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WO2006075655A1 - プラント設計支援システム及び方法 - Google Patents

プラント設計支援システム及び方法 Download PDF

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Publication number
WO2006075655A1
WO2006075655A1 PCT/JP2006/300280 JP2006300280W WO2006075655A1 WO 2006075655 A1 WO2006075655 A1 WO 2006075655A1 JP 2006300280 W JP2006300280 W JP 2006300280W WO 2006075655 A1 WO2006075655 A1 WO 2006075655A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
plant
design
equipment
modules
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/300280
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Satoshi Ishiura
Yuji Fujita
Naoko Nishida
Mikio Fujimori
Nobuo Kimura
Original Assignee
Chiyoda Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chiyoda Corporation filed Critical Chiyoda Corporation
Priority to CN2006800022964A priority Critical patent/CN101142577B/zh
Publication of WO2006075655A1 publication Critical patent/WO2006075655A1/ja

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/418Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41885Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by modeling, simulation of the manufacturing system
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/13Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/31From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31334Database with devices, configuration, of plant
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/31From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31343Design of factory, manufacturing system control
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a system and method for assisting in the design of a plant for producing pharmaceuticals, chemical products, food and the like.
  • GMP Good Manufacturing Practice: quality control of pharmaceutical products' quality control It is specified in.
  • GMP has been adopted in the United States since the 1960s, and has established management and compliance matters for producing safe, superior quality and sound pharmaceutical products such as food.
  • GMP for pharmaceuticals is incorporated into the Pharmaceutical Affairs Law, and manufacturers of pharmaceuticals must comply with the standards set forth in GMP.
  • a pharmaceutical manufacturing plant needs to be designed to satisfy the GMP standard.
  • the same is true for food and health care plants, and certainty must be given to the certainty and safety of production control and quality control.
  • awareness of safety has been rising around the world.
  • precise standards are legally established, and even in the industry, a design is made in consideration of appropriate manufacturing control and quality control in order to supply products to the global market, and the plant is constructed according to the design drawings. It must be.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-269269
  • the present invention has been made in view of these circumstances, and an object thereof is to provide a technology capable of efficiently supporting plant design.
  • an aspect of the present invention provides a system that supports plant design.
  • This plant design support system includes module storage means for holding the equipment installed in the plant as a module designed to satisfy the design criteria required for the plant design alone, and the module storage means. And placement means for placing the object in a two-dimensional or three-dimensional virtual space.
  • the module storage means holds a group of modules which also have a plurality of module forces for each type of equipment, and the plant design support system may further comprise selection means for selecting a module group force module. Multiple modules per device type It is possible to realize a highly versatile plant design support system by preparing
  • the module storage means holds a module having a joint at a common position for each type of device. It is possible to unambiguously identify the joint position by sharing the position of the joint having the function of joining to other modules for each type of equipment.
  • the position of the joint needs to be at least the same height from the bottom of the module.
  • the joint elements included in the joint for example, the arrangement of pipes and ducts, are also standardized. This eliminates the need to adjust the position of piping and ducts in one or both modules when bonding the modules together, and enables efficient design support of the plant.
  • Another aspect of the present invention is to prepare equipment to be installed in a plant in advance as a module designed to satisfy the design criteria required for plant design alone, and to combine the modules in two dimensions. Or Provides a plant design support method for plant design by joining in a three-dimensional virtual space.
  • FIG. 1 is a diagram showing a step of lithography in plant design.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a plant design support system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 A conceptual view of the top of the equipment module.
  • FIG. 4 is a view showing an example of a selection screen on which each step in the drug substance manufacturing process is shown.
  • FIG. 5 is a view showing a screen for selecting an equipment module in a reaction process.
  • FIG. 6 is a view showing an example of a front view of a three-dimensional design drawing.
  • FIG. 7 is a view showing a right side view of the three-dimensional design drawing.
  • FIG. 8 is a perspective view of a three-dimensional design drawing.
  • FIG. 1 shows validadene steps in plant design. The following shows the design of pharmaceutical plants, but the same applies to manufacturing plants for food and medicine products. Validation steps include: Design Qualification (DQ), Installation Qualification (IQ) at Installation, Operation Qualification (OQ), Operation Qualification (PQ) It consists of 4 processes of Performance Qualification, and the process validation (PV: Process Validation) performed at the end.
  • DQ Design Qualification
  • IQ Installation Qualification
  • OQ Operation Qualification
  • PQ Operation Qualification
  • It consists of 4 processes of Performance Qualification
  • PV Process Validation
  • DQ it is determined whether the design is suitable for required specifications or functional specifications. Specifically, it is determined whether the plant design satisfies the GMP standard as well as the requirements of the ordering company pharmaceutical company. IQ confirms the qualification when arranging various facilities according to the design drawings, and OQ tests the important functions and performance of the installed facilities. This DQ, IQ, OQ is generally performed by the plant manufacturer. The plant will be delivered to a pharmaceutical company when validation to OQ is completed. In PQ, pharmaceutical companies perform a wide variety of performance checks in their plants. For example, in the case of a multi-purpose type of brush, it is confirmed whether various types of drugs can be manufactured. Lastly, PV is implemented by clarifying, in a written form, the assurance that products consistent with the determined characteristics and qualities are consistently produced.
