中藥制藥過程控制及集成化生產(chǎn)若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、中藥制藥工業(yè)化生產(chǎn)一般分為中藥前處理、中藥浸膏生產(chǎn)、中藥制劑與包裝三個階段，其中中藥浸膏生產(chǎn)階段包含提取、濃縮、干燥等工段，是中藥工業(yè)化生產(chǎn)的核心過程。隨著新工藝新方法的不斷出現(xiàn)，以及GMP規(guī)范在中藥制藥過程生產(chǎn)管理中的實(shí)施，傳統(tǒng)的控制方法和中藥制藥企業(yè)落后的基礎(chǔ)自動化網(wǎng)絡(luò)已不能滿足中藥制藥工業(yè)發(fā)展的需求。
　　 本文以中藥浸膏生產(chǎn)過程為主要研究對象，在深入分析生產(chǎn)工藝及控制需求的基礎(chǔ)上，針對當(dāng)前生產(chǎn)管理中存在的一系列問題，系統(tǒng)

2、研究了中藥濃縮濃度軟測量、中藥溫浸動態(tài)提取溫度控制、中藥制藥過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建、中藥制藥信息化集成技術(shù)和中藥制藥CIPS等一系列理論與應(yīng)用問題。論文的主要工作歸納如下：
　　 (1)針對中藥濃縮過程中藥液濃度難以在線測量的問題，提出了基于支持向量回歸的濃度軟測量方法。該方法利用支持向量機(jī)適用于小樣本學(xué)習(xí)，具有學(xué)習(xí)速度快、全局最優(yōu)和泛化性好的優(yōu)點(diǎn)，采用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動建模的思想，充分利用中藥濃縮工段歷史數(shù)據(jù)，選取六個輔助變量，用

3、支持向量回歸的方法建立軟測量模型，并利用過程數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)和校驗(yàn)。利用優(yōu)化后的模型對中藥濃縮過程濃度進(jìn)行了預(yù)測，驗(yàn)證了模型的學(xué)習(xí)性能和泛化性能。結(jié)果表明本文建立的軟測量模型實(shí)現(xiàn)了對中藥濃度較為精確的預(yù)測，有效解決了中藥濃縮過程中難以實(shí)現(xiàn)的中藥濃度在線測量問題，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
　　 (2)針對中藥溫浸動態(tài)提取工段溫度的精確控制問題，本文以某制藥廠中藥提取系統(tǒng)為研究對象，分析了中藥提取工段的工藝設(shè)備和傳熱過程，建立了簡化模型

4、。針對提取工段溫度控制非線性、時變性、純滯后的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)模糊PID控制器，并進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明采用參數(shù)自整定模糊PID控制，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間短，響應(yīng)速度快、溫度控制精度高、具有較好的魯棒性。
　　 (3)對中藥提取、濃縮、干燥等工段的自動化需求和測控要點(diǎn)進(jìn)行了分析，研究了中藥制藥設(shè)備集成方案。設(shè)計(jì)了基于Profibus-DP的現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)，介紹了控制系統(tǒng)的硬件配置、系統(tǒng)組態(tài)、軟件體系。利用Profibus和工業(yè)

5、以太網(wǎng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對中藥制藥各工段的集中監(jiān)控、分散控制，為實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的MES和ERP應(yīng)用構(gòu)建了平臺。
　　 (4)對中藥制藥信息集成化技術(shù)進(jìn)行了研究，在分析了中藥制藥企業(yè)業(yè)務(wù)流程和信息特征的基礎(chǔ)上，提出了中藥制藥信息集成方案。運(yùn)用OPC技術(shù)和XML設(shè)備描述方法，采用OPC DA和OPC XML-DA兩種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)集成。在此基礎(chǔ)上，建立完善可靠的生產(chǎn)過程實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和管理生產(chǎn)過程的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，通過基于WebServices的

6、制藥企業(yè)集成化平臺實(shí)現(xiàn)企業(yè)的分布式和遠(yuǎn)程管理控制。本文對實(shí)現(xiàn)信息集成的關(guān)鍵化技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)論述。
　　 (5)為實(shí)現(xiàn)中藥制藥全過程的優(yōu)化控制，提出了中藥制藥過程集成過程控制系統(tǒng)(CIPS)的總體設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)原則，分析了各部分模塊的功能，論述了關(guān)鍵技術(shù)。對MES和ERP系統(tǒng)的實(shí)施和功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)論述。
　　 目前中藥制藥先進(jìn)過程控制和集成化生產(chǎn)技術(shù)的研究剛剛起步，由于中藥制藥裝備的標(biāo)準(zhǔn)化和中藥質(zhì)量控制體系還不完善，為