在这一目标驱动下，微构工场创新地将数字孪生技术与生物制造相结合，针对嗜盐菌底盘细胞技术体系打造柔性智能生产体系，又加入独特的数字孪生系统，实现生物生产线全生命周期低碳化、透明化，从0开始搭建了合成生物学的数字工厂。

作为初创企业，新生的微构工场在“合成生物学+产业化”这张蓝图上，愉快地利用数字化理念肆意描绘出全新的生物制造场景。

2022年底，微构工场的数字孪生工厂入选工信部等四部门公布的“2022年度智能制造示范工厂优秀场景”，也证明了数字化生物制造备受国家的关注与期待，为合成生物学智能化生产转型提供了成功的可参考样本。

以生产PHA为例，在完成了前期的底盘菌株选择及优化后，开始进入放大生产的环节。从小试平台到中试平台、再到规模化生产，不仅仅是从“升”到“吨”简单的单位数量级放大，而是对生产工艺的高质量、精细化考验。大规模发酵罐需要机械搅拌以保证基质、氧气和热量的均匀分布，但同时在菌种的生产繁衍、对环境的耐受力、杂质污染等方面带来了诸多不稳定因素，容易造成定向生产失败。

在规模化生产PHA的过程中，微构工场利用NGIB，使PHA的合成代谢过程操作简单、开放连续、绿色安全，不仅解决了传统化工制造高污染、依赖石油等问题，同时使得产品的纯度、工艺安全得到保障，而且大幅降低了传统生物制造的能耗，最终实现发酵成本降低30%，生产效率提升50%。

但如果能跳出传统制造业的范畴，在整个菌种构建和放大生产的过程中都实现数字化，不断进行“设计-构建-检验-学习”循环，积累更多的数据，那么就可以随时掌握数据收集整合、数据分析、结果可视化和建模分析等，从中获取规律与指导，真正实现精细化生产和运营。

为了提高效率和竞争力，2022年，微构工场决定在北京的PHA千吨生产示范线建设中应用数字化分析控制技术，减少生物基产品在规模化生产过程中对操作者经验的依赖，推动规模化生产。

微构工场的数字孪生工厂是基于物联网、数据中台、BIM等现代信息化技术，开发出的合成生物学数字孪生生产管理系统，以数字的方式重构生产过程，解决了在生物制造生产过程中，人为控制的差异，人工操作时间、频率等因素对生产结果的影响，实现生产过程全流程进行实时监控，更精准、更客观的控制生产过程，降低人为控制的失误风险。

而后，智能化生产采用先进的DCS控制系统对装置进行控制，对部分重要的工艺参数设置信号报警及联锁系统，再通过引入数字化平台系统，模拟生产实景，实时监控罐体中环境、原料的数据信息。

Section 1：Digital Twin （数字孪生）

微构工场联合深度智控开发出的合成生物学数字化双胞胎生产管理系统，整合了生产工艺设备、工艺辅助设备、能耗能效、控制逻辑、碳排放数据，实时监控生产过程，并以数字的方式重构生产过程。利用数字孪生工厂，可以解决在生物制造生产过程中人为控制的差异、人工操作时间频率等因素对生产结果的影响，实现生产过程全流程进行实时监控，更精准、更客观的控制生产过程，降低人为控制的失误风险。

场景建设完成后，整个合成生物生产线的过程数字化控制率将达到80%，发酵操作人员由常规的4人减少至1人，运维效率提升70%以上，产品不良品率降低10%以上。

Section 2：Energy Management System（EMS 能效管理）

以往设备的运行、能耗需要人工来监测，通过建立能源管理平台，对厂房的能耗进行统计、对比、排名、占比等分析，以直观的图表进行展示，可以帮助管理人员清晰掌握厂房能耗去向，以此节省传统人工抄录数据带来的人力资源不足，数据准确性不高等问题。

场景建设完成后，通过定期分析月度、季度生产能流图，制定方案限制高耗电设备用电频次、优化用电时间段，实现单位产品综合能耗降低10%以上，单位产品二氧化碳排放量降低10%以上。

Section 3：Facility Management（FM 设备设施管理）

此外，数字工厂应用物联网平台技术，通过生产各运行班组数据连接，实现支持多网络、多协议、多平台、多区域设备快速接入和实时在线、协议标准转换，以及数据统一转发、集中存储等等功能，最终生成数据精准、安全集中的底层数据库，辅助生产人员实时查看、分析每批次物料在生产过程中发生的问题，配合设备自动报警触发功能、运维工单自动生成功能，实现以三维展示为基础的整套生产工艺数字化处理流程。

场景建设完成后，日常巡检人员由3人降低到1人，运维效率提升60%以上，设备综合利用率提升20%。

立足当下，智造未来

2022年10月，微构工场的千吨PHA生产线建成并实现首批产品供应，在数字技术的加持下，实现了更智慧的生产，同时通过生产数据的不断积累，也为实现多产品管线细胞工厂的连续生产奠定了坚实基础。

未来，微构工场数字化平台的深化将由点及面，将多个场景串联打造属于下一代工业生物技术的专属数字化智能制造示范工厂，由数字孪生延伸到智能仓储、协同作业、质量追溯、能耗管理等多条相关管线。进一步，在PHA生产放大的同时将数字化应用于湖北宜昌的万吨产线，在规模化、批量化设计、施工、运维的全生命周期中发挥更大的效能。相信在数字化的赋能下，合成生物与生物制造领域将释放出更大的潜力与竞争优势。