Kalakul, Sawitree

Computerstøttede modelbaserede metoder og redskaber spiller en vigtigere og stigende rolle i kemisk produktdesign. De har potentiale til meget hurtigt og pålideligt at finde produktkandidater, som kan verificeres gennem forsøg. På den måde vil den tid og de ressourcer, som bliver brugt på forsøg blive reduceret, hvilket vil gøre det hurtigere og billigere at markedsføre produkterne. Redskaberne hjælper også til at styre og løse problemer med produktdesign, hvilket ofte vil kræve en viden om modeldata fra forskellige kilder og forskellige tids- og størrelsesskalaer, for at det kan håndteres effektivt.Det væsentligste bidrag for dette projekt er 1, udvikling af systematiske modelbaserede rammer for kemisk produktdesign; 2, dets implementering af computerstøttede redskaber baseret på specielt udviklet arkitektur; 3, skabelsen af en produktdesignskabelon sammen med deres algoritmer, modeller, redskaber og data for forskellige typer af produkter. Målet var at udvikle en kemisk produktsimulatorlignende en processimulator, hvilket gør produktdesign og udvikling nemmere,hurtigere og giver en forenet og konsistent produktdokumentation. På den samme måde som en typisk processimulator virker, vil den udviklede produktsimulator (VPP-Lab)tillade produkt designere at 1) analysere kemisk baserede produkter ved at udføre virtuelle forsøg (produkt egenskaber og udførelse af beregninger); 2) forudsige produktegenskaberne; og 3) skabe nye produktegenskaber og produktudførelsesmodeller, når behovet opstår. Dog i modsætning til proces simulatorer kan VPPD-Lab bruges direkte til 4) design af kemisk baserede produkter ved brug afdesignskabelonen til forskellige typer af produkter som enkelt molekylærprodukter,formuleringer, blandinger, emulsioner og enheder; og 5) skabelse af nye produktdesignskabeloner, når den nødvendige skabelon for et ønsket produkt ikke er tilgængelig. VPPD-Lab benytter en række algoritmer så som databasesøgninger,molekylær- og miksturblandingsdesign og redskabskasser så som beregninger af egenskaber og modelegenskabernes konsistenstests til forudsigelse af specifikke produktegenskaber, design og/eller analyseopgaver.For at opnå de ovenfor nævnte funktioner må flere spørgsmål besvares: Kendskab tilbrugerens behov for slutegenskaber; modelegenskaber og tilgængelig data for hver type af de kemiske produkter; design metoder og algoritmer; tilgængelige computerstøttederedskaber; de systematiske rammer for det kemiske produktdesign og analyser samt det simplementering som en arkitektur i VPPD-Lab. Otte applikationseksempler er blevet udviklet for at illustrere brugen af softwaren. For to af disse eksempler er forudsigelsen af produktegenskaberne det virtuelle eksperiment på produkt udførelsen fremhævet.Fem eksempler illustrere brugen af produktdesignskabelonen med hensyn til fem typer af kemiske produkter (molykulærdesign, formuleringsdesign, emulsionsdesign, blandingsdesign og enhedsdesign).Computer-aided model-based methods and tools are increasingly playing important roles in chemical product design. They have the potential to very quickly search for and identify reliable product candidates that can then be verified through experiments. Inthis way, the time and resources spent on experiment are reduced leading to faster and cheaper to market the products. The tools also help to manage the solution of product design problems, which usually require efficient handling of model-data-knowledge from different sources and at different time and size scales. The main contribution of this project is: (1) the development of a systematic model-based framework for chemical product design; (2) its implementation as a computer-aided tool based on a specially developed architecture; (3) the creation of product design template together with their algorithms, models, tools and data for various types of products. The goal has been to develop a chemical product simulator, similar inconcept to a process simulator, which make the product design and development easier and faster, and provide the way for unified and consistent product documentation. In the same way a typical process simulator works, the developed product simulator (VPPDLab) allows product designers to; (1) analyze chemicals based products by performing virtual experiments (product property and performance calculations); (2) predict theproperties of products; and (3) create new product property and product performance models, when needed. However, unlike process simulators, VPPD-Lab can also be used directly for (4) design of chemicals based products using the design template for various types of products, such as, single molecule products, formulations, blends, emulsions and devices; and, (5) creation of new product design templates when the needed template for a desired product is not available. VPPD-Lab employs a suite of algorithms(such as database search, molecular and mixture blend design) and toolboxes (such asproperty calculations and property model consistency tests) for specific product property prediction, design, and/or analysis tasks. In order to achieve the features mentioned above, several issues need to be addressed:the translation of consumer needs into target properties; property models and available data for each type of chemical products; design methods and algorithms; available computer-aided tools; the systematic framework for chemical product design and analysis and its implementation as architecture for VPPD-Lab. From many test problems, eight application examples are presented to illustrate the use of the software. For two of these examples, the prediction of product properties and the use of virtual experiments to test product performances are highlighted. Five examples illustrate the use of the product design templates with respect to five types of chemical products (molecular design, formulation design, emulsion design, blend design and device design)

Online Research Database In Technology

Property Model-based Tailor-made Design of Chemical-based Products

http://orbit.dtu.dk/ws/files/126000285/Sawitree_Kalakul_PhD_Thesis_2016.pdf

Property Model-based Tailor-made Design of Chemical-based Products

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology