Adaptive Digital Twin
MODICA ADT
Ein Live-Modell Ihres Bioprozesses, das direkt neben Ihren Bioreaktoren läuft — von jedem Hersteller, der OPC UA oder MQTT anbietet: hybride Prozessmodelle, Simulation und Replay sowie eine Ansicht aller Läufe. Darüber hinaus ergänzt unser EU-kofinanziertes F&E-Projekt adaptive Funktionen: Der Zwilling kennt seine Hardware, passt sich bei Geräteausfällen an und diagnostiziert Probleme.
Funktioniert mit Ihren vorhandenen Bioreaktoren
Jeder Hersteller, der OPC UA oder MQTT anbietet: Der Zwilling verbindet sich mit Ihrer vorhandenen Ausrüstung. Sie müssen Ihre Bioreaktoren also nicht ersetzen, um ihn zu nutzen.
Läuft nativ auf modularen Bioreaktoren von QB Systems: qb.systemsIhr Nutzen
Was ein digitaler Zwilling neben Ihren Bioreaktoren bringt
Wo sich der Zwilling bezahlt macht: weniger verlorene Chargen, schnellere Entwicklung, stabilere Qualität und schnellere Antworten für die QA.
Weniger verlorene Chargen
Abweichungen und Geräteausfälle werden erkannt, solange die Charge noch steuerbar ist, und ein ausgefallener Sensor muss den Lauf nicht beenden.
58 Wochen
durchschnittlich zwischen zwei fehlgeschlagenen Chargen in einer Bioprozessanlage – das Problem, auf das der Zwilling zielt
Branchenumfrage: BioPlan Associates, 2022- Live-Überwachung
- Anomalieerkennung
- Alternative Konfiguration
Schnellere Prozessentwicklung
Parametervarianten werden zuerst am Modell getestet, sodass weniger teure Laborläufe auf Optionen ohne Aussicht entfallen.
~40 %
weniger Experimente mit modellbasiertem DoE
Literatur: von Stosch & Willis, Eng. Life Sci. 2016 (Simulation)- Simulation und In-silico-DoE
Stabilere Qualität
Jede Charge wird mit einem Referenzverlauf verglichen und wichtige Größen werden live geschätzt – Qualität wird während des Laufs gesteuert, nicht erst bei der Freigabe festgestellt.
+22 %
Vorhersagegenauigkeit für 18 CQAs bei 3× weniger Läufen
Herstellerfallstudie: DataHow × Bristol Myers Squibb- Referenzverlauf
- Soft Sensors
Schnellere Untersuchungen und Audits
Die abweichende Variable wird benannt, späte Laborergebnisse werden einbezogen und jede Entscheidung wird für die QA protokolliert.
Annex 11 · Part 11 · ALCOA+
Ein nicht editierbarer Audit Trail jeder algorithmischen Entscheidung und Bedieneraktion, abgebildet auf EU GMP Annex 11 und 21 CFR Part 11
- Ursachenhinweise
- Audit Trail
Mehr aus vorhandener Ausrüstung
Der Zwilling arbeitet mit jedem Bioreaktor, der OPC UA oder MQTT anbietet – Nutzen ohne Austausch der Hardware.
Beispiele für Bioreaktor-Steuerungen mit OPC UA
- Sartorius · BIOSTAT STR, Ambr
- Eppendorf · DASGIP, DASbox
- Getinge Applikon · Livit Flex
- Infors HT · Minifors
- Thermo Fisher · HyPerforma SUB
- Herstellerunabhängige Konnektivität
Wissen, das bleibt
Was ein Lauf, ein Maßstab oder ein Bediener gelernt hat, bleibt im Modell und wird wiederverwendet, statt mit den Menschen zu gehen.
1:50
Modell vom 300-ml-Schüttelkolben auf einen 15-l-Bioreaktor übertragen, NRMSE ~11 % bei lebenden Zellen
Literatur: Bayer et al., Front. Bioeng. Biotechnol. 2021- Hybride Modelle
- Transfer über Maßstäbe
Die Zahlen stammen aus Literatur und Branchenquellen, nicht aus MODICA-Projekten. Den Effekt auf Ihren Prozess messen wir im Pilot.
