Niels Vandervoort iš J&J Innovative Medicine ir Nicolas Catrysse iš Siemens

Digital Process Twin mažina J&J Innovative Medicine gamybos laiką ir sąnaudas.

Kai dirbate farmacijos pramonėje, trumpesnis laikas iki produkto pateikimo rinkai gali išgelbėti gyvybes. Todėl J&J Innovative Medicine naudoja Siemens „Digital Process Twin“, kad padidintų gamybos efektyvumą.

J&J Innovative Medicine „Digital Twin“: Inovacijų spartinimas

Naujų produktų pateikimas rinkai kuo greičiau—prieJ&J Innovative Medicine Belgijoje —Tai ne tik ekonomikos klausimas – dažnai tai gyvybės ir mirties reikalas. Siekdama optimizuoti savo gamybos procesus, įmonė įgyvendino pilotinį projektą, naudodama Siemens „Digital Process Twin“. „Rezultatai buvo įspūdingi“, – sako Niels Vandervoort, vyresnysis pilotinės gamyklos duomenų ir sistemų vadovas J&J Innovative Medicine. „Pilotinis projektas padėjo mums gerokai sutrumpinti apdorojimo laiką, sumažinti cheminių produktų sunaudojimą ir išlaidas."

Virimas su farmaciniais ingredientais

Kaip “J&J Innovative Medicine” atsiranda vaistas? Laboratorija kuria laipsnišką cheminį planą (procesą), skirtą paruošti naują veikliąją medžiagą. Baigus laboratorinę fazę, gamyba pagreitinama keliais etapais, nuo nuo vieno litro iki dešimčių tūkstančių litrų komercinės gamybos atveju. Plėtra vyksta dviejuose Belgijos objektuose: chemijos plėtros mini gamykloje (CDMP, Beerse) ir bandomojoje chemijos plėtros gamykloje (CDPP, Geel).

“Cheminių produktų gamyba yra šiek tiek panaši į virimą”, - aiškina Nielsas. “Sumaišote ingredientus reakcijos inde, ir išeina kažkas naujo. “Virimo” procese turite daug dėmesio skirti svarbiems parametrams, tokiems kaip temperatūra, slėgis ir maišymo greitis, kad visada saugiai ir patikimai gautumėte tinkamus produktus. Mes stebime šiuos parametrus nuolat.”

J&J Innovative Medicine stengiasi kuo labiau sumažinti savo gamybos procesų poveikį aplinkai. Todėl įgyvendinome pilotinį projektą, naudodami Siemens „Digital Process Twin“.

Niels Vandervoort, Vyresnysis pilotinės gamyklos duomenų ir sistemų vadovas, J&J Innovative Medicine

Nuo tirpinimo iki kristalizacijos

„Reakcijos indelyje yra tirpiklis, kuriame cheminiai produktai ištirpsta ir tinkamomis sąlygomis reaguoja tarpusavyje geriausiu būdu. Tada reikia naujai susidariusius cheminius produktus išimti iš indelio, kad būtų pagamintas galutinis vaistinis preparatas“, – sako Niels Vandervoort. „Tam svarbu neleisti naujiems cheminių produktams ištirpti ir užtikrinti, kad jie vėl sukietėtų arba kristalizuotųsi. Norint tai pasiekti,tirpiklis, kuriame tirpsta medžiagos, pakeičiamas kristalizuojančiu tirpikliu: tirpiklio keitimas. Šis pakeitimas dažnai atliekamas distiliacijos arba virimo būdu. Tūkstančio litrų talpoje tai gali užtrukti nemažai laiko. Pavyzdžiui, jei sintezė užtrunka 80 valandų iš viso, vien tirpiklio keitimas gali sunaudoti net 20 iš tų valandų."

“Jei optimizuosime tirpiklio jungiklį, sutaupykite daug laiko ir padidinkite efektyvumą visame pasaulyje. Bet kuris verslas nori gaminti kuo efektyviau, tačiau reikalai tampa dar skubesni ten, kur dalyvauja žmonių gyvybės. Optimizuotas jungiklis taip pat padeda mums naudoti mažiau cheminių produktų. Tai svarbu, nes “J&J” stengiamės kuo labiau sumažinti savo gamybos procesų poveikį aplinkai. Štai kodėl mes sukūrėme bandomąjį projektą su “Siemens” “Digital Process Twin” - iš pradžių optimizuoti vieną tirpiklio jungiklį, kurio galutinis tikslas - optimizuoti visus jungiklius.”

Modelis nuolat pateikia prognozes, kurias vėliau lygina su tikraisiais duomenimis. Tai leidžia mums nuolat tobulinti procesą.

Modelis nuolat generuoja prognozes, kurias vėliau lygina su faktiniais duomenimis. Tai leidžia mums nuolat gerinti procesą., BD Digitalization Solutions, Siemens

Virtualus tirpiklio keitimas

„Pirmiausia sukūrėme procesų modelįin gPROMS FormulatedProducts, Pažangi procesų modeliavimui skirta platforma. Tai revoliucinė programinė įranga, leidžianti mums kaupti mechanines žinias — kaip tikėtis, kad tokia reakcija vyks (bio)moksliniu pagrindu. Todėl procesų modelis iš tiesų yra gamybos proceso virtuali kopija ir vienas iš pagrindinių „Digital Twin“ komponentų. Tai reiškia, kad šiame lygyje mūsų požiūris skiriasi nuo labiau duomenimis grindžiamo modelio. Tai suteikia daug pranašumų — leidžia atlikti didesnio masto optimizacijas, mums reikia žymiai mažiau duomenų (penkis kartus mažiau), o pakeitimus ne tik galima greičiau įgyvendinti, bet ir juos bus lengviau prižiūrėti“, – paaiškina Nicolas Catrysse, „Business Development Digitalization Solutions“ vadovas Siemens.

