बायोफर्मासिटिकल उद्योग में, किसी भी आधुनिक उच्च तकनीक के उत्पादन में, भौतिक खुराक प्रक्रियाओं के संख्यात्मक मॉडलिंग के लिए तरीकों और उपकरणों का उपयोग विभिन्न प्रकार के कार्यों को हल करने के लिए किया जाता है, नई खुराक रूपों के विकास और उनके उत्पादन के लिए परिवहन, भंडारण और दवाओं के वितरण के विश्लेषण के तरीकों से। ।

Amgen दुनिया की अग्रणी बायोफार्मास्युटिकल कंपनियों में से एक है। कंपनी की दवाएं गंभीर बीमारियों से पीड़ित लाखों लोगों की मदद करती हैं। प्रत्येक दवा वैज्ञानिकों, इंजीनियरों और प्रौद्योगिकीविदों के श्रमसाध्य कार्य का एक उत्पाद है। एमजेन विशेषज्ञ मल्टीफ़िक्स मॉडलिंग का उपयोग एक उपकरण के रूप में करते हैं जो उत्पादन के सभी चरणों की दक्षता और सुरक्षा सुनिश्चित करने में मदद करता है। इस उद्योग में उत्पन्न होने वाली समस्याओं की बारीकियों के कारण, किसी को अक्सर जटिल भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं के मॉडलिंग से निपटना पड़ता है, इसलिए संख्यात्मक मॉडलिंग के लिए सॉफ्टवेयर में गणितीय मॉडल की एक विस्तृत श्रृंखला की उपलब्धता एक महत्वपूर्ण कारक है।

पाब्लो रोलंडी, एमजेन के उत्पादन प्रक्रिया प्रबंधन निदेशक, ने विश्लेषण किया कि कंपनी के विशेषज्ञ अपनी समस्याओं को हल करने के लिए COMSOL मल्टीफ़िज़िक्स® संख्यात्मक सिमुलेशन वातावरण का उपयोग कैसे करते हैं।

रोलांडी इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि "COMSOL आधुनिक विकास सिद्धांतों के साथ एक परिपक्व मंच है, जो आपको जटिल मॉडल बनाने की अनुमति देता है, जो तार्किक और आसान ग्राफ़िकल इंटरफ़ेस का उपयोग करने के लिए धन्यवाद, साथ ही साथ भौतिक और रासायनिक मॉडलिंग की अंतःविषय समस्याओं को हल करने की क्षमता भी है।" रोलंडी विशेषज्ञों के एक समूह का नेतृत्व करता है, जो नई तकनीकी प्रक्रियाओं और प्रणालियों के डिजाइन और विकास के चरण में विभिन्न समस्याओं को हल करने के लिए मल्टीफिशियल मॉडलिंग के तरीकों का उपयोग करते हैं। तेजी से, ये समाधान सुविधाजनक मॉडलिंग अनुप्रयोगों में बदल रहे हैं जो COMSOL अनुप्रयोग विकास पर्यावरण का उपयोग करके गणना मॉडल के आधार पर बनाए गए हैं। एप्लिकेशन आपको इच्छुक कर्मचारियों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए संख्यात्मक मॉडलिंग के परिणाम प्राप्त करने और उपयोग करने की अनुमति देते हैं, यहां तक ​​कि उन लोगों के लिए भी जो संख्यात्मक गणना और कंप्यूटर मॉडलिंग के क्षेत्र में विशेषज्ञ नहीं हैं। डेढ़ साल के लिए, रोलांडी समूह अनुसंधान की प्रभावशीलता बढ़ाने और नई प्रौद्योगिकियों के विकास में तेजी लाने के लिए डिज़ाइन किए गए आसान उपयोग के अनुप्रयोगों की एक पूरी लाइब्रेरी बनाने में कामयाब रहा।