  • FIG. 2 shows the configuration of a plant design support system 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the plant design support system 10 is used by a plant manufacturing company and has a function to support plant design.
  • the plant design support system 10 includes a receiving unit 12 for receiving input instructions from the user, a processing unit 20 for creating a plant design drawing, a module storage unit 30 for holding facility modules installed in the plant, and a processing unit 20. And a design drawing storage unit 40 for storing the design drawing created in the above.
  • the above configuration can be realized by the CPU, memory, and other LSIs of an arbitrary computer, and software can be realized by a program loaded into the memory, etc. Depicts the functional blocks realized by Therefore, it is understood by those skilled in the art that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof.
  • the input interface 2 is configured by tools that can be operated by the user, such as a mouse and a keyboard.
  • the user operates the input interface 2 to create a design drawing while viewing the screen displayed on the display 4.
  • the display 4 is configured by a motor such as a liquid crystal panel or a CRT.
  • the module storage unit 30 holds the equipment installed in the plant as an equipment module designed to satisfy the design criteria required for the plant design alone.
  • This design standard may be a legal standard such as, for example, GMP, or may be derived from know-how to satisfy the legal standard of GMP.
  • the module storage unit 30 holds a group of modules which also become a plurality of facility module forces for each type of device.
  • the equipment module main body is configured as a three-dimensional drawing that three-dimensionally represents the equipment main body and surrounding piping and ducts.
  • the facility module body can be formed by CAD data or the like.
  • An equipment module contains equipment of the type expected to be required in a multipurpose plant.
  • a plurality of equipment modules be prepared in advance for all the processes required for manufacturing various types of medicines.
  • pharmaceuticals, reaction process, solid-liquid separation process, drying process When manufactured by executing the crystallization step, the solid-liquid separation step, and the drying step, the module storage unit 30 needs to store the equipment module in each step in advance.
  • equipment modules comprising a plurality of types of reactors are provided for the reaction process, and each equipment module includes an inlet for the pharmaceutical raw material to the reactors and a pipe or duct extending along the reactor.
  • Etc. Force is created in a form that meets the GMP standard.
  • a single installation module is preset to meet the required design criteria, and a closed system module that satisfies the design criteria alone, excluding the inlets and outlets for the other installation modules. It becomes.
  • an equipment module is prepared for a solid-liquid separation / drying process in which the solid-liquid separation process and the drying process are integrally performed. , Even!
  • unit operations In operations performed in the reaction step (hereinafter referred to as “unit operations”), raw material input “reception operation”, purified water input operation, temperature increase “temperature decrease operation, pressure reduction” pressurization operation, plant nitrogen purge operation , Stirring operation, transfer operation etc. Design criteria exist for each unit operation, and this design criteria is derived from GMP and the accumulated power of past experiences as described above.
  • Examples of typical design criteria include the following.
  • the installation module is provided with a block made of steel frame so as to satisfy these design criteria, and piping, ducts, equipment body, etc. routed around in the block are arranged at appropriate positions. It is designed in advance. For example, dust tends to be accumulated on pipes and ducts, but if accumulated dust gets into the inside of the device body, it is not possible to execute an appropriate process. for that reason, Even if dust accumulates on the piping or duct, foreign matter contamination can be prevented by providing the piping or duct outside at a position where the dust does not enter the main body of the device.
  • the material which is the same as that of the block, piping, duct, etc. is defined.
  • FIG. 3 is a conceptual view of the top of the equipment module.
  • the equipment module 50 includes an equipment main body 60 and a first joint 54 for receiving the product of another equipment module power placed in the front stage of the equipment module 50, another placed in the back stage of the equipment module 50.
  • a second joint unit 56 for delivering the product to the equipment module, a piping rack 52 having a plurality of pipings, and a sub piping unit 58 for connecting the piping of the piping rack 52 and the device body 60 are provided.
  • the piping rack 52 is provided at a position away from the device main body 60 so that dust on the piping does not enter the inside of the device main body 60.
  • the direction of the arrow of each sub piping in the sub piping portion 58 indicates whether it is a force supplied to the device main body 60 or whether it is taken out from the device main body 60.
  • the instrument body 60 shows a reactor.
  • the facility module 50 has a joint at a common position for each type of device! That is, in the same equipment module group, the positions of joints of all the equipment modules 50 are made common.
  • the distance dl from one side (the upper side in FIG. 3) of the facility module 50 to the end of the second joint 56 and the length of the second joint 56 when viewed two-dimensionally with respect to the second joint 56 The d2 is the same for all the equipment modules 50 in the same equipment module group.
  • the height from the bottom of the equipment module 50 is also the same.
