제약 산업에 종사하는 경우 짧은 시장 출시만으로도 생명을 구할 수 있습니다.이것이 바로 J&J Innovative Medicine이 제품을 사용하는 이유입니다. Digital Process Twin Siemens는 생산 효율성을 높이기 위해 만들어졌습니다.
벨기에의 J&J Innovative Medicine에서 신제품을 가능한 한 빨리 시장에 출시하는 것은 단순히 경제학의 문제가 아니라 삶과 죽음의 문제인 경우가 많습니다. 이 회사는 생산 프로세스를 최적화하기 위해 다음을 사용하여 파일럿 프로젝트를 시작했습니다. Digital Process Twin 지멘스 출신.J&J Innovative Medicine의 플랜트 데이터 및 시스템 파일럿 수석 매니저인 닐스 밴더보트는 “결과는 놀라웠습니다”라고 말합니다.“파일럿 프로젝트를 통해 처리 시간, 화학 제품 소비 및 비용을 크게 줄일 수 있었습니다.”
J&J 이노베이티브 메디슨에서 의약품은 어떻게 만들어지나요?연구소에서는 새로운 활성 성분을 준비하기 위한 단계별 화학 계획 (공정) 을 개발합니다.실험 단계가 완료되면 제조 공정이 여러 단계로 확대됩니다. 상업적 생산의 경우 1리터에서 수만 리터로 늘어납니다.개발은 벨기에의 두 시설인 화학 개발 미니 플랜트 (CDMP, Beerse) 와 화학 개발 파일럿 플랜트 (CDPP, Geel) 에서 진행됩니다.
Niels는 “화학 제품을 만드는 것은 요리와 약간 비슷합니다”라고 설명합니다.“반응 용기에 재료를 섞으면 새로운 것이 나옵니다.'조리' 공정에서는 항상 올바른 제품을 안전하고 신뢰할 수 있는 품질로 얻을 수 있도록 온도, 압력 및 혼합 속도와 같은 중요한 파라미터에 집중해야 합니다.우리는 이러한 파라미터를 지속적으로 관찰합니다.”
J&J에서는 생산 공정이 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 노력합니다.이것이 바로 우리가 파일럿 프로젝트를 시작한 이유입니다. Digital Process Twin 지멘스에서 말이죠.
“반응기 용기에는 화학 제품이 적절한 조건에서 용해되어 최상의 방식으로 함께 반응하는 용매가 들어 있습니다.그런 다음 최종 약물을 만들기 위해 새로 형성된 화학 제품을 용기 밖으로 꺼내야 합니다.” 라고 Niels는 말합니다.“그러기 위해서는 새로운 화학 제품이 녹지 않도록 하고 대신 재고형화 또는 결정화되도록 하는 것이 중요합니다.이를 위해서는 용해 용매를 결정화 용매, 즉 용매 스위치로 대체해야 합니다.전환은 주로 증류 또는 끓임으로 이루어집니다.천 리터 탱크의 경우 시간이 많이 걸릴 수 있습니다.예를 들어 합성에 총 80시간이 걸린다면 용매 전환만으로도 이 중 20시간을 모두 소진할 수 있습니다.”
“솔벤트 스위치를 최적화하면 많은 시간을 절약하고 전반적으로 효율성을 높일 수 있습니다.모든 기업은 가능한 한 효율적으로 생산하기를 원하지만 사람의 생명이 개입되는 곳에서는 상황이 훨씬 더 시급해집니다.또한 스위치를 최적화하면 화학 제품 사용량을 줄일 수 있습니다.J&J에서는 생산 공정이 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 노력하고 있기 때문에 이 점이 중요합니다.이것이 바로 우리가 파일럿 프로젝트를 설립한 이유입니다. Digital Process Twin Siemens는 모든 스위치를 최적화하는 것을 궁극적인 목표로 처음에는 솔벤트 스위치 하나를 최적화하는 것을 목표로 삼았습니다.”
모델은 지속적으로 예측을 수행한 다음 이를 실제 데이터와 비교합니다.이를 통해 프로세스를 지속적으로 개선할 수 있습니다.
“먼저 에서 프로세스 모델을 만들었습니다. gPROMS FormulatedProducts고급 프로세스 모델링 플랫폼입니다.이런 반응이 (생물) 과학적 기반에서 어떻게 진행될 것으로 예상해야 하는지에 대한 기계적 지식을 수집할 수 있게 해주는 혁신적인 소프트웨어입니다.따라서 프로세스 모델은 실제로 생산 프로세스의 가상 복제본이며, 기본 구성 요소 중 하나입니다. Digital Twin.즉, 이 수준에서는 우리의 접근 방식이 데이터 중심 모델과는 다릅니다.이를 통해 많은 이점을 얻을 수 있습니다. 대규모 최적화를 수행할 수 있고 필요한 데이터가 엄청나게 적으며 (5분의 1), 변경 사항을 더 빠르게 적용할 수 있을 뿐만 아니라 유지 관리도 더 쉬워집니다.” 라고 Siemens의 비즈니스 개발 디지털화 솔루션 담당 Nicolas Catrysse는 설명합니다.