प्रक्रिया अनुकूलन

उन क्षेत्रों में से एक है जिसमें रोलंडी समूह संख्यात्मक मॉडलिंग उपकरण लागू करता है, उत्पादन प्रक्रियाओं में बाधाओं का अनुकूलन और उन्मूलन है। सिमुलेशन परिणामों के सफल कार्यान्वयन के एक उदाहरण के रूप में, हम सुखाने की प्रक्रिया की तीव्रता की समस्या का हवाला दे सकते हैं। समस्या तब पैदा हुई जब कंपनी ने एक अनुबंध संगठन की सेवाओं से इनकार कर दिया और उत्पादन को सिंगापुर में अपने कारखाने में स्थानांतरित कर दिया।

यह पता चला कि फ़िल्टर ड्रायर का प्रदर्शन, जिसमें नमी निकाल दी जाती है और घटकों को अलग किया जाता है, बहुत कम है, जो अंतिम उत्पाद के लिए unmet की मांग के जोखिम को बढ़ाता है। रोलंडी के समूह को एक कम्प्यूटेशनल मॉडल के निर्माण से आश्चर्यचकित किया गया था जिसके साथ बाधाओं को खोजने और सुखाने की प्रक्रिया का अनुकूलन करना संभव होगा। चूंकि तकनीकी प्रक्रिया बहु-चरण है, और पहले तीन चरणों के लिए एक अलग प्रकार के उपकरण का उपयोग किया गया था, इसलिए Amgen के विशेषज्ञों के पास ड्रायर की विशेषताओं पर पर्याप्त डेटा नहीं था, जो हमें एक सटीक मॉडल बनाने और यह निर्धारित करने की अनुमति नहीं देता था कि कैसे परिवर्तित सुखाने ने उत्पादकता को प्रभावित किया। सबसे पहले, दो महत्वपूर्ण मापदंडों के प्रभाव का मूल्यांकन करना आवश्यक था - नए ड्रायर में वाष्पीकरण और प्रसार की दर। विशेषज्ञों को मॉडल की सभी विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए उन्हें संसाधित करने के लिए डेटा के एक बड़े सेट की गणना और प्रतिगमन विश्लेषण का उपयोग करना था। विकसित COMSOL गणना मॉडल के आधार पर, एक आसान-से-उपयोग एप्लिकेशन बनाया गया था जिसमें आप एक पूर्ण सुखाने चक्र को पूरा करने के लिए आवश्यक समय की गणना कर सकते हैं।

प्रक्रिया की विभिन्न स्थितियों के तहत सुखाने के समय की गणना के लिए आवेदन। आवेदन प्रयोगात्मक डेटा के साथ गणना परिणामों की तुलना करने की क्षमता प्रदान करता है

इस एप्लिकेशन का उपयोग प्रक्रिया इंजीनियरों द्वारा उपकरण और उत्पादन प्रक्रियाओं को स्थापित करने के लिए किया गया था। एप्लिकेशन उपयोगकर्ताओं को बदलते उपकरण संचालन स्थितियों के प्रभाव का मूल्यांकन करने और इसकी उत्पादकता बढ़ाने के लिए उपाय करने की अनुमति देता है।

उच्च नसबंदी मानकों को सुनिश्चित करना

मॉडलिंग द्वारा सफलतापूर्वक हल की गई समस्या का एक और उदाहरण शिपिंग कंटेनरों के लिए नसबंदी मानकों का अनुपालन है। कारखाने से दवाओं को विशेष कंटेनरों में ले जाया जाता है, जिन्हें संबंधित मानकों की सख्त आवश्यकताओं के अनुसार निष्फल होना चाहिए, क्योंकि किसी भी, यहां तक ​​कि दवा के थोड़े से जीवाणु संक्रमण से बहुत अप्रिय या खतरनाक परिणाम भी हो सकते हैं। मानक एथिलीन ऑक्साइड नसबंदी प्रक्रिया नए कंटेनरों के लिए उपयुक्त नहीं थी और इसे समायोजित किया जाना था। रोलांडी समूह ने संख्यात्मक सिमुलेशन का उपयोग करते हुए नए कंटेनरों में एथिलीन ऑक्साइड की प्रसार प्रक्रिया का विश्लेषण करने का प्रस्ताव रखा, जो कई महंगे प्रयोगों से बचते थे। एक एप्लिकेशन विकसित किया गया था जिसमें उपयोगकर्ता संदूषण पैठ के क्षेत्र को निर्दिष्ट कर सकता है, घुलनशीलता, प्रसार स्थिरांक को इंगित कर सकता है और गणना कर सकता है कि कंटेनर में एथिलीन ऑक्साइड की एकाग्रता समय के साथ कैसे बदलती है।