  • the number and arrangement of pipes and ducts at the second joint 56 are also the same. The same applies to the first joint 54. It is not necessary to carry out the commonality between the first joint 54 and the second joint 56.
  • the position and the internal arrangement of the first joint 54 in the same facility module group are commonality. Also, the position and internal arrangement of the second joint 56 may be made common. According to the plant design support system 10 of the present embodiment, it is possible to easily join other equipment modules to one equipment module 50.
  • the distance dl does not necessarily have to be common.
  • the distance dl is common
  • the positions of the joints are made common.
  • the process often proceeds in a fixed order. Therefore, the joint between the other equipment module and the second joint 56, which are arranged on the second floor, are joined so that the joint of the other equipment module arranged in the previous stage and the first joint 54 are joined.
  • the joining of the installation modules can be easily realized simply by arranging the installation modules next to each other.
  • the position of the joint is a concept including the position of pipes and ducts that abut, and by bringing the joints of two equipment modules into contact, the pipes included in each will be connected. Become.
  • connection between the installation modules can be realized simply by arranging the installation modules adjacent to each other, which is used as a highly convenient design support tool. It will be possible to
  • the selection unit 24 displays a selection screen of the facility module 50 on the display 4. This selection screen may be displayed on the display 4 when the user designs a plant, and may be displayed when the plant design support system 10 is started.
  • FIG. 4 shows an example of a selection screen in which each step in the drug substance manufacturing process is shown.
  • a check box is provided on the left side of the process name, and when the user checks the check box using the input interface 2, the specification of the facility module in the process is displayed.
  • the module storage unit 30 includes, for example, facility module groups in each step necessary for drug substance production such as weighing step and filling step. Is prepared.
  • FIG. 5 shows an equipment module selection screen of the reaction process displayed when the reaction process is selected on the selection screen of FIG.
  • This selection screen displays specifications such as reactor volume, manufacturer, and equipment module price.
  • a check box is provided on the left side of each specification, and when the user checks the check box using input interface 2, the facility module is selected.
  • Users are provided by the pharmaceutical company (client) Select the equipment module by operating the input interface 2 by selecting the indicated requirements and budget.
  • the selection unit 24 has a function of causing the user to select an arbitrary equipment module from among a plurality of equipment module groups.
  • the selection unit 24 reads the equipment module selected by the user from the module storage unit 30 and supplies the same to the arrangement unit 22.
  • the placement unit 22 places the equipment module read from the module storage unit 30 in a two-dimensional or three-dimensional virtual space.
  • the placement unit 22 forms a three-dimensional virtual space on the display 4 and the equipment module is arranged on the space. Arrange it.
  • the installation module 50 is provided with joints on the top and bottom surfaces.
  • the facility module 50 is three-dimensionally configured, and by arranging the facility module on a three-dimensional virtual space, it is possible to create a CAD design drawing that is easy to understand intuitively. .
  • the screen provided to the user on display 4 may be only the selection screen shown in FIG. 4, FIG. 5, etc. OK.
  • the function of the selection unit 24 allows the user to set up each process.
  • the modules may be selected, and when all of the equipment modules have been selected, the placement unit 22 may automatically arrange each of the equipment modules within a limited plant space. In this case, the user can omit the time and effort of arranging each of the equipment modules, so that the plant design support system 10 can be realized with high convenience.
  • the arrangement unit 22 may form a two-dimensional virtual space and arrange the facility module 50.
  • the equipment module itself is configured as a three-dimensional object, but in the case of simply showing the arrangement relationship of the equipment to the user, it is not necessary to represent the three-dimensional structure of each equipment on the display 4.
  • a plurality of equipment modules arranged in an appropriate order may be displayed on the display 4.
  • arrangement unit 22 has a function to automatically arrange an installation module.
  • an installation module may be It may be placed in a three-dimensional or three-dimensional virtual space.
  • the automatic placement function when the equipment module can not be placed successfully, the user adjusts the positional relationship of each. If the placement unit 22 does not have the automatic placement function, the user may operate the input interface 2 to place the equipment module at any position.
  • the placement unit 22 may have an automatic placement function, or may have a function of placing a facility module by an operation from the user.
  • arrangement part 22 can realize plant design support system 10 which is highly convenient for the user by having both functions.
  • the design drawing is completed.
  • the completed design drawing is stored in the design drawing storage unit 40.
  • the single module of the facility module 50 is configured to conform to GMP, and the facility module 50 can be easily joined together, so that the entire design can be easily conformed to the GMP. It will be beautiful to do it.
  • FIG. 6 shows an example of a front view of a three-dimensional design drawing.
  • a reactor module 50a a solid-liquid separation 'dryer module 50b, a crystallizer module 50c, a solid-liquid separator module 50d, and a dryer module 50e are shown.
  • the reaction process in the reactor module 50a, the solid-liquid separation 'solid-liquid separation' drying process in the dryer module 50b, the crystallization process in the crystallizer module 50c, the solid-liquid separator module 50d The liquid separation step and the drying step in the dryer module 50e are performed in this order. Placing them from top to bottom in order of process has the advantage of facilitating the transfer of products in each process.
