Optrapning af tempoet - vaccineudvikling og -produktion

Digital tvilling: den virkelige og digitale verden i et lukket kredsløb Vi

tilbyder en innovativ portefølje af Digital Enterprise løsninger - det dækker produktdesign, som her udvikler vaccinen og fremstiller den aktive ingrediens, ellers kaldet primær forarbejdning, og fremstilling af selve lægemidlet eller sekundær forarbejdning. Vi samarbejdede med GSK og ATOS om at udvikle et innovativt koncept kaldet digital tvilling, der kombinerer den virkelige og den digitale verden i et lukket kredsløb.

Fokus på adjuvantsteknologier hos GSK

Som den første applikation til test af den digitale tvilling har GSK, Siemens og ATOS udviklet en proof-of-concept digital tvilling specielt til udvikling og fremstilling af adjuvantsteknologier. Adjuvanser er vaccineadditiver, der øger immunresponset. Dette kan spille en væsentlig rolle for at hjælpe med at beskytte mennesker med svagere immunsystem, såsom ældre voksne og immundeprimerede mennesker. Adjuvanser hjælper også med at reducere mængden af antigen, der kræves for hver dosis vaccine, hvilket tillader levering af flere vaccinedoser, når efterspørgslen er høj.

Stærk software til en udfordrende opgave

Til simuleringen skulle den „sorte boks“ af hjælpestoffer først afkodes. Ved hjælp af mekaniske modeller og kunstig intelligens (AI) udviklede partnerne en hybridmodel til at simulere og overvåge processen. Som sådan forbinder den digitale tvilling procesparametrene med kvaliteten af adjuvansen. Sensorerne og procesanalyseteknologien (PAT) giver information, der fodrer tvillingen til at forudsige produktets kvalitet. Enhver afvigelse fra den optimale kvalitet forventes, og tvillingen virker på procesparametrene for at rette op på og opfylde målkravene. Forskellige softwareløsninger spiller ind her:

• PAT leveres af Simatic SIPAT, som sikrer ubegrænset datagennemsigtighed startende med produktudvikling og fører de korrelerede data tilbage i processen.
• Den fuldstændigt integrerede automatiseringsportal (TIA Portal) integrerer hardware, software og tjenester, hvilket letter fuldstændig adgang til hele det digitaliserede automatiseringssystem og danner grundlaget for den ingeniørproces, der bruges i implementeringen.
• Simuleringssoftware blev brugt i procesmodellering og visualisering. Processen understøttes også af Machine Learning.

Simulering: beregningsstrømningsdynamik (CFD)

Tidsfaktoren udgjorde imidlertid en særlig udfordring for adjuvanssimulering. Fordi adjuvansernes partikelsimulering er meget beregningsintensiv, kan beregningsprocessen tage flere timer. Det er et problem for interaktion i realtid mellem den digitale tvilling og den virkelige verden.

Projektpartnerne ekstraherede derfor den her illustrerede proces og simulerede den ved hjælp af beregningsmæssig flowdynamik (CFD). Dette gjorde det muligt for dem at generere og gemme simuleringsfiler til alle slags sager på forhånd. I kombination med data fra statistisk forsøgsplanlægning (DoE) og maskinlæring giver dette dem mulighed for at forudsige adjuvanspartiklerne, der vil blive skabt med hver ændring i kritiske parametre. Som et resultat er modellen i realtid kapabel.

Digitalisering: et hurtigere tempo for udvikling og fremstilling af nye vacc

Med digitale tvillinger er det nu muligt at indsamle data for at forstå præcis, hvad der sker i realtid under vaccineproduktionen, hvilket muliggør optimering af driften. Det tillader ikke kun overvågning af komplekse processer, men forudsiger også, hvordan ændringer vil påvirke dem.

Kort sagt, at digitalisering hjælper med at fremskynde tingene hos GSK. I det næste trin ønsker GSK at samarbejde med os om at støtte sin vision om at etablere og introducere nye digitale tvillinger til hele vaccineudviklingsprocessen for nye vacciner. Således vil de digitale tvillinger af produkt, produktion og ydeevne blive knyttet sammen.

Maj 2021