Главная » 2014 » Сентябрь » 27 » Скачать Система управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией. Островский, Юрий Владимирович бесплатно
2:37 AM
Скачать Система управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией. Островский, Юрий Владимирович бесплатно
Система управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией
Диссертация
Автор: Островский, Юрий Владимирович
Название: Система управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией
Справка: Островский, Юрий Владимирович. Система управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией : диссертация кандидата технических наук : 05.13.06 Санкт-Петербург, 2003 158 c. : 61 03-5/3644-3
Объем: 158 стр.
Информация: Санкт-Петербург, 2003
Содержание:
Введение
Глава 1 Анализ существующих систем управления химико-фармацевтических производств
11 Характеристика систем автоматизации в химико-фармацевтической и микробиологической промышленности
12 Анализ существующих программных комплексов для синтеза гибридных систем управления
13 Характеристика многоассортиментного производства субстанций лекарственных препаратов с перенастаиваемой технологией
Выводы
Глава 2 Разработка структуры и алгоритма функционирования системы управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией
21 Формулировка задач управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией
22 Технологический процесс синтеза Азидотимидина как объект управления
23 Структура программного комплекса интегрированной системы управления
24 Алгоритм функционирования системы управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией
Выводы
Глава 3 Разработка информационного, математического и программного обеспечения системы управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией
31 Разработка информационного обеспечения
32 Разработка математического обеспечения
321 Изучение электропроводности стадии азидирования
322 Изучение кинетики стадии азидирования
33 Разработка программного обеспечения
Выводы
Глава 4 Тестирование и внедрение системы управления
Выводы
Выводы
Введение:
Современная терапия и профилактика различных заболеваний опирается на качественно новый лекарственный «арсенал». Свыше 95% лекарственных препаратов, применяемых в современной мировой медицине, созданы в последние десятилетия. Неудивительно, что производство субстанций лекарственных препаратов (активных фармацевтических ингредиентов, АФИ) -наиболее сложная, наукоемкая и развивающаяся область современной науки и технологии [1], существенно влияющая на экономику многих стран мира. Финансовый оборот мирового фармацевтического рынка в 2000 году составил $354 миллиарда, а в 2002 году превысил $400 миллиардов1
Современные лекарственные средства получают, в основном, в результате тонкого органического синтеза. Химический синтез АФИ представляет собой сложный многостадийный периодический процесс [2], характеризующийся недостаточной (неполной) наблюдаемостью (невозможностью прямого измерения большинства показателей, непосредственно влияющих на качество продукции, таких как концентрации реагентов, их физико-химические свойства) и управляемостью, часто нестационарностью и нелинейностью, включающий легковоспламеняющиеся, горючие, токсичные и взрывоопасные вещества в качестве сырья или полупродуктов. Высокая стоимость реагентов и оборудования может стать причиной существенных экономических потерь в случае аварий и нештатных ситуаций. Организация систем управления периодическими процессами производства лекарственных субстанций представляет сложную и весьма специфичную проблему. Дело в том, что молекулярные структуры современных АФИ отличаются разнообразием и сложностью (наличием различных, строго детерминированных функциональных групп), широким диапазоном физико-химических свойств.
1 По данным консалтингового агентства IMS HEALTH: http://www.iins-global.com
К этому следует добавить характерные для фармацевтического производства жесточайшие требования к качеству не только конечных, но и промежуточных продуктов и сырья используемого в производственном процессе. При этом, однако, технология промышленного получения многих субстанций недостаточно изучена и часто требует проведения дополнительных исследований с целью повышения эффективности и безопасности производства.
При разработке систем управления также следует учитывать кардинально новую ситуацию, возникшую на мировом рынке лекарственных средств, в связи с внедрением в мировую фармацевтическую промышленность правил GMP (Good Manufacturing Practice - Надлежащая производственная практика) [3]. Российским фармпроизводителям, которые руководствуются отраслевым стандартом ОСТ 42-510-98 (GMP), предписано привести свои производственные мощности в полное соответствие с данными стандартами в срок до 2008 года. Фактически, указанные директивные документы регламентируют многие аспекты организации фармацевтического производства: аудит поставщика и входной контроль сырья, подготовка оборудования и помещений, условия работы персонала и конечно требования к средствам контроля и управления производством. Все эти требования и меры по их исполнению направлены на организацию в рамках фармацевтического предприятия системы воспроизводства качества, которая бы в известной степени гарантировала определенный уровень качества готовой продукции на основании соответствия всех этапов производства отраслевым стандартам. Очевидно, что без создания эффективных и надежных средств управления и контроля технологических процессов синтеза АФИ конкуренция на современном рынке лекарственных средств невозможна.
