合成生物学中生物实验主要依靠研究人员的手工工作,如果手工完成实验,周期较长、耗费劳动力、同时会有一定的出错率。若是将自动化技术应用到生物实验中,可以解决手工实验的上述问题,因此关于智能生物制造系统的研究与搭建迫在眉睫。本论文基于酶定向改造实验,针对实验室的智能生物制造硬件系统,设计开发了一套系统控制软件,实现控制集成硬件设备的同时提供友好人机交互界面,从而控制协同硬件设备完成无人生物实验。本文的主要工作着眼于系统搭建、软件开发、设备控制和酶定向改造实验自动化实现进行研究,主要成果如下:（1）提出了基于定向进化的智能生物制造平台整体构建,首先通过明确酶定向改造实验的实验流程包括挑菌、培养、接种等确定智能生物制造系统中的应该具备的单元模块包括菌落挑取仪模块、培养箱模块等;其次针对该系统使用人群、系统面向的实验需求、系统搭建场地需求等,调研符合以上综合需求并开放二次开发权限的自动化生物实验设备,搭建实验室独有的智能生物制造平台。（2）基于实验室智能生物制造硬件系统,设计开发系统控制软件。首先确定不同设备的用户和实验功能从而实现界面设计,例如酶标仪需要配置检测方法、高通量液体处理工作站需要液体量、机械臂需要设定位置坐标、离心机需要配置转速等;其次针对不同身份权限的使用需求开发兼具管理和实验功能的软件,将实验需求转化为软件实现;同时优化人机交互界面,如拖拽式流程设计、Office风格菜单栏和功能完善的独立标签页。（3）提出基于面向对象的控制方法,针对不同通讯协议和控制方式的生物实验设备实现单独控制和集成控制。结合酶定向改造实验,设计不同设备在.NET平台下的实现方案并与软件前端设计相结合。从管理人员和操作人员两个角度实现机械臂、高通量液体处理工作站、酶标仪、离心机、单克隆挑选仪的设备控制界面设计和控制指令添加。（4）该系统经定向进化相关实验验证,系统软件可以实现设备的精准控制,并与手工实验相比很大程度提升了实验效率。验证实验包括控制机械臂夹取和放置动作、控制酶标仪进行单波长终点法扫描和动力学实验、控制高通量工作站进行重悬实验;针对PPGMK的高通量筛选方法实验中,突变体文库的挑取与培养、突变体的粗酶提取、设计反应进行快速检测这三个步骤中,利用系统软件控制设备以及与手工实验时间比较验证效率提升。