ペースを上げる-ワクチンの開発と生産

デジタルツイン：閉じたループ内の現実世界とデジタル世界

私たちは革新的なデジタルエンタープライズソリューションのポートフォリオを提供しています。その中には、ワクチンの開発と有効成分の製造（一次加工とも呼ばれる）の製品設計と、医薬品自体の製造、つまり二次加工が含まれます。私たちはGSKとATOSと協力して、現実世界とデジタル世界をクローズドループで組み合わせるデジタルツインという革新的なコンセプトを開発しました。

GSKではアジュバント技術に焦点を当てています

デジタルツインをテストする最初のアプリケーションとして、GSK、Siemens、ATOSは、アジュバント技術の開発と製造に特化した概念実証デジタルツインを開発しました。アジュバントは免疫反応を高めるワクチン添加物です。これは、高齢者や免疫力が低下している人など、免疫システムが弱い人を保護する上で重要な役割を果たします。アジュバントは、ワクチンの各投与に必要な抗原の量を減らすのにも役立ち、需要が高いときにより多くのワクチンを供給することができます。

やりがいのある作業に対応する強力なソフトウェア

シミュレーションでは、アジュバントの粒子の「ブラックボックス」を最初にデコードする必要がありました。パートナーは、機械モデルと人工知能（AI）を使用して、プロセスをシミュレートおよび監視するためのハイブリッドモデルを開発しました。そのため、デジタルツインはプロセスパラメータをアジュバントの品質にリンクします。センサーとプロセス分析技術（PAT）は、双子に製品の品質を予測するための情報を提供します。最適な品質からの逸脱が予想され、ツインはプロセスパラメータに基づいて修正し、目標の要件を満たします。ここでは、さまざまなソフトウェアソリューションが活躍します。

• PATはSimatic SIPATによって提供され、製品開発からデータの透明性を無制限に確保し、相関データをプロセスにフィードバックします。
• 完全統合オートメーションポータル（TIA Portal）は、ハードウェア、ソフトウェア、サービスを統合し、デジタル化されたオートメーションシステム全体に完全にアクセスできるようにし、実装に使用されるエンジニアリングプロセスの基礎を形成します。
• シミュレーションソフトウェアは、プロセスのモデリングと視覚化に使用されました。このプロセスは機械学習でもサポートされています。

シミュレーション:計算フローダイナミクス (CFD)

しかし、時間的要因はアジュバントシミュレーションにとって特に課題でした。アジュバントの粒子シミュレーションは計算量が多いため、計算プロセスには数時間かかることがあります。これは、デジタルツインと現実の世界をリアルタイムでやり取りする場合の問題です。

そこで、プロジェクトパートナーは、ここに示されているプロセスを抽出し、計算フローダイナミクス（CFD）を使用してシミュレートしました。これにより、あらゆる種類のケースのシミュレーションファイルを事前に生成して保存することができました。統計的試験計画（DoE）と機械学習のデータと組み合わせることで、重要なパラメータが変化するたびに生成されるアジュバントの粒子を予測することができます。その結果、このモデルはリアルタイム対応です。

デジタル化：新しいワクチンの開発と製造のペースが速くなります

デジタルツインでは、データを収集してワクチンの製造中にリアルタイムで何が起こっているかを正確に把握できるようになり、業務の最適化が可能になります。複雑なプロセスを監視するだけでなく、変更がプロセスにどのように影響するかを予測することもできます。

要するに、デジタル化に目を向けることは、GSKの業務をスピードアップするのに役立ちます。次のステップでは、GSKは私たちと協力して、新しいワクチンのワクチン開発プロセス全体に新しいデジタルツインを確立して導入するというビジョンを支援したいと考えています。したがって、製品、生産、パフォーマンスのデジタルツインは互いにリンクされます。

2021 年 5 月