Таким образом, организация промышленного выпуска субстанций в соответствии с международными стандартами (GMP, ISO) требует значительных финансовых затрат и предполагает строгое соблюдение жестких норм чистоты и планирования помещений, подготовки сырья и вспомогательных материалов, контроля и управления производством. Однако даже при соблюдении всех этих требований создание в России производства субстанций лекарственных препаратов мирового уровня существенно затруднено. Дело в том, что масштабный импорт дешевой крупнотоннажной фармацевтической продукции фактически угрожает рентабельности отечественных предприятий, производящих недорогие массовые субстанции лекарственных препаратов. Единственным экономически оправданным решением становится создание малотоннажных многоассортиментных производств, способных выполнять разнообразные процессы химического органического синтеза и выпускать широкий ассортимент дорогостоящих субстанций (от $700 до $35000 за кг), в соответствии с рыночной конъюнктурой. Подобные экспериментальные производства с перенастраиваемой технологией, построенные в соответствии с мировыми отраслевыми стандартами, только начинают появляться в России. Для них, как и для зарубежных многоассортиментных фармацевтических производств, существенной становится проблема управления при переходе на новый вид продукции, который часто сопровождается изменениями технологической схемы и приводит к вынужденным простоям из-за наладки оборудования и настройки систем управления. В связи с этим, наиболее актуальной задачей является разработка системы управления, адаптивной по отношению к различным классам выпускаемых субстанций и производительности. Благодаря оперативной автоматизированной настройке и конфигурированию такая система позволяет существенно сократить экономические потери, связанные с переходом на новый вид продукции.
Отдельным направлением при разработке технологии промышленного производства новых субстанций становится организация научных исследований и работ по масштабированию технологии синтеза. Чаще всего при этом рассматривают одну наиболее проблемную и важную стадию производства субстанции, - «ключевую» стадию. При этом одной из важнейших задач является корректная обработка и анализ экспериментальных данных, что зачастую представляет серьезную проблему из-за большого объема данных, несовершенных методов обработки и не всегда очевидных подходов к интерпретации результатов. Поэтому актуальной становится задача создания математического обеспечения и программных средств для эффективной организации эксперимента и математических моделей как для исследовательских целей, так и для управления технологическим процессом, что позволит повысить информативность и эффективность управления.
Обобщая вышесказанное, можно утверждать, что разработка и внедрение в производство АФИ эффективных компьютерных систем управления производством и контроля качества является актуальной задачей для отечественной фармацевтической промышленности. В связи с быстро меняющейся конъюнктурой фармацевтического рынка и выпуском новых более совершенных субстанций возникает необходимость в создании систем управления многоассортиментными производствами с перенастраиваемой технологией. Основная особенность таких систем заключается в решении задач различных уровней автоматизации: от обработки и анализа экспериментальных данных, синтеза математических моделей, до выработки оптимальных управляющих воздействий и выдачи советов оператору-технологу. При этом основные усилия следует сосредоточить на управлении ключевыми стадиями многостадийного синтеза АФИ.
Таким образом, целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности, безопасности и качества управления многоассортиментным производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией за счет создания комплекса средств гибкой, гибридной, интегрированной системы управления, позволяющей на основе математических моделей оценивать показатели качества готовой продукции, проводить процесс в оптимальных технологических режимах и выбирать управляющие воздействия при переходе на новый вид продукции и производительность. Гибкость системы заключается в возможности оперативной перенастройки и синтеза новой технологической схемы в зависимости от заданного вида продукции и производительности. Гибридностъ обусловлена наличием как непрерывных, так и дискретных (партии продукции) входных воздействий. Интегрированность подразумевает функционирование в составе системы различных функциональных блоков и подсистем, позволяющих решать задачи различного уровня автоматизации для управления многоассортиментным производством субстанций.
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:
• исследовать многоассортиментное производство субстанций лекарственных препаратов, выявить характеристики оборудования, средств автоматизации, применяемого сырья и материалов, определить требования к системе управления на основе мировых и Российских стандартов, регулирующих фармацевтическое производство;
• исследовать методы синтеза систем управления в химико-фармацевтической и микробиологической промышленности и предложить структуру системы управления многоассортиментным производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией;
• исследовать процесс производства субстанции препарата Азидоти-мидин, показать его особенности как объекта управления, выделить ключевые стадии и показатели определяющие качество готовой продукции;
• разработать математическое и программное обеспечение автоматизированной системы научных исследований, позволяющей повысить эффективность экспериментов направленных на разработку и масштабирование технологии синтеза новых субстанций и определять оптимальные технологические режимы производства новых лекарственных препаратов;
• разработать гибкую интегрированную систему управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией, включающую автоматизированную систему научных исследований, базы данных технологических параметров, сырья и материалов, оборудования, ситуаций и рекомендаций, а также математические модели наиболее важных стадий исследуемых процессов, позволяющие компенсировать недостаточную наблюдаемость процесса, прогнозировать основные показатели качества продукции, выбирать оптимальные управляющие воздействия в соответствии с заданным критерием управления.
В первой главе настоящей работы анализируются существующие системы управления производствами субстанций лекарственных препаратов, определяются современные тенденции в проектировании и создании программных комплексов для синтеза гибридных систем управления в химико-фармацевтической и микробиологической промышленности. Проводится анализ современного многоассортиментного производства субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией. Во второй главе формулируются задачи управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией. Технологический процесс производства анти-ВИЧ препарата Азидотимидин анализируется как объект управления. В соответствии с определенными задачами проводится разработка структуры и алгоритма функционирования программного комплекса системы управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией. Третья глава посвящена разработке информационного, математического и программного обеспечения интегрированной системы управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией. В четвертой главе приводятся сведения о тестировании и внедрении системы для управления производством субстанций лекарственных препаратов, а также внедрении разработанного программного и математического обеспечения в учебный и научно-исследовательский процесс.