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Systèmes numériques d'exploitation professionnels en salle blanche pour la fabrication de produits pharmaceutiques et biotechnologiques.

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 une livraison plus rapide de vaccins de haute qualité.

Digitaliser la chaîne de valeur des vaccins à des fins d'optimisation

À l'

heure actuelle, le développement de vaccins progresse généralement dans de nombreux petits silos, chacun étant numérisé dans une certaine mesure dans son propre environnement, mais avec peu de connexions entre eux. C'est là qu'il existe 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 Digital Enterprise solutions — il couvre la conception du produit, 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 traitement secondaire. Nous avons collaboré avec GSK et ATOS pour développer un concept innovant appelé jumeau numérique, qui combine le monde réel et le monde numérique en boucle fermée.

GSK se concentre sur les technologies d'adjuvants

En tant que première application permettant de tester le jumeau numérique, GSK, Siemens et ATOS ont développé un jumeau numérique de preuve de concept spécifiquement pour le développement et la fabrication de technologies d'adjuvants. 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 contribuent 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 élevée.

Un

logiciel performant pour une tâche difficile

Pour la simulation, il a d'abord fallu décoder la « boîte noire » des particules des adjuvants. 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 jumeau numérique relie les paramètres du procédé à la qualité de l'adjuvant. Les capteurs et la technologie d'analyse des processus (PAT) fournissent des informations qui alimentent le jumeau pour prédire la qualité du produit. Tout écart par rapport à la qualité optimale est anticipé et le jumeau agit sur les paramètres du processus pour corriger et répondre aux exigences cibles. Différentes solutions logicielles entrent en jeu ici :

  • PAT est fourni par Simatic SIPAT, qui garantit une transparence illimitée des données dès le développement du produit et réintroduit les données corrélées dans le processus.
  • Le portail d'automatisation totalement intégré (TIA Portal) intègre du matériel, des logiciels et des services, facilitant l'accès complet à l'ensemble du système d'automatisation numérisé et constituant la base du processus d'ingénierie utilisé lors de la mise en œuvre.
  • Un logiciel de simulation a été utilisé pour la modélisation et la visualisation des processus. Le processus est également soutenu par l'apprentissage automatique.

Simulation : dynamique numérique des flux (CFD)

Le facteur temps posait toutefois 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 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 des flux computationnelle (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 des 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 également de prévoir comment les changements pourraient les affecter.

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 d'établir et d'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