過程模型是實際系統(tǒng)或流程的計算機表示。圖片來源 ：CRB

　　文章作者 | Philip Lyman

    “過程仿真是一種非常有用的工具，可以用來比較備選方案并證明制造以及與制造相關(guān)過程成本的合理性?！?/p>

　　仿真，有時雖然可以與建模互換使用，但仿真其實是運行模型的成果。首先需要建模，然后利用所得的模型進行仿真研究。通常，過程模型可再現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)以用于驗證，也可利用假設(shè)性研究來推斷數(shù)據(jù)以預(yù)測未來。用戶可以基于同一個模型進行多個仿真，探索替代方案或利用仿真來復(fù)制系統(tǒng)。

　　對于制造和與制造有關(guān)的過程，如批量文件、材料補充/倉儲和質(zhì)量測試實驗室，計算機模型的主要目的是作為真實系統(tǒng)的替代方案(從行為的角度來看)。

　　在實際過程中進行試驗可能成本過高或具有破壞性，也有可能實際過程還不存在，仍在設(shè)計之中。無論是哪種情況，計算機模型都可進行實驗或“假設(shè)分析”研究，以加深對實際系統(tǒng)的了解，并識別和比較替代方 案，然后通過某種方式改進系統(tǒng)，這通常可以降低成本，提高產(chǎn)量。

　　使用基于計算機的建模的依據(jù)是：通常情況下，實際系統(tǒng)非常復(fù)雜，涉及變量之間的諸多交互作用，這些交互可能是未知的，也可能是定義不清的，而且具有明顯的可變性，這往往會掩蓋彼此之間的潛在關(guān)系。

　　好的模型是真實系統(tǒng)的簡化，可以獲得必要的彼此之間的聯(lián)系，而忽略不重要的細節(jié)。如果存在可變性并且可以量化，則可以在模型中加以考慮，以獲得更接近實際的結(jié)果。

　　仿真的好處

　　利用過程建模和仿真，我們可以從這項技術(shù)中獲得哪些好處?在下面這兩種情況下仿真能夠更好的發(fā)揮作用 ：

　　設(shè)計階段 ：設(shè)施正處于設(shè)計階段或即將開始設(shè)計。最好是在設(shè)計初期就進行仿真，越早越好。在設(shè)計初期，根據(jù)過程仿真結(jié)果的反饋變更設(shè)計，成本要低的多。

　　改造 ：現(xiàn)有設(shè)施需要某些方面的改造。典型目標是提高產(chǎn)量，降低制造成本，降低庫存或所有上述目標的結(jié)合。對現(xiàn)有設(shè)施進行研究，根據(jù)研究結(jié)果進行改造，可能需要、也可能不需要設(shè)備變更。有時，僅通過更改運行程序或生產(chǎn)計劃，就可完成改造，非常簡單。

　　設(shè)計階段中的仿真

　　在新設(shè)計中，過程建模可以確定必要的工藝和支持設(shè)備的數(shù)量和規(guī)格。這對于多裝置共享設(shè)備特別有用，例如就地清潔(CIP) 設(shè) 備、公用系統(tǒng)設(shè)計以及口服 固體藥劑(OSD)設(shè)施中的粉末箱和片劑箱。某些設(shè)備可能是整個生產(chǎn)過程中的瓶頸，而過程模型可以識別瓶頸設(shè)備，并確保其產(chǎn)量限值不低于設(shè)施的業(yè)務(wù)目標。

　　在新設(shè)計中，過程建模可以確定必要的處理和支持設(shè)備的數(shù)量和規(guī)格。

　　該模型還將檢查其它潛在的瓶頸。如果它們的約束條件接近于預(yù)期的瓶頸，那么調(diào)度中斷或其它可變因素，可能會導(dǎo)致約束低于設(shè)計值，這樣就可以有效地將更嚴格的瓶頸替換為期望的瓶頸。

　　在設(shè)計過程中，變更頻繁發(fā)生。當(dāng)工程師們發(fā)現(xiàn)更好的替代方案時，管理人員可能會改變該設(shè)施將要生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量組合。在這種情況下，設(shè)計的過程模型特別有用。該模型可用于評估備選方案，并確保變更具有成本效益，同時保持所需的產(chǎn)量。人員編制和輪班時間表也可以與模型進行比較。這有助于確定設(shè)計變更的成本論證。

　　設(shè)施改造期間的建模

　　現(xiàn)有設(shè)施模型的作用與設(shè)計過程中的模型類似，但有兩個重要區(qū)別。

　　首先，有歷史數(shù)據(jù)可資利用，從而可以創(chuàng)建更好的模型，并驗證模型的性能。這有助于防止過程建模錯誤，并提高對模型結(jié)果的信心。

　　其次，該模型更有可能用于運行決策，例如生產(chǎn)計劃和輪班計劃。

　　在這種情況下，仍然可以更換設(shè)備，但如果設(shè)施的占地面積是固定的，那么變更的規(guī)?？赡芫捅容^小。中間庫存也可能因為同樣的原因而被固定下來，為生產(chǎn)制造帶來其他問題?，F(xiàn)有設(shè)施的模型往往更接近實際、更詳細，這需要更多的工程實施時間來構(gòu)建、 驗證和使用模型。

　　在正確的細節(jié)層面上，并經(jīng)過適當(dāng)驗證的過程模型，是比較備選方案并證明其成本合理的有效工具。這些好處適用于設(shè)計階段的新設(shè)施，以及需要改造或改進運營的現(xiàn)有設(shè)施。當(dāng)每個設(shè)施都有其最新模型時，獲益會進一步提升。

　　通常，在運營工業(yè)設(shè)施時需要迅速做出正確的決定，但只有事先在過程模型上投入了時間和精力，才有可能做到這 一點。