CN117980464A

CN117980464A - 用于使用自适应软件处理生物技术流体的增强系统

Info

Publication number: CN117980464A
Application number: CN202280063627.4A
Authority: CN
Inventors: P·艾伯哈德; R·赖比格勒; D·杜布雷特; S·米勒
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2022-09-19
Publication date: 2024-05-03
Also published as: KR20240063986A; WO2023046605A1

Abstract

本申请涉及生物技术流体处理，诸如生物制药液体，以便获得诸如单克隆抗体、疫苗或重组蛋白的产品，并且特别地涉及一种用于处理生物技术流体的系统，该系统具有生物处理机器和至少一个生物处理机器辅助器，所述生物处理机器和至少一个生物处理机器辅助器被配置成彼此连接并且各自包括控制器，控制器又包括被配置用于连接到网络的机器对机器通信工具，其中生物处理机器辅助器的部分被模拟并用于增强所公开的系统的行为。

Description

用于使用自适应软件处理生物技术流体的增强系统

技术领域

本发明涉及生物技术流体处理，诸如生物制药液体，以便获得诸如单克隆抗体、疫苗或重组蛋白的产品。

背景技术

已知生物技术流体(诸如生物制药液体)通常首先通过处理(诸如生物反应器中的细胞或微生物培养)获得，并且然后它们必须被进一步处理以实现均匀性、纯度、浓度、无病毒等的所需特性。

这些处理按照惯例在专用装置(具有不锈钢管道和其他组件，诸如罐和过滤器外壳)中执行，这需要在实际处理之前和之后的操作，所述操作相对繁重，特别是使用后的清洁的操作。

在过去的几年中，这些处理已经替代地在其中与液体接触的组件是一次性组件的装置中执行，以避免清洁操作。

例如，欧洲专利申请EP 2130903 A1和EP2208534 A1公开了包括一次性元件的装置，所述一次性元件大部分是柔性的(“Flexware^TM产品”)，包括处理的液体收集袋和电路部分，甚至过滤器元件，以及容纳在两个或更多个推车中的永久性或可重复使用的元件(“硬件”)，使得可以简单地通过为推车配备一次性元件来组装用于处理生物技术流体的装置，而后处理步骤本质上是一次性元件的移除和丢弃。

其他已知的装置对可重复使用的元件或未容纳在推车中的某些可重复使用的元件使用相同的方法。

通常，用于处理生物技术流体的装置的主要可重复使用元件是具有生物技术流体处理器的生物处理机器，该生物技术流体处理器被配置用于改变生物技术流体的至少一种物理化学或生物性质，例如其pH、DO(溶解氧)、均匀性、纯度、浓度、预定的微生物(例如病毒和/或其他病原体)的存在或不存在。

除了生物技术流体处理器之外，生物处理机器还具有用于控制生物技术流体处理器的数字控制器，并且最通常的是，数字控制器能够引导流体处理器，使得机器可以自动执行定制版本的处理，通常称为配方(recipe)。

发明内容

本发明旨在进一步简化用于处理生物技术流体的装置的设置。

本发明相应地提供了一种用于处理生物技术流体的系统，其具有以下系统设备：生物处理机器，其具有：物理生物技术流体处理器，所述物理生物技术流体处理器被配置用于改变所述生物技术流体的至少一种物理化学或生物性质；以及数字控制器，其用于控制所述物理生物技术流体处理器；以及至少一个物理生物处理机器辅助器，其具有：物理生物技术流体处理器辅助器，所述物理生物技术流体处理器辅助器被配置用于耦合到所述生物技术流体处理器；以及数字控制器，其用于控制所述生物技术流体处理器辅助器；和/或由自适应设备创建器创建的至少一个基于软件的生物处理机器辅助器；基于软件的生物处理机器匹配辅助器，其用于选择合适的基于软件的生物处理机器辅助器；其中，所述生物处理机器的所述数字控制器和所述机器辅助器的所述数字控制器各自包括至少一个能力管理器、机器对机器通信工具(MtoM通信工具)、以及发现协商配对管理器(DNP管理器)；每个所述MtoM通信工具被配置用于连接到网络；所述生物处理机器的DNP管理器和所述机器辅助器的DNP管理器被配置用于通过所述网络协作以建立配对状态；其中生物处理机器的能力管理器和机器辅助器的能力管理器被配置成使得在所述配对状态下它们通过所述生物处理机器或所述机器辅助器来组织相应能力的提供和/或完善(consummation)；所述基于软件的生物处理机器辅助器由所述合适的自适应设备创建器配置成使用物理化学或生物性质和/或外部数据来预测或计算所述生物技术流体的行为，分析结果并扩展所述物理生物处理机器的能力。

机器辅助器(通过处理器辅助器)和生物处理机器(通过流体处理器)之间的物理耦合至少用于使得处理器辅助器能够协助流体处理器改变生物技术流体的至少一种物理化学或生物性质，例如通过泵送或对流体施加另一物理动作或通过感测流体的物理化学或生物量，诸如pH或溶解氧(DO)。

在根据本发明的系统中，机器辅助器具有带有机器对机器通信工具的数字控制器，以便通过网络与生物处理机器进行通信，从而使能实现机器对机器通信，尽管机器辅助器和生物处理机器之间的物理耦合将已经相对容易地使能实现专用通信信道，诸如有线串行或并行链路，在执行物理耦合时仅通过插入连接器就可以是可操作的。

本发明基于以下的观察：尽管除物理耦合外还需要通过网络执行配对，但通过网络进行的这样的配对实际上可以简化用于处理生物技术流体的装置的设置，因为这样的配对可以用于相应地自动重新配置生物处理机器(具有提供的能力)和机器辅助器(具有使用的能力)。

借助这样的自动化重新配置，添加机器辅助器是非常方便的并且甚至可以在批处理过程期间完成，使得根据本发明的系统进一步提供优异的灵活性。

本发明的另一重要部分是可以将至少一个基于软件的生物处理机器辅助器组件添加到系统。它是通过经由匹配辅助器选择那些基于软件的辅助器组件中的一个或多个来建立的，并且然后由称为自适应设备创建器的特定软件创建的。该基于软件的生物处理机器辅助器随后使用关于生物技术流体的数据来预测和/或计算其行为。借助该模拟行为，测试和增强物理生物处理机器辅助器的功能并且因此增强整个生物处理机器的性能是可能的。基于软件的生物处理机器辅助器可以在具有真正生物处理机器辅助器的现有的生物处理机器中使用，或者它可以是那里唯一的生物处理机器辅助器，无论哪种最适合使用情况。在系统中使用多于一个基于软件的生物处理机器辅助器也是可能的。它们的配置也取决于相应的使用情况。

根据可能的有利特征，本发明的系统包括：

自适应设备创建器和/或至少一个基于软件的生物处理机器辅助器由远程计算机托管，所述远程计算机将所述创建的基于软件的生物处理机器辅助器传递到其相应的数字控制器，或者作为本地实例直接托管在所述相应数字控制器上；

所述至少一个基于软件的生物处理机器辅助器被配置成具有与其物理对应物相同的行为；

所述生物处理机器的所述数字控制器包括文件，所述文件包含可以是所述提供的能力的每个所述界面功能的描述，并且所述机器辅助器的所述数字控制器包括文件，所述文件包含可以是所述使用的能力的每个所述界面功能的描述；

所述生物处理机器的DNP管理器和所述机器辅助器的DNP管理器被配置用于通过所述网络协作以建立配对状态；

所述系统设备包括多个所述机器辅助器，并且所述生物处理机器的DNP管理器被配置用于与至少一个所述机器辅助器同时建立所述配对状态；

所述系统设备包括第一所述生物处理机器、第二所述生物处理机器和多个所述机器辅助器；并且至少一个所述机器辅助器的DNP管理器被配置用于与所述第一生物处理机器或与所述第二生物处理机器建立所述配对状态；

具有第一所述机器辅助器，其中使用的能力是控制和/或显示所述第一机器辅助器的处理器辅助器的操作参数的界面功能；以及具有第二所述机器辅助器，其中使用的能力是显示由第二机器辅助器的处理器辅助器感测的流体的物理化学或生物量的界面功能，其中第一机器辅助器是泵，其中使用的能力是控制和/或显示泵的速度的界面功能，并且第二机器辅助器是pH传感器或流量传感器，其中使用的能力是显示所述流体的pH或所述流体的流量的界面功能；

每个所述MtoM通信工具被配置用于连接到所述网络，所述网络是具有互联网协议的网络，诸如以太网、Wi-Fi、蓝牙或蜂窝5G。

所描述的系统可以根据系统应执行的功能而在不同的实施例中变化。本发明的那些实施例之一包括一种用于操作根据前述权利要求中的任一项所述的用于处理生物技术流体的系统的方法，包括以下步骤：

标识所述物理生物技术流体处理器的相关处理情境和所需能力，并使用它来经由所述基于软件的生物处理机器匹配辅助器选择至少一个合适的基于软件的生物处理机器辅助器；经由所述自适应设备创建器创建所选择的至少一个基于软件的生物处理机器辅助器；将所有基于软件的设备添加到系统并经由DNP管理器将至少一个基于软件的生物处理机器辅助器与相应的生物处理机器配对；经由所述基于软件的生物处理机器辅助器使用其至少一种物理化学或生物性质和/或外部数据来预测和/或计算所述物理生物技术流体处理器中的所述生物技术流体的行为；以及分析数据并利用结果来调整所述物理生物技术流体处理器的配置，并经由所述基于软件的生物处理机器辅助器扩展所述物理生物处理机器辅助器的能力，包括。

根据有利的特征，本发明的方法执行若干个附加步骤，其中：

所述基于软件的生物处理机器辅助器使用人工智能算法和/或非自学习工具来进行其预测、计算和数据分析，所述人工智能算法比如机器学习模型、神经网络以及其他，所述非自学习工具比如计算模型。

