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Die Idee des IIM-Digitalisierungslabors ist es, aus dem technisch Möglichen Lösungen zu entwickeln, die in einem realen Produktionsumfeld in der Pharma­industrie sinnvoll und machbar sind.

Titelthema

Die Machbarkeit des Möglichen

Das IIM-Digitalisierungslabor liegt etwas abseits des eigentlichen Standorts von GSK in Stevenage, England, und ist von außen eher unscheinbar. Nichtsdestotrotz stellt das Unternehmen dort die Weichen für die Zukunft der Pharmaproduktion.

Ein Lagerhaus, ein schmaler, dunkler Gang und dann eine Mischung aus Google Labs und Pharmaproduktion, mit ein paar Effekten à la Hollywood: ein durchgestyltes Areal mit offenen Besprechungs­zimmern, großen Touch-Displays und Mitarbeitern, die Daten analysieren. Willkommen im IIM-Digitalisierungslabor, wo GSK, wie Patrick Hyett erklärt, „kurz gesagt, die Zukunft der Pharmaproduktion realisieren will. Wir wollen zeigen, was möglich und machbar ist.“

Hyett leitet das IIM-Digitalisierungslabor. Das „Labor“ soll sich bewusst von den üblichen Pharmaproduktionen globaler Pharmaunternehmen unterscheiden. „Wir möchten eher wie ein Start-Up wirken“, so Hyett. „Schließlich arbeiten wir hier daran, Innovationen zu identifizieren, auszuprobieren und weiterzutreiben, damit wir sie möglichst schnell für unsere Pharmaproduktionen nutzen können. Dazu gehört, dass wir Besuchern und Mitarbeitern ein Umfeld bieten, in dem sie einen anderen Blick auf Prozesse wie Produkt­entwicklung, Markteinführung und Produktion von Wirkstoffen und Medikamenten entwickeln können. In einer normalen Produktion, mit normalen Mitteln würde das nicht so gut funktionieren.“

Wandel sichtbar machen

Was im Labor nicht „normal“ ist, zeigt sich schon in der Mitarbeiter-Schleuse vor der Produktion. Hier ziehen die Operatoren Überschuhe, Mantel, Handschuhe, Schutzbrillen und Haarnetze an – eine Routine, die üblicherweise über Arbeitsanweisungen festgelegt und eingeübt wird. Im IIM gibt es dafür ein interaktives System, das jeden einzelnen Mitarbeiter bei der korrekten Ausführung unterstützt und ihm über einen Bildschirm ein optisches Feedback gibt, ob er alle Teile richtig angezogen hat. So wird aus der Routine des Umziehens für die Mitarbeiter ein wichtiger Prozess, der immer korrekt und immer gleich abläuft. Das ist genau die Art von neuem Denken, die hier gefördert werden soll.

Wir werden dabei weiterhin mit unseren strategischen Partnern wie Siemens zusammenarbeiten, und ich bin gespannt, wie sie uns zukünftig bei diesem Projekt unterstützen werden.
Patrick Hyett, Leiter des IIM-Digitalisierungslabors, GSK

Fabrik der Zukunft im Mikromaßstab

Die Produktion selbst besteht aus einem Reinraum mit einer Tablettenpresse sowie verschiedenen Neben- und Hilfsanlagen – eine komplette für die Pharmaindustrie typische Anlage im Kleinformat. Hier lassen sich alle wichtigen Prozesse von Design und Entwicklung über Technologietransfer bis hin zur Markteinführung abbilden. „Auch dabei möchten wir eine neue Sichtweise etablieren“, erklärt Hyett weiter. „Pharmaanlagen können von neuen Systemen sehr profitieren, um die Produktion zu verwalten, die Effizienz zu steigern, Qualität und Compliance zu verbessern – und nicht zuletzt, um robuste und zuverlässige Prozesse für neue Produkte zu entwickeln. Im IIM-Labor nutzen wir verschiedene Technologien, um die Daten, die entlang des gesamten Produktlebenszyklus entstehen, automatisch zu erfassen, zu strukturieren sowie mit dem richtigen Kontext zu verknüpfen und in Form von aussagekräftigen Informationen zu präsentieren. Auf dieser Basis können wir dann die Prozesse optimieren. Die Designphase bekommt eine klarere Struktur und wir erhöhen das Vertrauen in experimentelle Daten. Alle Informationen stehen in Echtzeit zur Verfügung, was dazu beitragen kann, die Zeit bis zur Markteinführung zu verkürzen. In der Produktion können wir Modelle auf Unit-Basis entwickeln und Prozesse optimieren oder für verwandte Produkte adaptieren, oder wir entwickeln komplexe Modelle für ein spezifisches Produkt. Die Modellierung ist ein wichtiger Baustein, um alle Prozesse kontinuierlich zu testen und zu verbessern.“

