王秋蘭

在乙肝疫苗生產(chǎn)中發(fā)酵罐用于培養(yǎng)乙型肝炎表面抗原重組釀酒酵母細胞，是乙肝疫苗生產(chǎn)的重要設(shè)備。為適應(yīng)市場需求，乙肝疫苗產(chǎn)量不斷遞增，生產(chǎn)批數(shù)不斷增加，發(fā)酵批生產(chǎn)疊加進行，細胞收獲周期從5 d減少到3 d，設(shè)備運轉(zhuǎn)率大大提高，設(shè)備的維護需求明顯增加。

乙肝疫苗批生產(chǎn)投入成本高，發(fā)酵、純化和配制3個生產(chǎn)工藝，任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生問題都會造成很大的經(jīng)濟損失。發(fā)酵生產(chǎn)1批失敗，直接的經(jīng)濟損失是7萬～8萬。保持設(shè)備良好的運行狀態(tài)是發(fā)酵生產(chǎn)成功的重要條件之一，設(shè)備維修起著重要作用，同時承擔(dān)著重大壓力?，F(xiàn)實對設(shè)備維修管理和維修技能提出了更高的要求。

1 NBS的發(fā)酵罐概況

發(fā)酵生產(chǎn)使用的設(shè)備是20世紀90年代初引進美國NBS的發(fā)酵罐，至今已經(jīng)運轉(zhuǎn)18年。各種預(yù)防維護和維修工作的開展，保證了發(fā)酵罐設(shè)備的良好狀態(tài)。

設(shè)備維修是排除設(shè)備故障、恢復(fù)設(shè)備功能和保障設(shè)備正常運轉(zhuǎn)而進行的全部活動，是設(shè)備維護和管理的重要內(nèi)容。圍繞發(fā)酵罐設(shè)備正常運行，設(shè)備維修從未間斷過，維修操作的時間內(nèi)容和形式也隨生產(chǎn)需求和設(shè)備性能狀態(tài)不斷變化。

2 NBS發(fā)酵罐特點

NBS發(fā)酵罐設(shè)備由帶有夾層和保溫層的罐體、管道框架、酸堿罐、電源柜、儀表控制柜幾個部分組成。與培養(yǎng)基、細胞直接接觸的罐體及管道材料采用316 L不銹鋼，與外界連接的各口通過密封圈保持良好的密封性，避免一切外來微生物的污染。

發(fā)酵罐設(shè)備的控制系統(tǒng)采用ML4100控制器，通過開關(guān)控制、PID控制、級聯(lián)控制、手動方式與自動方式切換、以時間為基準的事件控制、報警控制，實現(xiàn)滅菌及細胞培養(yǎng)過程中所需要的溫度、壓力、空氣流量、攪拌、pH值、稱重等參數(shù)的控制操作。

發(fā)酵罐設(shè)置為細胞生長代謝提供優(yōu)化的環(huán)境，促進細胞生產(chǎn)繁殖，從而獲得大量優(yōu)質(zhì)的代謝產(chǎn)物。

3 發(fā)酵罐設(shè)備狀態(tài)分析

NBS發(fā)酵罐控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)元件多，設(shè)備工況相對復(fù)雜，影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的因素多。

(1)發(fā)酵罐的溫度、壓力、空氣流量和攪拌速度各項參數(shù)通過各自過傳感器、變送器傳送給中心控制器ML4100。ML4100控制器把接收到的信息通過運算與使用設(shè)置值進行比較，然后發(fā)出信號，通過偏置繼電器、驅(qū)動器、I/P轉(zhuǎn)換器、電磁閥、氣動閥和自動調(diào)節(jié)閥一系列的動作，實現(xiàn)系統(tǒng)控制。任何1個系統(tǒng)，任何1個部件出現(xiàn)缺陷，都會導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障，影響發(fā)酵工藝繼續(xù)進行。

(2)發(fā)酵罐設(shè)備使用多年，已從初期磨損故障期、正常磨損偶發(fā)故障期進入急劇磨損故障期。此時的磨損速度非常塊，短時間內(nèi)便可以使零件喪失應(yīng)有的精度或強度。部件的老化磨損和疲勞將導(dǎo)致設(shè)備故障高發(fā)，因此需大量的維修和維護。

(3)發(fā)酵設(shè)備是NBS早年產(chǎn)品，由于產(chǎn)品更新?lián)Q代，廠家已不生產(chǎn)也不提供控制系統(tǒng)相關(guān)配件，設(shè)備維修受到正常配件不足的限制。

(4)發(fā)酵是乙肝疫苗生產(chǎn)的前工藝，發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備24 h連續(xù)運轉(zhuǎn)。隨乙肝疫苗產(chǎn)品的不斷增加，設(shè)備連續(xù)運轉(zhuǎn)的特點更加突出，設(shè)備年運轉(zhuǎn)時間增加而維修的時間則減少了。

