Accélérer le 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 permettra de livrer plus rapidement des vaccins de haute qualité.
Digitaliser la chaîne de valeur des vaccins pour l'optimiser
À l'heure actuelle, le développement des 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. Le fait de pouvoir considérer le processus dans son ensemble et de numériser l'ensemble de la chaîne de valeur représenterait une amélioration significative.
Jumeau numérique : le monde réel et le monde numérique en boucle fermée
Nous proposons un portefeuille innovant de solutions d'entreprise numérique. Il couvre la conception des produits, c'est-à-dire le développement du vaccin et la fabrication de l'ingrédient actif, également appelé traitement primaire, et la fabrication du produit pharmaceutique lui-même, ou le traitement secondaire. Nous avons collaboré avec GSK et ATOS pour développer un concept innovant baptisé digital twin, qui combine le monde réel et le monde numérique en boucle fermée.
Concentrez-vous sur les technologies adjuvantes chez GSK
En tant que première application permettant de tester le jumeau numérique, GSK, Siemens et ATOS ont développé un jumeau numérique de preuve de concept spécialement conçu pour le développement et la fabrication de technologies adjuvantes. Les adjuvants sont des additifs vaccinaux qui renforcent la réponse immunitaire. Cela peut jouer un rôle essentiel dans la protection des 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 de fournir davantage de doses de vaccin lorsque la demande est forte.
Un logiciel performant pour une tâche exigeante
Pour la simulation, la « boîte noire » contenant les particules des adjuvants a d'abord dû être décodée. À l'aide de modèles mécaniques et d'intelligence artificielle (IA), les partenaires ont développé un modèle hybride pour simuler et surveiller le processus. Ainsi, le digital twin relie les paramètres du processus à la qualité de l'adjuvant. Les capteurs et la technologie d'analyse des processus (PAT) fournissent des informations qui alimentent le jumeau afin de prédire la qualité du produit. Tout écart par rapport à la qualité optimale est anticipé et le double agit sur les paramètres du processus afin de rectifier et de répondre aux exigences cibles. Différentes solutions logicielles entrent en jeu ici :
- Le PAT est fourni par Simatic SIPAT, qui garantit une transparence illimitée des données, dès le développement des produits, et intègre les données corrélées au processus.
- Le portail d'automatisation totalement intégré (TIA Portal) intègre du matériel, des logiciels et des services, facilitant ainsi un accès complet à l'ensemble du système d'automatisation numérisé et constituant la base du processus d'ingénierie utilisé pour la mise en œuvre.
- Un logiciel de simulation a été utilisé pour modéliser et visualiser les processus. Le processus est également soutenu par le machine learning.
Simulation : dynamique informatique des flux (CFD)
Le facteur temps a toutefois posé un défi particulier pour la simulation des adjuvants. La simulation des particules des adjuvants étant très gourmande en calculs, le processus de calcul peut prendre plusieurs heures. C'est un problème pour l'interaction en temps réel entre le digital twin 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 des flux informatique (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 issues de la planification statistique des essais (DoE) et de l'apprentissage automatique, cela leur permet de prédire les particules d'adjuvants qui seront créées à chaque modification 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
Grâce aux jumeaux numériques, il est désormais possible de collecter des données pour comprendre exactement ce qui se passe en temps réel pendant la production des vaccins, ce qui permet d'optimiser les opérations. Il permet non seulement de surveiller des processus complexes, mais aussi de prévoir l'impact des changements sur ceux-ci.
Bref, le passage à la numérisation permet d'accélérer les choses chez GSK. Dans la prochaine étape, GSK souhaite travailler avec nous pour soutenir sa vision qui consiste à créer et à introduire de nouveaux jumeaux numériques pour l'ensemble du processus de développement de nouveaux vaccins. Ainsi, les jumeaux numériques du produit, de la production et de la performance seront liés entre eux.
mai 2021