Digital Process Twin zkracuje výrobní čas a náklady společnosti J&J

„Reaktorová nádoba obsahuje rozpouštědlo, ve kterém jsou chemické produkty rozpuštěny za správných podmínek, aby společně reagovaly nejlepším způsobem. Pak musíte dostat nově vytvořené chemické produkty z nádoby, abyste vytvořili konečný lék, „říká Niels. „K tomu je důležité zabránit rozpuštění nových chemických produktů a nechat je místo toho znovu ztuhnout nebo krystalizovat. Abychom toho dosáhli, rozpouštědlo se nahradí krystalizačním rozpouštědlem: spínač rozpouštědla. Přepínání se často provádí destilací nebo varem. Pro tisíclitrovou nádrž, která může spotřebovat spoustu času. Například, pokud syntéza trvá celkem 80 hodin, samotný přepínač rozpouštědla může spotřebovat až 20 z těchto hodin.

„Nejprve jsme vytvořili procesní model v gPROMS FormulatedProducts, pokročilá platforma pro modelování procesů. Je to revoluční software, který nám umožňuje shromažďovat mechanické znalosti - jak byste měli očekávat, že reakce, jako je tato, bude probíhat na (bio) vědeckém základě. Procesní model je tedy ve skutečnosti virtuální replikou výrobního procesu, a je to jedna ze základních komponent Digital Twin. Což znamená, že na této úrovni se náš přístup liší od modelu zaměřeného na data. To nám dává spoustu výhod — umožňuje nám to provádět optimalizace ve větším měřítku, potřebujeme mnohem méně dat (pětinásobně) a nejen že můžeme změny uvést do provozu rychleji, ale budou snadněji udržovatelné, „vysvětluje Nicolas Catrysse, Business Development Digitalization Solutions ve společnosti Siemens.

Výsledky pilotního projektu byly působivé. Systém Digital Process Twin umožnil snížit spotřebu rozpouštědel o 30%. Čas výměny byl zkrácen o 35%, stejně jako celkové náklady. „Výsledky překonaly naše očekávání,“ vysvětluje Niels.

„Efektivita je nejen ekonomicky výhodná, ale také robustnější. Dnes jsme rozšířili pilotní projekt na další čtyři solventní přepínače, kde doufáme, že dosáhneme podobných výsledků, protože tyto ekonomiky nejsou omezeny pouze na tento konkrétní případ použití.“

Použití modelů v prostředí GMP

Použití těchto modelů v prostředí správné výrobní praxe (GMP) představuje značné výzvy. Vše musí splňovat standardy GMP stanovené americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) a Evropskou agenturou pro léčivé přípravky (EMA). To znamená řešit auditní stopy, správu verzí, integritu dat, zabezpečení a mnoho dalšího. Nicolas: „Když aplikujeme modely v komerčním výrobním měřítku, pokrýváme všechny další požadavky prostřednictvím naší softwarové platformy SIPAT. Dokážeme to díky našim znalostem procesní analytické technologie (PAT). SIPAT má navíc schopnost působit jako centrální systém řízení jakosti dat PAT, jak v laboratoři, v pilotním závodě, tak v komerčním měřítku. Díky tomuto systému jsou tyto modely praktické, efektivní a rychlé, s ohromujícími výsledky.“

Virtuální celou cestu od laboratoře do lékárny

Digitální procesní dvojčata jsou pro farmaceutický sektor velmi slibná, uzavírá Niels. „To je jen začátek. Je zřejmé, že existuje mnoho způsobů, jak produkovat mnohem efektivněji a s menším dopadem na životní prostředí. Díky této technologii budeme moci v budoucnu vyvíjet nové procesy mnohem rychleji a se společností Siemens máme k tomu ideálního partnera — díky kombinaci softwarových znalostí, znalostí našeho oboru a zkušeností s procesy ve farmaceutickém a dalších odvětvích.

Nakonec budeme moci používat virtuální modely od vývojové fáze až po komerční výrobu. Čas, který nás zachrání, zachrání i mnoho životů.“