Vauhdin tehostaminen - rokotteiden kehittäminen ja tuotanto

Digitaalinen kaksoset: todellinen ja digitaalinen maailma suljetussa silmukassa

Tarjoamme innovatiivisen Digital Enterprise -ratkaisujen valikoiman - se kattaa tuotesuunnittelun, joka on tässä rokotteen kehittäminen ja vaikuttavan aineen valmistaminen, jota kutsutaan myös ensisijaiseksi jalostukseksi, ja itse lääkkeen valmistaminen tai toissijainen jalostus. Teimme yhteistyössä GSK:n ja ATOSin kanssa innovatiivisen konseptin nimeltä digital twin, joka yhdistää todellisen ja digitaalisen maailman suljetussa silmukassa.

Keskity adjuvanttitekniikoihin GSK:ssa

Ensimmäisenä sovelluksena digitaalisen twinin testaamiseen GSK, Siemens ja ATOS ovat kehittäneet proof-of-concept -digitaalisen kaksosen erityisesti adjuvanttiteknologioiden kehittämiseen ja valmistukseen. Adjuvantit ovat rokotteen lisäaineita, jotka lisäävät immuunivastetta. Tällä voi olla olennainen rooli suojellessaan ihmisiä, joilla on heikompi immuunijärjestelmä, kuten vanhempia aikuisia ja immuunimasentuneita ihmisiä. Adjuvantit auttavat myös vähentämään jokaiselle rokoteannokselle tarvittavan antigeenin määrää, mikä mahdollistaa enemmän rokoteannoksia kysynnän ollessa suuri.

Vahva ohjelmisto haastavaan tehtävään

Simulaatiota varten adjuvanttien hiukkasten ”musta laatikko” oli ensin dekoodattava. Mekaanisten mallien ja tekoälyn (AI) avulla kumppanit kehittivät hybridimallin prosessin simuloimiseksi ja seuraamiseksi. Sellaisenaan digital twin yhdistää prosessiparametrit adjuvantin laatuun. Anturit ja prosessianalyyttinen tekniikka (PAT) tarjoavat tietoa, joka ruokkii kaksosta tuotteen laadun ennustamiseksi. Mahdolliset poikkeamat optimaalisesta laadusta odotetaan, ja kaksoset vaikuttavat prosessiparametreihin korjaamaan ja täyttämään tavoitevaatimukset. Erilaisia ohjelmistoratkaisuja tulee pelaamaan täällä:

• PAT: n tarjoaa Simatic SIPAT, joka varmistaa rajoittamattoman tiedon läpinäkyvyyden tuotekehityksestä alkaen ja syöttää korreloidut tiedot takaisin prosessiin.
• Täysin integroitu automaatioportaali (TIA Portal) integroi laitteistot, ohjelmistot ja palvelut, mikä helpottaa täydellistä pääsyä koko digitaaliseen automaatiojärjestelmään ja muodostaa perustan toteutuksessa käytetylle suunnitteluprosessille.
• Prosessimallinnuksessa ja visualisoinnissa käytettiin simulaatio-ohjelmistoa. Prosessia tukee myös koneoppiminen.

Simulaatio: laskennallinen virtausdynamiikka (CFD)

Aikakerroin, kuitenkin, aiheutti erityisen haasteen adjuvanttisimulaatiolle. Koska adjuvanttien hiukkassimulointi on erittäin laskentavaltaista, laskentaprosessi voi kestää useita tunteja. Se on ongelma reaaliaikaisessa vuorovaikutuksessa digital twinin ja todellisen maailman välillä.

Siksi projektikumppanit poimivat tässä kuvatun prosessin ja simuloivat sitä laskennallisen virtausdynamiikan (CFD) avulla. Tämä antoi heille mahdollisuuden luoda ja tallentaa simulaatiotiedostoja kaikenlaisiin tapauksiin etukäteen. Yhdessä tilastollisen koesuunnittelun (DoE) ja koneoppimisen tietojen kanssa tämä antaa heille mahdollisuuden ennustaa adjuvanttien hiukkaset, jotka syntyvät jokaisen kriittisten parametrien muutoksen yhteydessä. Tämän seurauksena malli on reaaliaikainen.

Digitalisaatio: uusien rokotteiden kehittämiseen ja valmistukseen nopeutuu

Digitaalisten kaksosten avulla on nyt mahdollista kerätä tietoja ymmärtääksesi tarkalleen, mitä rokotteiden tuotannon aikana tapahtuu reaaliajassa, mikä mahdollistaa toiminnan optimoinnin. Se mahdollistaa monimutkaisten prosessien seurannan lisäksi myös ennustaa, miten muutokset vaikuttavat niihin.

Lyhyesti sanottuna siirtyminen digitalisaatioon auttaa nopeuttamaan asioita GSK:ssa. Seuraavassa vaiheessa GSK haluaa työskennellä kanssamme tukeakseen näkemystään uusien digitaalisten kaksosten perustamisesta ja käyttöönotosta koko uusien rokotteiden kehittämisprosessissa. Siten tuotteen, tuotannon ja suorituskyvyn digitaaliset kaksoset yhdistetään toisiinsa.

Toukokuu 2021