Una de las principales ventajas de los simuladores de entrenamiento es su representación detallada del conocimiento relacionado con un proceso o planta en particular. Para transmitir este conocimiento a los operadores de la planta, ingenieros o estudiantes, puede ser necesario realizar un número bastante alto de experimentos en diferentes condiciones del proceso. Por lo tanto, es muy conveniente la simulación en tiempo real y acelerada en biorreactores. Sin embargo, algunos procesos son muy rápidos y, por lo tanto, requieren simulación en tiempo real para un entrenamiento adecuado.
La operación segura y óptima de una planta requiere un buen conocimiento de las funciones ofrecidas por el sistema de control de procesos para la simulación en tiempo real y acelerada en biorreactores. Estas funciones son accesibles a través de una interfaz gráfica de usuario. Para entrenar en el manejo del sistema de control de procesos, es altamente deseable que la interfaz de usuario del simulador de entrenamiento sea muy similar a la de un sistema de control de procesos real. Debe representar la estructura del proceso utilizando diagramas de flujo interactivo, mostrar los valores numéricos de mediciones clave y ofrecer botones para activar o desactivar actuadores, así como ventanas para ingresar valores del proceso y puntos de ajuste. Además, es conveniente representar gráficamente las mediciones en línea y mostrar gráficos de datos históricos. En los casos en que el manejo del sistema de control de procesos sea un aspecto clave del entrenamiento, la interfaz de usuario del simulador debería ser más o menos idéntica a la interfaz del sistema de control de procesos real.
En los casos en que la comprensión general del comportamiento del proceso sea el objetivo principal del entrenamiento, se debe utilizar una interfaz gráfica de usuario que permita la operación intuitiva del proceso, incluso para los participantes con diferentes antecedentes educativos.
Un factor de costo clave en el desarrollo de simulación en tiempo real y acelerada en biorreactores de entrenamiento es la modelización matemática y la parametrización del modelo. Las razones de esto son que los modelos representan una gran parte del conocimiento del proceso que debe recopilarse, la formulación del modelo en sí es bastante compleja y la implementación del modelo en un software de simulación puede ser propensa a errores y requiere pruebas intensivas.
Esto hace necesario un ciclo de vida prolongado para los modelos y una amplia gama de aplicaciones del simulador de entrenamiento (con solo cambios menores en los modelos), lo cual debe tenerse en cuenta en la lista de especificaciones. Como se mencionó anteriormente, una posible aplicación para los simuladores de entrenamiento es la prueba de sistemas de automatización en biorreactores.
Facilidad de Mantenimiento para Actualizaciones de Modelos Amigables al Usuario
En muchos procesos, los reactivos, productos o catalizadores pueden cambiar durante el ciclo de vida de una planta de producción.
En el caso de los biorreactores, por ejemplo, podrían utilizarse organismos mejorados dentro de una planta existente. Estos cambios deben reflejarse en modelos matemáticos adaptados. Además, durante la operación de la planta, se pueden obtener nuevos datos para condiciones operativas diferentes, lo que permite mejorar y ajustar los modelos a datos reales.
Un requisito importante para los simuladores de entrenamiento es que los modelos matemáticos puedan actualizarse e implementarse fácilmente. Si los modelos no pueden actualizarse, el simulador podría mostrar un comportamiento no realista de la planta, lo que podría poner en serio riesgo la aceptación de la herramienta por parte de los participantes en el entrenamiento.
Adaptabilidad a Procesos Modificados o Diferentes
Los procesos industriales están sujetos a mejoras y modificaciones permanentes. Ciertos equipos de proceso pueden ser reemplazados, modificados o complementados. Por ejemplo, un uso más eficiente de la energía a menudo se logra mediante una nueva configuración del sistema de intercambiadores de calor dentro de un proceso.
Para mantener actualizado una simulación en tiempo real y acelerada en biorreactores, debería ser lo más fácil posible intercambiar, retirar o agregar modelos de procesos adicionales. Por lo tanto, es deseable construir una biblioteca de modelos que contenga modelos estándar de unidades de proceso, los cuales puedan ser parametrizados para reflejar el comportamiento de la operación unitaria en cuestión. De esta manera, se asegura una alta adaptabilidad del simulador a los cambios en el proceso. Además, se pueden desarrollar simuladores de entrenamiento para nuevos procesos utilizando la biblioteca de modelos.