一種藥品生產過程三維仿真裝置與仿真方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及藥品生產與數據處理技術領域，具體而言涉及一種藥品生產過程三維仿真裝置與仿真方法。
【背景技術】
[0002]藥品生產是一個復雜且連續的過程，其中包括原料的篩選和投入、加料控制、中間控制與校準、壓片處理、資料檢查、廢品和副產物產物處理、包裝等，涉及的原料、人員、設備等多種因素，而且需要高精度、高效率的進行配置和控制，因此整個藥品生產過程的需要一個復雜而龐大的控制系統。
[0003]隨著醫藥產業的快速發展，現有簡單的控制系統模型已經越來越不能滿足藥品生產的控制需要，尤其是無法直觀地、支持模擬實際操作的需要。
[0004]而且，醫藥生產過程對于藥物制劑從業人員的素質要求也日益提高，尤其是隨著藥品生產GMP認證的全面推行，對受訓者需要加強在教學和實踐過程中的實驗實訓、技能考核等多方面的內容，使受訓者能夠快速、全面地了解在GMP環境下的藥物制劑的生產過程、生產設備及質量控制等關鍵技術，尤其是藥學類專業受制于《藥品生產質量管理規范》等有關藥品生產質量管理的相關法規，實踐教學體系中的實訓教學環節還不能有效地實施，受訓者只能夠硬性地掌握理論知識，對所學知識直觀性認識較差，降低了對職業技能的掌握及限制了創新能力，影響教學效果。
[0005]近年來，教師也著力將信息化技術應用于藥學類相關課程教學中，但存在一些普通的困難和問題:第一是缺乏互動性；第二是缺乏開放的編輯平臺。現有的藥學類虛擬教學軟件還不具備體現一個產品人、機、料、環、法、檢六大要素的有機融合，沒有構建一與真實生產場景相吻合的虛擬化生產車間，未能體現出“生產工作人員”、“教師”等各種模擬角色在場景中與操作者的對話互動，無法解決實操實訓危險性太大、實操實訓費用太高、小概率事件再現、環境污染等問題。
【發明內容】
[0006]本發明目的在于提供一種藥品生產過程三維仿真裝置與仿真方法，滿足現有技術尤其是醫藥生產教學實訓方面的需求，可將藥品生產過程進行全程仿真和三維重現。
[0007]本發明的上述目的通過獨立權利要求的技術特征實現，從屬權利要求以另選或有利的方式發展獨立權利要求的技術特征。
[0008]為達成上述目的，本發明所提出的技術方案如下:
[0009]一種藥品生產過程三維仿真裝置，包括元素輸入模塊、可辨識處理模塊、封裝模塊、元素坐標計算模塊、仿真場景構建模塊、接口模塊以及一中央控制模塊，該中央控制模塊分別與元素輸入模塊、可辨識處理模塊、封裝模塊、仿真場景構建模塊和可操作物件的事件驅動模塊連接，其中:
[0010]元素輸入模塊用于輸入藥品生產過程的多種元素，前述元素包括工具、人員、設備、物料、記錄及環境六種類別；
[0011]可辨識處理模塊用于對元素輸入模塊輸入的元素進行可辨識化處理，將元素以元素簡稱+編號的形式進行命名，并在后續的仿真構建中以所命名的結構名稱代表該元素，所述多種元素經可辨識化處理后形成多種元素庫；
[0012]封裝模塊用于將元素庫中的各元素封裝成一標準數據結構，該標準數據結構配置下述六類屬性:1)元素類別，表明元素的種類；2)結構名稱；3)顯示名稱，表明元素在顯示界面上的名稱；4)狀態，表明元素在SOP標準規程庫中所呈現的形式；5)驅動源，表明影響元素自身狀態發生變化的源元素；6)元素坐標，表明元素在三維空間中的位置坐標；
[0013]元素坐標計算模塊用于計算確定元素在三維空間中的位置坐標；
[0014]接口模塊用于提供用戶從外部可接近地操作接口，并實現仿真場景下可操作物件的事件驅動，該事件驅動是指驅動元素狀態發生變化；
[0015]仿真場景建立模塊，用于根據外部編輯輸入的場景數據調用所述元素庫中的多種元素以及一藥品生產3D基礎靜態模型庫構建藥品生產仿真場景，并且根據外部輸入的交互指令實現藥品生產仿真場景的動態更新。
[0016]進一步的實施例中，所述仿真場景建立模塊基于3D圖像處理引擎實現所述藥品生產仿真場景的構建以及動態更新。
[0017]進一步的實施例中，所述3D圖像處理引擎為一 Unity3D引擎。
[0018]進一步的實施例中，所述3D圖像處理引擎為一 cult3D引擎。
[0019]進一步的實施例中，所述藥品生產過程三維仿真裝置還包括一顯示界面，與所述中央控制模塊，用于顯示所構建的藥品生產仿真場景以及動態更新后的藥品生產仿真場旦
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[0020]本發明的另一方面還提出一種藥品生產過程的三維仿真方法，其實現包括以下步驟:
[0021]步驟1、輸入藥品生產過程的多種元素，前述元素包括工具、人員、設備、物料、記錄及環境六種類別；
[0022]步驟2、對輸入的各個元素進行可辨識化處理，即將元素以元素簡稱+編號的形式進行命名，并在后續的仿真構建中以所命名的結構名稱代表該元素，前述步驟I輸入的元素經可辨識化處理后形成多種元素庫；
