什么是流程建模与仿真？为什么需要建模仿真？

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工艺模拟是一个非常有用的工具，可以用来比较备选方案，证明制造和相关工艺成本的合理性。

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模拟，虽然有时与建模互换使用，但实际上是运行模型的结果。首先需要建模，然后利用得到的模型进行仿真研究。一般来说，过程模型可以重现历史数据进行验证，也可以使用假设研究来推断数据以预测未来。用户可以基于同一模型进行多次模拟，探索替代方案或通过模拟复制系统。

对于制造和制造相关的过程，如批文件、物料补充/仓储和质量测试实验室，计算机模型的主要目的是作为真实系统的替代物(从行为的角度)。

在实际过程中进行测试可能成本太高或破坏性太大，也可能实际过程不存在，仍在设计中。在这两种情况下，计算机模型都可以进行实验或“假设分析”研究，以加深对实际系统的了解，确定和比较替代方案，然后以某种方式改进系统，这通常可以降低成本，增加产量。

使用基于计算机的建模的基础是:通常情况下，实际系统非常复杂，涉及变量之间的许多相互作用，这些相互作用可能是未知的或不清楚的，并且具有明显的可变性，这往往掩盖了它们之间的潜在关系。

好的模型是对真实系统的简化，能够获得它们之间的必要联系，忽略不重要的细节。如果存在可变性并且可以量化，则可以在模型中考虑，以获得更真实的结果。

通过使用流程建模和模拟，我们可以从这项技术中获得什么好处？模拟可以在以下两种情况下发挥更好的作用:

设计阶段:设施处于设计阶段或即将开始设计。最好在设计初期就进行模拟，越早越好。在设计初期，根据流程模拟结果的反馈来更改设计要便宜得多。

翻新:现有设施需要一些翻新。典型的目标是增加产量、降低制造成本、减少库存或上述所有目标的组合。可能需要也可能不需要研究现有设施，并根据研究结果对其进行改造。有时候，只要改变作业程序或生产计划，就可以很简单的完成改造。

在新设计中，流程建模可以确定必要流程和支持设备的数量和规格。这对于多器械设备尤其有用，例如原位清洁(CIP)设备、公共系统设计以及口服固体药物(OSD)设施中的粉盒和药片盒。某些设备可能是整个生产过程中的瓶颈，过程模型可以识别瓶颈设备，并确保其产量限制不低于该设施的业务目标。

该模型还将检查其他潜在的瓶颈。如果它们的约束接近预期瓶颈，调度中断或其他可变因素可能导致约束低于设计值，这样更严格的瓶颈可以有效地被预期瓶颈所替代。

在设计过程中，经常会发生变化。当工程师找到更好的替代方案时，管理者可能会改变工厂将生产的产品组合。在这种情况下，设计的流程模型特别有用。该模型可用于评估备选方案，并确保在保持所需产出的同时，这些变化具有成本效益。人员配备和轮班时间表也可以与模型进行比较。这有助于确定设计变更的成本论证。

现有设施模型的功能类似于设计过程中的功能，但有两个重要的区别。

首先，有历史数据可用，这样可以创建更好的模型，验证其性能。这有助于防止流程建模错误，并提高模型结果的可信度。

其次，该模型更有可能用于运营决策，如生产计划和班次计划。

在这种情况下，仍然可以更换设备，但如果设施的占地面积是固定的，则更换的规模可能相对较小。中间库存也可能因为同样的原因固定，会给制造业带来其他问题。现有设施的模型往往更接近现实，更详细，这需要更多的工程实施时间来建立、验证和使用模型。

在正确的细节层次上，经过适当验证的流程模型是比较备选方案并证明其合理成本的有效工具。这些好处适用于设计阶段的新设施，以及运行中需要改造或改进的现有设施。当每个工厂都有了最新的模型，收益将会进一步提高。

通常，在操作工业设施时，需要快速做出正确的决策，但这只有在预先将时间和精力投入到过程模型中才能做到。