En Digital Process Twin reducerer J&J's produktionstid og -omkostninger

"Reaktorbeholderen indeholder et opløsningsmiddel, hvori de kemiske produkter opløses under de rette betingelser for at reagere sammen på den bedste måde. Derefter skal de nye kemiske produkter ud af beholderen, så den endelige medicin kan fremstilles," forklarer Niels. "For at gøre det er det vigtigt at forhindre de nye kemiske produkter i at opløses og i stedet få dem til at størkne eller krystallisere. For at opnå dette erstattes det opløsende opløsningsmiddel med et krystalliserende opløsningsmiddel: skift af opløsningsmiddel. Skiftet foregår ofte ved destillation eller kogning. For en tank på tusind liter kan det tage lang tid. Hvis en syntese f.eks. tager 80 timer i alt, kan skiftet af opløsningsmiddel alene vare 20 af disse timer".

„Først skabte vi en procesmodel i gPROMS FormulatedProducts, der er en avanceret platform til procesmodellering. Det er en revolutionerende software, som giver os mulighed for at indsamle mekanisk viden om, hvordan man kan forvente, at en reaktion som denne forløber på et (bio)videnskabeligt grundlag. Således er procesmodellen faktisk en virtuel kopi af produktionsprocessen, og det er en af de grundlæggende komponenter i en digital tvilling. Det betyder, at vores tilgang på dette niveau adskiller sig fra en mere datafokuseret model. Det giver os en masse fordele, eftersom det giver os mulighed for at udføre optimeringer i større skala, vi har brug for langt færre data (med en faktor fem), og vi kan ikke kun sætte ændringerne hurtigere i drift, de er også nemmere at vedligeholde", forklarer Nicolas Catrysse, Business Development Digitalization Solutions hos Siemens.

Pilotprojektets resultater er imponerende. Den digitale tvilling til processer muliggjorde en reduktion af forbruget af opløsningsmidler med 30 %. Skiftetiden blev reduceret med 35 %, og det samme gjorde de samlede omkostninger. "Resultaterne overgik vores forventninger", forklarer Niels.

"Effektiviteten er ikke blot økonomisk fordelagtig, men også mere pålidelig. I dag har vi udvidet pilotprojektet til at omfatte yderligere fire skift af opløsningsmidler, hvor vi håber at opnå lignende resultater, fordi disse besparelser ikke kun er begrænset til denne konkrete brugssituation".

Anvend modeller i et GMP-miljø

Det giver store udfordringer at anvende disse modeller i et GMP-miljø (Good Manufacturing Practice). Alt skal leve op til de GMP-standarder, der er fastsat af U.S. Food and Drug Administration (FDA) og Europas European Medicines Agency (EMA). Det betyder, at man skal håndtere revisionsspor, versionsstyring, dataintegritet, sikkerhed og meget mere. Nicolas: "Når vi anvender modeller i kommerciel produktionsskala, dækker vi alle de ekstra krav ved hjælp af vores softwareplatform SIPAT. Det kan vi gøre takket være vores viden om procesanalytisk teknologi (PAT). SIPAT har desuden mulighed for at fungere som et centralt PAT-styringsystem for kvalitetsdata, både i laboratoriet, på en pilotfabrik og i kommerciel skala. Det system gør disse modeller praktiske, effektive og hurtige med fantastiske resultater".

Virtuelt hele vejen fra laboratoriet til apoteket

Digital Process Twins er meget lovende for den farmaceutiske sektor, konkluderer Niels. "Dette er kun begyndelsen. Der findes helt klart mange måder, hvorpå man kan pproducere meget mere effektivt og med mindre indvirkning på miljøet. Med denne teknologi kan vi også udvikle nye processer meget hurtigere fremover, og med Siemens har vi en ideel partner til at gøre det – takket være deres kombination af viden om software, deres viden om vores område og deres erfaring med processer i medicinalindustrien og andre sektorer.

I sidste ende kan vi anvende virtuelle modeller hele vejen fra udviklingsstadiet til den kommercielle produktion. Den tid, vi sparer på det, er med til at redde mange liv.