Niels Vandervoort a J&J Innovative Medicine-től és Nicolas Catrysse a Siemens-től

A Digital Process Twin csökkenti a J&J gyártási idejét és költségeit

Ha a gyógyszeriparban dolgozik, a forgalomba hozatali rövid idő életeket menthet. Ezért használja a J&J Innovative Medicine a Siemens Digital Process Twin készülékét, hogy hatékonyabbá tegye a termelést.

J&J digitális ikerje: Az innováció felgyorsítása

Új termékek a lehető leggyorsabban kerülnek piacra — itt: J&J Innovatív Orvostudomány Belgiumban — Ez nem csupán közgazdaságtan kérdése, hanem gyakran élet és halál kérdése. A gyártási folyamatok optimalizálása érdekében a vállalat kísérleti projektet indított a Siemens Digital Process Twin segítségével. „Az eredmények lenyűgözőek voltak” - mondja Niels Vandervoort, a J&J Innovative Medicine üzemi adatok és rendszerek kísérleti vezetője. „A kísérleti projekt segített nagyban csökkenteni a feldolgozási időt, a vegyi termékfogyasztást és a költségeket.”

Laboratory technician in protective gear examining vials in a pharmaceutical manufacturing facility

Főzés gyógyszeripari összetevőkkel

Hogyan jön létre egy gyógyszer a J&J Innovative Medicine-nél? A labor lépésenkénti kémiai tervet (folyamatot) dolgoz ki egy új hatóanyag elkészítésére. Miután a laboratóriumi szakasz befejeződött, a gyártást több fázisban felgyorsítják, kezdve egy liter - tízezer liter kereskedelmi termelés esetén. A fejlesztés két belga létesítményben zajlik, a vegyipari fejlesztési mini üzemben (a CDMP, Beerse-ben) és a kémiai fejlesztési kísérleti üzemben (CDPP, Geelben).

„A vegyi termékek előállítása kissé olyan, mint a főzés” - magyarázza Niels. „Összekeverjük az összetevőket egy reakcióedényben, és valami új jön ki. A „főzési” folyamat során sokat kell koncentrálnia olyan fontos paraméterekre, mint a hőmérséklet, a nyomás és a keverési sebesség, hogy mindig biztonságosan és megbízható minőségben kapja meg a megfelelő termékeket. Figyeljük ezeket a paramétereket állandóan.”

A J&J-nél igyekszünk minimálisra csökkenteni termelési folyamataink környezeti hatását. Ezért alakítottunk ki egy kísérleti projektet a Siemens Digital Process Twin készülékével.

Niels Vandervoort, Vezető menedzser, kísérleti üzemadatok és rendszerek, J&J Innovatív Orvostudomány

Az oldódástól a kristályosodásig

„A reaktoredény olyan oldószert tartalmaz, amelyben a kémiai termékeket megfelelő körülmények között oldják fel, hogy a lehető legjobb módon reagáljanak egymással. Ezután ki kell vennie az újonnan képződött vegyi termékeket az edényből, hogy elkészíthesse a végső gyógyszert” - mondja Niels. „Ehhez fontos, hogy az új vegyi termékek ne oldódjanak fel, és helyette újra megszilárduljanak vagy kristályosodjanak. Ennek elérése érdekében az oldódó oldószert kristályosító oldószerrel helyettesítjük: az oldószerkapcsoló. A kapcsolást gyakran desztillációval vagy forralással végzik. Egy ezer literes tartály esetében ez sok időt elfogyaszthat. Például, ha a szintézis összesen 80 órát vesz igénybe, akkor önmagában az oldószerkapcsoló akár 20 órát is felhasználhat.

„Ha optimalizáljuk az oldószerkapcsolót, akkor sok időt takaríthat meg és növeli a hatékonyságot az egész területen. Bármely vállalkozás a lehető leghatékonyabban akar termelni, de a dolgok még sürgetőbbé válnak, ha emberi életet érint. Az optimalizált kapcsoló segít kevesebb vegyi termék felhasználásában is. Ami azért fontos, mert a J&J-nél igyekszünk minimálisra csökkenteni termelési folyamataink környezeti hatását. Ezért alakítottunk ki egy kísérleti projektet a Siemens Digital Process Twin készülékével — először egy oldószeres kapcsoló optimalizálásával, amelynek végső célja az összes kapcsoló optimalizálása.”

A modell folyamatosan előrejelzéseket készít, amelyeket aztán összehasonlít a tényleges adatokkal. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy folyamatosan javítsuk a folyamatot.

Nicolas Catrysse, BD digitalizációs megoldások, Siemens

Virtuális oldószeres kapcsoló

„Először létrehoztunk egy folyamat modell benn gPROMS FormulatedProducts, egy fejlett folyamatmodellező platform. Ez egy forradalmi szoftver, amely lehetővé teszi számunkra, hogy mechanikai ismereteket gyűjtsünk - hogyan kell elvárni egy ilyen reakciót (bio) tudományos alapon. Tehát a folyamatmodell valójában a gyártási folyamat virtuális másolata, és ez a Digital Twin egyik alapvető összetevője. Ami azt jelenti, hogy ezen a szinten megközelítésünk eltér az adatközpontú modelltől. Ez rengeteg előnnyel jár számunkra: lehetővé teszi nagyobb léptékű optimalizálásokat, tömegesen kevesebb adatra van szükségünk (ötszörösével), és nem csak gyorsabban tudjuk üzembe helyezni a változtatásokat, hanem könnyebben karbantarthatók is” — magyarázza Nicolas Catrysse, a Siemens üzletfejlesztési digitalizációs megoldásainak munkatársa.

