洁净室校准、场景集合与确认证据

洁净室证据应服从决策

气流、组分输运、局部排风和探测器研究可以支持不同层级的工作：早期方案筛选、测量规划、针对设施的对比、韧性评审和明确的工程决策。每个层级都应配备相匹配的证据包。

洁净室图像可能看起来符合物理规律，但关键的源、通风、探测器或边界假设仍可能存在不确定性。因此，技术采购方需要了解基线如何建立、使用了哪些测量、如何评审残差、评估了多大范围的情景，以及哪些证据独立于校准过程。

本指南将 DataMesh 更广泛的仿真证据框架应用于洁净室和工艺区域研究。完整通用框架请参阅：

• 如何评估仿真证据，了解模型用途、输入、验证、确认、不确定性和交接
• 校准等级与仿真结论可信度，了解探索级、基准对比级、实测数据校准级和特定场景确认证据
• 场景集合与工业仿真的保守评审，了解取值范围、重复运行、交互和决策工况

围绕洁净室问题选择证据

证据范围应反映错误后果、行动成本，以及结果所声称的设施针对性程度。

在现场校准前建立基准

基准用于检查分析工作流能否针对选定变量复现公认或受控的行为。它有助于将方法鉴定与针对设施的参数调优区分开来。

与洁净室相关的基准可以包括：

• 具有已知几何和边界条件的受控气流或压力工况
• 具有明确源位置和测量位置的示踪或输运工况
• 具有约定参考结果的排风罩或排风工况
• 选定计算域和边界上的守恒与质量平衡检查
• 网格、时间步长、收敛性、可重复性和数值敏感性检查
• 针对明确变量和条件与其他合格方法进行对比

基准记录应说明对比的变量、位置、单位、验收标准、结果比例尺、方法版本和已知不匹配。通过一项基准，只能支撑经过测试的明确行为。

依据代表性设施证据开展校准

校准会调整选定的不确定参数，使约定的模型输出与代表性观测更为一致。参数选择应保留物理含义，并服从预期决策。

可用于支持校准的证据

• 送风、回风、排风、风机过滤单元、排风罩和支路流量测量
• 房间、门、地板、天花板和公用工程空间之间的压力关系
• 决策相关位置的气流速度和方向
• 浮力具有重要影响时的温度、湿度或热负荷证据
• 示踪剂浓度历程、到达时间、衰减过程或合格的可视化证据
• 包含校准、设定值、位置和设备状态情境的探测器响应记录
• 测量期间的门、风阀、风机、工艺、设备和源状态

可能需要评审的参数

• 流动阻力、泄漏、散流器、格栅或地板特性
• 排风、风机、风阀、过滤器或设备性能
• 源释放速率、曲线、方向、动量、温度或持续时间
• 方法所选的湍流、混合、扩散、壁面、沉积或组分假设
• 探测器响应、阈值、采样、延迟或平均值表示

校准记录应保留基线结果、选定参数、允许范围、目标函数、测量不确定性、残差、验收标准和评审人员批准记录。

按位置、时间和运行状态解读残差

残差是约定位置、时间或条件下，测量值与对应仿真值之间的差异。洁净室研究往往具有显著的空间和瞬态变化，因此单一平均值可能掩盖与决策相关的不匹配。

应在以下维度评审残差：

• 送风、回风、排风、排风罩和房间气流测量
• 压力边界和门状态
• 主要设备或障碍物上游、附近和下游的位置
• 稳定、过渡、降级和恢复阶段
• 示踪剂或组分的到达、峰值、衰减和滞留过程
• 探测器位置和响应时间
• 校准数据集和独立确认数据集

实用汇总可以包括平均误差、绝对误差、偏差、百分位数误差、时间偏移、空间模式，以及处于约定限值内的点位比例。验收标准应结合测量不确定性、预期用途、变量重要性和错误后果来确定。

建立可追溯的情景矩阵

校准描述模型与选定证据的拟合程度。情景矩阵则描述针对决策所评估的运行和源条件范围。

每个情景都应保留：

• 源位置、组分、速率或曲线、方向、持续时间和温度
• 几何、设备、围护结构、隔断和障碍物状态
• 送风、回风、排风、风机过滤单元、风阀、压力和门状态
• 与输运相关的热环境和工艺条件
• 探测器布局、技术、响应和阈值假设
• 初始条件、开始时间、持续时间和所表示的响应行动
• 模型版本、参数集、检查、输出、警告和评审状态

矩阵视图让采购方可以按源类别、房间、运行状态和后果类别确认覆盖范围，也能揭示需要在未来研究或补充现场证据的组合。

在时序存在变化时采用重复运行

探测时间和瞬态输运会随初始条件、源行为、通风、模型参数和数值效应而改变。受控的重复运行方法可以将这些变化转化为可评审的证据。

项目应定义：

1. 各次运行之间会改变哪些变量
2. 每个变量的分布、范围或选择规则
3. 运行次数以及收敛或稳定性标准
4. 适用情况下的随机种子或抽样方法
5. 探测阈值和响应计算方法
6. 如何表示未解决的运行
7. 为决策选择的统计量

