根据(JB/T10640—2006)标准6.4,装盒合格率是分二次抽样的,每次连续抽取100件。笫一次是目测包装盒外观,包装盒有破损的为不合格品;笫二次是检查合格品,内包装物料破损、少装与漏装均为不合格品。以二次不合格品的之和来计算装盒合格率,装盒合格率应不小于98%。
对合格率98%来说,此指标不是药厂所希望的,其指标略低了一点。以一台实际生产速度为150盒/min的装盒机来说,其每班的不合格装盒数就达1 440件,对这些不合格装盒同样需要1人/班来处理,且既要拆盒重装,又要浪费纸盒。相对手工装盒而言,98%的装盒机合格率反倒略逊一筹。
3.2.3 提高药用装盒机的实际生产率与合格率是药厂应用的前提
通过上述对装盒机的实际生产率与合格率的分析,我们看到装盒机制造商与制盒厂的责任,虽然这几年二方面的质量在不断提高,但还远远没有达到药厂使用者的期望。这里不得不提出一个问题,即制盒的质量。若国产机制盒质量不行,即使使用最好的进口装盒机也无济于事。从现在所掌握的数据看,国外装盒机是吃“精饲料”的,而国产机对纸盒兼容性略好。
3.3 药用装盒机对内装物品的局限性阻碍了其的普及推广
据笔者多年对装盒机的调研可知,装盒机中以内包装物小尺寸、软性状(如膏药贴剂)、几种内包装物复合装盒的技术难点最高。然而,国内大多装盒机生产的现状是只适应内包物种类单一与有局限性的尺寸形状,在(JB/T10640—2006)标准4.2.2.2中对包装物要求如表4所示。
(1)现以软膏管装盒作业来说,内包装管形规格只能在16~32 mm,一般低于16 mm规格就无法正常运转。如某公司装盒机生产速度为50~100盒/min,虽说其内包装规格适用范围为13~35 mm,但当对13 mm内包装规格时,其使用速度只能为50盒/min。当低于13 mm规格时,就无法装盒了,这是由于过小的说明书与软管一起推入纸盒时很难对中而引起“破盒”。
(2)一般装盒机内包物只能适应硬性状物品,当遇到类似颗粒剂软袋、膏药贴剂等软性状内包物时,装盒机就无法装盒。但可喜的是,现在国内已有一些生产厂家可以制造类似适应软性状内包物的装盒机。同时,软性状内包物的特殊性决定了其速度不能太快,这也是需攻关的。
(3)装盒机除装入说明书外,一般只适应单件内包物的装盒,但这种装盒形式远远不能满足现代药品生产多元化之需,虽现在有少数厂家对不同品种复合包装已有应对方案并取得成功。但是,此类装盒机在国内能生产的屈指可数。
3.4 国产药用装盒机的质量问题
装盒机是包装机械中最经典的机械,其许多执行机构属精致的机械动作,若机器的制造、设计、装配、配置4个环节中存在质量问题的话,将导致机器运转不稳定。
(1)制造质量。从某种意义上说,装盒机是最为复杂的机械,它包罗了机、电、气、光和其他技术于一身,从执行的工序来说是吃“细粮”的。而制药装备行业目前的总体加工水平仍处于20世纪70年代水平,难以加工出高精度的零件,通常的制造技术会使其装配误差积累,出现执行的误差,也使得此类设备在高速运行时的不稳定和废品率的过高。
(2)设计质量。前几年装盒机的研发还停留在测绘仿制阶段,还没有上升到关键机构的理性研究程度,测绘的原始误差在低速时可能还反映不出运动的“失稳”,一旦进入中高速则会出现运行机构间的不协调而“失稳”。这些情况都反映了国产装盒机与进口产品的“良莠”之别,解决问题的关键是理论化的二次设计。
(3)装配质量。在装盒机中有许多可调节的结构,人为手工调试的是否合理到位却是装盒机正常运行成败的又一关键所在。而目前制药装备行业调试技师的水准难以与其他行业相比,真正有技师资质的人更是寥寥无几。从某一角度说,再好的设计,如没有好的装配调试者,则装盒机只能成功一半。
(4)配置质量,现代装盒机的运行同步和检测控制都取决于电、气、光等控制元件,控制元件配置的好坏决定了控制的精度,不同的配置会呈现出“天壤之别”的局面。在配置上采用高质量、运行稳定、定位精度高的伺服电机或步进电机驱动,以及采用先进、可靠的传感器、编码器、电机三位一体的伺服驱动,其同一般配置相比实效是大不相同的。
4 国内药用装盒机发展的可行性
4.1 从药用装盒机装盒与手工装盒的比较看其可行性
表5以传统手工装盒与装盒机装盒方式作一比较,从中就可看到装盒机装盒的优点所在,也印证了装盒机发展的可行性。装盒机具有劳动强度低、操作简便、运行效率高等特点,尤其是符合GMP(98)第68条“批号”专节的要求。随着我国加入WTO后的逐步与国际接轨,以及药品生产领域劳动率的提高、生产成本降低等要求的提出,药品生产对装盒机的运用将会更加广泛。
