Intensification du rythme - développement et production de vaccins
GSK, Siemens et Atos s'associent pour numériser le développement et la production de vaccins à l'aide d'un jumeau numérique. Cela réduira considérablement les délais de développement, ce qui accélérera la livraison de vaccins de haute qualité.
Numérisation de la chaîne de valeur des vaccins pour l'optimisation
heure actuelle, la mise au point de vaccins progresse généralement dans de nombreux petits silos, chacun étant numérisé dans une certaine mesure dans son propre environnement, mais avec peu de liens entre eux. C'est là qu'il y a un potentiel d'optimisation. Être en mesure de considérer le processus dans son ensemble et de numériser l'ensemble de la chaîne de valeur représenterait une amélioration importante.
jumeau numérique : le monde réel et le monde numérique en boucle fermée
Nous proposons un portefeuille innovant de Digital Enterprise solutions — elle couvre la conception du produit, c'est-à-dire la mise au point du vaccin et la fabrication de l'ingrédient actif, autrement appelé transformation primaire, et la fabrication du produit pharmaceutique lui-même ou de la transformation secondaire. Nous avons collaboré avec GSK et ATOS pour développer un concept novateur nommé digital twin, qui combine le monde réel et le monde numérique en boucle fermée.
Focus sur les technologies d'adjuvant chez GSK
En tant que première application pour tester le jumeau numérique, GSK, Siemens et ATOS ont mis au point un jumeau numérique de validation de concept spécialement conçu pour le développement et la fabrication de technologies d'adjuvant. Les adjuvants sont des additifs vaccinaux qui stimulent la réponse immunitaire. Cela peut jouer un rôle essentiel pour aider à protéger les personnes dont le système immunitaire est affaibli, comme les personnes âgées et les personnes immunodéprimées. Les adjuvants aident également à réduire le volume d'antigène requis pour chaque dose de vaccin, ce qui permet d'offrir davantage de doses de vaccin lorsque la demande est élevée.
Logiciel puissant pour une tâche difficile
Pour la simulation, il fallait d'abord décoder la « boîte noire » des particules des adjuvants. À l'aide de modèles mécaniques et d'intelligence artificielle (IA), les partenaires ont mis au point un modèle hybride pour simuler et surveiller le processus. Ainsi, le jumeau numérique relie les paramètres du processus à la qualité de l'adjuvant. Les capteurs et la technologie d'analyse des procédés (TAP) fournissent des informations qui alimentent le jumeau pour prédire la qualité du produit. Tout écart par rapport à la qualité optimale est prévu et le jumeau agit sur les paramètres du processus pour rectifier et respecter les exigences cibles. Diverses solutions logicielles entrent en jeu ici :
- PAT est fourni par Simatic SIPAT, qui assure une transparence sans restriction des données en commençant par le développement du produit et réinjecte les données corrélées dans le processus.
- Portail d'automatisation totalement intégré (TIA Portal) intègre du matériel, des logiciels et des services, facilitant un accès complet à l'ensemble du système d'automatisation numérisé et constituant la base du processus d'ingénierie utilisé dans la mise en œuvre.
- Des logiciels de simulation ont été utilisés pour la modélisation et la visualisation de processus. Le processus est également soutenu par l'apprentissage automatique.
Simulation : dynamique computationnelle des écoulements (CFD)
Le facteur temps a toutefois posé un défi particulier pour la simulation des adjuvants. Étant donné que la simulation des particules des adjuvants nécessite beaucoup de calcul, le processus de calcul peut prendre plusieurs heures. C'est un problème pour l'interaction en temps réel entre le jumeau numérique et le monde réel.
Les partenaires du projet ont donc extrait le processus illustré ici et l'ont simulé à l'aide de la dynamique computationnelle des flux (CFD). Cela leur a permis de générer et d'enregistrer à l'avance des fichiers de simulation pour toutes sortes de cas. En combinaison avec les données de la planification statistique des essais (DoE) et de l'apprentissage automatique, cela leur donne la capacité de prédire les particules des adjuvants qui seront créées à chaque changement des paramètres critiques. Par conséquent, le modèle est capable de fonctionner en temps réel.
Numérisation : accélération du développement et de la fabrication de nouveaux vaccins
Avec les jumeaux numériques, il est maintenant possible de recueillir des données pour comprendre exactement ce qui se passe en temps réel pendant la production de vaccins, ce qui permet d'optimiser les opérations. Il permet non seulement de surveiller les processus complexes, mais aussi de prédire comment les changements les affecteraient.
Bref, le passage à la numérisation permet d'accélérer les choses chez GSK. Dans la prochaine étape, GSK veut travailler avec nous pour soutenir sa vision d'établir et d'introduire de nouveaux jumeaux numériques pour l'ensemble du processus de développement de vaccins pour de nouveaux vaccins. Ainsi, les jumeaux numériques du produit, de la production et du rendement seront liés ensemble.
mai 2021