Глава 2. Анализ, классификация и систематизация информации фармацевтической отрасли
2.1 Системный анализ в фармацевтической технологии
Важнейшей областью знаний в фармацевтике, как индустрии, является область технологических знаний, информации о процессах, технологиях и аппаратуре фармацевтических производств. Такой крупный информационный объект, как технология производства лекарственного препарата или технологическая схема такого производства, его аппаратурное оформление, может рассматриваться с позиций теории системного анализа процессов химической технологии [90]. Согласно определению В. В. Кафарова для кибернетики как для науки, изучающей системы любой природы, способные принимать, хранить, и перерабатывать информацию для целей оптимального управления, методом исследования является математическое моделирование, стратегией исследования -системный анализ, средством исследования -вычислительные машины. Безусловно, технологические схемы фармацевтических предприятий и их практическое воплощение – производственные линии являются такими системами. Анализ таких систем, выделение основных информационных потоков и фигурирующих в их структуре определяемых информационных объектов методами системного анализа позволит сформировать единую концепцию структуры информационной среды отрасли. Большое число факторов влияющих на выбор способа производства лекарственного препарата [5, 49, 54], многие из которых не подаются формализации, и огромное разнообразие использующейся в фармацевтическом производстве техники исключают возможность анализа данной предметной области (технологии фармацевтического производства) путем перебора всех вариантов.
Но накопленный огромный опыт в технологии фармацевтических производств, создании и применении аппаратуры таких производств, позволяет воспользоваться знаниями, которые можно представить в виде ряда продукционных правил, называемых характеристиками. В свою очередь,характеристикив терминах моделирования информации могут рассматриваться каксвойства информационного объекта [45, 99, 107], из чего можно сделать вывод о возможности моделирования описанных выше объектов реального мира (технологий, аппаратуры) в информационных пространствах, то есть переведения знаний и данных о таких объектах в объектно-реляционную структуру, то есть в базу данных или репозиторий информационных объектов [93, 117, 124, 154].
В настоящее время при моделировании сложных химико-технологических систем, к каковым, без сомнения, относятся производственные линии фармацевтических предприятий, получил развитие системный подход, который отличается от классического (или индуктивного) подхода тем, что рассматривает систему путем перехода от частного к общему и синтезирует (конструирует) систему путем слияния ее компонент, разрабатываемых раздельно. В отличие от этого системный подход предполагает последовательный переход от общего к частному, когда в основе рассмотрения лежит цель, причем исследуемый объект выделяется из окружающей среды [122, 123].
Сущность системного подхода [123] определяется его стратегией, в основе которой лежат общие принципы, применимые к решению любой системной задачи. К ним можно отнести:
четкую формулировку цели исследования, постановку задачи по реализации этой цели и определение критерия эффективности решения задачи;
разработку развернутого плана исследования с указанием основных этапов и направлений в решении задачи;
пропорционально последовательное продвижение по всему комплексу взаимосвязанных этапов и возможных направлений;
организацию последовательных приближений и повторных циклов исследований на отдельных этапах;
принцип нисходящей иерархии анализа и восходящей иерархии синтеза в решении составных частных задач и т. п.
В данной работе с позиций системного анализа решаются задачи разработки новых технологий и схем производства лекарственных средств. Сущность системного подхода в данном случае состоит в том, что вся информация, получаемая от предприятий-производителей и разработчиков аппаратуры, лекарственных средств, из лабораторий научно-исследовательских организаций, а также результаты экспериментов, проводимых на опытных и промышленных установках, последовательно накапливается и обогащается в процессе разработки информационно-программной среды. Полученная информация может сохраняться в информационных блоках и впоследствии использоваться программными инструментами среды для решения специалистами задач разработки новых технологий и схем производства лекарственных средств. Современные средства хранения и анализа данных дают огромные возможности для построения информационных блоков необходимой структуры и объединения их в виде баз данных нового поколения – информационных систем, использующих алгоритмы искусственного интеллекта, интерактивного взаимодействия с пользователем, экспертного анализа и самообучения [124].
Вместе с тем единичный технологический процесс вообще, и технологический процесс фармацевтического производства в частности, со всем его сложным комплексом элементарных физико-химических явлений представляет типичную большую систему в смысле ее классического кибернетического определения. Уровень сложности этой системы, определяемый многообразием элементарных физико-химических эффектов, насыщенностью взаимных связей между ними, совмещенностью и взаимодействием явлений различной физико-химической природы в локальном объеме пространства, настолько высок, что ставит ее в разряд сложнейших кибернетических систем [124, 128].
Из-за крайне высокого уровня взаимозависимости параметров информационных потоков друг от друга задача формализации материальных объектов фармацевтического производства до уровня плоских реляционных моделей информационных объектов сильно усложняется.
При использовании блочного подхода к моделированию системы любая, сколь угодно сложная технологическая система может быть представлена как совокупность уже описанных информационных объектов-блоков – технологических единиц. Причем, под технологической единицей понимается как отдельное явление, так и технологический аппарат, потому что и явление, и работа аппарата в целом могут рассматриваться как сложная система, для которой существует отдельное описание.
Таким образом, блочный подход к моделированию технологической схемы (или процесса) фармацевтического производства обеспечивает упрощение процесса описания и существенно повышает вероятность автоматизации процесса моделирования.
Совокупность информационных блоков и программных модулей анализа информации и расчета параметров ХТС составит информационную систему, которая может быть использована для различных целей в процессе проектирования и расчета химико-технологических систем.
П
роанализированные
источники информации об оборудовании
и технологиях, применяемых в фармацевтическом
производстве [4, 13-16, 20-24, 51, 52, 54-80], позволяют
выявить важнейшие тенденции в данной
отрасли. К таким тенденциям можно
отнести:
унификация машин и аппаратов, применяемых в фармацевтическом производстве
создание оборудования, реализующего проведение ряда смежных технологических стадий в одном аппарате
создание функционально законченных технологических решений, решений «под ключ» для реализации типовых процессов фармацевтического производства
Очевидна связь технологий и аппаратуры фармацевтических производств, как сформированных на основе методов системного анализа информационных объектов, с такими информационными объектами, как лекарственное вещество и лекарственная форма. Базовые классы «технология фармацевтического производства» и «аппарат» являются с одной стороны самостоятельными классами информационного пространства отрасли, с другой стороны – связующими и объединяющими классами для других классов объектов предметной области. Таким образом, данные классы можно рассматривать как информационные объекты, реализующие отношения ивзаимодействия в информационной среде. Выделение таких категорий, как отношения и взаимодействия в информационной среде фармацевтической промышленности дает возможность реализации структуры информации и объектной области средствами современных языков моделирования информации, таких какUML, OMG,XML[164, 165, 171].
В результате аналитической обработки данных предметной области, и выделения базовых информационных объектов фармацевтической отрасли была принята общая схема взаимосвязи этих объектов (рис. 2.1).
рис. 2.1 Информационно-логическая схема взаимосвязи информационных объектов фармацевтической отрасли
Структурирование и классификация информации предметной области, одна из основных задач в рамках данной работы, невозможна введения четко определенной системы понятий, описывающих предметную область. Данная схема отражает сущности, выделенные в рамках данной работы при анализе предметной области. Такими сущностями - объектами являются: технология, оборудование, лекарственная форма и вещество. Остановимся более подробно на разработанных в рамках данной работы информационно-логических схемах и их взаимосвязях, образующих в итоге структурную часть разработанной информационно-программной среды.