  • the junctions are provided in the horizontal direction.
  • the junctions are in the vertical direction of the installation modules 50. It is provided in the direction of connecting to The transfer of product from the solid-liquid separation 'dryer module 50b to the crystallizer module 50c utilizes an elevator.
  • FIG. 7 shows a right side view of the three-dimensional design drawing
  • FIG. 8 shows a perspective view of the three-dimensional design drawing.
  • the joints of all the equipment modules 50 are provided at a common position, and the joints of the other adjacent equipment modules are adjacent to each other. Being formed in accordance with the position of the joint facilitates joining of the equipment modules.
  • the present invention can be used in a system that supports plant design.

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Abstract

 効率的なプラント設計を可能とする技術を提供する。  本発明のプラント設計支援システム10において、モジュール記憶部30が、プラント内に設置される機器を、プラント設計に要求される設計基準を単体で満足するように設計されたモジュールとして保持する。このモジュール記憶部30は、機器の種類ごとに複数のモジュールからなるモジュール群を保持している。モジュール群において、接合部の位置は共通化され、他のモジュール群におけるモジュールとの接合を容易とする。配置部22は、モジュール記憶部30から読み出したモジュールを2次元または3次元の仮想空間に配置させ、プラントの設計図が完成する。

Description

明 細 書
プラント設計支援システム及び方法
技術分野
[0001] 本発明は、医薬品、化学製品、食品などを製造するプラントの設計を支援するシス テムおよび方法に関する。
背景技術
[0002] 各種汚染を防いで良質な医薬品を製造するために、日米欧をはじめとする多くの 国では製造管理および品質管理に関する基準力 GMP (Good Manufacturing Pract ice:医薬品の製造管理 '品質管理)で規定されている。 GMPは、 1960年代から米国 で採用され、安全で優れた品質および健全性を有する医薬品'食品等を製造するた めの管理 ·遵守事項を定めている。 日本においても医薬品に関する GMPは薬事法 に取り入れられており、医薬品の製造業者は、 GMPに規定された基準を遵守しなけ ればならない。
[0003] そのため、医薬品の製造工場 (プラント)は、 GMPの基準を満足するように設計さ れている必要がある。食品やィ匕学品のプラントについても同様であり、製造管理およ び品質管理の確実性および安全性には、高い配慮がなされなければならない。特に 近年、安全性に対する意識が世界中で高まっている。そのため、緻密な基準が法定 されて 、な 、業界であっても、世界市場に製品を供給するためには適切な製造管理 および品質管理に配慮した設計がなされ、その設計図どおりにプラントが建設されな ければならない。
特許文献 1:特開平 10 - 269269号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 規模にもよるが、現在のところ、 GMPに適合したプラント設計には、かなりの期間お よびコストを要している。プラント建設会社は、これまでのプラント設計に関する経験を ノウハウとして保持し、そのノウハウを駆使することで設計期間の短縮を目指している 1S それでも 6ヶ月程度の期間を要するのが一般的である。 [0005] 近年、 1種類の医薬品だけでなぐ複数種類の医薬品製造に対応可能なマルチパ 一パスプラントの建設が増えている。し力しながら、製薬会社ごとにプラント内の設備 配置は異なり、またプラント建設に確保される用地の大きさも異なる。そのため、現状 では、ノウハウを駆使するといつても、ノウハウの有効活用には制限があり、プラント設 計をゼロ力 行うのに等しい事態も生じていた。またノウハウは個人の技量によるとこ ろが大きいため、人事異動などによりノウハウが製造会社やプラント建設会社から事 実上消失する事態も生じて!/ヽた。
[0006] プラント設計が終了した後、設計通りに GMPの基準を満たしている力否かを検証 する必要がある。従来は、プラント全体の設計が完成した後に、この検証を行う必要 があったため、一部の設備設計に不備がある場合には、設計を見直すことになつて いた。場合によっては、設計全体を見直すこともあり、設計期間およびコストがかさむ 一因にもなつていた。
[0007] 本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、プラント設計を効 率的に支援することのできる技術の提供にある。
