數(shù)字化應用
數(shù)字化應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)字化應用包括提供工廠當前狀態(tài)和操作的實時信息的監(jiān)控系統(tǒng)，向工廠操作員建議適當操作的咨詢系統(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)字化應用都包含三個主要元素：一個描述工廠行為的數(shù)學模型、與工廠自動化系統(tǒng)的通信鏈接和驗證從中獲得的任何數(shù)據(jù)的機制，以及一個或多個利用模型和驗證數(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)學計算。大多數(shù)數(shù)字化應用還包括額外的軟件組件，以實現(xiàn)其輸出的必要外部傳輸和可視化。
在能源和化學部門的流程工業(yè)中，使用如實時優(yōu)化(RTO)和模型預測控制(MPC)等數(shù)字化應用已變得普遍。一般來說，它們的主要目標是在滿足產(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)字化應用的主要目標是實現(xiàn)或促進對關(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)字化應用的過程建模
任何數(shù)字化應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)濟性能、可操作性、安全性和環(huán)境影響的關(guān)鍵性能指標(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)果顯示了高忠實度的預測性，更擁有強大的優(yōu)化、全局系統(tǒng)分析功能。
gPROMS FormulatedProducts可以服務于制藥企業(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)操作負擔。
用于過程監(jiān)控的數(shù)字化應用
過程監(jiān)控旨在在正常操作下提供當前過程條件和性能的準確圖景，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，它是更復雜的閉環(huán)數(shù)字化應用的重要組成部分。
用于先進過程控制的數(shù)字化應用
過程監(jiān)控數(shù)字化應用主要以開環(huán)模式運行，提供當前工廠狀態(tài)的實時信息。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現(xiàn)復雜控制目標，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。
機遇與挑戰(zhàn)
通過結(jié)合來自先前科學和工程知識與工廠數(shù)據(jù)的深度過程理解，數(shù)字化應用可以實現(xiàn)制藥工藝操作的顯著改進。這些改進包括對當前工廠操作的更詳細的實時視圖，向?qū)崿F(xiàn)“質(zhì)量控制”的愿景邁出了重要一步，改進了經(jīng)濟性能，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
（來源：Siemens過程工業(yè)軟件）
