津渡生科 AI 驱动工业4.0方案

AI 驱动生物发酵
智能化解决方案

依托在线光谱传感、多模态大模型与强化学习算法,构建生产端「孪生工厂」。实现分钟级核心参数软测量、发酵过程自适应补料决策与异常早期预警,助力生物制造企业实现「黄金批次」精准复现。

+33%
产品浓度提升
<1 min
实时监测延迟
-18.4%
单位生产成本降低
-10%
副产物浓度降低
技术白皮书
Fermentation Tank
运行批次: BCP-20260601运行中
菌体浓度 (OD)
92.4
多肽产率
+12.5%
预估放罐时间
4.5h
DIGITAL TWIN COCKPIT

一体化生物发酵工厂数字驾驶舱

将复杂的生物化学过程转化为透明的、可预测的数字化指标,实现从菌种准备到放罐放料的全流程状态透明化管理。

1. 全局可视化管理:整合环境与设备状态

将发酵车间内的环境监控(温度、湿度、溶氧、pH等)、发酵罐及配套仪器状态汇聚于一屏。通过仪表盘实时呈现,辅助管理人员快速定位异常。

2. 实时监控与工艺优化闭环

基于在线传感器与批次数据流,持续监控搅拌转速、通气量、补料速率等关键参数。结合内置工艺算法模型,自动分析偏差并给出优化建议,实现「监测-反馈-调整」的闭环。

3. 核心参数软测量

基于易测变量(溶氧、尾气成分、发酵时间等)在线估算当前发酵罐内的菌浓与效价,替代传统离线取样检测,实现分钟级反馈,辅助精准补料与放罐决策。

数字驾驶舱实时视图
一体化生物发酵工厂数字驾驶舱
DATA FUSION PLATFORM

多种发酵数据统一汇聚

打破数据孤岛,将自动化采集、手动录入与历史离线数据全方位融合,构建最全面的AI分析闭环。

自动化数据采集

基于 DCS、在线传感器、工艺干预采集等多种方式,自动采集发酵设备实时数据,包括温度、pH值、溶解氧等关键工艺参数。

DCS联动秒级采集在线传感器

手动录入非自动数据

支持手动录入离线检测数据(如总糖、总氮、发酵液残糖、活细胞计数等)、工艺参数调整记录、放罐前参数及种子发酵数据。

离线化验数据校验日志追溯

历史数据与外部导入

支持批量导入历史发酵数据、纸质批报OCR扫描识别、Excel文件等外部数据源,打通企业全生命周期发酵数据。

纸质批报 OCR批量导入跨系统融合

发酵设备与传感器精细监测

系统对发酵车间内所有的「发酵罐群」和「传感器健康度」进行全周期的实时监测,异常报警快速定位,实现从生产运行到设备保养的完整闭环管理。

全周期批次监控:追踪剩余时长、运行起止时间
传感器详情追溯:24小时趋势、历史校准与维护记录
异常自动报警:传感器异常数据自动定位及故障排查
运行中
当前温度
37.2 ℃
pH 值
6.85 pH
溶解氧 (DO)
42.3 %
搅拌转速
350 rpm
发酵周期进度已运行 18h / 剩余 4.5h
AI-DRIVEN INTELLIGENCE

AI 驱动发酵过程智能化解决方案

融合深度学习与强化学习算法,对发酵过程进行精准预测、自主补料和工艺决策。

基于强化学习的闭环自适应补料

传统的补料依赖经验曲线,难以应对原料批次波动和环境干扰。津渡生科基于强化学习(基于PPO算法)构建决策模型(Policy Model),实时获取状态,自动调整补料速率和种类,实现真正的「工艺自治」。

策略算法
PPO (强化学习)
决策响应
毫秒级闭环
状态感知 (State):在线测量、离线化验、外部环境联合输入。
智能动作 (Action):自适应控制补料时间、补料数量、补料速率。
奖励机制 (Reward):以产物效价、基质利用率和生产效率最大化为优化目标。
PPO 补料控制智能体 (OxTium-Agent)
步骤 (Step): 124
残糖浓度 (State)
15.4 g/L
pH 状态 (State)
6.85
溶氧 DO (State)
42.5 %
当前推荐动作 (Action Executor)执行中
维持当前工艺参数
瞬时奖励得分 (Reward): 0.94数据同步延迟: < 50ms
SUCCESS CASE STUDIES