課題を解決するための手段
[0008] 上記課題を解決するために、本発明のある態様は、プラント設計を支援するシステ ムを提供する。このプラント設計支援システムは、プラント内に設置される機器をブラ ント設計に要求される設計基準を単体で満足するように設計されたモジュールとして 保持するモジュール記憶手段と、モジュール記憶手段力 読み出したモジュールを 2 次元または 3次元の仮想空間に配置させる配置手段とを備える。
[0009] 設計基準を単体で満足するモジュールを予め用意し、プラント建設に必要な複数 のモジュールを選択して、モジュール間を接合することで、プラント設計を容易に実 現することが可能となる。このとき、モジュールは単体で設計基準を満たすため、モジ ユール内の機器および配管やダクトなどの構造が設計基準を満たしている力の判断 が不要となり、設計期間を大幅に短縮できるとともに、設計コストを削減できる。
[0010] モジュール記憶手段は、機器の種類ごとに複数のモジュール力もなるモジュール 群を保持しており、プラント設計支援システムは、モジュール群力 モジュールを選択 させる選択手段をさらに備えてもよい。 1つの機器の種類につき、複数のモジュール を用意することで、汎用性の高いプラント設計支援システムを実現することが可能とな る。
[0011] モジュール記憶手段は、機器の種類ごとに共通な位置に接合部を有するモジユー ルを保持することが好ましい。機器の種類ごとに、他のモジュールに接合する機能を もつ接合部の位置を共通化することで、接合位置を一義的に特定することが可能と なる。接合先となる機器の接合部も、対向させたときに同じ位置にくるように設けてお くことで、単にモジュール同士を隣接させるだけでモジュール間を接合させることがで きる。なお、接合部の位置は、少なくともモジュールの底面からの高さを共通化されて いる必要がある。また接合部に含まれる接合要素、例えば配管やダクトの配列も共通 化される。これにより、モジュール同士を接合させる際に、一方ないしは双方のモジュ ール内の配管やダクトの引き回し位置などを調整する必要をなくすことができ、プラン トの効率的な設計支援を可能とする。
[0012] 本発明の別の態様は、プラント内に設置される機器を、プラント設計に要求される 設計基準を単体で満足するように設計されたモジュールとして予め用意し、モジユー ル同士を 2次元または 3次元の仮想空間上で接合することによって、プラント設計を 行わせるプラント設計支援方法を提供する。
[0013] なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、 記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様とし て有効である。
発明の効果
[0014] 本発明によれば、プラント設計を効率的に支援することのできる技術を提供すること ができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]プラント設計におけるノ リデーシヨンステップを示す図である。
[図 2]本発明の実施例に力かるプラント設計支援システムの構成を示す図である。
[図 3]設備モジュールの上面の概念図である。
[図 4]原薬製造工程における各工程が示された選択画面の例を示す図である。
[図 5]反応工程の設備モジュールの選択画面を示す図である。 [図 6]3次元設計図の正面図の一例を示す図である。
[図 7]3次元設計図の右側面図を示す図である。
[図 8]3次元設計図の斜視図を示す図である。
符号の説明
[0016] 2 · · '入力インタフェース、 4 · · 'ディスプレイ、 10 · · 'プラント設計支援システム、 12 · ·
'受付部、 20 · · '処理部、 22 · · '配置部、 24 · · '選択部、 30 · · 'モジュール記憶部、 40 · · '設計図記憶部、 50 · · '設備モジュール、 52 · · '配管ラック、 54 · · '第 1接合部 , 56 · · '第 2接合部、 58 · · ·副配管部、 60 · · '機器本体。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 図 1は、プラント設計におけるバリデーンヨンステップを示す。以下、製薬プラントの 設計について示すが、食品やィ匕学製品の製造プラントについても同様である。バリデ ーシヨンステップは、設計の適格性確認(DQ : Design Qualification)、設置時の適格 性確認(IQ: Installation Qualification)、稼働性能適格性確認(OQ: Operation Quali fication)、稼働時適格性確認(PQ : Performance Qualification)の 4工程と、最後に行 われるプロセスバリデーシヨン(PV: Process Validation)からなる。
[0018] DQでは、設計が要求仕様や機能仕様などに適している力の判断がなされる。具体 的には、プラント設計が、発注元である製薬会社の要求のみならず、 GMPの基準を 満足するか否かが判断される。 IQでは、設計図にしたがって各種設備を配置したとき の適格性が確認され、 OQでは、設置した設備の重要な機能および性能が試験され る。この DQ、 IQ、 OQは、一般に、プラント製造会社により行われる。 OQまでのバリ デーシヨンが完了した段階で、プラントは製薬会社に引き渡される。 PQでは、製薬会 社がプラントにおいて多種多様な性能確認を行う。例えば、マルチパーパス型のブラ ントである場合には、多品種の薬品を製造できるかの確認を行う。最後に、決められ た特性や品質に合った製品が一貫して作られていることの保証を文書化されたもの で明確にすることにより、 PVが実行される。
[0019] 本発明は、プラント設計を支援するシステムおよび方法を提供する。このプラント設 計支援技術は、ノ リデーシヨンステップにおける DQの工程において利用でき、 DQ の工程期間およびコストを低減することができる。 [0020] 図 2は、本発明の実施例にカゝかるプラント設計支援システム 10の構成を示す。ブラ ント設計支援システム 10は、プラント製造会社において利用され、プラント設計を支 援する機能を有する。プラント設計支援システム 10は、ユーザからの入力指示を受け 付ける受付部 12、プラント設計図の作成処理を行う処理部 20、プラント内に設置され る設備モジュールを保持するモジュール記憶部 30、処理部 20にて作成された設計 図を記憶する設計図記憶部 40とを備える。
[0021] 以上の構成は、ハードウェア的には、任意のコンピュータの CPU、メモリ、その他の LSIで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現 される力 ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。した がって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの 組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである
[0022] 入力インタフェース 2は、マウスやキーボードなど、ユーザが操作可能なツールで構 成される。ユーザは、ディスプレイ 4に表示される画面を見ながら、入力インタフェース 2を操作して設計図を作成していく。ディスプレイ 4は、液晶パネルや CRTなどのモ- タにより構成される。
[0023] 本実施例において、モジュール記憶部 30は、プラント内に設置される機器を、ブラ ント設計に要求される設計基準を単体で満足するように設計された設備モジュールと して保持している。この設計基準は、例えば GMPのような法定基準であってもよぐ また GMPの法定基準を満足するためのノウハウ力 導き出されるものであってもよい 。モジュール記憶部 30は、機器の種類ごとに複数の設備モジュール力もなるモジュ 一ル群を保持する。設備モジュール本体は、機器本体および周辺の配管やダクトな どを立体的に表現する 3次元図面として構成されている。例えば、設備モジュール本 体は、 CADデータなどにより形成することができる。
[0024] 設備モジュールは、マルチパーパスプラントにおいて必要とされることが予測される 種類の機器を包含する。プラント設計支援システム 10の汎用性を高めるために、多 種の医薬品製造に必要な全ての工程に関して、複数の設備モジュールが予め用意 されていることが好ましい。例えば医薬品が、反応工程、固液分離工程、乾燥工程、 晶析工程、固液分離工程、乾燥工程を実行することで製造される場合、モジュール 記憶部 30は、各工程における設備モジュールを予め記憶しておく必要がある。
[0025] 例えば、反応工程に関して、複数種類の反応装置を備えた設備モジュール群が用 意され、個々の設備モジュールでは、反応装置への医薬原料の投入口や反応装置 カゝら延びる配管やダクトなど力 GMP基準を満足した形で作成されている。このよう に設備モジュールは、それ単体で、要求される設計基準を満足するように予め設定さ れ、他の設備モジュールに対する入口および出口を除くと、単体で設計基準を満足 する閉じた系のモジュールとなる。なお、複数の工程が 1つの設備モジュールにまと められてもよぐ例えば、固液分離工程と乾燥工程とを一体的に実行する固液分離 · 乾燥工程に対して設備モジュールが用意されて 、てもよ!/、。
[0026] 反応工程で実行される操作 (以下、「単位操作」と呼ぶ)には、原料投入'受入操作 、精製水投入操作、昇温'降温操作、減圧'加圧操作、プラント窒素パージ操作、攪 拌操作、移送操作などがある。単位操作のそれぞれに対して設計基準が存在してお り、この設計基準は、既述したように、 GMPや、これまでの経験の蓄積力 導出され るものである。
[0027] 代表的な設計基準としては、例えば以下のものがあげられる。
1)プロセスラインあるいは反応装置本体の腐食や溶出などによる異物混入を防止す る。
2)原料添加量ミスによる原料残存や副生成物の生成を防止する。
3)温度調整を適切にコントロールできる機能を設ける。
4)圧力調整を適切にコントロールできる機能を設ける。
5)プラント窒素パージにより機器内部の汚染を防止する。
6)適切に攪拌できる機能を設ける。
7) CIP (Cleaning in Place)や分解により適切に洗浄する機能を設ける。
[0028] 設備モジュールは、これらの設計基準を満足するように、鉄骨で構成されるブロック が設けられ、ブロック内で引き回される配管やダクト、機器本体などが、適切な位置に 配置されて予め設計されている。例えば、配管やダクトの上には埃がたまりやすいが 、たまった埃が機器本体内部に入り込むと、適切な工程を実行できない。そのため、 配管やダクト上に埃がたまった場合であっても、機器本体内に埃が入り込まないよう な位置に配管やダ外を設けることで、異物混入を防止することができる。なお、設備 モジュールでは、ブロックや、配管、ダクトなどの構造だけでなぐその材料も定めら れていることが好ましい。