用外部数据或来自所述物理生物技术流体处理器中的所述生物技术流体的关于所述至少一种物理化学或生物性质的收集的数据来训练人工智能算法。

基于软件的生物处理机器辅助器使用智能数据来进行其预测、计算和数据分析。

自适应设备创建器在所述智能数据的实例上使用情境化机制。

附图说明

现在继续对本发明的描述，其中对下文中通过非限制性说明并参考附图给出的示例实施例进行详细描述。在附图中：

-图1示意性地图示了生物处理生产工厂或实验室中的生产区域，其中定位了形成用于处理生物流体的系统的一部分的生物处理机器；

-图2示意性地图示了生物处理生产工厂或实验室的存储区域，其中定位了用于处理生物流体的系统的多个生物处理机器辅助器，所述生物处理机器辅助器被配置用于与图1上图示的生物处理机器相关联；

-图3是图示生物处理机器和生物处理机器辅助器之一以及网络的示意图，生物处理机器和生物处理机器辅助器通过该网络协作以建立配对状态；

-图4示出了生物处理机器的图形用户界面，该生物处理机器是处于独立状态下的混合器；

-图5在顶部处示出了当与生物处理机器辅助器(其是pH传感器)配对时混合器的图形用户界面，并在底部处示出了pH传感器的图形用户界面，分别为在左侧上示出处于独立状态下，以及在右侧上示出与混合器配对时；

-图6在顶部处示意性地图示了生物处理机器辅助器(其是泵)以及生物处理机器辅助器(其是流量传感器)，泵和流量传感器物理耦合；并且还在中部处示出了泵的图形用户界面，分别为在左侧上示出了处于独立状态下，以及在右侧上示出了与流量传感器配对时；并且还在底部处示出了流量传感器的图形用户界面，分别为在左侧上示出了处于独立状态下，以及在右侧上示出了与泵配对时；

-图7是当处理机器和机器辅助器正配对时GUI调整的示例性示意表示，其在顶部处示出了混合器的图形用户界面，分别为在左侧上示出了与pH传感器配对时，以及在右侧上示出了与pH传感器配对以及与和流量传感器配对的泵配对时；并且还在中部处示出了泵的图形用户界面，分别为在左侧上示出了与流量传感器配对时，以及在右侧上示出了与流量传感器配对和与混合器配对时；并且还在底部处示出了流量传感器的图形用户界面，分别为在左侧上示出了与泵配对时，以及在右侧上示出了与和混合器配对的泵配对时；

-图8是当处理机器和机器辅助器未配对时的GUI调整的示例性示意表示，其在顶部处示出了混合器的图形用户界面，分别为在左侧上示出了与pH传感器配对以及与和流量传感器配对的泵配对时，以及在右侧上示出了与pH传感器配对时；并且还在中部处示出了泵的图形用户界面，分别为在左侧上示出了与流量传感器配对和与混合器配对时，以及在右侧上示出了与流量传感器配对时；并且还在底部处示出了流量传感器的图形用户界面，分别为在左侧上示出了与和混合器配对的泵配对时，以及在右侧上示出了与混合器配对时；以及

-图9示出了在本发明的系统中使用虚拟的基于软件的组件时需要执行的三个方法步骤

-图10示出了用于操作用于处理生物技术流体的系统的整个发明方法，包括使用虚拟的基于软件的组件

具体实施方式

图1和图2图示了生物处理生产工厂或实验室的生产区域10和存储区域11，其中有根据本发明的用于处理生物技术流体的系统的可用系统设备。

系统设备的描述：生物处理机器和生物处理机器辅助器

每个系统设备包括数字处理单元(微处理器和/或微控制器、存储器、网络连接)并且被配置成有线或无线连接到支持互联网协议(IP)的网络12(图3)。

例如，有线连接是通过以太网，并且无线连接是通过Wi-Fi、蓝牙或诸如5G的蜂窝网络。

该系统具有生物处理机器13和多个生物处理机器辅助器14。生物处理机器13单独或与一个或多个机器辅助器14相关联地可以设置用于变成用于处理生物技术流体的装置。

如图3上所示，生物处理机器13具有生物技术流体处理器15和数字控制器16。

生物技术流体处理器15被配置用于改变生物技术流体的至少一种物理化学或生物性质，例如其pH、DO(溶解氧)、均匀性、纯度、浓度、预定的微生物(诸如病毒)的存在或不存在。

数字控制器16被配置用于控制生物流体处理器15，如由图3上的双向箭头所示。这里，数字控制器16能够引导流体处理器15，使得机器13可以自动执行处理器的定制版本，通常称为配方。

数字控制器16包括至少一个能力管理器，比如图形用户界面(GUI)管理器17、报告管理器或配方管理器，用于处理不同的任务。在优选实施例中，使用图形用户界面(GUI)管理器17。此外，数字控制器16包括机器对机器(MtoM)通信工具18和发现协商配对(DNP)管理器19。数字控制器16还包括称为设备形状的文件20，该文件包含可以由GUI管理器17显示的GUI的某些界面功能的描述。

应当注意，术语“文件”在此应被广义地理解，即包含任何结构化数据容器，包括文件夹和/或数据库。

生物处理机器辅助器14具有生物技术流体处理器辅助器21和数字控制器22。

处理器辅助器21被配置用于物理地耦合到流体处理器15，如由图3上的双向箭头所示。物理耦合用于使得处理器辅助器21能够协助流体处理器15改变生物技术流体的至少一个物理化学或生物性质，例如通过泵送流体或对流体施加另一物理动作或通过感测流体的物理化学或生物量，诸如pH或DO。

例如，如果生物处理机器13是混合器，则生物技术流体处理器15包括罐和搅拌器；如果机械辅助器14是泵，则生物技术流体处理器辅助器21包括(一个或多个)流体驱动构件，诸如蠕动泵的(一个或多个)辊；并且如果机器辅助器14是pH或流量传感器，则生物技术流体处理器辅助器21分别包括pH探头和流量探头。

(一个或多个)流体驱动构件(泵的处理器辅助器21)和罐+搅拌器(混合器的流体处理器15)之间的物理耦合涉及管道以及还涉及用于将(一个或多个)流体驱动构件和罐+搅拌器维持在预定的相对位置中的保持器。例如，这样的保持器通过将泵安装在与混合器相同或相似的框架上或者通过其上安装有泵的推车来执行，这样的推车相对于混合器维持在固定位置中。

类似地，pH探头或流量探头必须与流体交互并维持在适当位置中。

一般而言，物理耦合涉及与流体的交互(具有或没有接触，参见不与流体接触的蠕动泵的辊或不与流体接触的温度传感器的IR探头)；以及用于相对于流体处理器15维持处理器辅助器21的保持器。

数字控制器22被配置用于控制处理器辅助器21，如由图3上的双向箭头所示。

数字控制器22具有与数字控制器16相同的架构：数字控制器22包括GUI管理器23、MtoM通信工具24和DNP管理器25。数字控制器22还包括称为设备形状的文件26，该文件包含可以由GUI管理器23显示的GUI的某些界面功能的描述。

在每个系统设备13或14中，GUI管理器17或23允许在交互式屏幕上本地地或在具有交互式屏幕的设备(例如，平板计算机或智能电话)上远程地显示诸如过程和仪表图(P&ID)的GUI。

在每个系统设备13或14中，MtoM通信工具18或24被配置用于连接到网络12，如由图3上的双向箭头所示。

生物处理机器13的DNP管理器19和机器辅助器14的DNP管理器25被配置用于通过网络12协作以建立配对状态。

每个系统设备13或14可以用作独立设备或者与适当的其他系统设备配对。每个系统设备13或14的GUI管理器17或23被配置用于当系统设备从独立(未配对)状态转变为配对状态时经历图形使用界面(GUI)的调整，并且反之亦然。

例如，如果机器辅助器14是可以与生物处理机器13配对的泵，则在泵的独立状态下，其GUI使得用户能够控制泵，使得将泵作为独立单元用于诸如将液体从一个罐转移到另一个罐的任务对用户来说是可能的；而在泵与生物处理机器13的配对的状态下，泵的GUI不再使用户能够控制泵，只有生物处理机器13的GUI使得能够控制泵。

又例如，如果机器辅助器14是可以与生物处理机器13配对的传感器，则这样的传感器感测生物技术流体的物理化学或生物量，在传感器的独立状态下其GUI显示感测到的量，使得将传感器用作独立单元对用户来说是可能的，而在传感器与生物处理机器13的配对的状态下，传感器的GUI仅显示消息，诸如“连接”，从而通知传感器处于配对状态下并且生物处理机器13的GUI显示由传感器感测到的量。

一般而言，生物处理机器13的GUI管理器17和机器辅助器14的GUI管理器23被配置成使得在配对状态下：

-生物处理机器13的GUI管理器17具有其在不处于配对状态下时所不具有的至少一种提供的能力，所述提供的能力是控制和/或显示处理器辅助器21的操作参数或显示由处理器辅助器21感测到的流体的物理化学或生物量的界面功能；以及

-机器辅助器14的GUI管理器23具有相对于未处于配对状态下时被改变的至少一种使用的能力，其中：如果所述提供的能力是控制和/或显示处理器辅助器21的操作参数的所述界面功能，则所述使用的能力是控制和/或显示所述操作参数的界面功能，并且如果所述提供的能力是显示由处理器辅助器21感测的所述流体的物理化学或生物量的所述界面功能，则所述使用的能力是显示所述物理化学或生物量的界面功能。

能力

不同系统设备13和14的设备形状文件20或26中描述的界面功能是第一类型或第二类型。

第一类型的界面功能是系统设备13或14的GUI管理器17或23在系统设备未与适当的其他系统设备配对时不具有的、但在系统设备17或23与适当的其他系统设备配对时用其来补充GUI管理器17或23的界面功能。

实际上，第一类型的界面功能存在，但当系统设备13或14未与适当的其他系统设备配对时被禁用，并且当系统设备13或14与适当的其他系统设备配对时被使能。

当使能时，每个这样的界面功能控制和/或显示配对系统设备的操作参数或显示由配对系统设备感测到的量，所述量是正在处理的生物技术流体的物理化学或生物量。

仅仅为了语言方便，这样的界面功能在本文中被表示为“能力”并且当被使能时被表示为“提供的能力”。

第二类型的界面功能是系统设备(其是机器辅助器14)的GUI管理器23在系统设备未与适当的其他系统设备配对时具有原始形式和在系统设备与适当的其他系统设备配对时具有改变形式的界面功能。

当处于原始形式中时，每个这样的界面功能控制和/或显示系统设备的操作参数或显示由配对的系统设备感测到的量，所述量是正在处理的生物技术流体的物理化学或生物量。当处于改变形式中时，每个这样的界面功能例如与原始形式一样，但是具有系统设备与适当的其他系统设备配对的指示的附加显示，或者原始形式被系统设备与适当的其他系统设备配对的指示所取代，这样的指示例如是图标、消息或者没有显示。

仅仅为了语言方便，这样的界面功能在本文中被表示为“能力”并且当处于改变形式中时被表示为“使用的能力”。

应当注意，生物处理机器13的设备形状文件20包含其GUI管理器17的界面功能的描述，所述界面功能全部都是第一类型；并且机器辅助器14的设备形状文件26包含其GUI管理器23的至少一个第二类型的界面功能的描述。

应当进一步注意，在设备形状文件20和26中，每个能力描述具有名为“角色”的特征，其标识该能力是第一类型还是第二类型的。

对于第一类型，角色特征为“使用者”，参考配对的系统设备中相应的能力，其在配对的状态下成为“使用的能力”。具有带有以“使用者”的角色特征的能力的系统设备13或14在本文中被称为能力使用者。

对于第二类型，角色特征为“提供者”，参考配对的系统设备中相应的能力，其在配对状态下成为“提供的能力”。具有带有以“提供者”的角色特征的能力的系统设备14在本文中被称为能力提供者。

应当注意，提供的能力和使用的能力之间始终存在对应关系。

当提供的能力(在能力使用者13或14中)是控制和/或显示能力提供者的操作参数的界面功能时，使用的能力(在能力提供者14中)是控制和/或显示该操作参数的界面功能。例如，如果混合器中的提供的能力是配对泵的启动/停止控制，则配对泵中的使用的能力是该泵的启动/停止控制。

当提供的能力(在能力使用者13或14中)是显示由能力提供者14感测到的生物技术流体的物理化学或生物量的界面功能时，使用的能力(在能力提供者14中)是显示该物理化学或生物量的界面功能。例如，如果混合器中的提供的能力是由配对的pH传感器感测的生物技术流体的pH的显示，则配对的pH传感器中的使用的能力是感测到的pH的显示。

相应的提供的能力和使用的能力在本文中被称为“共享的能力”。

对于每个系统设备13或14，设备形状文件20或26在设计时部署并且可以在运行时以及在系统设备的寿命期间更新，从而允许扩展能力使用者可使用或能力提供者可以提供的能力的列表。这使得使系统设备有助于新的平台特征而无需改变(并且然后重新鉴定)安装在系统设备中的软件包是可能的。

现在将描述系统设备13和14的示例以及如何用这些系统设备设置用于处理生物技术流体的装置。

生物处理机器13的示例是混合器(能力使用者)。生物处理机器辅助器14的示例是pH传感器(能力提供者)、流量传感器(能力提供者)和泵(一起是能力使用者和能力提供者)。

混合器的描述

混合器包括罐、罐内的搅拌器和允许连接可以用于填充罐的管道的两个入口。

罐、搅拌器和入口形成生物技术流体处理器15。

为了操作，混合器需要连接到至少一个泵以使生物技术流体流过入口之一。

混合器包括数字处理单元，该数字处理单元包括工业可编程逻辑控制器(PLC)和工业PC。

PLC专用于实时控制和监视其所连接的不同装备模块(例如，以无线方式或通过有线方式)，诸如搅拌器和打开或关闭入口的阀。

在工业PC上安装了软件包并存储了称为设备形状的文件20。

数字处理单元、安装的软件包和存储的设备形状文件20形成数字控制器16。

安装的软件包包括：DNP管理器19；MtoM通信工具18，这里具有OPC UA服务器和OPCUA客户端以支持与其他系统设备的数据交换；以及GUI管理器17，其允许在交互式屏幕上本地显示过程和仪表图(P&ID)或在具有交互式屏幕的设备(例如平板计算机或智能电话)上远程显示过程和仪表图(P&ID)。

称为设备形状的文件20包含四个界面功能的描述，所述界面功能是在使能时提供的能力。

可以被混合器的软件包利用的能力的描述

正如所提到的，有四种这样的能力，分别是界面功能1、界面功能2、界面功能3和界面功能4。

界面功能1

当使能时，界面功能1用由配对的系统设备提供的过程数据来补充P&ID GUI，无论配对的系统设备是什么。

该能力描述意指：作为具有图形技能的能力使用者的混合器能够显示来自若干个配对的系统设备的过程值，如果这些配对的系统设备至少提供过程值、过程值名称和单位以及可选地使用OPC UA标准的有效小数位数的话。对于协商或配对没有施加限制或条件。

在这样的变型中，能力描述进一步意指如果由配对的系统设备提供过程值范围，则混合器能够使用过程值范围来提议补充的显示的类型(例如，仪表，……)。

界面功能2

当使能时，界面功能2调整P&ID GUI以显示强制预期泵是否已配对，并用控制图标和配对泵的操作参数的显示来补充P&ID GUI。

该能力描述意指：作为具有控制技能的能力使用者的混合器需要系统设备(其是泵)强制配对，以实现针对连接到入口1的泵所定义的角色。为了配对，系统设备将强制必须提供启动/停止命令并提供其当前的启动状态。如果由配对的系统设备提供，则混合器将能够控制和监视泵速度。在配对过程期间需要由操作者确认。一旦配对，混合器将独占使用系统设备(其是泵)。

在这样的变型中，能力描述进一步意指混合器将能够显示速度范围的最小值和最大值(如果由配对的泵提供的话)，以便在设置泵速度时指导操作者。

界面功能3

当使能时，界面功能3调整P&ID GUI以示出计划的可选泵是否已配对，并用控制图标和配对泵的操作参数的显示来补充P&ID GUI。

该能力描述意指：作为具有控制技能的能力使用者的混合器能够控制可选系统设备(其是泵)，以实现针对连接到入口2的泵的预定角色。为了配对，系统设备将强制必须提供启动/停止命令并提供其当前的启动状态。如果由配对的系统设备提供，则混合器将能够控制和监视泵速度。在配对过程期间需要由提供者确认。一旦配对，混合器将独占使用系统设备(其是泵)。

界面功能4

当使能时，界面功能4调整P&ID GUI以示出任何其他可选的配对泵，并用控制图标和配对泵的操作参数的显示来补充P&ID GUI。

该能力描述意指：作为具有控制技能的能力使用者的混合器能够控制任何其他可选的系统设备(其是泵)。预期没有强制性质。如果由配对的系统设备提供，则混合器将能够启动/停止泵并控制和监视泵速度。在配对过程期间不需要由操作者确认。一旦配对，混合器将独占使用系统设备(其是泵)。

应当注意，这里尚未描述混合器的GUI管理器17的所有界面功能。这里未描述与混合器中的装备模块(搅拌器、入口阀的控制、……)相关的界面功能。仅描述了当混合器未与适当的系统设备配对时禁用并且当混合器与适当的系统设备配对时使能的界面功能，并且至少其他这样的界面功能可以被包括在混合器的GUI管理器17中。

应当进一步注意，能力界面功能2、界面功能3和界面功能4图示了可以成为提供的能力的三个级别的能力，即预定义和强制的能力(诸如界面功能2)、预定义和可选的能力(诸如界面功能3)以及可选的补充能力(诸如界面功能4)。

pH传感器的描述

pH传感器包括用于感测生物技术流体的pH的探头。探头形成生物技术流体处理辅助器21。

pH传感器包括数字处理单元，该数字处理单元包括微处理器和/或微控制器、存储器和网络连接。

处理单元被配置用于控制和监视用于感测流量的探头，处理单元被电连线到探头。

在处理单元上安装了软件包并存储了称为设备形状的文件26。

处理单元、安装的软件包和存储的设备形状文件26形成数字控制器22。

安装的软件包与安装在混合器中的软件包具有相同的架构，安装在pH传感器中的软件包包括：DNP管理器25；MtoM通信工具24，这里具有OPC UA服务器和OPC UA客户端以支持与其他系统设备的数据交换；以及GUI管理器23，其允许在具有交互式屏幕的设备(例如平板计算机或智能电话)上远程显示GUI。

称为设备形状的文件26包含一个界面功能的描述，该界面功能是当处于改变形式中时的使用的能力。

可以由pH传感器的软件包利用的能力的描述：

当处于改变形式中时，pH传感器的设备形状文件中描述的单个界面功能保留由pH传感器测量的当前值的显示和表示pH随时间变化的趋势曲线，并添加pH传感器与适当的其他系统设备配对的指示。

该能力描述意指：作为能力提供者的pH传感器能够使用OPC UA标准向配对的系统设备提供pH(并且仅pH)过程值显示数据集。数据集包括过程值、其名称和其单位。指定每个数据项的OPC UA标签值，从而允许配对的系统设备使用OPC UA客户端读取这些值。对于协商或配对没有施加特定的限制或条件。

在变型中，数据集进一步包括预期在其中找到pH过程值的值的范围的最小值或最大值中的至少一个。

流量传感器的描述

流量传感器包括用于感测生物技术流体的流量的探头。探头形成生物技术流体处理器辅助器21。

流量传感器包括数字处理单元，该数字处理单元包括微处理器和/或微控制器、存储器和网络连接。

安装的软件包与安装在混合器中的软件包具有相同的架构，安装在流量传感器中的软件包包括：DNP管理器25；MtoM通信工具24，这里具有OPC UA服务器和OPC UA客户端以支持与其他系统设备的数据交换；以及GUI管理器23，其允许在具有交互式屏幕的设备(例如平板计算机或智能电话)上远程显示GUI。

可以由流量传感器的软件包利用的能力的描述

当处于改变形式中时，流量传感器的设备形状中描述的单个界面功能通过显示流量传感器与适当的其他系统设备配对的指示来取代由流量传感器测量的当前值的显示和表示流量随时间变化的趋势曲线。

该能力描述意指：作为能力提供者的流量传感器能够使用OPC UA标准向配对的系统设备提供流量(并且仅流量)过程值显示数据集。数据集包括过程值、其名称和其单位。指定数据中的每个的OPC UA标签值，从而允许配对的系统设备使用OPC UA客户端读取这些值。对于协商或配对没有施加特定的限制或条件。

在变型中，数据集进一步包括预期在其中找到流量过程值的值的范围的最小值或最大值中的至少一个。

泵的描述

泵包括用于作用于流体上以用于驱动流体的构件，例如蠕动泵的辊，以及用于驱动这样的构件的电机。驱动电机和作用于流体上的驱动构件形成生物技术流体处理器辅助器21。

该泵包括数字处理单元，该数字处理单元包括微处理器和/或微控制器、存储器和网络连接。

处理单元被配置用于控制和监视电机，处理单元被电连线到电机。

安装的软件包与安装在混合器中的软件包具有相同的架构：安装在泵中的软件包包括：DNP管理器25；MtoM通信工具24，这里具有OPC UA服务器和OPC UA客户端以支持与其他系统设备的数据交换；以及GUI管理器23，其允许在具有交互式屏幕的设备(例如平板计算机或智能电话)上远程显示GUI。

称为设备形状的文件包含是在使能时提供的能力的界面功能(界面功能1)的描述，和是在处于改变形式中时的使用的能力的界面功能(界面功能2)的描述。

可以由泵的软件包利用的能力的描述

正如所提到的，有两种这样的能力，分别是界面功能1和界面功能2。

界面功能1

当使能时，界面功能1用由配对的系统设备提供的数据来补充GUI，无论配对的系统设备是什么。

该能力描述意指：如果配对的系统设备使用OPC UA标准至少提供过程值、过程值名称和单位，则作为具有图形技能的能力使用者的泵能够可选地显示一个且仅一个流量过程值。除了授权配对的最大数量外，对于协商或配对没有施加其他限制或条件。

在这样的变型中，能力描述进一步意指配对的系统设备可以可选地提供与流量过程值相关联的范围的最小值和最大值。

界面功能2

当处于原始形式中时，界面功能2显示泵电机速度并具有允许启动/停止泵的电机的控制图标和允许设置泵电机速度的控制图标。当处于改变形式中时，两个控制图标从GUI中移除，在显示器上仅保留泵电机速度的显示。

该能力描述意指：作为具有泵送技能的能力提供者的泵13能够使用OPC UA标准提供对其泵送功能的控制和监视。配对的系统设备将独占使用泵送功能，并且将能够启动/停止泵、设置泵速度以及检索当前泵送状态和速度。指定控制和监视中的每个的OPC UA标签值，从而允许使用者将泵与OPC UA客户端一起使用。

在这样的变型中，能力描述进一步意指泵13将能够提供速度范围的最小值和最大值。

发现、协商、配对(DNP)

现在将给出关于系统设备13和14如何能够通过网络12协作以建立配对状态的描述。

这主要由系统设备13和14中的DNP管理器19和25通过下面描述的发现、协商和配对的步骤来执行。

发现

当借助IP(例如，以太网、Wi-Fi、蓝牙或诸如5G的蜂窝)连接到网络时，系统设备可以看到包括发现工具的另一连接的系统设备，并且可以被该另一连接的系统设备看到。

已经存在使能实现跨网络发现的若干种架构(例如，由Apple定义的“Bonjour”协议，以及这里由OPC UA标准提议的全局或本地发现)。

可见性仅受网络上适当的潜在安全策略限制

发现工具允许系统设备维护其可以与之交换信息的可见系统设备的最新列表。当新的系统设备被连接到网络或从网络断开时，该列表明显地更新。

协商

基于设备形状文件中提供的能力描述，在连接的系统设备之间开始协商，其中网络上的每个系统设备：查阅(consult)由其他系统设备展现的能力描述，基于能力特征域、目的和角色来标识匹配能力，验证其可以遵守与匹配能力相关联的限制和条件，并检查与匹配能力一起展现的性质的列表是否是预期的性质。

每次在网络上发现新的系统设备、从网络断开或者不再可达时，协商过程发生。

配对

一旦实现协商，不同的贡献者就关于如何调整其自身以遵守如针对共享能力中的每个所表达的限制和条件已经商定。

配对将完成该过程，从而确认两个系统设备之间的协商。

能力使用者(相应地，提供者)存储提供者(相应地，使用者)的标识和位置——这里是OPC UA端点——以使能实现以后的数据交换。

能力使用者和能力提供者两者都应用在协商期间商定的限制和条件——如果有的话。

能力使用者在本地发布对使用的能力的设备形状文件中的性质的列表的访问，使得安装在能力使用者中的GUI管理器可以与配对的能力提供者交换数据。

这可以例如使用标准发布/订阅方法来实现：当系统设备通电时，由DNP管理器针对设备形状文件中描述的每个不同对(域、目的)创建特定数据队列；GUI管理器订阅它感兴趣的(域、目的)队列；每次配对发生时，DNP管理器在相应的(域、目的)数据队列中发布访问信息；该队列的GUI管理器订阅者将自动被触发并将访问描述并将相应地调整。

可能发生特定情况，其中网络上的不同系统设备可以提供由使用者预期的特定能力。在这样的情况下，配对可能需要由人类操作者做出的手动选择能力提供者的决定。

当这在能力描述中明确表达为条件时，需要来自操作者的批准的类似情况发生。

应当注意，配对移除需要操作者的干预，以便能够区分系统设备的故意断开和通信故障。

在没有来自用户的这种自愿动作的情况下，系统设备的任何断开都被视为异常并相应地处理，例如生成警报。

现在将给出配对移除的描述。

配对移除

正如所提到的，系统设备从它与其配对的另一系统设备的配对移除需要用户的自愿且明确的动作，以便使得能够区分系统设备的故意断开和通信故障。

这例如通过在系统设备的图形用户界面上提供对用户而言可访问的专用菜单(menu)来执行，这样的菜单列出了系统设备与之配对的每个其他系统设备，并且从这样的菜单，用户可以明确请求移除与菜单的列表中的选择的系统设备的配对。

当用户请求移除与所选择的其他系统设备的配对时，执行步骤：(i)以用于移除配对的步骤的影响，(ii)以用于移除协商的步骤的影响(如果有的话)以及(iii)以用于暂时阻止该系统设备和所选择的其他系统设备执行协商步骤。

为了移除配对的步骤的影响，系统设备的DNP管理器19或25在本地发布从所选择的其他系统设备使用的或提供给所选择的其他系统设备的每个能力的状态变化，并通过MtoM通信工具18或24向所选择的其他系统设备发送请求，以继续进行配对移除。所选择的其他系统设备的DNP管理器19或25又在本地发布从系统设备使用的或向系统设备提供的每个能力的状态变化，并通过MtoM通信工具18或24向系统设备发送对继续进行配对移除的请求的确认接收。

在该系统设备中和所选择的其他系统设备中，GUI管理器17或23被警告每个相关能力的状态改变并且相应地进行调整。

为了移除协商的步骤的影响(如果有的话)，即如果能力使用者和能力提供者已经应用了在协商期间商定的限制和条件(例如排他性)，则这些限制和条件无效。

为了暂时阻止系统设备和所选择的其他系统设备执行协商步骤，因为先前共享的能力现在再次可用于协商，例如使用超时来实现隔离，诸如在预定持续时间期间不接受协商步骤中的相关系统设备，该持续时间的长度实际并不重要，但可以是例如一分钟、或2分钟、或3分钟、或4分钟或5分钟、或10分钟、或使用网络连接(诸如忽略相关的系统设备，直到其从网络断开并重新连接)。

现在将给出以下各项的详细描述：混合器和pH传感器的配对、泵和流量传感器的配对、先前配对的混合器和pH传感器与先前配对的泵和流量传感器的配对、以及在pH传感器保持与混合器配对的同时配对的泵和流量传感器从混合器中的移除。

混合器和pH传感器的配对

混合器GUI的特征

当操作者使混合器通电时，他可以在交互式屏幕上本地或在具有交互式屏幕的设备(例如平板计算机或智能电话)上远程访问图4上所示的基本P&ID GUI。

基本P&ID GUI表示混合过程所需的不同组件，图标27表示提供有搅拌器的罐，图标28表示与罐的入口1流体连通的强制泵，并且图标29表示与罐的入口2流体连通的可选泵。

在基本P&ID GUI中，图标27以示出提供有搅拌器的罐存在且可操作的方式显示(例如以永久实线显示)，图标28以示出强制泵缺失的方式显示(例如以闪烁的虚线显示)，并且图标29以示出可选泵缺失的方式显示(例如以永久虚线显示)。

显示表示泵的两个图标28和29的方式取决于配对情境，并且被自动更新以用于示出对应的泵系统设备被配对(例如通过然后以永久实线显示图标)。

如关于与泵配对的P&ID GUI的进一步描述将在稍后和混合器与泵的配对相关的部分中给出。现在将给出如关于与pH传感器配对的P&ID GUI的描述。

当混合器通电时，其DNP管理器在混合器的数字控制器中创建(“图形”、“过程值显示”)能力数据队列。泵的GUI管理器订阅(“图形”、“过程值显示”)能力数据队列并显示基本P&ID GUI，直到在该队列中发布新的能力描述。

当稍后提供具有预期性质的(“图形”、“过程值显示”)能力的系统设备与混合器配对时，混合器的DNP管理器在(“图形”、“过程值显示”)数据队列中发布该能力的描述，GUI管理器被触发，访问发布的描述并相应地通过进一步显示当前过程值(这里为pH)和过程值的趋势曲线30来调整P&ID GUI，如顶部处的图5上所示。

实际上，如上所述，混合器的设备形状文件包括名为界面功能1的能力，其在使能时用由配对系统设备提供的过程数据补充P&ID GUI，无论配对系统设备是什么；并且该能力具有描述意指：作为具有图形技能的能力使用者的混合器能够显示来自若干个配对系统设备的过程值，如果这些配对系统设备至少提供过程值、过程值名称和单位以及可选地使用OPC UA标准的有效小数位数的话。对于协商或配对没有施加限制或条件。

pH传感器GUI的特征

当操作者使pH传感器通电时，他可以在具有交互式屏幕的设备(例如平板计算机或智能电话)上远程访问在左下方处图5上所示的原始GUI。

原始GUI包括由pH传感器测量的当前值31和表示pH随时间变化的趋势曲线32。

当pH传感器通电时，其DNP管理器在pH传感器的数字控制器中创建(“图形”、“过程值显示”)能力数据队列。pH传感器的GUI管理器订阅(“图形”、“过程值显示”)能力数据队列并显示原始GUI，直到在该队列中发布新的能力描述。

当稍后使用具有预期性质的(“图形”、“过程值显示”)能力的系统设备与pH传感器配对时，pH传感器的DNP管理器在(“图形”、“过程值显示”)数据队列中发布该能力的描述，GUI管理器被触发，访问发布的描述并相应地通过附加地显示消息“已连接”33来调整GUI，如右下方处图5上所示。

实际上，如上所述，pH传感器的设备形状文件包括这样的能力，当处于改变形式中时，保留由pH传感器测量的当前值的显示和表示pH随时间变化的趋势曲线并添加流量传感器与适当的其他系统设备配对的指示，该指示在这里是消息“已连接”33；并且该能力具有描述意指：作为能力提供者的pH传感器能够使用OPC UA标准向配对的系统设备提供pH(且仅pH)过程值显示数据集。数据集包括过程值、其名称和其单位。指定每个数据项的OPC UA标签值，从而允许配对的系统设备使用OPC UA客户端读取这些值。对于协商或配对没有施加特定的限制或条件。

DNP序列

操作者将混合器和pH传感器连接到同一网络12。

执行如上所述的DNP，并且当完成时，混合器的P&ID GUI和pH传感器的GUI自动更新：混合器的P&ID GUI进一步显示当前pH值和pH值的趋势曲线30；并且pH传感器的GUI附加地显示消息“已连接”33。

不言而喻，为了使得pH传感器能够感测由混合器处理的流体的pH，pH传感器必须物理耦合到混合器。

pH传感器的GUI上的消息“已连接”清楚地示出pH传感器不是处于独立状态下而是处于配对状态下。

现在将给出DNP序列的示例的详细描述。

在该示例中，pH传感器首先借助IP连接到网络12，但当然反过来也是可能的。

由于pH传感器是其设备形状文件26中描述的能力的能力提供者，因此只要pH传感器连接到网络12，其MtoM通信工具24就被实时提供有所感测的pH值并且由于其包括的OPCUA服务器而在网络12上设备形状文件26中的能力描述中给出的OPC UA端点处提供它，即opc.tcp://pH/4:control/4：

为了使能实现DNP，在pH传感器中，DNP管理器25向MtoM通信工具24提供数据以提供设备形状文件26中的能力描述(包括能力描述中的性质)；并且DNP管理器25在pH传感器的数字控制器22中针对该能力创建(“图形”、“过程值显示”)数据队列。MtoM通信工具24然后等待网络12上的另一个系统设备的发现。

仍然在pH传感器中，为了准备好调整，GUI管理器23订阅由DNP管理器25创建的(“图形”、“过程值显示”)数据队列并显示GUI的原始形式。

混合器又连接到网络并根据其设备形状文件20执行类似的步骤，如下详述。

为了使能实现DNP，在混合器中，DNP管理器19向MtoM通信工具18提供数据以提供设备形状文件20中的能力描述(即界面功能1、界面功能2、界面功能3和界面功能4，包括每个能力描述中的性质)；并且DNP管理器19在混合器的数字控制器16中针对能力界面功能1创建(“图形”、“过程值显示”)数据队列并且针对能力界面功能2、界面功能3和界面功能4创建(“控制”、“泵送”)数据队列。MtoM通信工具18然后等待网络上另一系统设备的发现。

仍在混合器中，为了准备好调整，GUI管理器17订阅由DNP管理器创建的(“图形”、“过程值显示”)和(“控制”、“泵送”)数据队列并显示基本的P&ID GUI。

在pH传感器中，当MtoM通信工具24发现混合器连接到网络12时，它向DNP管理器25通知该发现，然后DNP管理器25请求MtoM通信工具24提供由混合器展现的能力描述。当提供时，能力描述由DNP管理器25复查，DNP管理器25标识由混合器提供的能力界面功能1与具有适用的限制/条件的本地能力之间的匹配。DNP管理器25然后请求MtoM通信工具24向混合器提议在本地能力和混合器中的能力界面功能1之间应用配对。当MtoM通信工具24接收到配对接受时，它向DNP管理器25提供配对接受，DNP管理器25在(“图形”、“过程值显示”)数据队列中发布混合器的能力界面功能1的描述并请求MtoM通信工具24确认对混合器的能力界面功能1的应用。GUI管理器23被自动通知在(“图形”、“过程值显示”)数据队列中的发布，并且接收混合器的能力界面功能1的描述并且相应地进行调整，即显示GUI的改变形式，即附加地显示消息“已连接”33。显示GUI的改变形式直到配对移除发生。

在混合器中，当MtoM通信工具18发现pH传感器连接到网络12时，它向DNP管理器19通知该发现，然后DNP管理器19请求MtoM通信工具18提供由pH传感器展现的能力描述。当提供时，能力描述由DNP管理器19复查，DNP管理器19标识由pH传感器提供的能力界面功能1与具有适用的限制/条件的本地能力之间的匹配。当MtoM通信工具18从pH传感器接收到对能力界面功能1的应用的确认时，该确认被传递到DNP管理器19，DNP管理器19在(“图形”、“过程值显示”)数据队列中发布pH传感器的能力的描述。GUI管理器17被自动通知在(“图形”、“过程值显示”)数据队列中的发布，并接收pH传感器的能力的描述，包括针对流量值的OPCUA标签opc.tcp://pH/4:control/4:V，并且相应地进行调整，即通过进一步显示当前pH值和pH值的趋势曲线30来调整P&ID GUI，由于MtoM通信工具18中的OPC UA客户端，针对pH值提供的标签被用于连续更新pH值直到配对移除发生。

泵和流量传感器的配对

泵GUI的特征

当操作者使泵通电时，他可以在具有交互式屏幕的设备(例如平板计算机或智能电话)上远程访问在左中部处图6上所示的基本GUI。

基本P&ID GUI包括允许操作泵的启动/停止按钮34、允许改变泵速度的变速器(variator)35、当前泵速度的显示36以及表示泵速度随时间变化的曲线的显示37。

当泵通电时，其DNP管理器25在泵的数字控制器22中创建(“图形”、“过程值显示”)能力数据队列。泵的GUI管理器23订阅(“图形”、“过程值显示”)能力数据队列并显示基本GUI，直到在该队列中发布新的能力描述。

当稍后提供具有预期性质的(“图形”、“过程值显示”)能力的系统设备与泵配对时，泵的DNP管理器25在(“图形”、“过程值显示”)数据队列中发布该能力的描述，GUI管理器23被触发，访问发布的描述并相应地通过进一步显示当前流量值和流量值的趋势曲线38来调整如在右中部处图6上所示的GUI。

实际上，如上所述，泵的设备形状文件包括名为界面功能1的能力，其在使能时用由配对系统设备提供的数据补充GUI；并且该能力具有描述意指：作为具有图形技能的能力使用者的泵能够可选地显示一个且仅一个流量过程值，如果配对系统设备使用OPC UA标准至少提供过程值、过程值名称和单位的话。除了授权配对的最大数量外，对于协商或配对没有施加其他限制或条件。

流量传感器GUI的特征

当操作者使流量传感器通电时，他可以在具有交互式屏幕的设备(例如平板计算机或智能电话)上远程访问在左下方处图6上所示的原始GUI。

原始GUI包括由流量传感器测量的当前值的显示39和表示流量随时间变化的趋势曲线的显示40。

当流量传感器通电时，其DNP管理器25在流量传感器的数字控制器22中创建(“图形”、“过程值显示”)能力数据队列。流量传感器的GUI管理器23订阅(“图形”、“过程值显示”)能力数据队列并显示原始GUI，直到在该队列中发布新的能力描述。

当稍后使用具有预期性质的(“图形”、“过程值显示”)能力的系统设备与流量传感器配对时，流量传感器的DNP管理器25在(“图形”、“过程值显示”)数据队列中发布该能力的描述，GUI管理器23被触发，访问发布的描述，并通过仅显示消息“已连接”41相应地调整如右下方处图6上所示的GUI。

实际上，如上所述，流量传感器的设备形状文件26包括这样的能力，当处于改变形式中时，其通过显示流量传感器与适当的其他系统设备配对的指示来取代由流量传感器测量的当前值的显示和表示流量随时间变化的趋势曲线的显示，该指示在这里是消息“已连接”41；并且该能力具有描述，意指：作为能力提供者的流量传感器能够使用OPC UA标准向配对的系统设备提供流量(并且仅流量)过程值显示数据集。数据集包括过程值、其名称和其单位。指定数据中的每个的OPC UA标签值，从而允许配对的系统设备使用OPC UA客户端读取这些值。对于协商或配对没有施加特定的限制或条件。

DNP序列

操作者将泵和流量传感器连接到同一网络12(图3)。

执行如上所述的DNP，并且当完成时，泵的GUI和流量传感器的GUI自动更新：泵的P&ID GUI进一步显示当前流量值和流量值的趋势曲线38；并且流量传感器的GUI仅显示消息“已连接”41。

不言而喻，为了使得流量传感器能够感测由泵驱动的流体的流量，流量传感器必须以已知的方式物理地耦合到泵或耦合到由泵驱动的流体在其中流动的管道，如由附图标记42在顶部处图6上所示。

应当注意，由于泵和流量传感器两者都是机器辅助器14，因此物理耦合42位于两个处理器辅助器21之间(并且不是位于流体处理器15与处理器辅助器21之间)。

应当进一步注意，由于泵的能力界面功能1具有角色特征“使用者”的事实，正如生物处理机器13的设备形状文件20中的每个能力一样，泵的DNP管理器25能够相对于流量传感器的DNP管理器25表现为生物处理机器13的DNP管理器19，以用于通过网络12进行协作，以在泵和流量传感器之间建立配对状态。