Fähigkeiten gut kombinieren

Auf dem Papier erschien das ganz einfach – für die Projektumsetzung waren aber völlig neue Ansätze erforderlich, wie Hyett erläutert: „Wir mussten viele verschiedene Disziplinen beherrschen: Geschäftsprozesse in der Entwicklung und Produktion, Prozessautomatisierung, Manufacturing-Execution-Systeme, IT, Datenaufbereitung – alles zusammen brauchten wir, um aus dem, was technisch möglich ist, eine sinnvolle Lösung für unsere Geschäftsherausforderungen zu entwickeln.“

Als Beispiel führt er die Akzeptanz durch das Bedienpersonal an: „Ein Ingenieur, insbesondere ein Automatisierungsingenieur, hält andere Informationen auf dem Bildschirm für wichtig und sinnvoll, als es das Personal in der Anlage tut. Deswegen haben wir intensiv Feedback von den eigentlichen Anwendern eingeholt – und am Ende die Oberfläche für die Anzeige der elektronischen Chargenberichte komplett neu gestaltet. Die Engine für den Workflow ist die gleiche, aber die Bedienung und Darstellung des Systems sind völlig anders und orientieren sich jetzt an den Informationen, die der Bediener für den aktuellen Prozessschritt und die nachfolgenden Operationen und Events wirklich braucht.“

Aktuell sehen wir, wie neue Technologien andern­orts ganze Branchen revolutio­nieren. Wir müssen in der Lage sein, diese Innovationen schnell im Hinblick auf unser Geschäft zu bewerten. Denn nur wenn die richtige Technologie für ein passendes Bedürfnis genutzt wird, kann unser Geschäft davon profitieren.
Patrick Hyett

Mehr als nur clevere Technik

Hyett betont, dass es um weit mehr geht als um eine neue Optik und Showeffekte: „Als wir die Idee für das IIM-Labor hatten, wollten wir beweisen, dass wir viele moderne Technologien dazu nutzen können, dass GSK vom Potenzial der Digitalisierung profitiert, und viele der Herausforderungen lösen können, die wir in der Produktion haben. Wir können schwerlich auf eine Referenzanlage verweisen, in der bereits ein so umfassendes ­Modell zur Digitalisierung realisiert ist, das wir als Beispiel für vernetzte Produktionsstandorte nutzen können. Im Prinzip sind zwar viele Menschen der Meinung, dass eine durchdachte Architektur für die Digitalisierung in vielen Bereichen wertvoll ist – zum Beispiel bei Themen wie Operational Efficiency, Robustheit von Produkten oder Compliance –, aber wir mussten diese Systeme und die erforderlichen Veränderungen erlebbar machen, auch anhand einer echten Produktionsanlage. Man muss die Technologien sehen und anfassen können, um zu verstehen, was dahinter steckt und was sie bedeuten. Und deswegen haben wir dieses Labor gebaut.“

Im IIM-Labor werden in allen Bereichen Daten mit dem entsprechenden Kontext erfasst und zur Steuerung der Abläufe genutzt, für eine lückenlose Dokumentation von Proben, Experimenten und Chargen, um Workflows mit elektronischen Systemen zu unterstützen (ohne Dokumente in Papierform) und um Daten so zu virtualisieren und zu vernetzen, dass sie ohne manuelle Operationen genutzt werden können. Dabei verwendete das Team einen ziemlich radikalen Ansatz: Anstatt bereits vorhandener Werkzeuge nutzte man Innovationen in anderen Industriebereichen, darunter völlig neuartige Werkzeuge, die die Pharmaproduktion grundlegend verändern könnten.

