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【原創(chuàng)】離散元仿真,模擬制藥工藝中微觀和宏觀尺度顆,F(xiàn)象——專訪澳汰爾工程軟件(上海)有限公司高級銷售經(jīng)理方海濤


來源:中國粉體網(wǎng)   昧光

[導讀]  EDEM是離散元仿真軟件,離散元是一種研究顆粒力學的數(shù)值計算方法,通過在微觀和宏觀尺度的計算,來分析設備以及工藝過程中的顆,F(xiàn)象,指導設備和工藝過程的優(yōu)化和再設計。這就是我們常說的虛擬樣機技術(shù),現(xiàn)在也可以叫數(shù)字孿生物理模型。

中國粉體網(wǎng)訊 醫(yī)藥粉體技術(shù)創(chuàng)新,賦能新型給藥系統(tǒng)開發(fā)!中國粉體網(wǎng)以“從粉體技術(shù),論制藥工藝”為主題,于2025年3月13-14日,在江蘇南京舉辦“第七屆全國醫(yī)藥粉體制備及物性表征技術(shù)高峰論壇”。會議期間,我們邀請到與會專家、學者做客“對話”欄目,進行視頻訪談。本期我們邀請到的是澳汰爾工程軟件(上海)有限公司高級銷售經(jīng)理方海濤。

 

 

澳汰爾工程軟件(上海)有限公司高級銷售經(jīng)理方海濤

 

粉體網(wǎng):方經(jīng)理,請您介紹一下貴公司及其在工程仿真領(lǐng)域的地位?

 

方經(jīng)理:澳汰爾(Altair)公司是一家專注于多物理場仿真分析、高性能計算、數(shù)據(jù)分析和人工智能的高科技公司,成立于1985年,總部位于美國底特律。多物理場指的是結(jié)構(gòu)力學、流體力學、電磁學等不同的物理領(lǐng)域,參加這次大會主要是介紹離散元這個細分領(lǐng)域的仿真分析軟件EDEM及其在制藥和制藥裝備領(lǐng)域應用和成功案例。

 

Altair在工程仿真領(lǐng)域被認為是行業(yè)龍頭企業(yè)之一,全球制造業(yè)500強中很多都是Altair用戶。

 

粉體網(wǎng):方經(jīng)理,澳汰爾EDEM軟件的主要功能和應用場景是什么?

 

方經(jīng)理:EDEM是離散元仿真軟件,離散元是一種研究顆粒力學的數(shù)值計算方法,通過在微觀和宏觀尺度的計算,來分析設備以及工藝過程中的顆,F(xiàn)象,指導設備和工藝過程的優(yōu)化和再設計。這就是我們常說的虛擬樣機技術(shù),現(xiàn)在也可以叫數(shù)字孿生物理模型。

 

離散元的研究對象包括土壤、礦石、纖維、谷物、粉體等等,被廣泛應用于各行各業(yè),例如工程機械、農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、鋼鐵冶金、新能源電池、水泥、化工以及制藥行業(yè)。

 

以鋰電池為例,通過原材料的混合、攪拌過程的仿真,可以指導工藝參數(shù)和攪拌釜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,避免攪拌死區(qū),快速實現(xiàn)混合均勻性,通過電極片輥壓工藝的仿真,可以預測微觀結(jié)構(gòu)的迂曲度、孔隙率等。這些指標與電池的導電率直接相關(guān),如果通過傳統(tǒng)方法,基于試驗、經(jīng)驗去試錯、優(yōu)化,物料成本和時間成本會很高,而且有些現(xiàn)象和指標是無法通過試驗觀測的。

 

粉體網(wǎng):方經(jīng)理,澳汰爾EDEM軟件在制藥工藝和設備優(yōu)化中能發(fā)揮哪些作用?

