中药滴丸生产仿真平台的研究与设计实现.pdf

中国企业运筹学 中药滴丸生产仿真平台的研究与设计实现* 黄海宽 邵秀丽 张云锋 (南开大学信息技术科学学院，天津 300071) 摘 要：介绍了以中药生产企业的实际生产为背景，所开发的滴丸生产过程仿真平台设计和实现。该平 台根据实际生产工艺参数之间的影响关联关系所建立的工艺参数模型，实现了滴丸滴制过程的仿真，还可以 根据实际生产中采集的数据和按照模型虚拟实验产生的数据，验证模型和完善、修改模型，进一步得出影响滴 丸质量的各个数据指标。同时该系统的模型还可以选择出对应于某个质量指标的最优输入参数从而指导实 际生产。 关键词：中药生产 仿真平台 虚拟实验数学模型 一、前言 在现实生产中，由于受传统手段的局限，中药材的加工生产难以科学量化，中药质量无法得到有效的控 制。又由于中药制剂过程是一个技术比较落后的行业，不可能一步实现制剂过程量化，只能以中药生产企业 的实际生产为背景，开发滴丸生产过程仿真的设计和实现，利用该平台分析实际生产工艺参数之间的影响关 联关系，并建立工艺参数模型，采集工艺参数的数据，使用滴丸滴制过程的仿真系统对工艺参数或者不可采集 的参数进行分析和反复建模。在滴丸滴制过程中，滴丸质量对制剂过程中的溶化温度、滴制温度、滴制速度等 工艺参数的变化非常敏感，尤其是反映滴丸外观质量的指标，比如圆整度、颜色、硬度、大小，干裂度等，更容易 受到上述工艺参数变化的影响[1 J。为了寻找最佳工艺点，从而使滴丸的质量和成品率等指标达到最好，需要 不断的对这些工艺点的值进行变化，然后对得到的结果进行统计和比较。但是在实际生产中，一方面对这些 工艺点值进行大的变化会造成滴丸的质量有很大的变化，造成很大的经济损失；另一方面，按照这种方式进行 工艺点的寻优，由于没有科学的依据，只能人为的依靠经验来设定需要检验的工艺点值，不仅周期长，而且效 果也不明显。针对这种情况，本文提出了建立一个滴丸生产仿真平台，根据实际生产的需要，输入各种工艺点 参数，然后根据相应的模型进行仿真并且对工艺点进行寻优，可以得到较为理想的滴丸质量结果和成品率。 二、仿真系统架构 下图为仿真系统体系结构图。综合数据库用来存储所有需要保存的信息，包括输入的工艺点参数，变化 范围，以及相应的输出数据和曲线等。命令平台接受用户的命令和其他设置。组件平台提供仿真所需的模 型，根据需要，所有的模型可以随时更新。主界面主要模拟滴丸的生产滴制过程，该界面用flash技术实现，同 时可以设置参数并与后台数据库交互。 在本系统中，数据库系统的数据有来自实际生产中采集的，这部分主要是那些可以测控的参数工艺点。 还有一些工艺点可能会影响滴丸的质量，比如滴丸的滴速，这些工艺点目前还没有很好的测量工具。在该仿 真系统中，采用了特定的模型来生成这些工艺点，从而保证仿真的可靠性。另一方面，即使是实际数据，也可 以通过仿真系统进行虚拟试验，从而获得相应参数之间的影响关系。 +基金项目：天津市重点基金资助项目(033800711)、)、信息办项目(051027014)。 一214一 图1仿真系统体系结构图 利用该系统进行仿真的过程如下： 1．初始化 这是仿真的准备阶段，主要完成以下工作：各个状态变量设置初始值，以及变化范围；参数，控制模型的建 立；仿真时间，输入方式，输出方式等的确定； 2．模型运行阶段 这个阶段是仿真的主要阶段。采用某种控制模块，根据各个工艺点的初始值和变化范围，计算各工艺点 在给定条件下的变化；在这个阶段，如果需要保存结果，即可以把它保存或者打印； 3．仿真结果处理和输出段 当仿真达到规定的时间或者产生预期的结果的时候，可以把反映整个结果的数据或者曲线保存起来，然 后可以对这些仿真结果进行分析进而应用到实际生产中； 三、系统实现 系统有两个主界面：一个为模拟滴制生产过程的主界面，主要用于直观观察生产的过程，并且可以在这个 界面随时设置各个工艺点的参数值。考虑到界面的友好性和互动性，这个界面主要用flash技术实现。图2为 设置工艺点参数的图。 ． 图2设置工艺点参数图 该