AI 辅助多肽发酵:工艺优化案例

BCP 多肽活性强、结构精细,对发酵工艺控制要求极高。津渡生科 AI 算法深度介入三级放大体系,实现卓越增产降本。

大肠杆菌表达系统三级放大体系

多肽生产采用大肠杆菌表达系统,通过「摇瓶 → 150L 种子罐 → 2000L 主发酵罐」的三级放大体系。在菌体浓度达到设定值后加入诱导剂,诱导结束后离心收获菌体。

1
摇瓶
2
150L种子罐
3
2000L主罐
4
离心
整体运行成效
平均每月减少批次报废 2 批

大幅度规避大肠杆菌自溶和多肽产物降解风险,质量高度稳定。

STAGE 1缩短等候时间 10%

种子成熟判断与时机控制

融合多维输入(OD、浊度、气体消耗)与镜检图像视觉分析,自动判断种子进入对数生长中后期,带放时间最优控制在 ±5%。

STAGE 2多肽产率提升 8%

补料阶段智能推荐

AI预测底物消耗速率及菌体需求,自动推荐最佳补料时点和速度,避免碳氮比失衡,降低代谢副产物乙酸积累达 30%。

STAGE 3表达水平提升 15%

最佳表达诱导窗口预测

训练大肠杆菌多肽诱导表达模型,基于生长阶段(如OD、DO斜率)及代谢热速率,诱导时间预测准确率提升至 92%。

STAGE 4精准终点控制

发酵终点一阶导判断

建立目标多肽产量预测模型,结合一阶导数实时判断产量平台期,实现精准终点控制,杜绝细胞自溶与降解。

DIGITAL TWIN FACTORY

物理工厂 1:1 虚拟副本:「孪生工厂」

在工业化发酵阶段,构建物理发酵工厂的 1:1 虚拟副本,通过实时监控与算法反馈深度优化发酵工艺流程。

动态环境模拟

实时模拟原料、温度、压力等环境因素对生长及产物合成的影响,辅助提前决策。

核心参数软测量

通过深度神经网络在数字孪生模型中实时、高精度估算菌浓、效价等核心变量。

代谢瓶颈与故障识别

可视化监测酶利用率以清除生产堵塞点,并早期预警染菌风险,规避倒罐。

精准复现「黄金批次」

基于仿真结果,利用强化学习自适应调整补料与搅拌,复现最高产率控制曲线。

PHYSICAL VS VIRTUAL
物理工厂
发酵罐群
<=>
孪生模型
1:1 虚拟副本
动态反馈控制回路
传感器实时流数据 -> 孪生模型仿真预测 -> AI决策输出 -> DCS联动执行机构自适应调整
IMPLEMENTATION PROCESS

津渡生科方案实施与部署路径

从数据收集、模型训练到本地一体机安全部署,提供全方位合规、高隐私保护的落地保障。

1

数据收集与预处理

企业仅需提供 10-20 批历史发酵数据(包括离线化验、外部环境等),打通数据规范。

2

模型构建与优化

基于样例数据预训练专属时序预测与决策模型,进行仿真验证与超参数优化。

3

本地部署与对接

软硬件一体化部署在企业内网(支持一体机/本地服务器),数据不出内网,满足严苛隐私合规。

4

大模型指令微调

通过 RLHF(人类反馈强化学习)等方式引入现场工艺专家标注,强化自动放料与种子判断能力。

5

上线与持续优化

系统投入试运行,持续收集现场反馈,进行算法的无缝在线OTA升级与滚动优化。

本地部署隐私安全承诺

「数据不出内网,安全物理隔离」

津渡生科深刻理解生物资产与工艺配方是企业的核心机密。我们提供全套软硬件一体机本地部署方案,打通局域网内 DCS 系统与数据库策略,无需任何公网连接,实现物理级的数据安全保护。

支持部署模式
本地一体机部署
本地服务器私有化

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