流量传感器的GUI上的消息“已连接”41清楚地示出流量传感器不是处于独立状态下而是处于配对状态下。

现在将给出DNP序列的示例的详细描述。

在该示例中，流量传感器首先借助IP连接到网络12，但当然反过来也是可能的。

由于流量传感器是其设备形状文件26中描述的能力的能力提供者，因此只要流量传感器连接到网络12，其MtoM通信工具24就被实时提供有感测到的流量值并且由于其包括的OPC UA服务器而在网络12上设备形状文件26中的能力描述中给出的OPC UA端点处提供它，即opc.tcp://flow/4:control/4：

为了使能实现DNP，在流量传感器中，DNP管理器25向MtoM通信工具24提供数据以提供设备形状文件26中的能力描述(包括能力描述中的性质)；并且DNP管理器25在流量传感器的数字控制器22中针对该能力创建(“图形”、“过程值显示”)数据队列。MtoM通信工具24然后等待网络12上的另一个系统设备的发现。

仍然在流量传感器中，为了准备好调整，GUI管理器23订阅由DNP管理器25创建的(“图形”、“过程值显示”)数据队列并显示GUI的原始形式。

泵又连接到网络并根据其设备形状文件26执行类似的步骤，如下详述。

如关于能力界面功能2(对其而言，泵是能力提供者)，只要泵连接到网络12，其MtoM通信工具24就被实时提供有泵的操作参数(启动/停止控制、启动状态、速度设置和值)并且由于其包括的OPC UA服务器而在网络12上设备形状文件26中的能力描述中给出的OPCUA端点处提供它，分别为opc.tcp://start、opc.tcp://started和opc.tcp://speed/4：

为了使能实现DNP，在泵中，DNP管理器25向MtoM通信工具24提供数据以提供设备形状文件26中的能力描述(即界面功能1和界面功能2，包括每个能力描述中的性质)；并且DNP管理器25在泵的数字控制器22中针对能力界面功能1创建(“图形”、“过程值显示”)数据队列并且针对能力界面功能2创建(“控制”、“泵送”)数据队列。MtoM通信工具24然后等待网络12上的另一系统设备的发现。

仍然在泵中，为了准备好调整，GUI管理器23订阅由DNP管理器25创建的(“图形”、“过程值显示”)和(“控制”、“泵送”)数据队列，并且显示基本GUI。

在流量传感器中，当MtoM通信工具24发现泵连接到网络12时，它向DNP管理器25通知该发现，然后DNP管理器25请求MtoM通信工具24提供由泵所展现的能力描述。当提供时，能力描述由DNP管理器25复查，DNP管理器25标识由泵展现的能力界面功能1与具有适用的限制/条件的本地能力之间的匹配。然后，DNP管理器25请求MtoM通信工具24向泵提议在本地能力和泵中的能力界面功能1之间应用配对。当MtoM通信工具24接收到配对接受时，它向DNP管理器25提供配对接受，DNP管理器25在(“图形”、“过程值显示”)数据队列中发布泵的能力界面功能1的描述并请求MtoM通信工具24以确认泵的能力界面功能1的应用。GUI管理器23被自动通知(“图形”、“过程值显示”)数据队列中的发布，并接收泵的能力界面功能1的描述并相应地进行调整，即显示GUI的改变形式，即仅显示消息“已连接”41。显示GUI的改变形式，直到配对移除发生。

在泵中，当MtoM通信工具24发现流量传感器连接到网络12时，它向DNP管理器25通知该发现，然后DNP管理器25请求MtoM通信工具24提供由流量传感器所展现的能力描述。当提供时，能力描述由DNP管理器25复查，DNP管理器25标识由流量传感器提供的能力界面功能1与具有适用的限制/条件的本地能力之间的匹配。当MtoM通信工具24从流量传感器接收到能力界面功能1的应用的确认时，该确认被传递到DNP管理器25，DNP管理器25在(“图形”、“过程值显示”)数据队列中发布流量传感器的能力的描述。GUI管理器23被自动通知(“图形”、“过程值显示”)数据队列中的发布，并接收流量传感器的能力的描述，包括针对流量值的OPC UA标签opc.tcp://flow/4:control/4:V，并相应地进行调整，即通过进一步显示当前流量值和流量值的趋势曲线38来调整如在右中部处图6上所示的GUI，由于MtoM通信工具24中的OPC UA客户端，针对流量值提供的标签用于连续更新流量值，直到配对移除发生。

应当注意，在泵的设备形状文件26中存在使得泵能够提供由流量传感器感测到的流量值的另外的能力，就好像流量传感器是泵的一部分一样。

这将在稍后描述。此时，足以注意到，这使得流量的趋势曲线能够被包括在混合器的P&ID GUI的控制面板44中，如图7和图8的顶部处所示。

先前配对的混合器和pH传感器与先前配对的泵和流量传感器的配对

混合器GUI的另外的功能

如上所述，在与pH传感器配对时，混合器的P&ID GUI相对于基本P&ID补充有pH值的显示和pH值的趋势曲线的显示，如在顶部处图5上所示。

如上所述，图4上所示的基本P&ID GUI具有表示提供有搅拌器的罐的图标27、表示与罐的入口1流体连通的强制泵的图标28、以及表示与罐的入口2流体连通的可选泵的图标29；图标27以示出提供有搅拌器的罐存在且可操作的方式显示(例如以永久实线显示)，图标28以示出强制泵缺失的方式显示(例如以闪烁的虚线显示)，并且图标29以示出可选泵缺失的方式显示(例如以永久虚线显示)。显示表示泵的两个图标28和29的方式取决于配对情境，并且被自动更新以用于示出对应的泵系统设备被配对(例如通过然后以永久实线显示图标)。

如关于与pH传感器配对的进一步的细节在本说明书中别处给出。

现在将给出如关于与泵配对的进一步的细节。

当混合器通电时，其DNP管理器19在混合器的数字控制器16中创建(“控制”、“泵送”)能力数据队列。混合器的GUI管理器17订阅(“控制”、“泵送”)能力数据队列。图标28以示出强制泵缺失的方式显示(例如以闪烁的虚线显示)，直到在该队列中发布具有等于“Pump_on_inlet1”的Control_Local_Name的新能力描述。图标29以示出可选泵缺失的方式显示(例如以永久虚线显示)，直到在该队列中发布具有等于“Pump_on_inlet2”的Control_Local_Name的新能力描述。

当稍后提供(“控制”、“泵送”)能力的系统设备与混合器配对时，混合器的DNP管理器19在(“控制”、“泵送”)能力数据队列中发布用等于“Pump_on_inlet1”的Control_Local_Name完成的该能力的描述，GUI管理器17被触发，访问发布的描述，并通过以示出强制泵配对的方式显示图标28(例如以永久实线显示)相应地调整如在右上方处图7上所图示的P&IDGUI。

实际上，如上所述，混合器的设备形状文件20包括名为界面功能2的能力，其在使能时调整P&ID GUI以示出强制预期泵是否已配对，并且用控制图标和配对泵的操作参数的显示补充P&ID GUI；并且该能力具有描述，意指：作为具有控制技能的能力使用者的混合器需要系统设备(其是泵)强制配对，以实现针对连接到入口1的泵定义的角色。为了配对，系统设备将强制必须提供启动/停止命令并提供其当前的启动状态。如果由配对的系统设备提供，则混合器将能够控制和监视泵速度。在配对过程期间需要由操作者确认。一旦配对，混合器将独占使用系统设备(其是泵)。

类似地，当稍后提供(“控制”、“泵送”)能力的系统设备与混合器配对时，混合器的DNP管理器19在(“控制”、“泵送”)能力数据队列中发布用等于“Pump_on_inlet2”的Control_Local_Name完成的该能力的描述，GUI管理器17被触发，访问发布的描述，并通过以示出可选泵配对的方式显示图标29(例如以永久实线显示)相应地调整P&ID GUI。

实际上，如上所述，混合器的设备形状文件20包括名为界面功能3的能力，其在使能时调整P&ID GUI以示出计划的可选泵是否已配对，并且用控制图标和配对泵的操作参数的显示补充P&ID GUI；并且该能力具有描述，意指：作为具有控制技能的能力使用者的混合器能够控制可选的系统设备(其是泵)，以实现针对连接到入口2的泵的预定义的角色。为了配对，系统设备将强制必须提供启动/停止命令并提供其当前的启动状态。如果由配对的系统设备提供，则混合器将能够控制和监视泵速度。在配对过程期间需要由操作者确认。一旦配对，混合器将独占使用系统设备(其是泵)。

泵GUI的另外的特征

操作者现在将泵连接在同一网络12上。

当混合器发现泵时，混合器的P&ID GUI警告操作者(用未图示的显示，例如在弹出窗口中)满足泵的预期要求的泵是可用的并且可以使用，并请求选择可能的泵之一。

一旦操作者已经将泵物理地连接在混合器的入口1上，则可以选择入口1。

流量传感器的GUI保持不变，也就是说仍然显示消息41，如在底部处图7上所示。

混合器的P&ID GUI和泵的GUI自动更新。

在混合器的P&ID GUI中，如在底部处图7上所示，图标28以2入口1上的强制泵存在且可操作的方式显示(例如以永久实线显示)，并且控制面板44现在存在于混合器的P&IDGUI上，从而允许操作者控制和监视入口1上的泵。控制面板44包括允许操作泵的启动/停止按钮、允许改变泵速度的变速器和表示由与泵配对的流量计测量的流量的变化的趋势曲线的显示器。

在泵的GUI中，如在中部处图7上所示，允许操作泵的启动/停止按钮34和允许改变泵速度的变速器35被移除。仅保留流量和速度的显示。

当泵通电时，其DNP管理器25在泵的数字控制器22中创建(“控制”、“泵送”)能力数据队列。泵的GUI管理器23订阅(“控制”、“泵送”)能力数据队列并显示基本GUI，直到在该队列中发布新的能力描述。

当稍后提供具有预期性质的(“控制”、“泵送”)能力的系统设备与泵配对时，泵的DNP管理器25在(“控制”、“泵送”)能力数据队列中发布该能力的描述，GUI管理器23被触发，访问发布的描述，并通过移除允许操作泵的启动/停止按钮34和允许改变泵速度的变速器35来相应地调整GUI。