4.2 从经济性看药用装盒机的发展可行性
传统手工装小盒包装的速度为50~60支/min(数据来源于上海某制药厂软膏车间),一般需4人/班完成(含折说明书和批号打印),若以生产速度120支/ min为例,另加1人辅助,则装小盒工作需9人/班完成,以2(班/天)计,则一年软膏剂装小盒的生产费用见表6(其中设备以10年折旧,建筑以20年折旧,工作日250天/年,8 h/班)。
若配置国产装盒机进行生产,以150盒/min(max)机型装盒机作分析,也以装盒生产要求120支/ min为例,其只需1人/班,另计入辅助1人/班、2班/天。则一年软膏剂后道包装的生产运行费用见表7(其中设备以10年折旧,建筑以20年折旧,工作日250天/年,8 h/班)。
从表6、表7中可看到:软膏剂传统手工装小盒和用装盒机装盒的一年生产费用之差:52.079-23.524=28.555万元/年。这样,若使用装盒机对软膏剂产品进行装小盒包装的话,所节约的费用约2.5年内可收回设备的投资(注:表7所列的65万/台规格的价格是高的,现在国内机可能还低,这样收回设备投资时间更短),其他剂型装盒费用也可依此法估算,其结果大致相同。
因此,从装盒机经济角度分析也可说明其有着广阔的潜在市场。对国内药品装盒来说,如不用装盒机的话,就可能造成药品装盒的生产成本高、劳动强度大等不利状况,有人统计过平均一盒药品的装盒工序成本占总成本的5%~6%左右。所以,装盒机是一个发展潜力很大的产业,随着社会生产率的提高,这一设备会越来越被人们所重视。
4.3 从药用装盒机下游产业现状看其推广的可行性
中国现有化学制药、中药制药厂5 000多家,动物药厂1 000多家,保健品生产厂也有1 000多家,其中软膏剂生产厂家约有300多家,涉及到瓶类、板块类等药品包装的制药厂占总数的7成以上。可以粗略地统计一下,作为装盒机下游产业厂家总数约5 500家,现在真正用上装盒机厂家约1 800多家(估算),国内还有2/3的药厂还处在手工装盒操作水平上。1998年的大规模GMP改造,制药厂家的首期改造只局限在净化、制剂设备等方面,大多企业还没有进行后道药品包装生产工序的改造,部分药厂通过这10年的努力与资金的储备,对这几年收益佳的药厂而言,现已基本具备后道药品包装生产改造的条件。可以乐观地估计,未来几年内国内装盒机每年约有200~300台左右的市场份额,关键在于制造商如何尽快对产品的定位、制造、质量和适应性作出正确的反应对策。
由此看来,高新、高质、高速的装盒机是一个潜在可发展的领域,可称之为制药工业自GMP改造后时代的亮点,有着广阔的市场前景,同时它还可进军除制药行业之外的市场,诸如食品、日化、颜料等。同时,装盒机实现多元化派生及后包装整线的制造和销售将是一种新的趋势。
5 药用装盒机发展的趋势
现代制药生产、GMP与包装工艺对装盒机的要求是:真正集机、电、气一体化的产品,它由折说明书机构和纸盒包装机构(纸盒成形、推入内物品及说明书)二部分组成。其中,说明书折叠能自动完成,说明书在一定范围内吸下并进行多次折叠,折好的说明书在特制机构上移动,当监测机构得到信号后传入吸出纸盒,纸盒运动触动信号,并控制内装物品推入动作的实施。推入内装物品一同进入撑开纸盒,纸盒继续运动实现前后封口,并走出装盒机,完成整个工艺动作。其中纸盒批号打印装置每包装一个物品打一个批号,保证批号的准确性。整机全在程序控制下完成,无中间转序,不会产生批号混乱和说明书漏插现象。同时各工序的动态显示能直接记录产量。
在这一要求的基础上,笔者通过几个实例谈一下装盒机发展的趋势。
5.1 重视细节化的开发来发展药用装盒机
5.1.1 结构的细化开发
装盒机的结构细化开发的好坏决定产品的命运,一台上乘的装盒机其结构的细化性开发,将会从总体上大大提高产品的水平和质量。这里举2项上海新顾德的细化性结构例子:
(1)用于药瓶装盒机的进料装置专利(CN03210461.8)。其特征为:在托板上设有导向板,在托板和传输带上置有导向条,在导轨上设有支承座,推杆与支承座连接。该细化结构改变了现有的装盒机只能装药板(胶囊)的不足,扩展了装盒机的功能,大大提高了设备的使用效率,改变了药瓶装的药品小包装只能人工装盒的历史,提高了生产能力及工作效率和包装质量,同时也降低了生产成本。