“모델을 만든 후 프로세스에서 파생된 데이터, 즉 실생활에서 얻은 데이터를 사용하여 모델을 보정했습니다.이 데이터를 바탕으로 gProms 디지털 애플리케이션 플랫폼 (GDAP) 으로 디지털 애플리케이션을 구축했습니다.이 절차는 오픈 루프에서 진행됩니다.그런 다음 프로세스 제어 시스템의 입력에 모델이 어떻게 반응하는지 살펴본 결과 폐쇄형 루프가 생성되었습니다.gDap은 그 과정에서 지속적으로 예측을 하고, 이를 실제 데이터와 비교합니다.이를 통해 프로세스를 지속적으로 개선할 수 있습니다.”
“저는 GPS와 비교하는 경우가 많습니다”라고 Niels는 덧붙입니다.“우리는 특정 용매 성분 (위치 A) 에서 다른 성분 (위치 B) 으로 이동하고 있습니다. 이 모델은 가장 짧은 경로, 가장 빠른 경로 또는 가장 친환경적인 경로를 통해 A에서 B 지점까지 실시간으로 안내합니다.이상적인 경로를 출력하고 이를 실제 상황에 따라 계속 최적화합니다. 우회로나 사고가 있었나요?”
파일럿 프로젝트의 결과는 인상적이었습니다. Digital Process Twin 용매 소비를 30% 줄일 수 있게 되었습니다.전환 시간이 35% 단축되었고 총 비용도 절감되었습니다.“결과는 우리의 기대를 뛰어넘었습니다”라고 Niels는 설명합니다.
“효율성은 경제적으로 가치가 있을 뿐만 아니라 더 강력합니다.오늘 우리는 파일럿 프로젝트를 솔벤트 스위치를 네 개 더 늘려 비슷한 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 이러한 경제성이 이러한 특정 사용 사례에만 국한되지 않기 때문입니다.”
“게다가 새 프로세스를 설정할 때 상당한 이점도 있습니다.기존 솔벤트 스위치를 최적화하는 것만으로도 매우 수익성이 높습니다.생산을 확대하기 전에, 즉 실험실에서 모델을 적용할 수 있다면 시간과 자원을 훨씬 더 절약할 수 있습니다.결국 실험실에서 실험하는 것이 산업 규모로 실험하는 것보다 비용이 훨씬 적게 듭니다.이제 실험실 데이터를 사용하여 나중에 대규모 생산에 적용할 수 있는 모델을 만드는 방법을 찾고 있습니다.”
테스트를 실행한 결과 시간과 리소스가 크게 절약되었습니다.
) 환경에서 이러한 모델을 사용하는 것은 상당한 문제를 야기합니다.모든 것이 미국 식품의약국 (FDA) 과 유럽의 유럽의약청 (EMA) 에서 정한 GMP 표준을 충족해야 합니다.즉, 감사 추적, 버전 관리, 데이터 무결성, 보안 등을 처리해야 합니다.Nicolas: “상용 생산 규모로 모델을 적용할 때는 SIPAT 소프트웨어 플랫폼을 통해 모든 추가 요구 사항을 충족합니다.공정 분석 기술 (PAT) 에 대한 지식 덕분에 이 작업을 수행할 수 있습니다.또한 SIPAT는 실험실, 파일럿 플랜트 및 상업적 규모 모두에서 중앙 PAT 품질 데이터 관리 시스템 역할을 할 수 있습니다.이 시스템은 이러한 모델을 실용적이고 효율적이며 빠르게 만들어 놀라운 결과를 제공합니다.”
“최근에 우리는 또한 다음을 사용했습니다. Digital Process Twin 동결 건조를 포함하는 새로운 공정 개발에 사용됩니다.이 반응으로 인해 반응 용기 내부의 온도가 상승했지만 온도 또한 일정 값 이하로 유지해야 했습니다. 그렇지 않으면 반응이 실패했습니다.이 공정은 실험실에서 진행되었지만 산업 규모로 확장하면 파라미터가 변경됩니다.이 경우 일반적으로 테스트 구성을 설정하고 올바른 파라미터가 나올 때까지 실험합니다.하지만 이번에는 구성을 가상으로 실행할 수 있었는데 모델을 통해 그 정도 규모에서는 프로세스가 전혀 작동하지 않는다는 것을 알 수 있었습니다.그래서 시간과 리소스가 많이 절약되었습니다.
”Digital Process Twin닐스는 제약 부문에서 s가 매우 유망하다고 결론지었습니다.“이것은 시작에 불과합니다.환경에 미치는 영향을 줄이면서 훨씬 더 효율적으로 생산할 수 있는 방법이 분명히 많이 있습니다.또한 이 기술을 통해 우리는 미래에 새로운 프로세스를 훨씬 더 빠르게 개발할 수 있을 것입니다. Siemens는 소프트웨어 지식, 우리 분야에 대한 지식, 제약 및 기타 분야의 프로세스에 대한 경험이 결합된 덕분에 이를 위한 이상적인 파트너를 갖게 되었습니다.
궁극적으로는 개발 단계부터 상업 생산까지 가상 모델을 사용할 수 있게 될 것입니다.시간을 절약하면 많은 생명도 구할 수 있습니다.”
다음과 같이 자체 제작을 개선하고 싶으십니까? Digital Process Twin?저희에게 연락하시면 맞춤형 솔루션을 함께 찾아드리겠습니다.