上述分析表明∶設(shè)備已經(jīng)進入故障多發(fā)期，在配件的不足的情況下保障設(shè)備連續(xù)運轉(zhuǎn)，需對進口設(shè)備不斷消化吸收，有效地在常態(tài)下做好設(shè)備維修與管理工作，提高設(shè)備使用壽命，并在故障發(fā)生時能夠做到準確快速維修，是工程設(shè)備維修工程師必須解決的課題，通過應(yīng)用各種維修模式，可以提高設(shè)備的維修效率，提高設(shè)備的利用率，節(jié)約運行成本。

4 維修模式的應(yīng)用

顧煜炯[1]在“設(shè)備維修與管理的基本理論”中提到設(shè)備維修的3種基本模式即∶事故維修、預(yù)防維修、改善維修。在發(fā)酵罐維修管理過程中，這些維修模式得到了反復(fù)的應(yīng)用，使發(fā)酵罐設(shè)備不斷從故障和危機的陰影中走出，保證生產(chǎn)運行的需要。

4.1 事故性維修

事故維修既故障維修是最通常的維修模式，具有非計劃性，主要特點是壞了修不壞則不修。發(fā)酵罐設(shè)備的大部分維修歸屬于此類維修。在維修操作前，需要分析診斷故障性質(zhì)，確認在發(fā)酵生產(chǎn)過程中的維修操作不會對批生產(chǎn)造成影響、也不會發(fā)生染菌時，實行在線維修。如果在線維修對制品可能造成不良影響，需采取臨時手動控制，延時到批生產(chǎn)結(jié)束后維修。如設(shè)備出現(xiàn)嚴重故障隱患，繼續(xù)生產(chǎn)會產(chǎn)生嚴重后果，則終止生產(chǎn)進行搶修。維修事例列舉。

4.1.1 在線維修

發(fā)酵罐培養(yǎng)過程中需不斷取樣檢測pH值、溶氧和OD值等參數(shù)，取樣前通純蒸汽進行滅菌取樣口。滅菌系統(tǒng)相對獨立，檢修不會對罐內(nèi)培養(yǎng)物產(chǎn)生影響，采取在線檢修保證取樣前的滅菌操作。

4.1.2 延時維修

為降低生產(chǎn)成本損失等，待批次生產(chǎn)結(jié)束進行維修。例如，75 L發(fā)酵罐培養(yǎng)基滅菌操作，溫度上升時間長，帶來罐內(nèi)液面上漲現(xiàn)象的處理。由于上漲液來自純蒸汽冷凝水，對制品沒有污染危險，故等到75 L轉(zhuǎn)移完成，延時39 h后進行檢修。又如，機械密封泄漏檢修。為避免制品染菌，通過關(guān)閉排氣閥維持罐內(nèi)正壓，等待生產(chǎn)工藝操作結(jié)束后進行維修。

4.1.3 停產(chǎn)搶修

設(shè)備故障隱患可能造成重大設(shè)備和生產(chǎn)事故，需停機維修。例如，在75 L培養(yǎng)物準備轉(zhuǎn)移操作時，發(fā)現(xiàn)800 L攪拌電機聲音異常，等待發(fā)酵工藝完成進行維修還需44 h，設(shè)備需帶病運轉(zhuǎn)近48 h，可能造成故障升級和罐內(nèi)產(chǎn)物染菌，為此終止該批發(fā)酵生產(chǎn)及時搶修。檢查更換了性能劣化的軸承、密封圈、齒輪箱油、調(diào)換了電機與齒輪箱連接器的方向，電機運轉(zhuǎn)恢復(fù)正常，避免了可能因電機故障惡化而造成嚴重后果發(fā)生的危險。

4.1.4 機會維修

利用生產(chǎn)的間隙維修是常用的設(shè)備維修方式。發(fā)酵批生產(chǎn)3 d，75 L發(fā)酵罐和800 L發(fā)酵罐每批運行41 h和68 h，可開展設(shè)備維修的時間有限，經(jīng)常需要與生產(chǎn)班組協(xié)調(diào)調(diào)整工藝操作時間，創(chuàng)造適合的維修時間。

4.2 預(yù)防性維修

預(yù)防維修目的是為了消除故障隱患，防范于未然。制藥行業(yè)隨著GMP管理的深入，提出了預(yù)防維修概念，按照文件要求定期更換設(shè)備相關(guān)部件，而做好設(shè)備預(yù)防維修的關(guān)鍵是通過技術(shù)維護實現(xiàn)預(yù)知維修和狀態(tài)維修。

在75 L和(或)800 L維修管理工作中，對于預(yù)防維修概念的認識和提升，經(jīng)歷了從認識到 實踐，從實踐到認識的過程，隨著對預(yù)防維修理論的理解，在75 L和(或)800 L的預(yù)防維修工作充實了新的內(nèi)容。

