Faster, smarter production

Digital pharma production at Pfizer

Pfizer transformed tablet and capsule production with continuous manufacturing, automation, and digitalization. The result is faster production, greater flexibility, consistent quality, and improved supply for patients worldwide.

From data to better medicines

Medications from Pfizer, urgently needed to help people get healthy and enjoy a good quality of life, must be continuously available to patients worldwide in consistent quality. To ensure this is the case, Pfizer is further automating and digitalizing the production of tablets and capsules at its Freiburg site.

“We are making good progress toward Industrie 4.0,” says Michael Becker, who heads Global Engineering at Pfizer in Germany. Without digitalization the current project would not have been possible.

At the production facility in Freiburg, data is recorded and analyzed at billions of points every millisecond. The data is used by the control system, which makes it possible to respond directly to the measurement results. “Quality is measured continuously, and the control system responds directly,” comments Becker. No more testing in the lab, and no need even for sampling. Everything runs automatically.

Pfizer transformed tablet and capsule production with continuous manufacturing, automation, and digitalization.

With a new automation and digitalization solution, Pfizer is aiming for continuous, fast, and flexible tablet manufacture.

Close to the “dream of every pharmacist”

Becker describes the dream of every pharmacist like this: “You put in all the ingredients at the start of the process, and out comes a finished capsule at the end.” With Continuous Manufacturing Technology (CMT), Pfizer is a little closer to making that dream a reality. The food and beverage industry led the way, and employees at Pfizer in Groton, Connecticut, USA, developed continuous manufacturing technology on that basis. CMT is now being introduced around the world, including in Freiburg.It makes production much faster and more flexible. In recent years, Becker has noticed that demand for medications is fluctuating more and more. Pfizer’s Freiburg location used to need up to four months to adjust to changes in volume. “But thanks to CMT, we now can just make a small adjustment in order for the plant to run faster or slower,” says Becker. “In other words, you can adapt to a new market situation in a matter of minutes.”

MES as the central element

The Manufacturing Execution System (MES) assumes a key role in the IT and automation project for Pfizer’s manufacturing facility in Freiburg: It forms the link between the process control system and the Electronic Batch Record (EBR) system that documents production electronically, manages all of the equipment and the process chains, and integrates all higher and lower-level systems to form an end-to-end solution for data recording and processing.

The automation solution is based on Simatic IT. To control the new plant units, the project team used powerful, high-availability Simatic S7 controllers and a Simatic WinCC SCADA system to visualize the processes. In addition to the shelf servicing unit in the high-rack store, which uses a Simatic S7-1500 as its head PLC, a vertical conveyor was also incorporated in the new MES solution to supply the equipment on the first and second floors with bulk and granulate containers. The individual systems work together seamlessly and enable the processes to function smoothly.

Robotic arm on an automated production line.

Optimierte Logistik

Als Pfizer beschloss, die Produktion mit einer neuen, kontinuierlichen Anlage zu erweitern, mussten auch die Systeme für den Materialtransport und die Produktionssteuerung auf einer einheitlichen Plattform untergebracht werden. Das bedeutete, dass viele Produktionsstufen und eine Regalbedieneinheit mit 120 Big-Bag-Stellplätzen in die automatisierten Materialtransport- und Prozessautomatisierungssysteme integriert werden mussten. Die neuen Gebäude für die kontinuierliche Fertigung wurden auch mit automatisierten Systemen für kontinuierliches Wiegen und Produzieren sowie mit einem elektronischen Prozessdokumentationssystem ausgestattet.

Die Umwelt ist auch einer der Gewinner

„Pfizer denkt immer an die Umwelt“, sagt Becker. „Wir verfolgen eine ganzheitliche Sichtweise und versuchen, umweltfreundliche Systeme so weit wie möglich in unsere Prozesse einzubeziehen.“ Allein bei diesem Projekt wurde der Transport von Rohstoffen per Lkw um fast 50 Prozent reduziert. Solaranlagen trocknen die für die Produktion benötigte Luft, LEDs sorgen für die Beleuchtung im gesamten Gebäude, und die Wärme und Kühlung, die bei Prozessen entstehen, werden zurückgewonnen.

In Deutschland als Hochlohnland arbeiten

Eine Frage, die Becker regelmäßig gestellt wird, ist, ob es sich lohnt, in einem Hochlohnland wie Deutschland, in eine automatisierte und digitalisierte Produktion zu investieren. „Deutschland ist ein hochgebildetes Land“, stellt er fest. „Unsere Mitarbeiter sind sehr gut qualifiziert, um automatisierte Systeme zu bedienen und zu verstehen. Und so können wir mit einem hohen Automatisierungsgrad hier genauso effizient produzieren wie in einem Land mit niedrigeren Lohnkosten — vielleicht sogar noch effizienter.“

The environment is also one of the winners

“Pfizer always considers the environment,” says Becker. “We adopt an end-to-end view and try to include environmentally friendly systems in our processes as much as possible.” In this project alone, the transportation of raw materials by truck was cut by almost 50 percent. Solar thermal systems dry the air needed for production, LEDs provide lighting throughout the building, and the heat and cooling resulting from processes is recovered.

Working in Germany as a high-wage country

One question Becker is regularly asked is whether it’s worthwhile to invest in automated and digitalized production in a high-wage country like Germany. “Germany is a highly educated country,” he observes. “Our employees are very well qualified to operate and also to understand automated systems. And thus, with a high level of automation in place, we can manufacture just as efficiently here as in a country with lower wage costs – perhaps even more so.”

Viele Effizienzsteigerungen

Dank seiner neuen Automatisierungs- und Digitalisierungslösung kann Pfizer nun alle Prozesse an seinem Standort Freiburg kontinuierlich überwachen und so seine Qualitätsstandards weiter verbessern. Die Prozesse sind flexibler als zuvor und können besser an aktuelle Anforderungen angepasst werden. Die digitale Prozessverwaltung und Dokumentation, liefert auch wertvolle Informationen, um die Produktionseffizienz in Freiburg kontinuierlich zu verbessern. Die Daten der Prozesse können verwendet werden, um die Prozess- und Produktqualität sowie die Anlagenleistung mithilfe prozessorientierter Indikatoren online zu überprüfen. Dadurch können Medikamente schneller zugelassen und auf den Markt gebracht werden. Wenn wir noch einen Schritt weiter gehen, bedeutet das auch, dass Technologien und Prozesse an verschiedenen Standorten analysiert und miteinander verglichen werden können — ein wichtiger Aspekt für ein global operierendes Unternehmen. Darüber hinaus können neue Produkte und Verfahren gemeinsam entwickelt und zur Marktreife gebracht werden.

Reibungslose Produktion für Patienten

Die Tabletten und Kapseln aus Freiburg werden zur Behandlung von Krebs, Schmerzen und Herzerkrankungen bei Patienten verwendet. „Wir haben immer im Hinterkopf, dass die Produktion dazu da ist, den Patienten zu dienen und das nicht nur, der Technologie oder einer Organisation zuliebe“, bemerkt Becker. Deshalb hat Qualität für ihn oberste Priorität, gefolgt von Versorgungssicherheit. „Kein Patient sollte auf eines unserer Produkte warten müssen.“ April 2018

Gloved hand sorting red and white capsules on a tray.

Smooth production for patients

The tablets and capsules from Freiburg are used for treating cancer, pain, and heart ailments in patients. “We always have in the back of our minds that production is there to serve the patients, and is not just for the sake of the technology or any organization,” Becker notes. That is why quality is his top priority, followed by security of supply. “No patient should be left waiting for any of our products.” April 2018