नसबंदी प्रक्रिया को मॉडलिंग करने के लिए एक आवेदन, जिसमें समय के साथ कंटेनर में एथिलीन ऑक्साइड की एकाग्रता में परिवर्तन की गणना की जाती है

टेक्नोलॉजिस्ट ने एक निश्चित ज्यामितीय आकार के कंटेनर में दिए गए शर्तों के लिए स्टरलाइज़िंग एजेंट की इष्टतम एकाग्रता का चयन करने के लिए आवेदन का उपयोग किया। आवेदन के कार्यान्वयन में काफी कमी करने की अनुमति दी गई, और कुछ मामलों में प्रयोगों की आवश्यकता को भी समाप्त कर दिया, जिससे बदले में कई महीनों तक डिजाइन चरण और प्रयोगों की लागत कम हो गई। "यह पता चला है कि संख्यात्मक सिमुलेशन के लिए एप्लिकेशन बनाना बहुत अधिक कुशल है," रोलांडी कहते हैं।

सिर्फ मॉडलिंग नहीं

"मैं न केवल संख्यात्मक मॉडलिंग के बारे में सोच रहा हूं, बल्कि सबसे उन्नत अनुप्रयोगों और विधियों को विकसित करने और एकीकृत करने के बारे में भी हूं," रोलांडी कहते हैं। "मुझे विश्वास है कि हम एक रणनीतिक कार्य का सामना कर रहे हैं, और हम इसे हल करना शुरू कर चुके हैं।" जिन समस्याओं का समाधान किया जाना है उनमें से एक प्रारंभिक डेटा की अनिश्चितता (अशुद्धि) के कारक पर विचार है। व्यवहार में, किसी भी कार्य के इनपुट मापदंडों को शायद ही कभी निर्दिष्ट किया जाता है, उनमें से सभी कुछ त्रुटि की विशेषता है। मॉडलिंग की विश्वसनीयता और उपयोगिता बढ़ाने के लिए, इन त्रुटियों को ध्यान में रखना आवश्यक है।

उदाहरण के लिए, रोलंडी समूह एक स्वचालित इंजेक्टर के डिजाइन मॉडल पर काम कर रहा है - एक डॉक्टर की भागीदारी के बिना एक स्वचालित मोड में एक दवा के प्रशासन के लिए एक उपकरण। डिवाइस का सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर दवा का वितरण समय है। प्रशासित दवा के लिए डॉक्टर द्वारा निर्धारित खुराक का सख्ती से पालन करने के लिए इस पैरामीटर को ठीक से नियंत्रित किया जाना चाहिए। कठिनाई यह है कि प्रसव का समय विभिन्न सटीकता के साथ ज्ञात कई मापदंडों द्वारा निर्धारित किया जाता है - ये कंटेनर के ज्यामितीय आयाम और आकार, दवा की घनत्व और चिपचिपाहट, इंजेक्टर में पिस्टन के लिए घर्षण गुणांक, आदि हैं। यदि इन मापदंडों की त्रुटि को ध्यान में नहीं रखा जाता है, तो दवा वितरण के समय के लिए विचरण को निर्धारित करना असंभव है, और इस विशेषता के बिना इसे ठीक से नियंत्रित नहीं किया जा सकता है। मॉडलिंग के परिणामस्वरूप, परिणाम की संभावना वितरण प्राप्त करना महत्वपूर्ण है, इससे संपूर्ण प्रणाली के काम का बेहतर विश्लेषण हो सकेगा।

