Advanced

Integration of Modelling Environments to an ÄKTA System

Gustafsson, Linus LU and Nilsson, Daniel (2018) KETM05 20181
Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
Abstract
Automated information flow is an important way of optimizing the time used for analyzing
processes. Other added benefits are that in a well-made automated system, the probability of
human error diminishes because less liability is put on the person to manually transport and
utilize the data. This notion of automation can be applied to the field of chromatography.

This thesis investigates the possibility of integrating modelling softwares (Matlab and JModel-
ica.org) into the control software of a chromatography system for an automated information
flow. This integration can be utilized for automated calibration and optimization of the process
which will save a lot of time and work with data handling.

The software integration has... (More)
Automated information flow is an important way of optimizing the time used for analyzing
processes. Other added benefits are that in a well-made automated system, the probability of
human error diminishes because less liability is put on the person to manually transport and
utilize the data. This notion of automation can be applied to the field of chromatography.

This thesis investigates the possibility of integrating modelling softwares (Matlab and JModel-
ica.org) into the control software of a chromatography system for an automated information
flow. This integration can be utilized for automated calibration and optimization of the process
which will save a lot of time and work with data handling.

The software integration has proved successful and data can be passed from the control software
to the modelling softwares automatically. The main control center is Python which controls the
events and extracts data from the chromatography system as well as calling the modelling soft-
ware with defined input parameters. Matlab has been utilized to make an Experiment – Cali-
bration – Optimization (ECO) scheme and JModelica.org has been used to simulate the chro-
matography process. The ECO scheme has not been fully automated, which is the next step to
take where multiple experiments are conducted and the best result is chosen to proceed in the
ECO scheme making it possible to automate. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Automation: Optimering av din tid

Tänk dig att du har fått en deadline på ditt nya projekt. Ditt arbete för projektet beror
helt på din praktiska noggrannhet och tidsoptimering, samtidigt så ska du lämna in
massvis med pappersarbete. Du har en tuff tid framför dig ifall du ska klara detta på egen
hand inom tidsramen. Här kommer automatisering in i bilden. Det noggranna och
tidskrävande arbetet som du behöver göra kan du hålla i ordning och göra smidigare ifall
din process automatiseras. Detta ger dig mer tid över att utfärda pappersarbetet på ett
bra sätt.

Om vi återgår till vetenskapens värld så kan man applicera liknande tankebanor kring
upprening av läkemedel. För att kunna förutspå hur en uppreningsprocess ska bete sig
... (More)
Automation: Optimering av din tid

Tänk dig att du har fått en deadline på ditt nya projekt. Ditt arbete för projektet beror
helt på din praktiska noggrannhet och tidsoptimering, samtidigt så ska du lämna in
massvis med pappersarbete. Du har en tuff tid framför dig ifall du ska klara detta på egen
hand inom tidsramen. Här kommer automatisering in i bilden. Det noggranna och
tidskrävande arbetet som du behöver göra kan du hålla i ordning och göra smidigare ifall
din process automatiseras. Detta ger dig mer tid över att utfärda pappersarbetet på ett
bra sätt.

Om vi återgår till vetenskapens värld så kan man applicera liknande tankebanor kring
upprening av läkemedel. För att kunna förutspå hur en uppreningsprocess ska bete sig
behöver processen modelleras i en dator. Informationsflödet mellan datorn och processen, även
utbytet av information mellan mjukvaror i datorn, kan göras manuellt eller automatiserat.
Automatiseras informationsflödet så kan hela informationsutbytet ske i ett steg till skillnad från
vid manuellt utbyte där flera steg är ett måste. Denna automatisering kommer ej utan sina
smärtor, men när den väl är implementerad så sparar den massvis med börda och tid för
kommande arbete.

I ett examensarbete från Lunds Universitet har Matlab och Python, två väldigt väl använda
mjukvaror, kopplats samman genom en Application Programming Interface (API). Python
hanterar det huvudsakliga informationsflödet där experimentella resultat importeras från
uppreningsprocessen för att sedan användas tillsammans med Matlab för att få en bild av hur
processen bör bete sig. I Matlab har en modell av uppreningsprocessen skapats och kräver
endast att man nämner vilka betingelser som processen sker vid för att få en simulering av
processen.

Ett alternativt modelleringsprogram har även testats i examensarbetet vid namn JModelica.org
som först utvecklades vid Lunds Universitet och som sedan tagits över av Modelon AB.
Skillnaden mellan Matlab och JModelica.org är att JModelica.org är skapad specifikt för
industriell simulering och optimering medan Matlab har en mer allmän anfallsvinkel.
Dessa båda modelleringprogrammen har alltså en koppling till informationsflödet som sker från
uppreningsprocessen och kan användas för att förutspå hur väl den modellerade processen
kommer att fungera. På grund av det integrerade informationsflödet kan all simulering göras i
ett steg och sparar mycket tid som annars går till spillo vid informationshantering.
Förhoppningen är att kunna automatisera andra systems informationsflöde med denna teknik
för att optimera personers tidsanvändning och för att minska den mänskliga faktorn vid
experiment. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
@misc{8952639,
  abstract     = {Automated information flow is an important way of optimizing the time used for analyzing
processes. Other added benefits are that in a well-made automated system, the probability of
human error diminishes because less liability is put on the person to manually transport and
utilize the data. This notion of automation can be applied to the field of chromatography.

This thesis investigates the possibility of integrating modelling softwares (Matlab and JModel-
ica.org) into the control software of a chromatography system for an automated information
flow. This integration can be utilized for automated calibration and optimization of the process
which will save a lot of time and work with data handling.

The software integration has proved successful and data can be passed from the control software
to the modelling softwares automatically. The main control center is Python which controls the
events and extracts data from the chromatography system as well as calling the modelling soft-
ware with defined input parameters. Matlab has been utilized to make an Experiment – Cali-
bration – Optimization (ECO) scheme and JModelica.org has been used to simulate the chro-
matography process. The ECO scheme has not been fully automated, which is the next step to
take where multiple experiments are conducted and the best result is chosen to proceed in the
ECO scheme making it possible to automate.},
  author       = {Gustafsson, Linus and Nilsson, Daniel},
  keyword      = {Chromatography,ÄKTA,ÄKTA system,Programming,Matlab,JModelica.org,Modelling,Calibration,Optimization,Python,Orbit,OPC,Open OPC,Unicorn,Matlab API for Python,Lysozyme,Cytochrome C,Ribonuclease A,FMU,ECO,biopharmaceutical industry,proteins,purification of proteins,ÄKTAexplorer,JModelica,Auto calibration,Automation,chemical engineering,kemiteknik},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Integration of Modelling Environments to an ÄKTA System},
  year         = {2018},
}