预测的艺术--生物技术的模拟解决方案

作者:Ansgar Goeke 文章来源:德国Inosim有限公司 发布时间:2013-05-21

数字化工厂、制备生产过程的模拟、非常规工艺过程的建模及生物制备过程的设计(再设计)等都是当今的热门话题。如何在实践中落实这些发展趋势,在法兰克福举办的“应用技术日”展示会中便可窥见一斑。

模拟技术能够为企业的战略决策和系统优化决策提供可靠的基础资料。在真实的生产系统中可以采取缩短时间、降低成本费用的正确措施避免过于沉重的生产成本负担。西门子公司与Inosim公司共同举办的“应用技术日”展示会就把模拟技术的应用效果展现在了人们面前:在模拟技术中投入的每一欧元都会带来数十倍的收益。据西门子公司估计,每年仅德国利用模拟技术所节约的资金就高达近70亿欧元。

生物工程技术的特性

从模拟技术用户的角度来看,生物技术产品有着自己特殊的性质。生物技术系统缺少可供参考的过程数据、非常规的流程工艺步骤和生产过程中原材料的动态变化数据等等,使得计算机支持的模拟作为可靠的原材料模型研发更加困难。“在不同于传统化工技术的生物技术过程模拟中,人们无法简单地确定一个模型。因为这里使用的物质不是有着未知物理过程的物质就是原材料数据无法预测的物质。”Inosim公司的生物工程技术工程师Torsten Hellenkamp先生介绍。因此,Inosim公司研发的模拟软件Inosim Professional采用的就是基于多特蒙德技术大学的研究,进而重新创造出的新型计算模型。

这一创新性的工具软件在某工业企业的生物技术制备工艺过程模拟中得到了应用。在利用这一软件工具之后,仅在试生产阶段就逐步完成了最佳的模拟模型。例如可以通过“细菌奶牛”生产出一种天然原材料,并将资源消耗降低了三分之一,但收益不变。如今,此工具软件已能够提供动态扩展的模型库,从而增添了在生物工程技术领域中使用的能力。

设备规划设计时的模拟

斯图加特市的M+W公司使用了Inosim Professional软件,并在生物工程的各个阶段进行模拟,模拟的重点是概念和基础设计的可行性。他们利用这一软件不仅对现有的生物技术设备,而且对希望扩建的、新建的生物技术设备的应用可能性进行了模拟和评估。利用模拟解决的典型问题是设备的生产能力和原材料供应、排污处理系统等等。同时用户也要求利用这一软件系统完成瓶颈分析和建立起工作模型。“我们能够生产出预定数量的批次产品吗?”或者“我们应投资何种类型的设备?”这些都是实践中遇到的典型问题。在模拟软件的帮助下,通过对各种不同工况的模拟和统计学的评估可找到最佳的答案。总体过程的不同侧面,例如生产能力、人员需求或者原材辅料的消耗等等,都能够一目了然,并能够在软件的帮助下重组和优化。

提高效益

路德维希斯堡市的Instraction公司是一家医药原材料隔离和清洁用多模和特殊色谱仪的开发、生产专业生产厂。他们通过利用Inosiom Professional软件模拟生产过程来帮助销售产品。利用这一软件他们可以向用户演示色谱分离设备如何在用户的生产过程中助其提高经济效益。

也正是由于生物工程技术领域中对设备的卫生清洁度有着很高的要求,许多传统有效的工艺方法在这一领域中行不通。只有通过模拟向用户展示出效果和后续效益,在常常是要求多达6层的分析演示中,才能向用户全面介绍清楚色谱分离法的优点和长处。可行性和盈利在高额投资之前就可测算清楚,这也给用户提供了一个全面的生物工程技术评估。

展望未来

除了集体会议之外,前来参加应用技术日的人士也有私人交流的空间,能够建立起新的联系,找到未来的合作伙伴。Peter Balling先生,Inosim公司经理在小结时说道:“在新的一年里,西门子与Inosim公司合办的应用技术日会成为有固定展示日期的大型展示活动,邀请流程工业和生物技术领域中所有感兴趣的人们前来指教。作为流程工业领域中模拟技术的专业论坛、无偿向观众展示应用技术的专业论坛,我们希望今后每年定期举办一次。”

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