Το Digital Process Twin μειώνει το χρόνο και το κόστος παραγωγής της J&J

Μαγειρική με φαρμακευτικά συστατικά

Πώς δημιουργείται ένα φάρμακο στην J&J Innovative Medicine; Το εργαστήριο αναπτύσσει ένα σταδιακό χημικό σχέδιο (μια διαδικασία) για την προετοιμασία ενός νέου δραστικού συστατικού. Μόλις ολοκληρωθεί η εργαστηριακή φάση, η κατασκευή αυξάνεται σε διάφορες φάσεις, από ένα λίτρο έως δεκάδες χιλιάδες λίτρα στην περίπτωση της εμπορικής παραγωγής. Η ανάπτυξη πραγματοποιείται σε δύο βελγικές εγκαταστάσεις, το μίνι εργοστάσιο χημικής ανάπτυξης (το CDMP, στο Beerse) και το πιλοτικό εργοστάσιο χημικής ανάπτυξης (CDPP, στο Geel).

«Η παραγωγή χημικών προϊόντων μοιάζει λίγο με το μαγείρεμα», εξηγεί ο Niels. «Αναμιγνύετε συστατικά σε ένα δοχείο αντίδρασης και βγαίνει κάτι νέο. Στη διαδικασία «μαγειρέματος», πρέπει να επικεντρωθείτε πολύ σε σημαντικές παραμέτρους όπως η θερμοκρασία, η πίεση και η ταχύτητα ανάμειξης για να βεβαιωθείτε ότι έχετε πάντα τα σωστά προϊόντα με ασφάλεια και αξιόπιστη ποιότητα. Παρακολουθούμε αυτές τις παραμέτρους συνέχεια.»

«Εάν βελτιστοποιήσουμε τον διακόπτη διαλύτη, εμείς Εξοικονομήστε πολύ χρόνο και αυξήστε την αποδοτικότητα σε όλους τους τομείς. Κάθε επιχείρηση θέλει να παράγει όσο πιο αποτελεσματικά μπορεί, αλλά τα πράγματα γίνονται ακόμη πιο επείγοντα όταν εμπλέκονται ανθρώπινες ζωές. Ένας βελτιστοποιημένος διακόπτης μας βοηθά επίσης να χρησιμοποιούμε λιγότερα χημικά προϊόντα. Αυτό είναι σημαντικό γιατί στην J&J προσπαθούμε να ελαχιστοποιήσουμε τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των διαδικασιών παραγωγής μας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δημιουργήσαμε ένα πιλοτικό έργο με το Digital Process Twin της Siemens - βελτιστοποιώντας αρχικά έναν διακόπτη διαλύτη, με απώτερο στόχο τη βελτιστοποίηση όλων των διακοπτών.»

«Αφού δημιουργήσαμε το μοντέλο, το βαθμονομηθήκαμε με δεδομένα που προέρχονται από τη διαδικασία, δηλαδή από την πραγματική ζωή. Με αυτά τα δεδομένα, δημιουργήσαμε μια ψηφιακή εφαρμογή με το Πλατφόρμα Ψηφιακών Εφαρμογών GPRoms, ή GdAP. Η διαδικασία αυτή λαμβάνει χώρα σε ανοικτό βρόχο. Στη συνέχεια εξετάσαμε πώς το μοντέλο ανταποκρίθηκε στην είσοδο από το σύστημα ελέγχου της διαδικασίας και καταλήξαμε με έναν κλειστό βρόχο. Το GdAP κάνει συνεχώς προβλέψεις στην πορεία, το οποίο στη συνέχεια συγκρίνει με τα πραγματικά δεδομένα. Αυτό μας επιτρέπει να βελτιώνουμε συνεχώς τη διαδικασία».

«Συχνά το συγκρίνω με ένα GPS», προσθέτει ο Niels. «Ταξιδεύουμε από μια συγκεκριμένη σύνθεση διαλυτών - τοποθεσία Α, σε μια άλλη σύνθεση - τοποθεσία Β. Το μοντέλο θα μας καθοδηγήσει από το Α στο Β σε πραγματικό χρόνο με τη συντομότερη διαδρομή, ή την ταχύτερη ή την πιο οικολογική. Εξάγει την ιδανική διαδρομή και συνεχίζει να τη βελτιστοποιεί ως συνάρτηση των πραγματικών συνθηκών - υπάρχει παράκαμψη ή ατύχημα;»

«Επιπλέον, υπάρχουν επίσης σημαντικά πλεονεκτήματα όταν δημιουργείτε νέες διαδικασίες. Η βελτιστοποίηση των υφιστάμενων διακοπτών διαλύτη είναι πολύ κερδοφόρα από μόνη της. Και αν μπορέσουμε να εφαρμόσουμε το μοντέλο πριν επεκτείνουμε την παραγωγή - δηλαδή στο εργαστήριο - εξοικονομούμε ακόμη περισσότερο χρόνο και πόρους. Εξάλλου, ο πειραματισμός στο εργαστήριο είναι πολύ λιγότερο δαπανηρός από τον πειραματισμό σε βιομηχανική κλίμακα. Τώρα λοιπόν εξετάζουμε πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε εργαστηριακά δεδομένα για να φτιάξουμε μοντέλα που μπορούμε να εφαρμόσουμε αργότερα για παραγωγή μεγαλύτερης κλίμακας».

Ευρεία διαθεσιμότητα μοντέλων

«Μόλις πρόσφατα χρησιμοποιήσαμε επίσης το Digital Process Twin για μια νέα ανάπτυξη διαδικασίας που περιλαμβάνει την ξήρανση με κατάψυξη. Αυτή ήταν μια αντίδραση που προκάλεσε την αύξηση της θερμοκρασίας μέσα στο δοχείο αντίδρασης, ωστόσο η θερμοκρασία έπρεπε επίσης να διατηρηθεί κάτω από μια συγκεκριμένη τιμή διαφορετικά η αντίδραση θα αποτύχει. Η διαδικασία λειτούργησε στο εργαστήριο, αλλά η επέκταση σε βιομηχανική κλίμακα κάνει τις παραμέτρους να αλλάζουν. Σε αυτήν την περίπτωση, κανονικά θα δημιουργούσαμε μια δοκιμαστική διαμόρφωση και θα πειραματιζόμασταν μέχρι να λάβουμε τις σωστές παραμέτρους. Αλλά αυτή τη φορά θα μπορούσαμε να εκτελέσουμε τη διαμόρφωση εικονικά και το μοντέλο έδειξε ότι η διαδικασία απλά δεν θα λειτουργούσε καθόλου σε αυτήν την κλίμακα. Έτσι μας έσωσε πολύ χρόνο και πόρους.»