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原料藥設備發展與新技術(下)
更新時間:2010-08-27 08:18:07    來源:sdhuge    點擊次數:
2.4 設計方法——應用模擬技術、虛實結合
  在當今的工業設計中,CAD/CAM/CAE已經很普遍,但是模擬技術、虛擬技術在原料藥設備的設計和制造中的應用卻還有待于進一步開發和深化。事實上,模擬技術與虛擬技術的應用,能使原料藥設備方案的規劃設計者和生產者獲得多方面的收益。

2.4.1 虛擬模型——一目了然、適時檢驗
  圖10(a)為空氣壓縮機產品,圖10(b)為虛擬設計的空氣壓縮機[12]。通過交互的虛擬現實、可視化設計過程,使規劃非常易于理解,提高了規劃設計的質量。同時,在進行規劃設計時,可進行多方案對比,從中選出最佳方案。通過虛擬原型、利用詳細的模塊,可以進行虛擬裝配、適時檢驗,以檢查各零部件尺寸以及可裝配性,及早地發現問題,準確地界定可能出現問題的范圍,及早考慮替代方案,及時修改錯誤,方便安全性能檢測;通過虛擬原型,可以進行虛擬試驗,而不用再去做更多的實物試驗,這樣,既節省了時間又節約了費用。可見,模擬技術將逐漸成為設備規劃設計的重中之重。

2.4.2 網絡化工作方式——事半功倍
  模擬技術使得工藝流程具有更好的直觀性,可以更方便地進行生產工藝流程分析,因此設計者們在規劃和設計過程中傾向于利用這種“虛擬的現實場景”與用戶一起進行討論,如圖11所示[13]。而且,在這種虛擬的現實世界中也可以檢測未來設備的性能,對其進行優化改進,以節約日后的設備維護保養和維修時間。虛擬現實的智能設計軟件能使多位設計師同時參與項目的規劃設計,相互交換意見,共同測試設備,尋找維護保養戰略。
  另外,面向對象的數據模型和模塊化設計成為非常有效的整體設計技術,集成規劃設計使之很快適應不同的應用領域。
  總之,模擬技術、虛擬技術的應用,使設計—調試整個過程更加快速和清晰可讀、項目設計修改快速實現、新設備設計費用明顯地降低,其結果使規劃項目設計速度可提高30%;項目設計費用可降低40%;項目的投資費用可降低30%[13]。

2.5 結構設計模塊化
  在醫藥工業領域,對新設備的需求往往是由幾個因素引起的。首先,生產地域的集中化趨勢日益明顯,隨之而來的是對一些生產線進行必要的重新裝備。其次,含有高活性成分的新藥不斷問世,這也要求對舊設備進行升級換代,以適應新的生產需要,同時又能滿足GMP和FDA條例的規定。制藥工藝的特點、GMP以及新的生產需要,使制藥裝備產品正從簡單的機電一體化向系統化、模塊化的解決方案發展,以適應用戶的變化和最快最好的更新產品。

2.5.1 多功能模塊化組合
  模塊化設計是協調顧客多樣化需求、實現快速響應并降低產品成本的一種有效方法。圖12所示為M5多功能系統,它結合了醫藥工業最常用的研磨理念,可以在幾分鐘內轉換成不同功能的研磨機[14]。


  M5多功能系統由標準組件(計量單元、進出料單元、CIP單元、控制單元、機殼結構)和功能單元(螺旋氣流磨、流化床對噴氣流磨、沖擊磨/分級輪組合、超細分級機)組成,通過標準組件和不同的功能單元的組合,可構成不同功能研磨機。如標準組件+螺旋氣流磨即可形成螺旋氣流磨機組合,如圖13所示;標準組件+流化床對噴氣流磨即可形成流化床對噴氣流磨機組合,如圖14所示;標準組件+沖擊磨即可形成超細沖擊磨機組合,如圖15所示。


  可見多功能模塊化組合結構設計靈活機動、組合快速,并能有效隔離和節省空間。

2.5.2 與工藝相結合的模塊化
  隨著GMP貫徹的深入,制藥裝備產品也正從簡單的機電一體化向與生產工藝操作相結合的模塊化裝置方向發展[15],以提高自身設備的技術檔次。

  圖16所示為原料藥結晶設備,其特點在于攪拌形式是應用模塊化方式研發的:不同的物料類型,攪拌形式也不同,然后通過模塊化設計,利用流體力學分析研究,設計出特殊構造的槳葉,以保障晶體的形成和不破碎,保證設備的合理性和優化性。



  圖17所示為模塊化CIP工作站,是根據CIP工藝流程通過模塊化設計組合而成。其規格形式多種多樣,涵蓋范圍廣泛,從生物發酵、中藥材提取、原料藥生產到血液制品設備均可清洗,為制藥企業設備的清洗驗證提供了有效保障。

  圖18為藥物配料系統集成模塊,是將濃配、稀配、過濾、滅菌、潔凈液體的輸送等工序組合在一個模塊化的裝置上,使系統操作方便、物料密閉運行、減少雙向污染、符合GMP要求。
  圖19為多功能提取濃縮模塊化裝置,它集動/靜態水提取、動/靜態醇提取、熱回流提取、索氏提取、滲流提取、水蒸汽蒸餾提取于一體,可完成多種方式的提取過程,是現代工藝技術與傳統提取方式相結合的產物。
  總之,與工藝相結合的模塊化設計,使系統或裝置能按工藝要求進行組合,操作簡化、使用方便,密閉運行、防止污染,并能達到環保、節能、符合GMP等要求,是制藥裝備技術創新的方向。




3 結語
  我國加入WTO之后,制藥機械市場變得更加開放,制藥裝備經濟正在產生深刻的、根本的并富有光明前途的變革與創新。作為中國制藥裝備主要產品之一的原料藥設備,在這場變革與創新中要獲得令人滿意的發展,必須符合國家環保與節能的導向政策、遵循安全應用規則、努力發展自動化技術和虛擬技術的應用、實現模塊化設計,只有這樣,我國原料藥設備的發展才能真正實現從仿制到自行開發、再到自主創新,從而與國際接軌并踏入世界先進技術行列。
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