„Miután elkészítettük a modellt, kalibráltuk azt a folyamatból származó adatokkal, vagyis a való életből. Ezekkel az adatokkal digitális alkalmazást építettünk GPRoms digitális alkalmazási platform, vagy GdAP. Ez az eljárás nyitott hurokban történik. Ezután megnéztük, hogyan reagált a modell a folyamatvezérlő rendszer bemenetére, és zárt hurkot kaptunk. A GdAP folyamatosan előrejelzéseket tesz útközben, amelyet aztán összehasonlít a tényleges adatokkal. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy folyamatosan javítsuk a folyamatot.”

„Gyakran hasonlítom össze GPS-sel” - teszi hozzá Niels. „Az oldószerek egy bizonyos összetételéről - az A helyről, egy másik összetételre - a B helyre utazunk. A modell irányít minket A-tól B-ig valós időben a legrövidebb útvonalon, vagy a leggyorsabban vagy a legökológiábbon. Az ideális útvonalat adja ki, és folyamatosan optimalizálja azt a tényleges körülmények függvényében — van kitérő vagy baleset?”

A teljes költség 35% -kal csökkent

A kísérleti projekt eredményei lenyűgözőek voltak. A Digital Process Twin lehetővé tette az oldószerfogyasztás 30% -kal történő csökkentését. A váltási idő 35% -kal csökkent, csakúgy, mint a teljes költség. „Az eredmények meghaladták az elvárásainkat” - magyarázza Niels.

„A hatékonyság nemcsak gazdaságilag érdemes, hanem robusztusabb is. Ma kibővítettük a kísérleti projektet további négy oldószeres kapcsolóra, ahol reméljük, hogy hasonló eredményeket érhetünk el, mivel ezek a gazdaságok nem csak erre a konkrét felhasználási esetre korlátozódnak.”

„Ráadásul jelentős előnyök is vannak, ha új folyamatokat állít be. A meglévő oldószeres kapcsolók optimalizálása önmagában nagyon jövedelmező. Ha pedig alkalmazhatjuk a modellt a termelés bővítése előtt — vagyis a laboratóriumban —, még több időt és erőforrást takarítunk meg. Végül is a laboratóriumi kísérletezés sokkal olcsóbb, mint az ipari méretű kísérletezés. Tehát most azt vizsgáljuk, hogyan használhatunk laboratóriumi adatokat olyan modelleket készíteni, amelyeket később alkalmazhatunk nagyobb léptékű gyártáshoz.”

A teszt futtatása gyakorlatilag sok időt és erőforrást takarított meg nekünk.

Niels Vandervoort, Vezető menedzser, kísérleti üzemadatok és rendszerek, Johnson & Johnson innovatív orvoslás

Modellek alkalmazása GMP környezetben

Ezeknek a modelleknek a használata a helyes gyártási gyakorlat (GMP) környezetben bemutatja jelentős kihívások. Mindennek meg kell felelnie az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala (FDA) és az Európai Gyógyszerügynökség (EMA) által meghatározott GMP szabványoknak. Ez azt jelenti, hogy foglalkozunk az ellenőrzési nyomvonalakkal, a verziókészítéssel, az adatintegritással, a biztonsággal és még sok mással. Nicolas: „Amikor kereskedelmi gyártási léptékben alkalmazunk modelleket, a SIPAT szoftverplatformunkon keresztül minden további követelményt lefedünk. Ezt a folyamatanalitikai technológia (PAT) ismereteinknek köszönhetően tehetjük meg. A SIPAT emellett képes arra, hogy központi PAT minőségi adatkezelési rendszer, Mind a laboratóriumban, egy kísérleti üzemben, mind kereskedelmi léptékben. Ez a rendszer teszi ezeket a modelleket praktikussá, hatékonyabbá és gyorssá, lenyűgöző eredményekkel.”

A modellek széles körű elérhetősége

„Nemrég használtuk a Digital Process Twin készüléket egy új folyamatfejlesztéshez, amely fagyasztott szárítást is magában foglal. Ez egy olyan reakció volt, amely miatt a reakcióedény belsejében a hőmérséklet emelkedett, mégis a hőmérsékletet is egy bizonyos érték alatt kellett tartani, különben a reakció kudarcot vall. A folyamat a laboratóriumban működött, de az ipari méretre való kiterjesztés megváltoztatja a paramétereket. Ebben az esetben általában tesztkonfigurációt állítunk be és kísérletezünk, amíg meg nem kapjuk a megfelelő paramétereket. De ezúttal virtuálisan futtathattuk a konfigurációt, és a modell megmutatta, hogy a folyamat egyáltalán nem fog működni ilyen léptékben. Ez rengeteg időt és erőforrást takarított meg nekünk.”

Virtuális egészen a laboratóriumtól a gyógyszertárig

A Digital Process Twins nagyon ígéretes a gyógyszeripar számára - zárja le Niels. „Ez csak a kezdet. Nyilvánvalóan sok módja van Sokkal hatékonyabban és kevesebb hatással van a környezetre. Ezzel a technológiával a jövőben is sokkal gyorsabban tudunk új folyamatokat fejleszteni, és ehhez ideális partnerünk van — a szoftverismeretek, a szakterületünk ismereteinek, valamint a gyógyszeripari és egyéb ágazatokban szerzett folyamatokkal kapcsolatos tapasztalataiknak köszönhetően.

Végül képesek leszünk virtuális modelleket használni egészen a fejlesztési szakasztól a kereskedelmi gyártásig. Az az idő, ami megment minket, sok életet is megment.”

Two smiling technicians in a modern industrial facility

Vegye fel a kapcsolatot szakértőinkkel

Szeretné fejleszteni saját produkcióját a Digital Process Twin segítségével? Csak vegye fel velünk a kapcsolatot, és együtt dolgozunk ki egy testreszabott megoldást.

Kapcsolatfelvétel