(2)一种用于自动装盒机的可伸缩送盒板(CN03210462.6)。其特征为:送盒板设有调节帽,调节帽设有若干条沟槽。使用时通过调节帽的调节改变了盒板上凸起块之间固定槽的宽度,在更换不同宽度的药盒时,不需更换任何零件,同时也无须拆卸任何部件,只需略加调整即可,这样就大大方便了使用者,做到了一机多用,在一台装盒机上可完成宽度从35~85 mm的任何规格的药盒的自动装盒过程。
5.1.2 从质量控制角度去“细节化”设计装盒机
在此插入天士力公司所用CAM公司PMM型装盒机实例。CAM公司的理念是从细节上保证材料的变化不能影响装盒机的生产质量。
(1)PMM型装盒机有别于吸盘式开盒,采用刀片式开盒方式,用刀片插入纸盒中开盒,相对而言其不受纸盒的薄厚、克数重轻的影响。刀片形状与纸盒内尺寸相配合,开盒的过程,亦对纸盒起到“整形”的效果。同时刀片将纸盒打开大于90°以克服纸盒横向纤维的韧性,使纤维从弹性变形转化成塑性变形,从而有效地保持开盒后的形状。
(2)在PMM装盒机上保证装盒质量的装置是可移动的导向机构(MOUTH PIECE):纸盒的尺寸与包装产品相适合,这是最基本的要求。由于产品在高速运动中推入盒中,设备的震动和纸盒的变形,会有产品入盒时错位的可能。一旦发生这种情况就会导致产品被推坏、纸盒破损,严重时还会损坏设备。通常好的设备为预防这种情况,加装了此可移动的导向机构。在内包物入盒时,其随内包物一同运动进入纸盒内3~5 mm,内包物入盒后,其就退出盒外。同时,此机构的活动导向翻板也可以顶住入盒的产品,以防产品推入后反弹回盒外。这种导向装置的运用,使产品入盒的可靠性有了保障,从而保证了装盒的质量。
5.2 结合成套后道包装生产线而发展装盒机
装盒机不仅是降低劳动强度与生产成本的一种机械,更重要的其是现代制药生产的标志,将其与后道其他包装设备有机地结合起来,即可使其真正成为后道包装生产线的一个分支。药厂购买的不是单一装盒机,而是成套的后道包装生产线,这是今后药品包装的必然趋势,也是普及装盒机应用的最有效方法。图2为最简单的药品后道包装线示意。
5.3 从内包物多适应性来发展药用装盒机
在此插入浙江圣雷装盒机的内包物多适应性的例子,即膏药贴剂类装盒包装生产线方案。装盒包装生产线的难题之一便是这种贴剂既薄又软,难以完成自动进料。针对这一特殊性,浙江圣雷研发了一条膏药贴剂类装盒包装生产线,其包装过程如图3所示。整线生产能力为90盒/min,5片/盒。
膏药贴剂类装盒包装生产线所组成的单机模块产品技术成熟、性能稳定与可靠。该线的关键点:药膏装盒自动上料、功能主机间的联机转序需工作顺畅与稳定可靠、全线由可靠程序控制。
药膏贴储料、装盒自动上料机技术特征:(1)储料仓采用储备仓结构形式,按纸盒装量(最大5版/盒)要求设置5个人工补料工位储仓;(2)采用皮带、气缸间歇移动使物料不间断地推进;(3)取料与放料应用吸盘工作原理;(4)回转机械手配置5个吸盘,同时完成5张药膏的取与放;(5)装盒供料带间歇步进;(6)与间歇式装盒供料相匹配的循环工作速度进行供版,每装一盒机械手同时完成一次5版的吸与放;(7)机械手每5次(根据盒装量,当装量为4版时为4次)完成一次盒装量的供料循环;(8)在机械手吸、放版过程中,实现对供料供给情况的电子检测,确保供量准确无误;(9)根据检测结果,主控制系统实现对不符要求的供料进行剔除,人工回收,同时实现不供纸盒、说明书则不进行装盒动作。
贴标的技术特征:(1)采用提供两种扶标结构(即压贴标签在被贴物上的装置)选择,以满足不同用户需求:一种是顶压扶标装置,具有充实的压贴动力,可满足最大标签的即时附着性与平整性。此装置的特点是确保贴标时盒身的稳定性,大大提高了贴标精度,对轻小的盒子尤其适用。另一种是电动扶标装置,具有速度快、噪音小的特点;(2)配透明保护外罩,配有安全锁开关,以确保操作人员安全;(3)配印字机/喷码机等配置,同步完成打码及贴标,并可预警印字设备状态;(4)设计上有效地防止了由标签卷所引致的漏贴、错贴、重贴等问题的产生;(5)图像检测系统,可实现漏贴、错贴、重贴、贴歪时的自动报警或剔除;(6)预留输入/输出信号及界面,能配接生产线联动使用,方便生产线整体管理。
6 结语
本文从药用装盒机基本概念入手,叙述了药用装盒机发展进程概要,从国内药用装盒机发展所需面对的几个问题、国内药用装盒机发展的可行性、药用装盒机发展的趋势3方面作了探讨。笔者期望有更多药厂尽快使用国产装盒机,也希望国产装盒机产品及技术日益精湛。<田耀华>
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