4.2.1 定期維修

包括年度預(yù)防維修保養(yǎng)和周期性預(yù)防維修保養(yǎng)。年度維修保養(yǎng)，主要對設(shè)備進行功能性檢查，調(diào)整校對系統(tǒng)參數(shù)。周期性維修保養(yǎng)按照預(yù)防維修保養(yǎng)文件規(guī)定的包括設(shè)備“O”型圈和濾器的更換，更換周期來自使用效果的時間統(tǒng)計。

4.2.2 預(yù)知維修

基于對設(shè)備故障發(fā)生趨勢的分析判斷，預(yù)知維修起到避免或減少設(shè)備故障發(fā)生率的作用，通過組織周密計劃，提高維修效率，減少維修停機時間，減少對生產(chǎn)影響的可能性，具有前瞻性。在預(yù)防維修的操作中，維修技能儲備和方法的儲備是預(yù)防維修的關(guān)鍵。儲備到位，可快速及時有效的排除設(shè)備故障。例如，75 L和(或)800 L管道結(jié)垢故障維修。發(fā)酵罐一段管道結(jié)構(gòu)是水汽公用，滅菌時通工廠蒸汽，滅菌結(jié)束通飲用水。長期使用管內(nèi)壁表面附著了大量水垢，阻礙工廠蒸汽通過，影響滅菌。這種故障與管道結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷有關(guān)，如果水汽管道不共用或?qū)嬘盟臑榧兓盟畡t能避免這種故障的發(fā)生。預(yù)防方法是加工儲備備用管，以減少維修操作時間。

4.2.3 狀態(tài)維修

狀態(tài)維修是相對于事后維修和以時間為基礎(chǔ)的預(yù)防維修，在設(shè)備出現(xiàn)了明顯的劣化后實施的維修，而狀態(tài)的劣化是由設(shè)備狀態(tài)參數(shù)變化反映出來的。例如，發(fā)酵罐溫度故障，顯示屏溫度數(shù)值抖動和漂移，反映出控制系統(tǒng)元器件性能劣化。檢修更換了ML4100控制器電源板的電容后，溫度控制恢復(fù)正常。

4.3 改善維修

改善維修特點是基于已經(jīng)確定故障排除方法，通過維修計劃的實施消除設(shè)備缺陷，改善設(shè)備運行功能，提高設(shè)備的可靠性及維修性，提高設(shè)備利用率。發(fā)酵罐的長期使用導(dǎo)致一些部件產(chǎn)生缺陷，造成設(shè)備運轉(zhuǎn)不正常，采用改善維修模式，針對缺陷部件進行維修改造。例如，800 L發(fā)酵罐攪拌軸驅(qū)動裝置張緊輪軸承座和軸承發(fā)生磨損變形，加大了運行阻力，聲音異常。國內(nèi)沒有同樣規(guī)格的滾柱軸承，為裝配國產(chǎn)軸承，加工制造配套的軸承座和配套墊圈，組合安裝后運轉(zhuǎn)良好，改善了設(shè)備性能而且維修成本低。又如，發(fā)酵罐排放管道銹蝕泄漏，易脫落銹蝕顆粒，既影響潔凈區(qū)環(huán)境，又有對產(chǎn)品產(chǎn)生污染的危險。通過把管道材質(zhì)改為不銹鋼管道，消除了銹蝕泄漏現(xiàn)象。管道表面要求平整光滑、無裂縫、接口嚴密、無顆粒脫落，避免積塵，便于有效清潔，降低產(chǎn)生污染、交叉污染的風(fēng)險，必須滿足制藥行業(yè)GMP要求。

5 維修模式的新發(fā)展

提高設(shè)備安全和利用率在發(fā)酵設(shè)備的維修中至關(guān)重要，逐步形成了以設(shè)備可靠性和利用率為中心的維修，即把設(shè)備的可靠性和利用率放到第一位的維修模式。以主動維修為導(dǎo)向，系統(tǒng)地消滅故障根源，應(yīng)用合理的方法和修復(fù)技術(shù)最大限度地延長設(shè)備壽命，把事后維修、預(yù)防維修和改善維修結(jié)合起來，根據(jù)生產(chǎn)對設(shè)備急需程度、設(shè)備功能狀態(tài)、故障狀態(tài)、故障位置、故障原因、故障后果評價、維修方式、維修配件、維修時間、維修成本進行綜合評估，制定的維修策略。

在75 L和(或)800 L發(fā)酵罐維修管理中，針對控制系統(tǒng)故障隱患和維修預(yù)防，進行了認真的調(diào)研和探討，制定了系統(tǒng)的維修方案并組織實施，收到很好效果。

