Accelerare il ritmo: sviluppo e produzione di vaccini
GSK, Siemens e Atos collaborano per digitalizzare lo sviluppo e la produzione di vaccini utilizzando un gemello digitale. Ciò ridurrà drasticamente i tempi di sviluppo, garantendo una consegna più rapida di vaccini di alta qualità.
Digitalizzazione della catena del valore dei vaccini per l'ottimizzazione
questo momento, lo sviluppo dei vaccini procede in genere in molti piccoli silos, ciascuno digitalizzato in una certa misura nel proprio ambiente, ma con poche connessioni tra di loro. È qui che esiste il potenziale di ottimizzazione. Poter considerare il processo nel suo insieme e digitalizzare l'intera catena del valore rappresenterebbe un miglioramento significativo.
Digital twin: il mondo reale e quello digitale in un ciclo chiuso
Offriamo un portafoglio innovativo di Digital Enterprise soluzioni: riguarda la progettazione del prodotto, che consiste nello sviluppo del vaccino e nella produzione del principio attivo, altrimenti denominato lavorazione primaria, e nella produzione del farmaco stesso o lavorazione secondaria. Abbiamo collaborato con GSK e ATOS per sviluppare un concetto innovativo chiamato digital twin, che combina il mondo reale e quello digitale in un circuito chiuso.
Concentrati sulle tecnologie adiuvanti in GSK
Come prima applicazione per testare il gemello digitale, GSK, Siemens e ATOS hanno sviluppato un gemello digitale proof-of-concept specifico per lo sviluppo e la produzione di tecnologie adiuvanti. Gli adiuvanti sono additivi vaccinali che potenziano la risposta immunitaria. Questo può svolgere un ruolo essenziale per aiutare a proteggere le persone con un sistema immunitario più debole, come gli anziani e le persone immunodepresse. Gli adiuvanti aiutano anche a ridurre il volume di antigene necessario per ciascuna dose di vaccino, consentendo la fornitura di più dosi di vaccino quando la domanda è elevata.
Software potente per un compito impegnativo
Per la simulazione, è stato necessario prima decodificare la «scatola nera» delle particelle degli adiuvanti. Utilizzando modelli meccanici e intelligenza artificiale (IA), i partner hanno sviluppato un modello ibrido per simulare e monitorare il processo. Pertanto, il gemello digitale collega i parametri di processo alla qualità dell'adiuvante. I sensori e la tecnologia analitica di processo (PAT) forniscono informazioni che consentono al gemello di prevedere la qualità del prodotto. Qualsiasi deviazione dalla qualità ottimale è prevista e il gemello agisce sui parametri di processo per rettificare e soddisfare i requisiti prefissati. Qui entrano in gioco diverse soluzioni software:
- PAT è fornito da Simatic SIPAT, che garantisce una trasparenza illimitata dei dati a partire dallo sviluppo del prodotto e reinserisce i dati correlati nel processo.
- Il portale di automazione totalmente integrato (TIA Portal) integra hardware, software e servizi, facilitando l'accesso completo all'intero sistema di automazione digitalizzato e costituendo la base per il processo di ingegneria utilizzato nell'implementazione.
- Il software di simulazione è stato utilizzato nella modellazione e visualizzazione dei processi. Il processo è supportato anche dal Machine Learning.
Simulazione: dinamica del flusso computazionale (CFD)
Il fattore tempo, tuttavia, ha rappresentato una sfida particolare per la simulazione adiuvante. Poiché la simulazione delle particelle con gli adiuvanti richiede un'elevata intensità di calcolo, il processo di calcolo può richiedere diverse ore. Questo è un problema per l'interazione in tempo reale tra il gemello digitale e il mondo reale.
I partner del progetto hanno quindi estratto il processo qui illustrato e lo hanno simulato utilizzando la dinamica del flusso computazionale (CFD). Ciò ha consentito loro di generare e salvare in anticipo file di simulazione per tutti i tipi di casi. In combinazione con i dati della pianificazione statistica degli studi (DoE) e dell'apprendimento automatico, ciò consente loro di prevedere le particelle degli adiuvanti che verranno create ad ogni modifica dei parametri critici. Di conseguenza, il modello è in grado di funzionare in tempo reale.
Digitalizzazione: un ritmo più veloce per lo sviluppo e la produzione di nuovi vaccini
Grazie ai gemelli digitali, è ora possibile raccogliere dati per capire esattamente cosa sta succedendo in tempo reale durante la produzione dei vaccini, consentendo l'ottimizzazione delle operazioni. Consente non solo il monitoraggio di processi complessi, ma prevede anche in che modo i cambiamenti potrebbero influire su di essi.
In breve, il passaggio alla digitalizzazione aiuta a velocizzare le cose in GSK. Nella fase successiva, GSK vuole collaborare con noi per sostenere la sua visione di creare e introdurre nuovi gemelli digitali per l'intero processo di sviluppo dei vaccini per nuovi vaccini. Pertanto, i gemelli digitali di prodotto, produzione e prestazioni saranno collegati tra loro.
Maggio 2021