數(shù)字化應(yīng)用
數(shù)字化應(yīng)用是用于基于模型的決策支持和流程操作控制的軟件系統(tǒng)。典型的數(shù)字化應(yīng)用包括提供工廠當(dāng)前狀態(tài)和操作的實(shí)時信息的監(jiān)控系統(tǒng)，向工廠操作員建議適當(dāng)操作的咨詢系統(tǒng)，以及直接向工廠自動化和控制系統(tǒng)發(fā)送指令的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
所有數(shù)字化應(yīng)用都包含三個主要元素：一個描述工廠行為的數(shù)學(xué)模型、與工廠自動化系統(tǒng)的通信鏈接和驗(yàn)證從中獲得的任何數(shù)據(jù)的機(jī)制，以及一個或多個利用模型和驗(yàn)證數(shù)據(jù)來確定與工廠操作相關(guān)的信息和建議操作的數(shù)學(xué)計算。大多數(shù)數(shù)字化應(yīng)用還包括額外的軟件組件，以實(shí)現(xiàn)其輸出的必要外部傳輸和可視化。
在能源和化學(xué)部門的流程工業(yè)中，使用如實(shí)時優(yōu)化(RTO)和模型預(yù)測控制(MPC)等數(shù)字化應(yīng)用已變得普遍。一般來說，它們的主要目標(biāo)是在滿足產(chǎn)品質(zhì)量、工廠可操作性、安全性和環(huán)境影響等一系列約束的同時，建立和維持有利潤的操作。
鑒于制藥行業(yè)的高度監(jiān)管性質(zhì)，數(shù)字化應(yīng)用的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)或促進(jìn)對關(guān)鍵質(zhì)量屬性的控制，確保最終產(chǎn)品的性能符合患者安全和療效的要求。由于產(chǎn)品價值較高且生產(chǎn)量較低，相對能源和化學(xué)部門，其在正常操作期間的制造效率中不那么重要。然而，其他考慮因素，如早期檢測并理想地糾正故障，則更加緊迫。其他次要目標(biāo)可能包括通過最小化廢物流量和能源消耗來改善過程的可持續(xù)性。
數(shù)字化應(yīng)用的過程建模
任何數(shù)字化應(yīng)用的一個基本前提是一個定量描述所有相關(guān)外部輸入對關(guān)鍵質(zhì)量屬性和其他反映經(jīng)濟(jì)性能、可操作性、安全性和環(huán)境影響的關(guān)鍵性能指標(biāo)(KPIs)影響的模型。重要輸入通常包括與原材料質(zhì)量、設(shè)備性能參數(shù)和環(huán)境條件相關(guān)的干擾，以及潛在的控制操作，如各種進(jìn)料的流量。
gPROMS FormulatedProducts
gPROMS FormulatedProducts在制藥工藝中提供了豐富的單元操作和機(jī)理模型庫，以簡單易用的圖形界面，幫助用戶搭建全流程的生產(chǎn)工藝。模擬結(jié)果顯示了高忠實(shí)度的預(yù)測性，更擁有強(qiáng)大的優(yōu)化、全局系統(tǒng)分析功能。
gPROMS FormulatedProducts可以服務(wù)于制藥企業(yè)的多種用戶，對于工藝研發(fā)者來說，它可以幫助他們快速篩選新配方、新工藝條件;對于產(chǎn)品商務(wù)拓展者來說，它可以加速藥品上市、提高生產(chǎn)質(zhì)量;對于生產(chǎn)人員來說，它可以及時排除工藝問題，減輕生產(chǎn)操作負(fù)擔(dān)。
用于過程監(jiān)控的數(shù)字化應(yīng)用
過程監(jiān)控旨在在正常操作下提供當(dāng)前過程條件和性能的準(zhǔn)確圖景，并盡早檢測和識別異常情況(‘故障’)。這是確保產(chǎn)品質(zhì)量的重要使能因素，而不完全依賴于最終產(chǎn)品的測試。它還允許在必要時及時采取糾正措施。此外，它是更復(fù)雜的閉環(huán)數(shù)字化應(yīng)用的重要組成部分。
用于先進(jìn)過程控制的數(shù)字化應(yīng)用
過程監(jiān)控數(shù)字化應(yīng)用主要以開環(huán)模式運(yùn)行，提供當(dāng)前工廠狀態(tài)的實(shí)時信息。自然的下一步是將此信息用于閉環(huán)自動控制系統(tǒng)中。利用動態(tài)工廠模型通過多重同時操作實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制目標(biāo)，同時滿足多個約束的MPC系統(tǒng)，已經(jīng)在各個工程部門中廣泛使用。
機(jī)遇與挑戰(zhàn)
通過結(jié)合來自先前科學(xué)和工程知識與工廠數(shù)據(jù)的深度過程理解，數(shù)字化應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)制藥工藝操作的顯著改進(jìn)。這些改進(jìn)包括對當(dāng)前工廠操作的更詳細(xì)的實(shí)時視圖，向?qū)崿F(xiàn)“質(zhì)量控制”的愿景邁出了重要一步，改進(jìn)了經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
（來源：Siemens過程工業(yè)軟件）