6 設(shè)備維修管理的主要問題與展望

75 L和(或)800 L發(fā)酵罐設(shè)備的維修一直與設(shè)備運行同行，各種維修模式的應(yīng)用，起到了維持設(shè)備設(shè)計功能和延長設(shè)備壽命的作用。但是許多客觀因素，導(dǎo)致維修模式的應(yīng)用與發(fā)展進展緩慢，設(shè)備維修管理仍然落后于發(fā)達國家，其所存在的問題如下∶①對設(shè)備維修管理重視不夠，企業(yè)的經(jīng)濟效益指標主要是產(chǎn)值和利潤，來自產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售。而設(shè)備維修不能直接反應(yīng)經(jīng)濟效益，沒有科學(xué)手段考核維修產(chǎn)生的效果，也沒有評估標準；②生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)缺乏評估，設(shè)備維修保養(yǎng)效率和由此產(chǎn)生的經(jīng)濟效益沒有考核內(nèi)容和標準。設(shè)備維修管理出現(xiàn)真空和空白；③維修管理的人員配備不足，面對不斷增長設(shè)備維修項目，難以深入開展維修管理工作；④緊張的生產(chǎn)和連續(xù)的設(shè)備運轉(zhuǎn)，使得設(shè)備維修的時間和空間受到限制，不能充分計劃和考慮維修方案，有時不能獲得最好的維修效果。

盡管存在許多問題，但是維修管理仍然有廣闊的發(fā)展前景。設(shè)備維修理論在系統(tǒng)論、控制論、信息論、可靠性理論、摩擦理論、行為科學(xué)、現(xiàn)代優(yōu)化理論的基礎(chǔ)上不斷完善，并在設(shè)備維修管理中得到了應(yīng)用，維修方案可以進入以定量為主的科學(xué)決策?？梢灶A(yù)見，隨著計算機管理的深入開展，設(shè)備管理必將進入動態(tài)管理和優(yōu)化型綜合管理的新階段，使設(shè)備維修對安全、質(zhì)量、環(huán)保、生產(chǎn)產(chǎn)生的綜合影響，最終轉(zhuǎn)化為提升企業(yè)的生產(chǎn)率。

7 結(jié)語

在發(fā)酵罐設(shè)備維護保養(yǎng)的過程中，維修模式的應(yīng)用，提高了發(fā)酵罐設(shè)備的使用價值，延長使用壽命，使設(shè)備在多年使用后仍然保持高速正常運轉(zhuǎn)，保證發(fā)酵生產(chǎn)的順利進行，從而保證了乙肝疫苗年產(chǎn)量不斷增長。

隨著現(xiàn)代自動化技術(shù)的發(fā)展，維修人員在技能上要求更高，對于連續(xù)運轉(zhuǎn)特點企業(yè)，維修在企業(yè)中的位置較制造業(yè)更為重要。因此，需要建立設(shè)備維修體制，把設(shè)備全過程管理起來包括設(shè)備的設(shè)計、選型、材質(zhì)和性能，采購、安裝、調(diào)試、驗證和運行，使用年限和維修價值的評估，以便應(yīng)用各種維修模式，有針對性的開展維護保養(yǎng)和維修改造，最大限度的保持和恢復(fù)設(shè)備功能，提高設(shè)備的可靠性和利用率，直至壽命終結(jié)。同時加強設(shè)備維修管理人員的隊伍建設(shè)，提升設(shè)備故障的診斷技術(shù)與維修技能，在設(shè)備檢修的過程中，能靈活應(yīng)用各種維修模式，及時有效的排除設(shè)備故障，恢復(fù)設(shè)備的功能，保證設(shè)備在生產(chǎn)中的作用。

[1]顧煜炯.設(shè)備維修與管理的基本理論[M].北京∶中國電力出版社，2009.

[2]衛(wèi)生部令第79號.藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(2010年修訂)[S].中華人民共和國衛(wèi)生部，2011-02-12.

[3]李琳.淺談醫(yī)療設(shè)備的維修與管理[J].臨床醫(yī)學(xué)工程，2010，17(4)∶134-135.

[4]鄧萍，梁毅.制藥設(shè)備預(yù)防性維護保養(yǎng)研究[J].醫(yī)藥工程設(shè)計，2011(3)∶49-53.

[5]孫景富，設(shè)備維修管理[J].信息系統(tǒng)工程，2011(8)∶120.

[6]宋振宇，譚勖，盛沛，等.設(shè)備的三種維修方式比較研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011，23(13)∶257-258.

[7]孟凡云，許萬昌.淺析企業(yè)設(shè)備維修的組織與管理[J].知識經(jīng)濟，2010(7)∶70.

[8]王剛義.淺談制藥設(shè)備故障及維修保養(yǎng)方法[J].科技資訊，2008(5)∶89.