„Kai sukūrėme modelį, jį kalibravome naudodami duomenis, gautus iš proceso, t. y. iš realaus gyvenimo. Remdamiesi tais duomenimis sukūrėme skaitmeninę programą su gPROMS Digital Applications Platform, arba gDAP. Šis procesas vyksta atviru ciklu. Tada stebėjome, kaip modelis reaguoja į duomenis iš proceso valdymo sistemos, ir taip gavome uždarą ciklą. gDAP constantly makes predictions kelyje, kurį vėliau lygina su faktiniais duomenimis. Tai leidžia mums nuolat tobulinti procesą.“

„Dažnai tai palyginu su GPS“, – priduria Niels Vandervoort. „Mes keliaujame nuo tam tikros tirpiklių sudėties – vietos A – iki kitos sudėties – vietos B.Modelis mus nukreips nuo A iki B realiu laiku trumpiausiu keliu, greičiausiu arba ekologiškiausiu. Jis pateikia idealią maršruto parinktį ir nuolat ją optimizuoja pagal faktines sąlygas – ar yra nukrypimas ar avarija?“

Bendros sąnaudos sumažėjo 35 %

Pilotinio projekto rezultatai buvo įspūdingi. „Digital Process Twin“ leido sumažinti tirpiklių sunaudojimą 30 %. . “The results outdid our expectations,” Niels explains.

„Efektyvumas ne tik ekonomiškai naudingas, bet ir patikimesnis. Šiandien pilotinį projektą išplėtėme dar keturiems tirpiklių keitimams, kuriuose tikimės gauti panašių rezultatų, nes šie efektyvumo privalumai nėra riboti tik šiuo konkrečiu atveju.“

„Be to, yra ir reikšmingų pranašumų kuriant naujus procesus. Net vien esamų tirpiklių keitimų optimizavimas yra labai naudingas. O jei modelį galime taikyti prieš plečiant gamybą – tai yra laboratorijoje – sutaupome dar daugiau laiko ir išteklių.“Juk eksperimentavimas laboratorijoje kainuoja gerokai mažiau nei eksperimentavimas pramoniniu mastu. Taigi dabar nagrinėjame, kaip galime panaudoti laboratorijos duomenis modeliams kurti, kuriuos vėliau galėsime pritaikyti didesnio masto gamyboje.“

Testo atlikimas virtualiai sutaupė mums daug laiko ir išteklių.

Niels Vandervoort, Vyresnysis pilotinės gamyklos duomenų ir sistemų vadovas, J&J Innovative Medicine

Modelių taikymas GMP aplinkoje

Šių modelių naudojimas Geros gamybos praktikos (GMP) aplinkoje kelia considerable challenges. Viskas turi atitikti GMP standartus, nustatytus U.S. Food and Drug Administration ir European Medicines Agency. Tai reiškia, kad reikia tvarkytis su auditų pėdsakais, versijų valdymu, duomenų vientisumu, saugumu ir dar daug kuo. Nicolas Catrysse: „Kai modelius taikome komercinės gamybos mastu, visas papildomas reikalavimas įgyvendinamas per mūsų SIPAT programinės įrangos platformą. Tai galime daryti dėka mūsų žinių apie procesų analitinę technologiją (PAT). Be to, SIPAT turi galimybę veikti kaip centrinė PAT kokybės duomenų valdymo sistema, laboratorijoje, pilotinėje gamykloje ir komercinės gamybos mastu. Ši sistema daro šiuos modelius praktiškus, efektyvius ir greitus, pasiekiant įspūdingus rezultatus.“

Platus modelių prieinamumas

„Visai neseniai taip pat naudojome „Digital Process Twin“ naujo proceso kūrimui, susijusiam su džiovinimu šalčiu. Tai buvo reakcija, kurios metu reagento indelio viduje kildavo temperatūra, tačiau temperatūra taip pat turėjo būti palaikoma žemiau tam tikros ribos, kitaip reakcija nepavyktų. Procesas laboratorijoje veikė, tačiau plečiant jį iki pramoninio masto parametrai keičiasi. Tokiu atveju paprastai nustatytume testinę konfigūraciją ir eksperimentuotume, kol surastume tinkamus parametrus. Tačiau šį kartą galėjome konfigūraciją vykdyti virtualiai, ir modelis parodė, kad procesas tokio masto apskritai neveiktų. Tai sutaupė mums daug laiko ir išteklių.”

Virtual all the way from lab to pharmacy

Niels Vandervoort apibendrina, kad „Digital Process Twin“ turi didžiulį potencialą farmacijos sektoriuje. „Tai tik pradžia. Akivaizdu, kad yra daugybė būdųgaminti daug efektyviau ir darant mažesnį poveikį aplinkai. Su šia technologija ateityje galėsime kurti naujus procesus daug greičiau, o bendradarbiaudami su Siemens turime idealią partnerystę tam pasiekti — dėka jų programinės įrangos žinių, mūsų srities supratimo ir patirties dirbant su procesais farmacijos bei kitose srityse.

Galiausiai galėsime naudoti virtualius modelius nuo kūrimo etapo iki komercinės gamybos. Laikas, kurį tai sutaupo, taip pat padės išgelbėti daug gyvybių.“

Two smiling technicians in a modern industrial facility

Susisiekite su mūsų ekspertais

Would you like to improve your own production with Digital Process Twin? Just contact us, and we'll work out a customized solution together.

Susisiekite su mumis