Aus Daten werden Informationen

Da die entsprechenden Modelle für die Pharmaindustrie erst entwickelt werden müssen, wandte sich das Team an Partner wie Siemens, die bereits auf anderen Gebieten Erfahrungen bei der Verknüpfung von Daten und dem entsprechenden Kontext haben und schon Lösungen für die Datenerfassung und -steuerung, für Manufacturing-Execution-Systeme (MES), für die Produktplanung und die Workflow-Ausführung anbieten. „Eine der wichtigsten Erkenntnisse, die wir im Laufe dieses Projekts gewonnen haben – und die Zusammenarbeit mit Siemens war dabei sehr wertvoll –, besteht darin, wie wir Daten auf verschiedenen Ebenen unseres Unternehmens verfügbar machen können“, sagt Hyett und fügt hinzu: „Es ist entscheidend, dass das Management einfach die Informationen erhält, die es braucht, und dabei hat uns die Expertise von Siemens sehr geholfen.“

Intelligenz in der Produktion

Das Resultat ist eine intelligente Produktionsumgebung, in der Menschen mit modernster Technologie und auf Basis von Daten arbeiten. Die zentrale Herausforderung besteht darin, die Daten so aufzubereiten und zu präsentieren, dass das Personal in der Produktion Situationen leicht einschätzen und stets aufmerksam bleiben kann, und zugleich auch die Produktionsumgebung zu einem aktiven Part bei der Produktion von Medikamenten zu machen, um so Situationen und Zustände zu identifizieren, die für den Menschen nicht auf Anhieb erkennbar sind, zum Beispiel Probleme bei der Leistung einer Linie. Dann kann sich die Produktion sozusagen selbst stoppen, bevor es zu Fehlern oder Störungen kommt. Der Mensch kann sich in so einem Umfeld auf das konzentrieren, was er ausgezeichnet kann: Ausnahmen handhaben, Zusammenhänge analysieren und die Daten mit Intuition und eigener Wahrnehmung ergänzen, um die richtigen Entscheidungen zu treffen.

Das IIM-Digitalisierungslabor befindet sich in einem renovierten Lager – eine geschmackvolle Einrichtung mit großen Bildschirmen in Arbeitskabinen lässt auf den ersten Blick nicht auf ein „Labor“ schließen. Vor den Bildschirmen sitzen Mitarbeiterteams, die geschäftig Daten analysieren


Dank interaktiver Bildschirme und moderner Kommunikationsmittel kann dazu auch die Intuition Dritter genutzt werden. „Aktuell sehen wir, wie neue Technologien andernorts ganze Branchen revolutionieren. Wir müssen in der Lage sein, diese Innovationen schnell im Hinblick auf unser Geschäft zu bewerten. Denn nur wenn die richtige Technologie für ein passendes Bedürfnis genutzt wird, kann unser Geschäft davon profitieren“, betont Hyett. „Warum sollten Mitarbeiter an verschiedenen Standorten nicht sozusagen virtuell mithilfe von Videos, Teilen von Bildschirminhalten und Daten der Prozesssteuerung zusammenarbeiten? Und schon haben wir weitere Informationen, die wir mit den Chargendaten in Verbindung bringen können – Audio- und Videodaten. Darauf aufbauend können neue Methoden für die Online-Kontrolle, die vorbeugende Qualitätssicherung und den technischen Support entstehen – und das alles noch während des auffälligen Zustands in der Produktion.“

Dieses Konzept erstreckt sich auch über die Produktionsumgebung hinaus. Im Korridor des IIM-Labors vor der Tablettenproduktion wird auf Displays der laufende Fertigungsprozess in Echtzeit visualisiert, mit konfigurierbarer Detailtiefe: von einer Übersicht über den Prozess über Anweisungen für den Operator bis hin zu Plots mit aktuellen und modellierten Prozessdaten. Außerdem können Informationen über den Standort und Status von Mitarbeitern, Equipment und Materialien in der Produktion per RFID erfasst und angezeigt werden. Anhand dieser Daten lässt sich der Status der einzelnen Räume im IIM-Labor bestimmen – zum Beispiel „in Produktion“, „Intervention nötig“, oder „fertig und bereit zur Reinigung“.

Von der Idee zum fertigen Labor

Auch in vielen anderen Bereichen setzte das Team auf völlig neue Ideen, die teilweise in Zusammenarbeit mit Spezialfirmen entwickelt wurden. „Wir haben Experten für Computerspiele, User Experience Designer sowie Fachleute aus der IT und der Automatisierung mit ins Boot geholt und in bestimmten Bereichen komplett neue Lösungen selbst entwickelt“, berichtet Hyett. „Gleichzeitig mussten wir die Lösung so einfach wie möglich halten und die Anzahl der für die gewünschte Funktionalität notwendigen Anwendungen auf ein Mindestmaß beschränken – IIM muss schließlich auch in einem Industriekontext noch handhabbar sein.“

Bei der Auswahl der Projektpartner legten Patrick Hyett und sein Team vor allem auf eines Wert: Teamgeist und die Bereitschaft, gemeinsam zu lernen. „Darunter sind Partner wie Siemens, die auch ein strategischer Partner von GSK bei der Fertigungsautomatisierung und damit ein bevorzugter Automatisierungslieferant für die Produktionsanlagen von GSK und die F&E-Standorte in aller Welt sind“, erklärt Hyett. „Sie haben erkannt, dass sie gemeinsam mit uns ihr Angebot für die Pharmaindustrie verbessern und erweitern können. Und genau dieser Team-Gedanke unterscheidet einen strategischen Partner von einem (bevorzugten) Lieferanten. Außerdem brachten sie auch viel branchenübergreifendes Know-how mit ein: Wenn man wie bei IIM Geschäftsprozesse auf Daten aufbauen will, braucht man die passenden Modelle. Siemens hat bereits in anderen Branchen einige sehr fortschrittliche Lösungen für die prädiktive Modellierung entwickelt, zum Beispiel um Windturbinen effizient zu warten. Möglicherweise können wir solche Modelle auch für unsere Prozesse nutzen.“

Die nächsten Schritte

Das IIM-Labor wurde in sehr kurzer Zeit entwickelt, gebaut und in Betrieb genommen – und hilft jetzt dabei, neue Technologien bei GSK schneller einführen zu können. Währenddessen arbeitet das IIM-Team bereits an den nächsten Schritten: entsprechende Software- und systemneutrale Anforderungen zu definieren, damit die neuen Technologien im industriellen Umfeld umgesetzt werden können. Des Weiteren gibt es immer wieder spezifische Anfragen zu Lösungen für priorisierte Aufgaben an einzelnen Standorten. Und dann steht natürlich die Aufgabe an, die Lösungen so weiterzuentwickeln, dass sie in „echten“ Investitionen als vollständig digitalisierte Fertigungsprozesse eingesetzt werden können. „Wir werden dabei weiterhin mit unseren strategischen Partnern wie Siemens zusammenarbeiten, und ich bin gespannt, wie sie sich zukünftig bei diesem Projekt einbringen werden“, sagt Hyett. IIM hat für ihn bereits zu einem Umdenken geführt, und zwar nicht nur im Hinblick auf die Produktion: „Technologie ist das eine, aber wir arbeiten für und mit Menschen. Ein großer Teil unserer Arbeit steckt in der Datenarchitektur, aber wir wollen unser Labor testen, zusammen mit Wissenschaftlern, die Formulierungen entwickeln, mit Anlagenbedienern, Produktionsplanern, Experten für die Qualitätssicherung und anderen Fachleuten. Nur so können wir herausfinden, ob die Informationen, die wir zur Verfügung stellen, auch wirklich für den jeweiligen Anwender nützlich sind, und ihn dabei unterstützen, mit wenig Aufwand richtige Entscheidungen zu treffen. Dabei ist es wichtig, dass die Menschen auf einfache Weise mit der Technik interagieren können. Ich habe eines gelernt: Man konzipiert nicht einfach eine Maschine oder eine Steuerung, sondern man schafft auch eine Umgebung, in der sich die Anwender zurechtfinden müssen. Unsere Anwender sind unsere ersten und wichtigsten Kunden. Sie zu überzeugen, ist genauso wichtig, wie die technischen Vorgaben zu erfüllen.“

Dem IIM-Team ist das offensichtlich sehr gut gelungen: „Wir haben ausgezeichnete Rückmeldungen von wichtigen Stakeholdern bei GSK bekommen. Sie sind vom Ergebnis genauso begeistert wie wir“, sagt Hyett. „So vieles ist schon heute möglich. Man muss nur kreativ sein und die Technologie, die es schon gibt, nutzen.“

Picture credits: GSK / Tim Pope