一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台的制作方法

本发明涉及发酵生产管理，特别是一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台。

背景技术：

1、生产管理(production management)对企业生产系统的设置和运行的各项管理工作的总称，又称生产控制；目前现代工厂生产管理过程已经逐步采用专业scada(supervisory control and data acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统来进行自动控制管理。例如“cn 115061431 a一种基于信息化实现药企红霉素发酵过程的管控系统”公开了一种针对红霉素的生产工艺过程高度集中的信息管理系统。其系统采用原始plc数据采集方式来管理生产工艺控制系统，统一协调控制生产过程的工艺、集成化生产运作，提高系统生产协调性和运行效率。

2、但这种基于scada的控制系统仅适用于单个生产车间的自动化控制，同时仅适用于生产工艺相对固定且简单的产品，工艺控制与优化依赖于scada系统之外的人为经验控制。然而目前国内大中型的制药企业都不会只有一个生产车间，也不会只有一个产品。面对工艺发展和当今市场环境的要求，传统的生产管理方式已很难达到。

3、发酵生产过程的关键在于微生物的培养，传统控制参数如罐温、通气量、搅拌速度、罐压并不能反应菌体真实代谢状态，特别是以次级代谢产物为最终产品的生产。菌体代谢的关键控制参数为各类酶促反应的流向与速率集合，这些微观世界的粒子难以直接控制，但我们能够通过发酵过程中的碳源、氮源、磷源及生长因子的消耗，以及发酵尾气中各类气体的含量与消耗速率来间接判断。而这类关键数据要么没有合适的仪器进行采集，要么采集的信息以孤岛形式存在，流程不畅通。各部门、各岗位花费大量人力物力保证生产流程，效率低下。

4、因此，本领域目前亟需针对发酵生产过程，开发高度集中的生产信息管理控制平台，统一协调控制生产过程及辅助系统的的各项工艺，提高系统协调性和运行效率。并利用大数据对生物发酵过程进行更底层的ai分，形成生产过程中的偏差预警，并在专家系统的支持下对发酵工艺进行自主调控，稳定并提升发酵生产水平；因此，需要设计一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台，该平台旨在克服现有技术发酵过程中缺少统一的生产信息管理控制平台，无法统一协调控制生产过程及辅助系统的各项工艺，容易影响生产的效率，且容易产生生产过程中偏差预警的问题，具有可为发酵生产全过程流程的自动化及工艺调整优化的可视化数据支撑的特点。

2、为实现上述技术目标，本发明所采用的技术方案是：

3、一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台，包括数据采集系统、数据查询系统、生产管理系统和数据分析系统；数据分析系统包括云服务器，云服务器内置数据分析程序，数据采集系统与云服务器通过数据接口通讯连接；数据查询系统和生产管理系统与数据分析系统通讯连接。

4、优选地，数据采集系统包括：

5、在线传感数据采集模块，通用opc接口采集不同scada系统的实时数据；

6、离线检测数据采集模块，通过扫描仪器收集各个实验室的检测数据；

7、发酵尾气数据采集模块，通过质谱仪数据接口，采集发酵尾气原始数据及的二次计算数据；

8、视觉信息采集模块，对菌丝图片进行智能视觉分析和数据标记。

9、优选地，视觉信息采集模块内置图像分析程序，通过采集电子显微镜拍摄的菌丝图片进行图像分析，并进行数据标记。

10、优选地，数据查询系统包括：

11、数据总览模块，实时显示不同车间的不同设备的实时工艺参数；

12、历史曲线模块，显示工艺参数的历史数据，自动调整显示画面的采用频率。

13、优选地，生产管理系统包括：

14、批次管理模块，统一管理同一发酵批次的所有相关信息并展示。

15、排产管理模块，自动汇总各个车间的生产安排，并对冲突进行调整；

16、物料管理模块，发酵培养基用物料追溯至对应发酵批次，对公用物料统一进行分配管理。

17、优选地，数据采集系统包括：

18、指标排行榜模块，收集选定品种、选定指标的历史排行榜，自动可视化展示；

19、报表模块，收集工艺参数和生产结果的数据，用于个性化查询；

20、数据对比分析模块，对自定义不同发酵批次的过程数据进行对比分析与历史最优批次进行对比分析；

21、分析控制模块，形成培养过程的控制参数预置清单，对生产进行自动化控制。

22、优选地，指标排行榜模块、报表模块、数据对比分析模块和分析控制模块均通过接口数据分析程序链接获取分析后的数据。

23、优选地，分析控制模块与dcs生产管理系统通讯连接，控制自动化生产过程。

24、本发明的有益效果为：

25、1，本发明通过不同数据采集模块，对生产工艺上相互关联但又分散在不同系统中的信息进行收集，形成发酵大数据管控平台；能在同一画面、报表中集中得到不同车间、不同产品的实时生产情况。

26、2，本发明以批次管理为手段，实现生产全过程的无纸化和可追溯性。控制物料生产过程，减少物料损耗，提高生产效率。

27、3，本发明针对发酵生产过程的特点，收集更多菌体代谢隐藏的底层数据。通过各项数据对比分析，系统地把握生产状况。通过生产过程的工艺、质量和设备信息可视化、数据智能化分析，真实反映生产工艺质量现状。结合多尺度分析理论，利用大数据分析来规范调控风险，实时指导工艺人员调整，提高工艺优化效率。

技术特征：

1.一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台，其特征在于，包括数据采集系统、数据查询系统、生产管理系统和数据分析系统；数据分析系统包括云服务器，云服务器内置数据分析程序，数据采集系统与云服务器通过数据接口通讯连接；数据查询系统和生产管理系统与数据分析系统通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台，其特征在于：数据采集系统包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台，其特征在于：视觉信息采集模块内置图像分析程序，通过采集电子显微镜拍摄的菌丝图片进行图像分析，并进行数据标记。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台，其特征在于：数据查询系统包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台，其特征在于：生产管理系统包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台，其特征在于：数据采集系统包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台，其特征在于：指标排行榜模块、报表模块、数据对比分析模块和分析控制模块均通过接口数据分析程序链接获取分析后的数据。

8.根据权利要求6所述的一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台，其特征在于：分析控制模块与dcs生产管理系统通讯连接，控制自动化生产过程。

技术总结
本发明公开了一种基于大数据分析的发酵生产过程管控平台，包括数据采集系统、数据查询系统、生产管理系统和数据分析系统；数据分析系统包括云服务器，云服务器内置数据分析程序，数据采集系统与云服务器通过数据接口通讯连接；数据查询系统和生产管理系统与数据分析系统通讯连接。该平台克服了现有技术发酵过程中缺少统一的生产信息管理控制平台，无法统一协调控制生产过程及辅助系统的各项工艺，容易影响生产的效率，且容易产生生产过程中偏差预警的问题，具有可为发酵生产全过程流程的自动化及工艺调整优化的可视化数据支撑的特点。

技术研发人员：王小健,段飞中,喻振华,徐宗强
受保护的技术使用者：宜昌东阳光生化制药有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/9