IDCo làm tư vấn thiết kế công trình công nghiệp, dân dụng, hạ tầng và tư vấn giám sát, quản lý dự án. Với nhà máy dược, vai trò của đơn vị tư vấn thiết kế là chuyển yêu cầu sản xuất và yêu cầu GMP thành không gian, kết cấu và hạ tầng kỹ thuật. Một quyết định sai ở giai đoạn này, như thiếu không gian trần kỹ thuật hay đặt phòng máy quá xa khu sản xuất, sẽ theo nhà máy suốt vòng đời.

Bài viết này tổng hợp chín quyết định quan trọng khi thiết kế nhà máy dược đạt GMP, rút ra từ kinh nghiệm tư vấn và từ các dự án của Hòa Việt, nhà thầu thiết kế, thi công cơ điện lạnh trong liên minh doanh nghiệp xây dựng cùng IDCo. Hòa Việt đã tham gia nhiều nhà máy dược đạt GMP-WHO và GMP-EU như Imexpharm, Hasan-Dermapharm, Nhất Nhất, Domesco.

Thiết kế nhà máy dược đạt GMP bắt đầu từ đâu?

Điểm xuất phát là danh mục sản phẩm và công suất. Thuốc viên, thuốc nước, thuốc mỡ, thuốc tiêm, kháng sinh nhóm betalactam hay thực phẩm chức năng, mỗi dạng bào chế có quy trình, thiết bị và yêu cầu môi trường khác nhau. Tiêu chuẩn GMP áp dụng cũng quyết định mức độ chặt chẽ: GMP-WHO, PIC/S hay GMP-EU.

Từ danh mục sản phẩm, đơn vị thiết kế xây dựng sơ đồ quy trình công nghệ, xác định các phòng cần có, diện tích, cấp sạch, nhiệt độ, độ ẩm. Hướng dẫn của WHO về hệ thống HVAC cho sản phẩm dược không vô trùng là tài liệu tham chiếu quan trọng cho bước này.^[1] Với thuốc dạng rắn, ISPE có bộ hướng dẫn cơ sở về thiết kế nhà máy.^[2]

Quyết định 1: Dòng di chuyển một chiều

Nguyên tắc cơ bản của thiết kế nhà máy dược đạt GMP là dòng người, dòng nguyên liệu, dòng sản phẩm và dòng chất thải đi theo một chiều, không cắt nhau. Nguyên liệu đi từ kho qua cân, pha chế, sản xuất, đóng gói rồi ra kho thành phẩm. Người đi qua phòng thay đồ theo cấp sạch tăng dần. Chất thải đi ra theo lối riêng.

Dòng di chuyển quyết định vị trí cửa, airlock, pass box, hành lang. Một mặt bằng có dòng chồng chéo không thể sửa bằng thiết bị, chỉ có thể vẽ lại. Vì vậy đây là việc đầu tiên đơn vị tư vấn thiết kế và chủ đầu tư phải thống nhất.

Quyết định 2: Phân vùng cấp sạch hợp lý

Khi thiết kế nhà máy dược đạt GMP, không phải phòng nào cũng cần cấp sạch cao. Thuốc viên không vô trùng thường ở cấp D cho khu sản xuất hở, khu đóng gói thứ cấp ở vùng kiểm soát. Thuốc vô trùng cần cấp C, B và vùng thao tác cấp A. Mỗi bậc cấp sạch kéo theo chi phí đầu tư và vận hành lớn hơn, nên phân vùng đúng là cách tiết kiệm hiệu quả nhất.

Ở nhà máy dược phẩm Nhất Nhất số 2 tại Long An, khu sản xuất ở cấp D với nhiệt độ 25 ± 3°C. Điểm đặc biệt là độ ẩm được phân thành ba mức: một số khu dưới 25%, một số dưới 35%, các khu còn lại dưới 60%. Phân vùng ẩm như vậy giúp chỉ những khu thực sự cần mới phải đầu tư thiết bị tách ẩm công suất lớn. Xem dự án Nhất Nhất số 2.

Quyết định 3: Không gian kỹ thuật đủ lớn

Nhà máy dược cần rất nhiều không gian cho hạ tầng: AHU, ống gió, ống nước, khí nén, điện, đường ống công nghệ. Thiếu không gian kỹ thuật là lỗi phổ biến khi chủ đầu tư muốn tối đa diện tích sản xuất. Hậu quả là ống gió phải đi vòng, không có chỗ bảo trì, hoặc phải mở trần sản xuất mỗi khi sửa chữa.

Giải pháp thường dùng là tầng kỹ thuật phía trên trần sản xuất, đủ cao để người đi lại bảo trì, hoặc hành lang kỹ thuật chạy dọc các phòng sạch. Nhà máy thuốc nước Imexpharm Bình Dương do Hòa Việt thi công có tầng kỹ thuật bố trí AHU phía trên khu sản xuất, rút ngắn tuyến ống gió và cho phép bảo trì mà không ảnh hưởng sản xuất.

Quyết định 4: Thiết kế nhà máy dược đạt GMP với nhóm sản phẩm đặc biệt

Kháng sinh nhóm betalactam, hormone, thuốc độc tế bào cần được tách biệt hoàn toàn khỏi sản phẩm khác để tránh nhiễm chéo. Điều này nghĩa là nhà xưởng riêng hoặc khu riêng với hệ HVAC riêng, lối đi riêng, xử lý khí thải riêng.

Ở nhà máy Betalactam của Anova, Hòa Việt thi công HVAC, BMS và tháp xử lý gió thải cho các khu cấp D, C và B. Ở Tipharco, Hòa Việt cải tạo xưởng Peni và Betalactam. Những dự án này cho thấy với nhóm sản phẩm đặc biệt, xử lý gió thải là hạng mục không thể thiếu trong thiết kế ban đầu. Xem dự án nhà máy Betalactam Anova.

Quyết định 5: Chọn hệ thống HVAC và nguồn lạnh

HVAC thường là hạng mục cơ điện lớn nhất của nhà máy dược. Các lựa chọn chính: AHU dùng nước lạnh từ chiller hay AHU giải nhiệt gió độc lập; tỷ lệ gió tươi và gió hồi; có thu hồi nhiệt hay không; tách ẩm bằng làm lạnh sâu hay bằng máy hút ẩm hấp thụ.

Với nhà máy quy mô lớn, hệ chiller trung tâm kết hợp AHU nước thường hiệu quả hơn về năng lượng và bảo trì. Imexpharm Vĩnh Lộc dùng chiller đệm từ giải nhiệt nước, kết hợp thu hồi nhiệt từ gió thải và nước giải nhiệt. Hasan-Dermapharm dùng chiller gas thế hệ mới cũng có thu hồi nhiệt. Những lựa chọn này được đưa ra từ giai đoạn thiết kế cơ sở, vì chúng ảnh hưởng tới diện tích phòng máy, kết cấu mái và nguồn điện.

Quyết định 6: Hệ thống điện và độ tin cậy

Nhà máy dược chạy liên tục, và mất điện có thể làm hỏng cả lô sản phẩm hoặc mất bậc thang áp suất phòng sạch. Thiết kế điện cần tính đủ công suất cho hiện tại và mở rộng, có nguồn dự phòng cho phụ tải quan trọng như BMS, chiếu sáng sự cố, một phần HVAC.

Quy mô điện của nhà máy dược không nhỏ. Imexpharm Vĩnh Lộc có hệ thống điện 3.200A, Imexpharm Bình Dương 5.000A, đều do Hòa Việt thi công. Phòng điện, trạm biến áp và máy phát cần vị trí gần trung tâm phụ tải, có lối vận chuyển thiết bị và đủ không gian bảo trì.

Quyết định 7: Vật liệu hoàn thiện và chi tiết kín khít

Tường, trần phòng sạch dùng panel có bề mặt nhẵn, chịu hóa chất tẩy rửa. Sàn epoxy hoặc vinyl liền mạch. Góc tường bo tròn để dễ vệ sinh. Cửa, cửa sổ quan sát, pass box lắp phẳng với mặt tường. Đèn, ổ cắm, miệng gió được trám kín.

Những chi tiết này phải được thể hiện trong bản vẽ thiết kế, không để nhà thầu tự quyết ngoài hiện trường. Khi bản vẽ chi tiết đầy đủ, việc kiểm tra và nghiệm thu cũng dễ dàng hơn.

Quyết định 8: Hệ thống giám sát và tự động hóa

BMS và hệ giám sát môi trường cần được thiết kế song song với HVAC, không phải gói thầu cuối. Vị trí cảm biến chênh áp, nhiệt độ, độ ẩm phải thể hiện trên bản vẽ. Danh sách điểm giám sát được xây dựng từ yêu cầu người dùng của nhà máy.

Thiết kế tốt còn tính tới khả năng tích hợp sau này: thêm cảm biến khi mở rộng, kết nối với hệ thống quản lý sản xuất, giám sát năng lượng. Hòa Việt có năng lực SCADA, BMS và EMS, thường đề xuất kiến trúc mở để chủ đầu tư dễ mở rộng.