Im Arbeitsalltag
So arbeitet Ihr Team mit dem Zwilling
Fünf Momente im Leben einer Charge – vom Anschluss eines Bioreaktors bis zur Auswertung des abgeschlossenen Laufs. Die Entscheidung bleibt beim Bediener; der Zwilling bereitet vor, überwacht und erklärt.
1. Tag eins · Bioreaktor anschließen
Sie
Sie schließen einen Bioreaktor jedes Herstellers an, der OPC UA oder MQTT anbietet.
Der Zwilling
Erkennt die Hardware – Sensoren, Pumpen, Aktoren – und konfiguriert sein Modell des Behälters selbst, ohne manuelles Mapping.
Ihr Nutzen
Ein neuer Behälter kommt ohne manuelles Mapping in den Zwilling, und Sie behalten Ihre vorhandene Ausrüstung.
2. Vor der Charge · Charge in silico planen
Sie
Sie geben die Parametervarianten ein, die Sie erwägen: Temperatur, pH, Fütterung, Induktionszeitpunkt.
Der Zwilling
Simuliert jede Variante und zeigt den vorhergesagten Verlauf und das Ergebnis, sodass nur die vielversprechendsten ins Labor gehen.
Ihr Nutzen
Weniger Laborläufe für Varianten ohne Aussicht auf Erfolg und eine dokumentierte Begründung für jede Wahl.
3. Während der Charge · Der Zwilling überwacht und unterstützt
Sie
Sie fahren die Charge wie gewohnt.
Der Zwilling
Vergleicht sie live mit dem Referenzverlauf, schätzt die Biomasse per Soft Sensor, warnt bei Abweichungen und benennt die Variable. Er empfiehlt Sollwerte; eine physikalische Prüfung blockiert unsichere, und die Entscheidung bleibt bei Ihnen.
Ihr Nutzen
Abweichungen werden erkannt, solange die Charge noch steuerbar ist, nicht erst nach der Freigabeprüfung.
4. Wenn etwas ausfällt · Geräteausfall während der Charge
Sie
Sie erhalten eine Diagnose statt eines bloßen Alarms.
Der Zwilling
Erkennt einen ausfallenden Sensor oder eine Pumpe, erklärt die wahrscheinliche Ursache und schlägt eine alternative Konfiguration vor, damit die Charge weiterlaufen kann.
Ihr Nutzen
Weniger verlorene Chargen und Bediener, die wissen, was zu tun ist, statt zu raten.
5. Nach der Charge · Charge wiedergeben und Ursache finden
Sie
Sie spielen den Lauf erneut ab und vergleichen ihn mit früheren Chargen.
Der Zwilling
Bezieht späte Laborergebnisse ein und korrigiert frühere Schätzungen, zeigt, wo der Lauf die Referenz verlassen hat, und führt einen Audit Trail für die QA.
Ihr Nutzen
Schnellere Untersuchungen, die mit einer Hypothese beginnen, und eine Dokumentation, die die QA freigeben kann.
So ist der Zwilling aufgebaut
Ein Zwilling zwischen Ihren Bioreaktoren und Ihrem Team
Klicken Sie auf eine Schicht, um ihre Funktionen zu sehen, und dann auf eine Funktion, um zu sehen, was sie leistet und was Sie davon haben.
Struktur nach dem Referenzmodell für digitale Zwillinge ISO 23247
Physischer Raum
Modica digitaler Zwilling
Menschen und Systeme
Übergreifend · in allen Schichten
Klicken Sie auf eine Schicht oder einen übergreifenden Block, um seine Funktionen zu sehen.
Testen Sie den Zwilling an Ihrem eigenen Prozess
Ein Pilot über 8–12 Wochen an Ihrem Prozess, mit Erfolgskriterien, die vereinbart werden, bevor wir Ergebnisse sehen, und ersten Ergebnissen nach 4 Wochen.
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