Regeneron Pharmaceuticals 如何通過仿真實現產品和流程轉型

“你不能丟棄不存在的東西，”Regeneron Pharmaceuticals 建模、仿真和分析團隊的副總監兼負責人 Ross Kenyon 說。但是你可以模擬它。

Regeneron 是一家領先的生物技術公司，為患有嚴重疾病的人發明、開發和商業化改變生命的藥物。Kenyon 是一名機械工程師，擁有超過 15 年的計算和實驗工作相結合的經驗。

其中一項成功是可穿戴機電藥物輸送裝置的跌落測試。 

他說：“如果我們走開發設備、丟棄它、找出問題所在并修復它的傳統路線，那么我們就已經在做出設計和制造決策了。” “你受限了。你已經制作了原型和模具；內部組件的排列已修復。如果需要從根本上改變某些事情，那么可以做的事情就會受到嚴格的限制。在流程的早期進行虛擬跌落測試比創建和重新設計物理原型要容易得多。”

以仿真為主導的設計支持構思

Ansys Mechanical在 Regeneron 的設備開發工作中發揮著重要作用。

“即使我們確定了可行性，Ansys 仿真也在指導這項工作，”Kenyon 說。“模擬與構思密切相關。”

例如，Regeneron 正在使用 Mechanical 分析玻璃藥筒內柱塞的相互作用，這兩者都是藥物輸送裝置設計中的組件。通過仿真，該公司可以對柱塞特性進行建模、研究摩擦模型并評估柱塞桿變形以預測泄漏裕度。該公司還采用仿真進行熱分析，以評估設備在各種溫度范圍內的穩健性，并預測設備的容器密封性能。這些結果被輸入系統模型以建立應用于機械仿真的邊界條件。

Kenyon 表示，雖然每臺設備都不同，但通過預先使用仿真來開發新設備，而不僅僅是驗證物理原型，Regeneron 能夠大幅減少產品開發所涉及的時間和費用。

“當你設計一個復雜的設備時，你會經歷工程和設計的不同階段，”他說。“通過模擬，我們不必進行三四次這樣的迭代，只需一兩次即可完成。因為我們有模擬，我們可以做以前根本做不到的事情，所以我們減少了迭代次數，但我們也開發了具有更多功能的產品。”

Regeneron 使用 Ansys 進行混合中的流體分析，并正在開發對其混合仿真過程的正式驗證。

Regeneron 正在使用 Ansys Mechanical 通過對柱塞屬性進行建模、采用摩擦模型和評估柱塞桿變形來預測泄漏裕度，從而分析柱塞在玻璃筒內的相互作用。

信任的混合體，但要驗證

Regeneron 還使用 Ansys 計算流體動力學 (CFD) 軟件進行混合流體分析。可以想象，在醫學開發中涉及許多混合應用。混合在整個制造過程中進行，最終產品在冷凍容器中運出，解凍、匯集在一起并混合。

“傳統上，我們進行工藝設計和工藝驗證的方法是進行一系列測試，以驗證混合是否產生了均勻的混合物，并且不會損壞工藝中使用的任何原材料，”Kenyon 說。“我們開始通過回答測試矩陣中未涵蓋的各種小問題來引入模擬。”

Kenyon 說他通過能夠回答這些問題來建立對模擬的信任。Regeneron 現在正準備對其混合模擬過程進行正式驗證。“我不會說我們已經到了取消物理測試的地步，”他說，“但我們肯定能夠減少物理測試的數量，并通過仿真實現時間和金錢的節省。”

Regeneron 對模擬的使用繼續增長。該公司現在模擬大大小小的挑戰，包括對必須經過無菌環境認證的整個設施進行計算機煙霧研究。了解此類設施中的氣流是認證要求之一。傳統上，這意味著建造設施、安裝氣流設備并進行物理煙霧研究。

Regeneron 使用 Ansys 仿真對必須通過無菌環境認證的整個設施進行煙霧研究。

Kenyon 說：“如果您對物理煙霧研究有疑問，那么您可以使用的杠桿就那么多。” “我們尚未實施此功能，但我們已經展示了在設施建成前可以使用 CFD 評估煙霧研究的內容。”

溝通是數字化轉型的關鍵

從小的成功到整個設施的氣流研究，仿真已成為 Regeneron 數字化轉型路線圖中的關鍵組成部分。

Regeneron 由醫師科學家創立并領導了近 35 年，Regeneron 反復和始終如一地將科學轉化為醫學的獨特能力導致了眾多 FDA 批準的治療方法和開發中的候選產品，幾乎所有這些都是在 Regeneron 的實驗室本土開發的。該公司正在投資其未來所需的 IT 基礎設施，包括云計算，它與數字化流程和制造數據的努力同步運行。

“現在，模擬為開發過程提供信息，但我們看到他們有可能在我們的驗證活動中占據更多的前列，”Kenyon 說。“領導層的支持是這種事情的關鍵。我們很幸運在這個行業擁有強大的冠軍。”

Kenyon 強調了溝通與協作在數字化轉型過程中的重要性。

“制造過程中涉及許多不同的群體。你需要有一個明確的溝通計劃，”他說。“你必須愿意并且能夠對不熟悉仿真技術的人進行培訓。”

關鍵是建立與模擬應用程序的業務連接。

“我們需要向他們學習業務流程，他們需要向我們學習模擬流程，”他說。“我們必須彌合這一差距。”

文章來源：ansys博客