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未来实验室的“R&D 40”

文章出处:www.sdyechuang.cn 人气:发表时间:2019-12-28 16:45

2015年9月,我有幸参加了“2实验室创新与2发展峰会论坛”,并提出了“R&D 4.0”的概念。我试图总结我们之前与许多实验室建筑商、设计师和用户的讨论,并结合我们公司在R&D智能的探索,讨论2实验室未来的方向。幸运的是,它最终得到了许多与会专家和用户的认可,并获得了“2015年中国建筑行业最佳贡献奖实验室”。本文还希望更详细地阐述,以便与业内专家进一步讨论这一主题。

在2008年IBM提出“智能星球”的概念后,德国政府在2013年4月汉诺威工业博览会上正式提出了“工业4.0”的概念,从而获得了德国工程院、众多科研机构、学会、学术界和工业界的建议和推广,并上升到德国的国家级战略。

不同于美国的观念,德国将第一次工业革命分为两个阶段。1784年第一台织机的使用代表了第一次机械工业革命的开始。1870年美国大规模生产用电是第二次工业革命的开始。与此同时,德国人将第三次工业革命定义为自动化技术在工业系统中的大规模应用。其标志性事件是自1969年以来可编程逻辑控制器的应用和推广。

尽管美国和德国对几场工业革命的定义略有不同,但美国和德国一致认为第四场工业革命——德国提出的工业4.0时代——已经到来。共同的理解是,即使有一些偏差,核心仍然是通过云技术和通信技术连接设备、数据分析和来自外部用户的外部数据,实现机器和自身自主管理之间的对话,从而将人类从纯粹的生产和制造管理中解放出来。

如果工业4.0更关心通过智能技术手段提高效率,它可以减少对人类的依赖,更好地生产降低。所以很明显,更迫切需要的是研发领域。特别是对于实验室房间内有危险化学品、病毒和放射性物质的情况,如何通过更加智能化的方法在确保安全的同时创造更加舒适、节能、灵活、高效的研发环境,甚至最终实现“无人研发”是发展“研发4.0”的方向。

毫无疑问,“R&D 4.0”也将基于设备互联(IOT)、数据分析和智能硬件(如机器人)发展的深入开发。“无人研发”的基础将包括“研发设施数字化”、“研发过程数字化”和“外部资源数字化”。

研发设施数字化

R&D设施的数字化,作为“智能建筑”的延伸,将更加关注R&D设施的特殊性。包括潜在的危险化学品、病毒、放射性物质等。这可能存在于内部,以及对设施本身的功能要求,包括如何使设施能够灵活应对研发对象和内容的不确定性和可变性。最重要的是安全。

1,“环境”是安全的。室内环境安全和三废处理,确保外部环境安全。

2,“人员”是安全的。保证人员进入研发设施的全过程。

3。“危险物质”的安全性。潜在危险物质的安装、储存、运输和处置是安全的。

为了确保设施的安全,我们应该从实验设施建设的源头开始,并考虑到所有环节的安全。“安全评估”应被视为项目规划、方案设计、招标控制、施工管理、验收、使用培训和维护等各个方面的独立线索。正常情况下,在项目规划阶段,应根据使用要求列出未来设施的所有潜在安全点,并对所有安全点进行有针对性的评估。我们很难想象在初始阶段考虑不充分的情况下,如何提高操作过程的安全性

所有智能的核心来自数据。“R&D设施数字化”必将成为未来不断提及的一个概念。在数字化的基础上,我们可以有机会进行更多的分析和管理,从而通过更好地使用和维护设施,为R&D在R&D的活动和人员提供更安全、更舒适和更节能的环境。

但目前的情况是,缺乏从源头上为实验室用户提供专业、全面、详细的设计和咨询方案的能力,施工过程往往缺乏深化能力。在外围设施方面,由于缺乏设施管理系统,人工维护效率低,与业主主要业务线的关联度低。在设施方面,它更多的是基于传统的房舍管理处系统,并与办公室混合,效率低,对实验室生产力的提升有限。国内除少数用户外,大多数用户没有注意职业健康、环境友好和实验过程的安全。如何真正关注设施建设和使用的全过程,最终将设施与实验业务的主线连接起来,并将其作为实验资源和条件,无疑将是对未来“实验设施数字化”进程的一大挑战和考验。国内发展中

研发流程数字化

对应于研发样品的管理,仪器,过程数据和结果。在这方面,国外许多大型研发企业和软件公司都提供了不断改进的产品和方案。相关系统,如LIMS(实验室 信息管理系统),ELN(电子实验室笔记本),SDMS(科学数据 管理系统),以及各种类型的数据分析和效率提升工具,旨在通过图解和可视化分析来更好地管理数据和趋势之间的潜在连接。

同样,我们看到越来越多的工业智能方法和理论,如分布式控制系统和产品数据管理 管理)、产品寿命 管理)理论和技术在R&D过程改造中不断尝试应用。随着云技术和发展的不断崛起,越来越多的国内外国公司通过SaaS(软件即服务)提供上述相关软件系统的服务,导致降低的持续使用和维护成本。

R&D过程的数字化比设施环境本身更复杂。首先,因为产品设计和供应商基本上完全依赖外国公司,理解和调整国内的使用本身就是一个巨大的挑战。其次,国内的许多用户在实施过程中由于他们自己的研发、检测过程的管理、办公自动化、研发管理过程本身以及社会化和数据管理等孤立孤岛现象的处理,由于管理人员的经验和缺乏实践指导而存在许多问题。然而,国内的仪器接口往往标准不同,数据采集效率低,仪器设备的运行、调试、操作和维护效率低下,这又往往影响系统的整体实现效果。

外部资源数字化

随着信息技术和移动互联网的快速发展,发展使得利用全球智慧进行研发过程优化和评估研发方向成为可能,这必将成为“R&D 4.0”更重要和突破性的一部分。在可预见的未来,云数据服务、技术搜索、化学结构搜索、材料搜索甚至智能搜索将使更多的智能科学家能够跨越时空障碍,参与研发。只有这样,我们才能继续站在巨人的肩膀上,更好地利用现有资源,极大地促进技术进步和人类文明进步。

在这篇文章即将完成的时候,人类最顶尖的围棋手已经输给了阿尔法戈。人们开始对未来感到好奇。事实上,我们生活在这样一个时代。人工智能已经改变了我们生活的方方面面。研发也是如此。也许用不了多久,研究和开发工作,特别是涉及危险货物的研究和开发工作,将由人工智能在远离人群的地方和空旷的设施中独立完成。