Автоматизированное создание технологических схем для химико-фармацевтической промышленности

На этапе разработки технологии производства новых лекарственных препаратов ключевой стадией является выбор технологических и аппаратных решений, позволяющих выпускать продукцию с заданными характеристиками и отвечающую современным требованиям качества. С аналогичной задачей приходится сталкиваться и при обновлении существующих производственных линий. Одним из вариантов решения этой задачи является алгоритмизация процесса разработки технологических схем и разработка прикладного программного обеспечения, способного автоматизировать подбор оборудования для производства лекарственных препаратов.
В результате анализа предметной области были определены основные этапы производства готовых лекарственных препаратов и технологические стадии, охватывающие весь цикл производства. Алгоритм создания готовой технологической схемы производства твёрдой лекарственной формы состоит из двух ключевых этапов: синтеза схемы производственного процесса и подбора технологического оборудования.
Определяющими критериями, влияющими на синтез схемы производства, являются тип лекарственной формы, размер партии продукции, масса таблетки или размер капсулы, а также технологические параметры и физико-химические свойства сырья, продуктов и производственных материалов.

Результатом работы алгоритма является схема производственного процесса, представляющая собой набор технологических стадий, соответствующим образом связанных между собой материальными потоками, которая готова для дальнейшей обработки.
Для формализации знаний о предметной области была использована продукционная модель, являющаяся наиболее распространенной моделью представления знаний. Продукционная модель основана на правилах, позволяющих представить знание в виде предложений типа: ЕСЛИ (ситуация) ТО (действие). Например:
ЕСЛИ «прессуемость порошков – низкая»
И «лекарственная форма – таблетки»
ТО «использовать грануляцию перед прессованием».
На втором этапе предложен анализ каждой технологической стадии и подбор списка наиболее подходящих аппаратов. Стратегией выбора для этой стадии является обеспечение высокого качества получаемого продукта и соблюдение установленного регламента, как в рамках рассматриваемого процесса, так и в контексте всего производства. При этом нужно принять во внимание, что некоторые аппаратные решения позволяют проводить совмещённые технологические процессы. С учётом этого необходимо каждому аппарату поставить в соответствие определённые стадии, на которых этот аппарат может использоваться, и при этом у некоторых аппаратов может иметься несколько вариантов использования.
Такого рода знания удобно представить в виде семантической сети, которая представляет собой ориентированный граф, узлы которого соответствуют понятиям и объектам предметной области, а дуги – отношениям между объектами. Семантическая сеть наиболее часто используется для представления декларативных знаний. С помощью этой модели реализуются такие свойства системы знаний, как интерпретируемость и связность .
Для решения задачи выбора оборудования семантическая сеть используется для связи аппаратов, их аппаратных решений и технологических стадий. Используя математический аппарат теории графов, это можно представить следующим образом:

Для текущей стадии схемы производства происходит выборка аппаратов и процессов из соответствующих банков данных с использованием семантической сети, анализируются технологические решения аппаратов, выбирается список оборудования, подходящего под рассматриваемую стадию. Затем каждый аппарат из списка проверяется на соответствие технологическому регламенту стадии и схемы в целом. Аппараты, которые не могут обеспечить нормальное протекание процесса, удаляются из списка, также удаляются из списка те аппараты, которые не могут обеспечить заданную производительность на стадии и установленный размер партии готовой продукции.
Подбор оборудования на любой стадии процесса должен производиться в интерактивном режиме при решающей роли инженера-разработчика, а компьютерная система должна выдавать рекомендации и предоставлять необходимый набор данных, позволяющий выбрать нужные аппараты.
Создание автоматизированной системы подбора оборудования для производства лекарственных форм является шагом к повышению уровня автоматизации научно-исследовательских работ и процессов проектирования производств. Интеграция с популярными САПР (например, используя открытый формат системы AutoCAD) позволит значительно сократить время разработки технологических схем, а также связанные с этим затраты. Система успешно может быть использована не только в химико-фармацевтической, но и в других отраслях промышленности.

Технические средства реализации информационных технологий в фармации
Однако, имеется тенденция к разработке единой корпоративной программной системы для решения специфических задач организации, так как объединение разрозненных программных средств в единое целое в большинстве случаев невозможно