 

方經(jīng)理:以固體制劑的工藝過程為例,絕大部分原材料和中間產(chǎn)品都以顆粒的狀態(tài)存在,顆粒的應力狀態(tài)和流動狀態(tài)非常復雜,這些因素最終會影響藥品的質(zhì)量,尤其是在連續(xù)制造過程中,這種缺陷會不斷被放大。想要對這些因素去做深入的機理研究,傳統(tǒng)的試驗方法有局限性,經(jīng)典的計算公式又過于簡化,所以需要引入微觀和宏觀尺度的高精度模擬計算,這就是EDEM軟件的價值。

 

EDEM可以模擬大部分的固體制劑工藝過程,包括粉末混合、破碎、硫化、造粒、壓片、充模、包衣等等,并且可以模擬小試、中試、放大生產(chǎn)等不同尺度規(guī)模下的性能。以包衣為例,EDEM可以模擬轉(zhuǎn)速、噴涂量、空氣流速、溫度等指標對噴涂效果的影響,還可以預測藥片的磨損,這種三維仿真相當于一次全方位的虛擬試驗,最終目的是通過所得到的顆,F(xiàn)象和數(shù)據(jù)來指導設備、工藝的改進優(yōu)化。通過仿真預測、提出優(yōu)化方案、再仿真分析驗證,這樣一個閉環(huán)的流程,基于機理研究來解決固體制劑的設備和工藝的性能問題,減少試錯,加快藥品上市的流程。

 

粉體網(wǎng):方經(jīng)理,目前澳汰爾EDEM軟件在中國市場有哪些應用?

 

方經(jīng)理:前面提到的,目前在中國,EDEM軟件在工程機械、農(nóng)業(yè)機械、鋼鐵冶金、新能源電池等一些主要的行業(yè)領(lǐng)域都有深入的應用,這些行業(yè)中很多頭部企是EDEM用戶。同時我們也在不斷拓展更多的行業(yè)應用,例如這兩年一些自主品牌汽車企業(yè)開始用EDEM做底盤的石擊分析、沙漠越野性能的分析,有粉末冶金、3D打印的企業(yè)做粉體性能的分析,甚至還有家電行業(yè)的用戶,例如咖啡機、吸塵器等等。虛擬仿真是數(shù)字化研發(fā)的一個核心環(huán)節(jié),前面講到的這些應用也是中國高端制造業(yè)的一個縮影,一些企業(yè)已經(jīng)具備了國際領(lǐng)先的研發(fā)能力。

 

粉體網(wǎng):方經(jīng)理,離散元仿真技術(shù)在制藥行業(yè)的應用現(xiàn)狀?未來還有哪些拓展空間?

 

方經(jīng)理:坦白講,目前國內(nèi)外制藥行業(yè)在離散元仿真的應用上還有較大差距。在國外,頭部的藥企基本上都是EDEM用戶,例如輝瑞、GSK、默克、強生、阿斯利康、艾伯維等,這其中輝瑞的軟件使用量是最大的,甚至可以排到前面提到的所有行業(yè)EDEM用戶的前三名,由輝瑞工藝部門的首席科學家?guī)ьI(lǐng)團隊做研究。


在亞洲地區(qū),日本、韓國、印度也有一些制藥行業(yè)的用戶,但目前在國內(nèi)用戶很少,只有非常少的幾家高校和商業(yè)客戶。

 

Altair公司希望借助與國際客戶合作的經(jīng)驗,在國內(nèi)進行推廣,隨著制藥行業(yè)的整體技術(shù)升級,尤其是智能制造、連續(xù)制造的應用推廣,我覺得這個市場潛力還是很大的。在前沿拓展方面,EDEM會與AI技術(shù)相結(jié)合,例如基于機器學習的模型降階技術(shù)等,將這個技術(shù)應用到制藥領(lǐng)域,可以實現(xiàn)工廠級的仿真數(shù)字孿生體,目前我們正在與國外客戶一起合作探索這些應用方向。

 

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

注:圖片非商業(yè)用途,存在侵權(quán)告知刪除!

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作者:昧光

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