(lián)網(wǎng)的RFID 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。將附帶產(chǎn)品信息的RFID 貼片在進(jìn)入藥品倉(cāng)庫(kù)前貼在藥品和藥品原材料的外包裝上，并通過(guò)倉(cāng)庫(kù)中固定安裝的RFID 讀卡器和手持移動(dòng)讀卡器，進(jìn)行藥品和藥品原料在倉(cāng)庫(kù)的定位，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的智能管理［9］。圖4 為藥品倉(cāng)儲(chǔ)管理部署示意圖。

基于RFID 的數(shù)字化倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)是對(duì)傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展，其主要由以下幾個(gè)核心模塊構(gòu)成:①藥品入庫(kù)管理模塊;②藥品出庫(kù)管理模塊;③藥品庫(kù)存管理模塊;④藥品架位管理模塊;⑤藥品信息檢索與查詢模塊;⑥報(bào)表生成、打印模塊;⑦系統(tǒng)輔助功能模塊［10］。

圖4 藥品倉(cāng)儲(chǔ)管理部署示意圖

3 結(jié)論

筆者將物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用于醫(yī)藥產(chǎn)品的“在產(chǎn)”、“在庫(kù)”、“在途”、“在銷(xiāo)”、“在用”以及“在監(jiān)管”6個(gè)環(huán)節(jié)，全過(guò)程應(yīng)用射頻識(shí)別、傳感器及互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，確保醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)乃至整個(gè)供應(yīng)鏈能夠在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)復(fù)雜多變的市場(chǎng)作出快速反應(yīng)，提高供應(yīng)鏈對(duì)市場(chǎng)變化的適應(yīng)能力。

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