Ergebnis der Forschung bei Umesoft:

An dieser Stelle stellen wir Ihnen unsere neue Software, die DoE-DiVa vor.

Die DoE-DiVa ist eine anwenderfreundliche Software, die wir im Rahmen eines seit 2016 vom BMWi geförderten Entwicklungsprojekts namens Green Salpeter: Verbesserte Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit in der Salpetersäureproduktion; Teilvorhaben: Versuchsplanung, Modellierung, Optimierung, Prozessüberwachung entwickelt haben.

Die DoE-DiVa stellt eine Erweiterung des herkömmlichen Design of Experiments (DoE) dar, in dem für die Versuchsplanung zwischen User Factors (u-factors) und eXplaining Factors (x-factors) unterschieden wird. u-factors sind die klassischen, im Experiment einzustellenden Faktoren, die Sie von Ihrer Arbeit mit MODDE kennen, x-factors sind dagegen die ursächlichen oder kausalen Treiber der Veränderungen in Ihrem Experiment. Man sollte sich kein u für ein x vormachen lassen: Man sollte Experimente für x-factors planen und für u-factors durchführen. x-factors sind im Idealfall dimensionslose Variablen -- daher der Name der Software: Design of Experiments für Dimensionslose Variablen. Zuweilen ermöglichen sie, aber grundsätzlich erleichtern sie den Scale-Up.

Die DoE-DiVa harmonisiert auf ideale Weise mit MODDE-Pro ab Version 13, es stellt Versuchspläne (Designs) und Kandidatensätze (Candidate Sets) für x-factors zur Verfügung, und zusätzlich die Formeln für die Rücktransformation zu den u-factors, so dass sowohl die Designs durchgeführt werden können, als auch ein gefundene x-optima zu u-optima zurückgerechnet werden kann. Auf diese Weise kann auch MODDE für Optimierung und das Quality by Design im Kontext von Scale-Up verwendet werden.

Um die Funktionsweise der DoE-DiVa zu demonstrieren haben wir einige Präsentationen in Form von pdf-Dokumenten mit zugehörigen mp4-Dateien zur Verefügung gestellt, so dass Sie sich ein Bild über Funktionsweise und Vollständigkeit der DoE-Diva machen können.

Die Präsentationen hatten wir zwischen dem 18. Januar und dem 1. März als Online-Sessions angeboten. Die Filme sind nicht während der Sessions gedreht worden, sondern wurden nachträglich aufgenommen. Man sieht die gleichen Folien wie in den pdf-Dokumenten und kann letztere besser verstehen. Alle Folien und Aufnahmen sind in englischer Sprache.

Session 1 (vom 18.01.2023):
Der Umgang mit manipulierbaren u-Faktoren (u für user) und erklärenden x-Faktoren, (x für explaining). Die Transformation, Tr, von u zu x, die Rücktransformation Tr^-1. Bestimmung der Faktorgrenzen für x, gegeben die Grenzen für u. Verschiedene Möglichkeiten der Design-Erstellung und Beispiele.
Hier zum pdf, und hier zum mp4-File (etwa 45 min).

Session 2 (vom 25.01.2023)
Einfacher Scale Up unter Anwendung des Ähnlichkeitsprinzips der Dimensionsanalyse auf dimensionslose x-Faktoren, an Hand eines-Beispiels, das auf Marco Zlokarnik (1984) zurückgeht (Entschäumer).
Es werden am Anfang die Grundlagen der SI-Einheiten, der dimensionslosen Größen und des Ähnlichkeitsprinzips erläutert. Deswegen dauert der Vortrag ca. 90 min.
Hier zum pdf, und hier zum mp4-File.

Session 3 (vom 01.02.2023)
Verschiedene Beispiele, in denen der u-Faktoren vs x-Faktoren Ansatz gewinnbringend eingesetzt wird (nicht alleine Scale-Up Fragestellungen). Tablettenpresse, Additive Fertigung, Sprühtrocknung.
Hier zum pdf, und hier (demnächst) zum mp4-File. (sorry, diese Präsentation ist noch in der Aufnahme).

Session 4 (vom 22.02.2023)
Scale down eines Bioreaktors (Fermenters), bei dem das Ähnlichkeitsprinzip nicht ausreicht, weil verschiedene Unterprozesse parallel ablaufen. Umgang mit unterschiedlichen Transformationen, Tr, für Upper und Lower Scale. Rückrechnung eines x-Designs zu einem u-Designs auf dem Upper Scale und einem u-Designs auf dem Lower Scale. Umgang mit verschiedenen x-Designs und Interpretation der verschiedenen Designs (etwa 70 min).
Hier zum pdf, und hier zum mp4-File.

Session 5 (vom 01.03.2023)
Umgang mit qualitatitven Abhängigkeiten: An Hand des Beispiels eines Downstream-Prozesses zur Extraktion von Wirkstoffen aus einer Fermentationsbrühe, wird gezeigt, wie der u-Faktoren vs x-Faktoren Ansatz dazu verwendet werden kann, möglichst gut Designs für quantitativ beschreibbare Eigenschaften (hier optische Dichte und Viskosität) eines an und für sich qualitativen Faktors (hier Fermentationsbrühe) erstellen kann.
Hier zum pdf, hier (demnächst) zum mp4-File. (wieder sorry, auch diese Präsentation ist noch in der Aufnahme).