实际上，如上所述，泵的设备形状文件26包括名为界面功能2的能力，当处于原始形式中时，其显示泵电机速度并具有允许启动/停止泵的电机的控制图标(按钮34)和允许设置泵电机速度的控制图标(变速器35)。当处于改变形式中时，两个控制图标从GUI中移除，在显示器上仅保留泵电机速度的显示；并且该能力具有描述，意指：作为具有泵送技能的能力提供者的泵能够使用OPC UA标准提供对其泵送功能的控制和监视。配对的系统设备将独占使用泵功能，并且将能够启动/停止泵、设置泵速度以及检索当前启动状态和速度。指定控制和监视中的每个的OPC UA标签值，从而允许使用者将泵与OPC UA客户端一起使用。

DNP序列

混合器(先前与pH传感器配对)和泵(先前与流量传感器配对)被部署在同一网络12上，使得它们可以看到彼此并开始协商步骤。

泵提供能力界面功能2。

混合器提供了具有相同域和目的(“控制”、“泵送”)的三种能力：能力界面功能2，其需要泵送系统强制配对以实现针对连接到入口1的泵定义的角色；能力界面功能3，其使得混合器能够控制和监视可选的泵送系统，以实现针对连接到入口2的泵定义的角色；以及能力界面功能4，其使得混合器能够控制和监视其他可选泵送系统。

所有三种能力都与由泵所展现的能力相匹配。

协商是成功的，从而允许开始配对过程。

针对由泵展现的能力定义一个限制/条件：“仅一个系统可以与泵配对以使用该能力”。由于还没有系统与泵配对来使用该能力，因此验证了该条件并且配对可以发生。

针对由混合器所展现的三种能力中的两种定义了一个限制/条件：“在配对期间需要由操作者确认”。只有一旦由操作者确认然后才将实现配对。

然后，由混合器的P&ID GUI(未图示，例如在弹出窗口上)显示警告消息，请求操作者将泵分配给三种可能用途之一。

一旦操作者已经将泵分配给入口1，配对过程就继续。

混合器和泵两者都存储针对该能力的配对系统的标识和位置——OPC UA端点。在绘制的示例中，只有混合器将使用该信息来稍后控制和监视泵。一旦配对，这也避免了泵与具有该能力的另一个系统配对。

在混合器和泵两者上，DNP管理器19或25在(“控制”、“泵送”)能力数据队列中发布能力描述。为了符合由操作者所做的选择，在混合器侧上，发布该能力，其中“控制应用”值设置为“Pump_on_inlet1”。

如上所述，在混合器和泵两者上，GUI管理器17或23已订阅该能力数据队列并自动更新。

在未图示的变型中，在将泵与适当的其他系统设备(诸如混合器)配对时，不是从泵的GUI移除启动/停止按钮34和变速器35，而是仅从泵的GUI中移除变速器35，保留启动/停止按钮34。

从混合器中移除配对的泵和流量传感器，同时pH传感器保持与混合器配对

如上面提到的，系统设备从其与之配对的另一系统设备的配对移除需要用户的自愿且明确的动作，以便使得能够区分系统设备的故意断开和通信故障。

在这里，这通过在每个系统设备的GUI上提供对用户而言可访问的专用菜单(附图上未图示)来执行，使得在本示例中，混合器的P&ID GUI、pH传感器的GUI、泵的GUI和流量传感器的GUI中的每个都有这样的专用菜单。

该专用菜单列出了系统设备与其配对的每个其他系统设备，并且用户可以从这样的菜单明确地请求移除与在菜单的列表中选择的系统设备的配对。

除了由用户在混合器的专用菜单中选择与流量传感器配对的泵以从与混合器的配对中移除之外，图8还图示了混合器的P&ID GUI中、泵的GUI中和流量传感器的GUI中的变化。

在混合器内，DNP管理器19在适当的队列(即(“控制”、“泵送”)队列)中发布相应能力(即界面功能2)的状态变化，GUI管理器17被触发并且通过禁用能力界面功能2来相应地进行调整，使得控制面板44从混合器的P&ID GUI中移除，如图8的顶部处所示。

仍然在混合器内，DNP管理器19请求MtoM通信工具18向泵发送继续配对移除的请求。

该请求通过网络12传输，由泵的MtoM通信工具24接收并传递到泵的DNP管理器23，然后泵的DNP管理器23在适当的队列(即(“控制”、“泵送”)队列)中发布相应能力(即界面功能2)的状态改变，GUI管理器23被触发并通过以原始形式放入能力界面功能2来相应地进行调整，使得变速器35和启动/停止按钮34变成存在于泵的GUI上，如图8的中部处所示。

由于流量传感器与配对移除无关(它仍然与泵配对)，因此不对其采取任何动作，并且因此其GUI保持不变，如在底部处图8上所示。这对于pH传感器来说是相同的，pH传感器也与配对移除无关(它仍然与混合器配对)。

泵的DNP管理器25通过MtoM通信工具24向混合器发送对继续进行配对移除的请求的确认接收。

如上面提到的，混合器和泵之间的协商(排他性)的步骤的效果无效；并且为了暂时阻止混合器和泵执行协商步骤，因为先前共享的能力现在再次可用于协商，所以实现如较早前描述的隔离。

类似地执行其他配对移除(混合器和pH传感器；泵和流量传感器)。

能力传播

如上面提到的，泵中存在使得泵能够提供由流量传感器感测到的流量值的另外的能力，就好像流量传感器是泵的一部分一样。

名为界面功能3的该另外的能力在泵的设备形状文件26中描述。

能力界面功能3的描述包括标识符(capabilityUniqueID)，并且还涉及另一能力的标识符(refToCapabilityUniqueID)，即与泵配对的流量传感器的相关能力(如果有的话)。

在这方面中应该注意，为了简化上述公开，上面没有提到每个能力的描述包括对该能力唯一的标识符(capabilityUniqueID)，在本示例中是四位数字值。

界面功能3

当可用时，界面功能3类似于上面公开的pH传感器中的界面功能：当处于改变形式中时，泵的界面功能3保留由流量传感器测量的当前值的显示和表示流量随时间变化的趋势曲线，同时显示被改变为具有泵与适当的其他系统设备配对的指示，该指示在这里是在与适当的其他系统设备(诸如混合器)配对时由界面功能2进行的从泵的GUI中移除两个控制图标34和35。

泵的能力界面功能3的描述意指：作为能力提供者的泵能够使用OPC UA标准向配对的系统设备提供流(且仅流)过程值显示数据集。该能力只有当泵将已使其可用时才将可协商。数据集包括过程值、其名称和其单位。

一般而言，可以在除流量传感器以外的配对系统设备的泵以外的系统设备中提供诸如界面功能3的能力，该能力在以与配对的其他系统设备中的能力相同的方式激活时表现，并且好像其来自系统设备。

仅仅为了语言方便，参考通过诸如泵的系统设备对相同物质提供源能力(诸如流量传感器中的能力)的事实，涉及泵的能力(诸如界面功能3)的机制可以被称为能力传播，能够激活复制源能力的能力(诸如界面功能3)；并且诸如界面功能3的能力可以被称为能力传播器。

当然，由于这样的能力(诸如界面功能3)复制了源能力，因此生物处理机器13(这里为混合器)中的提供的能力复制了相关机器辅助器14(这里为泵)中的提供的能力。

能力多重共享

在未图示的变型中，泵不包括如界面功能3的能力：流量传感器不是仅与泵配对，而是与泵并且与混合器配对在一起，使得混合器得到直接来自流量传感器的流量值(而不是来自从流量传感器获得流量值的泵)。

实际上，在流量传感器的能力中，关于授权与其配对的其他系统设备的数量没有限制，而混合器的能力界面功能1能够显示来自若干个配对的系统设备(除了pH传感器之外，诸如流量传感器)的过程值。

仅仅为了语言方便，能力(诸如流量传感器中的能力)被多于一个其他系统设备使用的事实可以被称为能力多重共享。

能力层级化

在未图示的另一变型中，能力界面功能3不仅复制源能力(流量传感器中的能力)，而且使得泵能够提供在没有流量传感器的情况下泵无法提供的附加功能，即流量调节。

界面功能3

当可用时，界面功能3能够提供泵速度的控制和监视，以便使用OPC UA标准调节通过泵的流量。

对泵的能力界面功能3的描述意指：作为具有过程值调节技能的能力提供者的泵能够提供对泵速度的控制和监视，以便使用OPC UA标准调节通过泵的流量。该能力只有在泵将已使其可用时才将可协商。配对的系统设备(诸如混合器)然后将具有控制的排他性，并且将能够启动/停止调节、设置调节参数以及从过程值中检索数据。

一般而言，可以在除流量传感器以外的配对系统设备的泵以外的系统设备中提供诸如界面功能3的能力，该能力在被激活时提供附加功能。

仅仅为了语言方便，参考源能力(诸如流量传感器中的能力)被嵌入更复杂的能力中的事实，涉及泵的能力(诸如界面功能3)的机制可以被称为能力层级化；并且诸如界面功能3的能力可以被称为层级化能力。

尽管这样的能力(诸如界面功能3)可以包括源能力，但是生物处理机器13(这里是混合器)中的提供的能力需要必须将所提供的能力嵌入相关机器辅助器14(这里是泵)中。

如本文中所使用的，术语“分层能力”通常用于表示源能力对于机器辅助器来说是强制的，以便能够暴露/示出分层能力。例如，作为分层能力的“体积计算”将例如并且取决于要确定的体积的形状而需要“长度”、“高度”和“深度”作为源能力。

另外的变型

在上面公开的示例的变型中：

-生物处理机器不同于混合器，例如生物反应器、色谱仪、病毒灭活或切向流过滤；

-机器辅助器不同于泵、流量传感器和pH传感器，例如其他有源组件，诸如阀或质量流量控制器；其他传感器，无论是机械、电子、光电、红外、紫外等，比如压力传感器、温度传感器、OD(光密度)传感器、DO(溶解氧)传感器、气体(CO2，…)传感器、重量传感器、速度(RPM…)传感器、流量(气体/空气)速率传感器、湿度传感器、湿度测定传感器、光/勒克斯传感器、位置(阀、致动器、开关…)传感器、功率(瓦特…)传感器、检流计、运动传感器、真空传感器、标题传感器(title sensor)、活力传感器、电阻率传感器、接近度/距离传感器、体积传感器、UV传感器、IR传感器、频率传感器、摩尔浓度传感器、持续时间/时间传感器、辐射传感器、色度计、血糖仪、不透光烟度计、渗透压计、光度计、分光镜、声压传感器、声波计、视频传感器、光传感器、电荷传感器、粒子计数器、粘度传感器或乳酸传感器；其他类型的仪器；和/或辅助设备，诸如细胞保留设备或混合器，其是能力提供者(与上述示例中的混合器不同)；