Quyết định 9: Khả năng mở rộng

Danh mục sản phẩm của nhà máy dược thay đổi theo thị trường, nên thiết kế nhà máy dược đạt GMP cần tính trước khả năng mở rộng. Một thiết kế tốt chừa không gian cho dây chuyền mới, công suất dự phòng cho chiller, AHU, trạm điện, và tuyến kỹ thuật có thể kéo dài. Mở rộng một nhà máy đã thiết kế sẵn phương án sẽ rẻ và nhanh hơn nhiều so với cải tạo không có kế hoạch.

Chi phí cho phần dự phòng ban đầu thường nhỏ so với chi phí cải tạo về sau, đặc biệt khi cải tạo trong lúc nhà máy vẫn sản xuất, phải duy trì GMP và có thể cần tái thẩm định.

Bảng tổng hợp: quyết định nào ảnh hưởng tới điều gì

Hồ sơ thiết kế nhà máy dược đạt GMP gồm những gì?

Ngoài hồ sơ thiết kế xây dựng theo quy định, thiết kế nhà máy dược đạt GMP cần một bộ tài liệu phục vụ thẩm định. Bộ tài liệu này là nền cho thẩm định thiết kế (DQ), chứng minh thiết kế đáp ứng yêu cầu người dùng và yêu cầu GMP. Các tài liệu thường có:

• Yêu cầu người dùng (URS): sản phẩm, công suất, yêu cầu môi trường từng phòng.
• Sơ đồ dòng di chuyển: người, nguyên liệu, sản phẩm, chất thải thể hiện bằng màu trên mặt bằng.
• Sơ đồ phân cấp sạch và chênh áp: cấp sạch, áp suất thiết kế từng phòng, hướng gió qua cửa.
• Sơ đồ phân vùng AHU: phòng nào thuộc AHU nào, giúp đánh giá rủi ro nhiễm chéo.
• Bảng thông số phòng: nhiệt độ, độ ẩm, số lần trao đổi gió, cấp lọc.
• Đánh giá rủi ro: các điểm có thể gây nhiễm chéo và biện pháp kiểm soát trong thiết kế.

Khi các tài liệu này được lập ngay trong giai đoạn thiết kế, việc thẩm định thiết kế và các bước IQ, OQ sau này sẽ thuận lợi hơn nhiều. Đoàn đánh giá GMP thường bắt đầu bằng việc xem sơ đồ dòng di chuyển và sơ đồ chênh áp, nên đây là hai bản vẽ cần đặc biệt rõ ràng.

Vai trò của nhà thầu cơ điện trong thiết kế nhà máy dược đạt GMP

Với nhà máy dược, đưa nhà thầu cơ điện có kinh nghiệm vào sớm, theo mô hình thiết kế và thi công hoặc tư vấn kỹ thuật song song, giúp thiết kế sát với thực tế thi công. Nhà thầu biết thiết bị nào sẵn có, kích thước thực tế bao nhiêu, cần không gian bảo trì thế nào. Hòa Việt thường tham gia từ giai đoạn thiết kế với vai trò thiết kế và thi công HVAC, BMS, điện, như ở Imexpharm Vĩnh Lộc.

IDCo trong vai trò tư vấn thiết kế tổng thể sẽ điều phối giữa kiến trúc, kết cấu và cơ điện, đảm bảo các quyết định trên được thống nhất và thể hiện nhất quán trong hồ sơ. Khi dự án đi vào thi công, IDCo có thể tiếp tục với vai trò giám sát, quản lý dự án để đảm bảo những gì được thiết kế được thực hiện đúng.

Câu hỏi thường gặp

Thiết kế nhà máy dược đạt GMP mất bao lâu?

Tùy quy mô và mức độ phức tạp. Với nhà máy vài nghìn đến hơn mười nghìn mét vuông, giai đoạn thiết kế từ ý tưởng tới thiết kế kỹ thuật thường kéo dài nhiều tháng, chưa kể thời gian thẩm duyệt hồ sơ với cơ quan chức năng.

Có nên thiết kế theo GMP-EU ngay từ đầu dù chỉ xin GMP-WHO?

Nếu có kế hoạch xuất khẩu sang thị trường yêu cầu cao, thiết kế sẵn theo hướng GMP-EU sẽ tiết kiệm chi phí nâng cấp sau này. Quyết định này nên dựa trên chiến lược sản phẩm dài hạn.