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, fornendo una consegna più rapida di vaccini di alta qualità.
Digitalizzazione della catena del valore dei vaccini per l'ottimizzazione
In questo momento, lo sviluppo del vaccino procede in genere in molti piccoli silos, ognuno digitalizzato in una certa misura nel proprio ambiente, ma con poche connessioni tra di loro. È qui che esiste un potenziale di ottimizzazione. Poter considerare il processo nel suo insieme e digitalizzare l'intera catena del valore rappresenterebbe un miglioramento significativo.
Gemello digitale: il mondo reale e quello digitale in un circuito chiuso
Offriamo un portafoglio innovativo di soluzioni per le imprese digitali: copre 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 gemello digitale, che combina il mondo reale e quello digitale in un circuito chiuso.
Concentrarsi 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 aumentano 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 ogni dose di vaccino, consentendo la fornitura di più dosi di vaccino quando la domanda è elevata.
Un software potente per un compito impegnativo
Per la simulazione, la «scatola nera» delle particelle degli adiuvanti doveva prima essere decodificata. 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 target. Qui entrano in gioco varie soluzioni software:
- Il 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 Totally Integrated Automation Portal (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 degli 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, questo dà loro la capacità 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 rapido per lo sviluppo e la produzione di nuovi vaccini
Con i gemelli digitali, è ora possibile raccogliere dati per capire esattamente cosa sta succedendo in tempo reale durante la produzione di vaccini, consentendo l'ottimizzazione delle operazioni. Consente non solo il monitoraggio di processi complessi, ma prevede anche in che modo le modifiche potrebbero influire su di essi.
In breve, passare alla digitalizzazione aiuta a velocizzare le cose in GSK. Nella fase successiva, GSK vuole lavorare 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