[0023]步驟3、將元素庫中的各元素封裝成一標準數據結構，該標準數據結構配置下述六類屬性:1)元素類別，表明元素的種類；2)結構名稱；3)顯示名稱，表明元素在顯示界面上的名稱；4)狀態，表明元素在SOP標準規程庫中所呈現的形式；5)驅動源，表明影響元素自身狀態發生變化的源元素；6)元素坐標，表明元素在三維空間中的位置坐標；
[0024]步驟4、根據外部編輯輸入的場景數據調用所述元素庫中的多種元素以及一藥品生產3D基礎靜態模型庫構建藥品生產仿真場景，其中各元素在三維空間中的位置中標由一元素坐標計算模塊計算確定；
[0025]步驟5、判斷是否接收外部輸入的交互指令，如果是，則識別交互指令并完成仿真場景下對應可操作物件的事件驅動，該事件驅動是指驅動元素狀態發生變化，然后進入步驟6;否則進入步驟8;
[0026]步驟6、利用前述元素坐標計算模塊計算并更新前述交互指令對應可操作物件的位置坐標；
[0027]步驟7、基于更新后的可操作物件的位置坐標，動態更新藥品生產仿真場景；
[0028]步驟8、判斷是否結束仿真，如果否，則返回前述步驟5;如果是則結束藥品生產三維仿真。
[0029]進一步的實施例中，所述步驟4，通過一 3D圖像處理引擎實現藥品生產仿真場景的構建以及動態更新。
[0030]進一步的實施例中,所述步驟4,通過一 Unity3D引擎實現藥品生產仿真場景的構建以及動態更新。
[0031 ] 由以上本發明的技術方案可知，本發明提出的藥品生產過程三維仿真裝置與仿真方法，與現有技術相比，其顯著優點在于:
[0032]I)將藥品生產過程涉及的工具、人員、設備、物料、記錄及環境六種類別抽象成具體，實現六大要素的有機融合，并通過3D圖像引擎對藥品生產過程進行全程仿真和三維重現，有效將虛擬現實技術應用于藥品生產過程的仿真；
[0033]2)本發明的仿真裝置和方法支持人機互動，用戶可通過鼠標、鍵盤、觸摸屏等輸入接口輸入指令，實現人機交互，動態更新仿真場景，具有良好的互動性和實用性；
[0034]3)本發明的仿真裝置和方法支持定制化的編輯，可由用戶根據需要編輯所需的仿真場景輸入參數，進行個性化構建和改造，而不是按照固定的模式進行訓練，更具靈活性，可適應各用戶的實際用工情況和要求，利用本發明的方案可更好地滿足職業教育和企業用工需求之間的需要矛盾。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發明一實施方式藥品生產過程三維仿真裝置的模塊連接示意圖。
[0036]圖2為標準數據結構的示例。
[0037]圖3為圖1實施例中藥品生產過程三維仿真裝置的模擬藥品生產工作過程的一個示例，以壓片處理為例。
[0038]圖4a、4b為圖3所示示例的具體實現示意圖，圖4a和4b在連接點A處聯系。
[0039]圖5所示為本發明一實施方式藥品生產過程三維仿真方法的實現流程示意圖。
【具體實施方式】
[0040]為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。
[0041]圖1所示為本發明一實施方式藥品生產過程三維仿真裝置的模塊連接示意圖，其中，一種藥品生產過程三維仿真裝置，包括元素輸入模塊、可辨識處理模塊、封裝模塊、元素坐標計算模塊、仿真場景構建模塊、接口模塊以及一中央控制模塊，該中央控制模塊分別與元素輸入模塊、可辨識處理模塊、封裝模塊、仿真場景構建模塊和可操作物件的事件驅動模塊連接。
[0042]元素輸入模塊用于輸入藥品生產過程的多種元素，前述元素包括工具、人員、設備、物料、記錄及環境六種類別。
[0043]工具是指藥品生產過程涉及的各類工具，例如進料桶、物料桶、接料桶等。
[0044]人員是指藥品生產過程涉及的各類人員，例如生產組長、操作員等。
[0045]設備是指藥品生產過程涉及的各類設備，例如壓片機、捏合機等。
[0046]物料是指是指藥品生產過程涉及的各類物料，例如地黃(原料)、淀粉(原料)、地黃淀粉混合物(中間品)、阿膠等。
[0047]記錄是指藥品生產過程涉及的各類記錄文件，例如清場記錄文件、設備標識文件、設備合格證等。
[0048]環境是指藥品生產過程涉及的各類環境參數和條件，例如溫度、濕度、壓差、光照、通風、無菌、無靜電、真空等。
[0049]可辨識處理模塊用于對元素輸入模塊輸入的元素進行可辨識化處理，將元素以元素簡稱+編號的形式進行命名，并在后續的仿真構建中以所命名的結構名稱代表該元素，所述多種元素經可辨識化處理后形成多種元素庫。元素庫包括有工具庫、物料庫、人員庫、設備庫、車間庫、環境庫。
[0050]例如，將記錄文件中的清場記錄文件命名為R001，設備合格證命名為記錄文件R002，將工具中的進料桶A命名為T001，接料桶A命名為T002，將設備中的壓片機命名為EOOl，將物料中的地黃命名為MOOl，將環境中的壓強命名為VOOl，當然上述距離僅僅是示例，并非用以限定各元素的命名結構。
[0051]封裝模塊用于將元素庫中的各元素封裝成一標準數據結構，該標準數據結構配置下述六類屬性:1)元素類別，表明元素的種類；2)結構名稱；3)顯示名稱，表明元素在顯示界