-与上面示例中的混合器不同，对混合器而言，其被强制与连接到入口1的泵配对以便可操作，生物处理机器可在独立状态下操作，也就是说，不必与生物处理机器辅助器配对以便可操作；

-系统设备最初位于不同于生产区域和存储区域的位置中，例如所有系统设备最初位于存储区域中，并且它们全部被带入生产区域中以便对装置进行设置；

-交互式屏幕被另一个用户界面取代或补充，该用户界面诸如无源显示器和物理按钮或无源屏幕和键盘；

-该网络不同于具有IP的网络；

-机器对机器通信标准不同于OPC UA；和/或

-系统中只存在一个生物处理机器和一个生物处理机器辅助器；或者，存在多个生物处理机器和多个生物处理机器辅助器，其中至少某些机器辅助器可以与不同的生物处理机器配对。

许多其他变型是可能的，并且在这方面要记得本发明不限于所公开和图示的示例。

一个重要的优选实施例是，系统可以包括虚拟的基于软件的组件，该组件可以用于使用物理化学或生物性质和/或外部数据来预测或计算流体处理器中的生物技术流体的行为。然后，这些基于软件的组件分析结果，并利用如此获得的信息，可以改进整个系统的能力。图9生成了用于添加这样的虚拟的基于软件的组件的必要步骤。

包括图10的以下工作示例示出了如何创建和使用包括那些基于软件的组件的系统的优选方法：

1.实验室科学家需要对其生物处理进行DO(溶解氧)预测。为了获取该DO预测，他使用计算机上运行的软件。该计算机可以是从标准个人计算机、μ控制器直到量子计算机的任何种类的计算设备，任何合适的设备都可以。它也可以是本地计算机或远程计算机，比如基于cliud的计算机。该软件由具有特定功能的若干个模块组成，并且包含关于针对其实验室科学家需要DO预测的当前生物处理的信息。那些模块之一是匹配辅助器，其向实验室科学家示出适于分配的生物处理并且可以与该指定生物处理一起使用的可用辅助器。

2.然后，实验室科学家在匹配辅助器模块中选择合适的DO预测函数，并且然后将该信息传送给自适应设备创建器。该设备创建器是创建虚拟组件(在本例中是DO预测助手)的另一个软件模块。

3.借助给定的信息，自适应设备创建器然后在实验室中的智能组件中创建虚拟的新DO预测辅助器，然后将其虚拟添加到生物处理机器系统。

4.然后从存储或生产区域中选择如在可用处理编排配方中定义的合适混合器作为物理组件并将其添加到系统。托管虚拟DO预测辅助器的计算机(例如个人计算机或任何其他合适的计算机)还包含关于物理系统及其组件的所有需要的数据，这使得它和虚拟的基于软件的DO预测辅助器能够执行其预测。当所有计划的组件都添加到系统后，系统被通电。该软件然后还提供关于安装的系统的基本P&ID。

5.然后安装所有智能组件的存储区域，所述组件可以是物理的(比如混合器或泵)或者是基于软件的(比如DO预测辅助器)。

6.然后虚拟DO预测辅助器用由软件提供的给定数据计算DO预测数据。

7.然后实验室科学家经由合适的机器界面(HMI)登录到系统，以访问每个智能组件的报告模块。

8.然后通过相应的智能组件将给定系统所需的DO预测数据递送给实验室科学家，该智能组件是可经由其相应的报告模块获得的。

9.借助该DO预测数据，然后使得实验室科学家能够改进系统，以导致更好的溶解氧水平，而无需用物理组件执行实际测试。

要理解，虽然虚拟的基于软件的组件14a优选地适于与本文档中公开的用于处理生物技术流体的公开的系统一起使用，但创建和使用这样的基于软件的组件的发明不限于该系统。本发明可以用于具有能够以所公开的方式被模拟和使用的系统组件的任何类似系统。

Claims

1.用于处理生物技术流体的系统，其具有以下系统设备：

-生物处理机器(13)，其具有：生物技术流体处理器(15)，所述生物技术流体处理器(15)被配置用于改变所述生物技术流体的至少一种物理化学或生物性质；以及数字控制器(16)，其用于控制所述物理生物技术流体处理器(15)；以及

-至少一个物理生物处理机器辅助器(14)，其具有：物理生物技术流体处理器辅助器(21)，所述物理生物技术流体处理器辅助器(21)被配置用于耦合到所述生物技术流体处理器(15)；以及数字控制器(22)，其用于控制所述生物技术流体处理器辅助器(21)；和/或

-由自适应设备创建器(42)创建的至少一个基于软件的生物处理机器辅助器(14a)；以及

-基于软件的生物处理机器匹配辅助器(43)，其用于选择合适的基于软件的生物处理机器辅助器(14a)

其中：

-所述生物处理机器(13)的所述数字控制器(16)和所述机器辅助器(14)的所述数字控制器(22)各自包括至少一个能力管理器(17、23)、机器对机器通信工具(18、24)(MtoM通信工具)、以及发现协商配对管理器(19、25)(DNP管理器)；

-每个所述MtoM通信工具(18、24)被配置用于连接到网络(12)；

-所述生物处理机器(13)的DNP管理器(19)和所述机器辅助器(14)的DNP管理器(25)被配置用于通过所述网络(12)协作以建立配对状态；其中生物处理机器(13)的能力管理器(17)和机器辅助器(14)的能力管理器(23)被配置成使得在所述配对状态下它们通过所述生物处理机器(13)或所述机器辅助器(14)来组织相应能力的提供和/或完善；

-所述基于软件的生物处理机器辅助器(14a)由所述合适的自适应设备创建器(42)配置成使用物理化学或生物性质和/或外部数据来预测或计算所述生物技术流体的行为，分析结果并扩展所述物理生物处理机器(13)的能力。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述

自适应设备创建器(42)和/或至少一个基于软件的生物处理机器辅助器(14a)由远程计算机托管，所述远程计算机将所述创建的基于软件的生物处理机器辅助器(14a)传递到其相应的数字控制器(16)，或者作为本地实例直接托管在所述相应数字控制器(16)上。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中

所述至少一个基于软件的生物处理机器辅助器(14a)被配置成具有与其物理对应物(14)相同的行为。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中所述生物处理机器(13)的所述数字控制器(16)包括文件(20)，所述文件(20)包含可以是所述提供的能力的每个所述界面功能的描述，并且所述机器辅助器(14)的所述数字控制器(22)包括文件(26)，所述文件(26)包含可以是所述使用的能力的每个所述界面功能的描述。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统，其中所述生物处理机器(13)的DNP管理器(19)和所述机器辅助器(14)的DNP管理器(25)被配置用于通过所述网络(12)协作以建立配对状态。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，其中所述系统设备包括多个所述机器辅助器(14)，并且所述生物处理机器(13)的DNP管理器(19)被配置用于与至少一个所述机器辅助器(14)同时建立所述配对状态。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，其中所述系统设备包括第一所述生物处理机器(13)、第二所述生物处理机器(13)和多个所述机器辅助器(14)；并且至少一个所述机器辅助器(14)的DNP管理器(25)被配置用于与所述第一生物处理机器(13)或与所述第二生物处理机器(13)建立所述配对状态。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的系统，其具有第一所述机器辅助器(14)，其中使用的能力是控制和/或显示所述第一机器辅助器(14)的处理器辅助器(21)的操作参数的界面功能；以及具有第二所述机器辅助器(14)，其中使用的能力是显示由第二机器辅助器(14)的处理器辅助器(21)感测的流体的物理化学或生物量的界面功能，其中第一机器辅助器(14)是泵，其中使用的能力是控制和/或显示泵的速度的界面功能，并且第二机器辅助器(14)是pH传感器或流量传感器，其中使用的能力是显示所述流体的pH或所述流体的流量的界面功能。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的系统，其中每个所述MtoM通信工具(18、24)被配置用于连接到所述网络(12)，所述网络(12)是具有互联网协议的网络，诸如以太网、Wi-Fi、蓝牙或蜂窝5G。

10.用于操作根据前述权利要求中的任一项所述的用于处理生物技术流体的系统的方法，以下步骤包括：

·标识所述物理生物技术流体处理器(15)的相关处理情境和所需能力，并使用它来经由所述基于软件的生物处理机器匹配辅助器(43)选择至少一个合适的基于软件的生物处理机器辅助器(14a)；

·经由所述自适应设备创建器(42)创建所选择的至少一个基于软件的生物处理机器辅助器(14a)；

·将所有基于软件的设备(14a)添加到系统并经由DNP管理器(19)将至少一个基于软件的生物处理机器辅助器(14a)与相应的生物处理机器(13)配对；

·经由所述基于软件的生物处理机器辅助器(14a)使用其至少一种物理化学或生物性质和/或外部数据来预测和/或计算所述物理生物技术流体处理器(15)中的所述生物技术流体的行为；

·分析数据并利用结果来调整所述物理生物技术流体处理器(15)的配置，并经由所述基于软件的生物处理机器辅助器(14a)扩展所述物理生物处理机器辅助器(14)的能力。

11.根据权利要求10所述的方法，其中

所述基于软件的生物处理机器辅助器(14a)使用人工智能算法和/或非自学习工具来进行其预测、计算和数据分析，所述人工智能算法比如机器学习模型、神经网络以及其他，所述非自学习工具比如计算模型。

12.根据权利要求11所述的方法，其中

用外部数据或来自所述物理生物技术流体处理器(15)中的所述生物技术流体的关于所述至少一种物理化学或生物性质的收集的数据来训练人工智能算法。

13.根据权利要求10至12中的任一项所述的方法，其中

基于软件的生物处理机器辅助器(14a)使用智能数据来进行其预测、计算和数据分析。

14.根据权利要求13所述的方法，其中

自适应设备创建器(42)在所述智能数据的实例上使用情境化机制。