[0029] 図 3は、設備モジュールの上面の概念図である。設備モジュール 50は、機器本体 6 0と、この設備モジュール 50の前段階に配置される別の設備モジュール力 の生成 物を受け入れる第 1接合部 54、設備モジュール 50の後段階に配置される別の設備 モジュールに生成物を送出する第 2接合部 56、複数の配管を有する配管ラック 52、 配管ラック 52の配管と機器本体 60とを結合する副配管部 58とを備える。配管ラック 5 2は、機器本体 60から離れた位置に設けられ、配管上の埃が機器本体 60の内部に 混入しないようにする。図 3において、副配管部 58における各副配管の矢印の向き は、機器本体 60に供給するものである力、または機器本体 60から取り出されるもの であるかを示す。図示の例において、機器本体 60は、反応装置を示している。
[0030] 設備モジュール 50は、機器の種類ごとに共通な位置に接合部を有して!/ヽる。すな わち、同一の設備モジュール群において、全ての設備モジュール 50の接合部の位 置は共通とされる。第 2接合部 56に関して 2次元的にみると、設備モジュール 50の一 辺(図 3においては上辺となる)から第 2接合部 56の端部までの距離 dlおよび第 2接 合部 56の長さ d2は、同一の設備モジュール群における全ての設備モジュール 50に おいて同一とされる。また、設備モジュール 50の底からの高さも同一とされる。第 2接 合部 56における配管やダクトの本数および配列も同一とされる。第 1接合部 54につ いても同様である。なお、共通化は、第 1接合部 54と第 2接合部 56との間で行われる 必要はなぐあくまでも、同一の設備モジュール群における第 1接合部 54の位置およ び内部配列が共通化され、また、第 2接合部 56の位置および内部配列が共通化さ れていればよい。本実施例のプラント設計支援システム 10によれば、ある設備モジュ ール 50に、別の設備モジュールを容易〖こ接合させることができる。
[0031] なお、必ず共通化されるものは、設備モジュール 50の底面力もの接合部の高さと、 接合部の内部構造(内部配列)であり、設備モジュール 50の一辺力 接合部の端部 までの距離 dlは、必ずしも共通化される必要はない。しカゝしながら、距離 dlも共通化 することで、設計時に設備モジュールの一辺を所定位置に配置できるため、設備モ ジュール同士を、一層容易に接合させることが可能となる。
[0032] 別の設備モジュール群にぉ 、ても、接合部の位置を共通化させる。原薬製造工程 において、多くの場合、ある決まった順番で工程が進行する。そのため、前段階に配 置される別の設備モジュールの接合部と第 1接合部 54とが接合するように、また後段 階に配置される別の設備モジュールの接合部と第 2接合部 56とが接合するように、 各設備モジュール群における接合部の位置を予め定めておくことにより、設備モジュ ールを単に隣り合わせるだけで、設備モジュール間の接合を容易に実現することが できる。なお、接合部の位置とは、突き合わせる配管やダクトの位置を含む概念であ り、 2つの設備モジュールの接合部同士を接触させることで、それぞれに含まれる配 管同士が連結されることになる。このように、本実施例のプラント設計支援システム 10 によると、設備モジュール同士を隣接させて配置するだけで、設備モジュール間の接 合を実現することができ、利便性の高い設計支援ツールとして利用することが可能と なる。
[0033] 図 2に戻って、選択部 24は、ディスプレイ 4上に、設備モジュール 50の選択画面を 表示する。この選択画面は、ユーザがプラント設計を行うときにディスプレイ 4に表示 され、プラント設計支援システム 10の起動時に表示されるものであってもよい。
図 4は、原薬製造工程における各工程が示された選択画面の例を示す。工程名の 左側にはチェックボックスが設けられ、ユーザが入力インタフェース 2を用いてチヱッ クボックスにチェックを入れると、その工程における設備モジュールの仕様が表示され る。なお、図 4では説明の便宜上、 5つの工程のみを示している力 その他にも、モジ ユール記憶部 30には、例えば秤量工程、充填工程など、原薬製造に必要な各工程 における設備モジュール群が用意される。
[0034] 図 5は、図 4の選択画面において反応工程を選択した場合に表示される反応工程 の設備モジュールの選択画面を示す。この選択画面には、反応装置の容量、製造元 、設備モジュールの価格などの仕様が表示される。各仕様の左側にはチェックボック スが設けられ、ユーザが入力インタフェース 2を用いてチェックボックスにチェックを入 れると、その設備モジュールが選択される。ユーザは、製薬会社 (クライアント)から提 示される要求や予算などにした力 ^、、入力インタフェース 2を操作して設備モジユー ルを選択する。このように、選択部 24は、複数の設備モジュール力 なる設備モジュ ール群から、ユーザに、任意の設備モジュールを選択させる機能をもつ。選択部 24 は、ユーザにより選択された設備モジュールをモジュール記憶部 30から読み出し、 配置部 22に供給する。
[0035] 配置部 22は、モジュール記憶部 30から読み出した設備モジュールを 2次元または 3次元の仮想空間に配置させる。プラントが 3次元的に構築される場合、すなわち鉛 直方向に機器を重ねて配置する場合には、配置部 22は 3次元仮想空間をディスプ レイ 4上に形成し、設備モジュールをその空間上に配置させる。この場合、設備モジ ユール 50には、上面および底面に接合部が設けられている。既述したように、設備モ ジュール 50は 3次元的に構成されており、 3次元の仮想空間上に設備モジュールを 配置することで、感覚的に理解しやすい CAD設計図面を作成することができる。
[0036] なお、この処理は、配置部 22の内部処理として行われればよぐディスプレイ 4上で ユーザに提供する画面は、単に、図 4、図 5などに示した選択画面だけであってもよ い。例えば、反応工程、固液分離,乾燥工程、晶析工程、固液分離工程、乾燥工程 と、 5つの工程が連続する場合には、選択部 24の機能により、ユーザが、各工程の設 備モジュールを選択していき、全ての設備モジュールが選択された段階で、配置部 2 2が、限られたプラントスペース内で、それぞれの設備モジュールを自動的に配置す るようにしてもよい。この場合には、ユーザが、自ら各設備モジュールを配置する手間 を省略できるため、利便性の高 、プラント設計支援システム 10を実現できる。
[0037] なお、全ての機器を平面、すなわちプラントの床に設置するような場合には、配置 部 22は、 2次元仮想空間を形成して、設備モジュール 50を配置してもよい。設備モ ジュール自体は 3次元オブジェクトとして構成されているが、単に機器の配置関係を ユーザに示すような場合には、各機器の 3次元構造をディスプレイ 4上で表現する必 要はなぐ 2次元上に適切な順序で配置された複数の設備モジュールをディスプレイ 4上に表示すればよい。
[0038] 以上は、配置部 22が、設備モジュールを自動配置する機能を有して!/、る場合の例 であるが、ユーザによる入力インタフェース 2からの入力をもとに、設備モジュールを 2 次元または 3次元の仮想空間に配置してもよい。例えば、自動配置機能では、うまく 設備モジュールを配置できない場合に、ユーザが、それぞれの位置関係を調整する ような場合があげられる。また、そもそも配置部 22が自動配置機能を有していない場 合には、ユーザが、入力インタフェース 2を操作して、任意の位置に設備モジュール を配置できるようにしてもよい。このように、配置部 22は、自動配置機能を有するもの であってもよ 、し、またユーザからの操作により設備モジュールを配置する機能を有 するものであってもよい。好適には、配置部 22が、双方の機能を有することで、ユー ザにとって利便性の高いプラント設計支援システム 10を実現することができる。
[0039] 配置部 22が、全ての設備モジュールを仮想空間に配置すると、設計図が完成する 。完成した設計図は、設計図記憶部 40に格納される。実施例のプラント設計支援シ ステム 10によると、設備モジュール 50の単体が GMPに適合して構成されており、ま た設備モジュール 50同士も容易に接合できることで、設計全体を GMPに容易に適 合させることが可會となる。
[0040] 図 6は、 3次元設計図の正面図の一例を示す。図中、設備モジュール 50として、反 応装置モジュール 50a、固液分離'乾燥装置モジュール 50b、晶析装置モジュール 5 0c、固液分離装置モジュール 50d、乾燥装置モジュール 50eが示されている。原薬 製造工程は、反応装置モジュール 50aにおける反応工程、固液分離'乾燥装置モジ ユール 50bにおける固液分離'乾燥工程、晶析装置モジュール 50cにおける晶析ェ 程、固液分離装置モジュール 50dにおける固液分離工程、乾燥装置モジュール 50e における乾燥工程の順に行われる。工程順に上から下に配置させることで、各工程 における生成物の移送が容易になる利点がある。なお、図 3の例では、接合部を横 向きに設けて 、たが、図 6のように設備モジュール 50を上下方向に複数段配置する 場合には、接合部は、設備モジュール 50の鉛直方向に連結する向きに設けられる。 固液分離'乾燥装置モジュール 50bから晶析装置モジュール 50cへの生成物の移送 は、エレベータを利用する。
[0041] 図 7は、 3次元設計図の右側面図を示し、図 8は、 3次元設計図の斜視図を示す。
各設備モジュール群において、全ての設備モジュール 50の接合部が共通の位置に 設けられていること、および、隣接される他の設備モジュールの接合部は、相手方の 接合部の位置に合わせて形成されていることにより、設備モジュール間の接合が容 易になる。
[0042] 以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それ らの各構成要素や各処理プロセスの組合せに 、ろ 、ろな変形例が可能なこと、また そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 産業上の利用可能性
[0043] 本発明は、プラント設計を支援するシステムに利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] プラント設計を支援するシステムであって、
プラント内に設置される機器を、プラント設計に要求される設計基準を単体で満足 するように設計されたモジュールとして保持するモジュール記憶手段と、
前記モジュール記憶手段から読み出したモジュールを 2次元または 3次元の仮想 空間に配置させる配置手段と、
を備えることを特徴とするプラント設計支援システム。
[2] 前記モジュール記憶手段は、機器の種類ごとに複数のモジュール力 なるモジュ 一ル群を保持しており、
前記モジュール群力 モジュールを選択させる選択手段をさらに備えることを特徴 とする請求項 1に記載のプラント設計支援システム。
[3] 前記モジュール記憶手段は、機器の種類ごとに共通な位置に接合部を有するモジ ユールを保持することを特徴とする請求項 1または 2に記載のプラント設計支援システ ム。
[4] プラント内に設置される機器を、プラント設計に要求される設計基準を単体で満足 するように設計されたモジュールとして予め用意し、モジュール同士を 2次元または 3 次元の仮想空間上で接合することによって、プラント設計を行わせるプラント設計支 援方法。
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