ペースを上げる-ワクチンの開発と生産

デジタルツイン:クローズドループの現実世界とデジタル世界私たちは革新的なポートフォリオを提供します

Digital Enterprise ソリューション — ワクチンの開発と有効成分の製造 (一次加工ともいう)、医薬品そのものの製造 (二次加工) を含む製品設計が含まれます。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結合す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におけるアジュバント技術への注力 GSK

、シーメンス、ATOSは、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、アジュバント技術の開発と製造に特化した概念実証用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、免疫系が弱い人を保護する上で重要な役割を果たします。また、アジュバントはワクチンの1回の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できるようになります。

困難な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

、まずアジュバントの粒子の「ブラックボックス」を解読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結び付けます。センサーとプロセス分析技術 (PAT) は、ツインに情報を供給して製品の品質を予測します。最適な品質からの逸脱が予測され、ツインはプロセスパラメータに基づいて調整を行い、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制限なく確保し、相関データをプロセスにフィードバックします。
• 完全統合型の自動化ポータル (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への完全なアクセスを容易にし、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。
• プロセスのモデリングと視覚化にはシミュレーションソフトウェアが使用されました。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、アジュバントシミュレーションでは時間係数が特に課題でした。アジュバントの粒子シミュレーションは計算量が非常に多いため、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世界がリアルタイムでやり取りする場合に問題になります。

そこで、プロジェクトパートナーは、ここに示したプロセスを抽出し、計算フローダイナミクス (CFD) を使用してシミュレーションしました。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に対応できます。

デジタル化:新しいワクチンの開発と製造のペースを速めるデジタルツインにより

、ワクチンの製造中に何が起こっているかをリアルタイムで正確に把握するためのデータを収集できるようになり、業務の最適化が可能になります。複雑なプロセスを監視できるだけでなく、変化がプロセスにどのような影響を与えるかを予測することもできます。

つまり、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。次のステップとして、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おける新しいデジタルツインを確立して導入するという同社のビジョンを支援したいと考えています。これにより、製品、生産、性能のデジタルツインが相互に連携することになります。

2021 年 5 月