实用输出包括完整的探测时间分布、中位数、选定的较高百分位数、最早与最晚可信结果、达到标准的运行比例，以及与响应缓慢相关的情景组合。

保守统计量应有明确的选择依据。该选择可以反映决策后果、情景覆盖、证据质量和合格工程判断。

保留证据用于确认

确认会针对预期用途，将模型输出与合适证据进行对比。严谨的项目会从参数调优中保留一个测量周期、运行条件、源工况、基准或试验。

确认记录应明确：

• 所对比的变量、位置、运行状态和源条件
• 测量与试验不确定性
• 残差或对比指标
• 验收标准和评审依据
• 空间与瞬态行为的一致和不匹配之处
• 结论所覆盖的条件
• 负责的工程审批人员

来自不同源位置、通风状态、门事件、负载或时间段的证据，可以揭示经过校准的行为在预期决策范围内是否仍然适用。

在结论旁说明证据适用范围

证据适用范围定义现有证明材料所支撑的变量、位置、源类别、通风状态、几何、探测器假设、运行范围和时间范围。

与证据相称的结论示例如下：

每项结论都应附带其证据等级、假设、不确定性、评审人员和重新确认触发条件。

在交接时定义重新确认触发条件

洁净室设施会持续变化。当以下内容发生重大变化后，应评审是否需要重新确认：

• 房间、设备、围护结构、隔断、门、地板、天花板或障碍物几何
• 送风、回风、风机过滤单元、一般排风、局部排风、风阀或压力控制
• 源组分、位置、速率、方向、持续时间、温度或工艺状态
• 探测器技术、位置、方向、响应、设定值或维护状态
• 传感器标识、位置、校准、采样、同步或数据质量
• 运行范围、决策后果、验收标准或预期用途
• 超出约定残差或证据适用范围的设施观测行为

响应范围可以从数据评审和有针对性的重新运行，扩展到重新校准、新基准、独立试验或完整模型更新。合格负责人应根据变更的重要程度选择响应方式。

技术采购方检查清单

用途与责任

• 是否定义了预期决策、错误后果和所需证据等级？
• 是否已分配设施、工艺、环境、健康与安全、质量、合规和模型评审责任？

基准与校准

• 哪项基准可以证明所选方法适用于决策变量？
• 哪些测量用于校准，它们是否具有代表性？
• 调整了哪些物理参数，允许范围是什么？
• 是否保留了基线结果、残差、测量不确定性和验收标准？

情景与集合

• 矩阵是否覆盖可信的源、通风、排风、门、设备和探测器状态？
• 重复运行会改变哪些变量，如何进行抽样？
• 是否透明地报告了分布、未解决工况和保守统计量？

确认与结论

• 哪些证据保持独立，未用于参数调优？
• 模型表现如何随位置、时间、源和运行状态变化？
• 结论是否限定在已记录的证据适用范围内？
• 模型限制、不确定性和重新确认触发条件是否清晰可见？

交接

• 模型、数据、情景、结果、结论和审批记录是否可追溯？
• 经过批准的行动能否进入受控的检查、维护、规程、探测器或变更工作流？
• 是否定义了变更后验证？

端到端评估一项决策

聚焦证据试点可以从一个洁净室工艺间或工艺区域以及一项工程决策开始。项目建立经过核实的基线，选择规模可控的源与运行矩阵，保留独立证据，开展校准和情景对比，并记录合格评审。

扎实的试点成果包括：

• 可追溯的设施、通风、源、探测器和测量证据
• 合格的基准和保留的校准前基线
• 与决策相关变量和位置相联系的残差与不确定性
• 可复现的情景矩阵，以及在时序存在变化时使用的重复运行方法
• 独立确认证据和清晰的证据适用范围
• 一项经过批准的工程、监测、检查、排风或探测器决策
• 适用于未来设施变更的交接记录和重新确认触发条件

将此框架应用于洁净室气流与气体扩散评估、局部排风捕集与通风降级情景和探测器覆盖、盲区与布置方案。

公开参考

美国国家标准与技术研究院 (NIST) 关于工业验证、确认与不确定性量化的综述说明了模型质量、分析人员能力、验证、确认和不确定性如何共同影响仿真可信度。

美国采暖、制冷与空调工程师学会 (ASHRAE) 的《洁净空间》手册章节介绍了洁净室计算流体力学、气流、污染物传播、设备影响、开口、送风、回风、排风和边界条件。

国际标准化组织 (ISO) 14644-4:2022 洁净室生命周期页面涵盖要求、设计、建造、启动、验证、改造和全生命周期注意事项。

英国健康与安全执行局 (HSE) 的可燃气体探测器选择与使用指南将气体属性、扩散、通风、工艺设备、传感器类型、位置和冗余列为探测器系统的考虑因素。