विभिन्न प्रारंभिक मापदंडों के लिए प्रसव के समय की संवेदनशीलता का विश्लेषण करने के लिए, रोलंडी समूह के विशेषज्ञों ने मल्टीफेशियल मॉडलिंग के उपकरणों का उपयोग किया, जिसके साथ उन्होंने समस्या के प्रत्येक पैरामीटर के लिए संवेदनशीलता सूचकांक की गणना की। उदाहरण के लिए, उन्होंने पाया कि दवा की चिपचिपाहट और सुई के ज्यामितीय आयाम प्रसव के समय के 90% फैलाव को निर्धारित करते हैं, और शेष 10% शेष मापदंडों पर आते हैं। इसने हमें मॉडल को काफी सरल बनाने की अनुमति दी, क्योंकि केवल कुछ मापदंडों का वितरण समय पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। बदले में, इस ज्ञान ने घटक आपूर्तिकर्ताओं के लिए तकनीकी विनिर्देश तैयार करने की सुविधा प्रदान की और त्रुटियों के जोखिम को कम किया।

एक स्वचालित इंजेक्टर मॉडलिंग के लिए आवेदन, जो दवा वितरण समय की त्रुटि की गणना करता है

COMSOL Multiphysics® में निर्मित अन्य गणना मॉडल की तरह, दवा वितरण समय का विश्लेषण करने के लिए मॉडल को एक सुविधाजनक और आसान उपयोग अनुप्रयोग में बदल दिया गया है जिसमें उपयोगकर्ता प्रलेखन देख सकते हैं, प्रारंभिक डेटा सेट कर सकते हैं, त्रुटि विश्लेषण कर सकते हैं और स्वचालित रूप से पूर्ण होने के लिए रिपोर्ट बना सकते हैं। गणना। आवेदन को फिर से लागू करने से अनुसंधान पर समय और धन की बचत हुई।

आवेदन परिनियोजन और वितरण

Amgen अपने कर्मचारियों के लिए आवेदन उपलब्ध कराने के लिए COMSOL ServerTM के स्थानीय संस्करण का उपयोग करता है। "हम चाहते हैं कि सभी Amgen कर्मचारी हमारे अनुप्रयोगों का उपयोग करें," रोलांडी कहते हैं। - मुझे गर्व है कि फिलहाल कंपनी सक्रिय रूप से दस से अधिक अनुप्रयोगों का उपयोग कर रही है। COMSOL वातावरण के उपयोग के माध्यम से ऐसी तकनीकों की शुरूआत विशेष रूप से संभव हुई। ”

COMSOL ^ServerTM इंटरनेट के माध्यम से आंतरिक और बाह्य रूप से अनुप्रयोगों को तैनात, प्रबंधित और उपयोग करना बहुत आसान बनाता है। उपयोगकर्ता केवल एक मानक वेब ब्राउज़र का उपयोग करके लॉग इन कर सकते हैं और रोलंडी टीम द्वारा विकसित एप्लिकेशन लाइब्रेरी तक पहुंच सकते हैं।

रोलांडी समूह द्वारा विकसित एमजेन एप्लिकेशन लाइब्रेरी

रोलंडी समूह अपने लॉरेल्स पर आराम करने नहीं जा रहा है और इसके अनुप्रयोगों को तकनीकी प्रक्रिया में एकीकृत करने की योजना बना रहा है, उदाहरण के लिए, इनपुट डेटा के इनपुट को स्वचालित करना और खुद को कंपनी के सूचना तंत्र के "कंप्यूटिंग कोर" में बदलना है।

COMSOL 2017 उपयोगकर्ता सम्मेलन में पाब्लो रोलंडी का भाषण

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अतिरिक्त जानकारी

ASML, TAUW, NRC, Endress + Hauser, Sintex, Amgen, TUM, EPFL, NTS और अन्य की शोध टीमों ^{द्वारा} COMSOL® के उपयोग के और भी उदाहरण रूसी में COMSOL NEWS 2018 के अंक में देखे जा सकते हैं।

हम 1 नवंबर को मास्को में वर्तमान और भविष्य के COMSOL उपयोगकर्ताओं के लिए मुख्य आयोजन के लिए सभी को आमंत्रित करते हैं।