Didinti tempą - vakcinų kūrimas ir gamyba

Skaitmeninis dvynys: tikrasis ir skaitmeninis pasauliai uždarame cikle

Mes siūlome novatorišką skaitmeninių įmonių sprendimų portfelį - jis apima produkto dizainą, kuris čia yra kuriant vakciną ir gaminant veikliąją medžiagą, kitaip vadinamą pirminiu perdirbimu, ir paties vaisto gamyba, arba antrinis perdirbimas. Bendradarbiavome su GSK ir ATOS kurdami inovatyvią koncepciją, pavadintą digital twin dvyniu, kuri sujungia realų ir skaitmeninį pasaulius uždaroje cikle.

Dėmesys GSK pagalbinėms technologijoms

Kaip pirmoji programa, skirta išbandyti skaitmeninį dvynį, GSK, Siemens ir ATOS sukūrė koncepcijos įrodantį digital twin dvynį, specialiai skirtą pagalbinių technologijų kūrimui ir gamybai. Adjuvantai yra vakcinos priedai, stiprinantys imuninį atsaką. Tai gali atlikti esminį vaidmenį siekiant padėti apsaugoti žmones su silpnesne imunine sistema, pavyzdžiui, vyresnio amžiaus suaugusiuosius ir imuninę depresiją turinčius žmones. Adjuvantai taip pat padeda sumažinti kiekvienai vakcinos dozei reikalingą antigeno kiekį, leidžiantį tiekti daugiau vakcinos dozių, kai paklausa yra didelė.

Stipri programinė įranga sudėtingai užduočiai

Modeliavimui pirmiausia reikėjo dekoduoti adjuvantų dalelių “juodoji dėžė”. Naudodami mechaninius modelius ir dirbtinį intelektą (AI), partneriai sukūrė hibridinį modelį, skirtą modeliuoti ir stebėti procesą. Taigi digital twin susieja proceso parametrus su adjuvanto kokybe. Jutikliai ir procesų analitinė technologija (PAT) suteikia informaciją, kuri maitina dvynius prognozuoti produkto kokybę. Numatomas bet koks nukrypimas nuo optimalios kokybės, o dvynys veikia proceso parametrus, kad ištaisytų ir atitiktų tikslinius reikalavimus. Čia veikia įvairūs programinės įrangos sprendimai:

• PAT teikia “Simatic SIPAT”, kuris užtikrina nevaržomą duomenų skaidrumą pradedant produkto kūrimu ir koreliuotus duomenis tiekia atgal į procesą.
• Visiškai integruotas automatikos portalas (TIA Portal) integruoja aparatinę, programinę įrangą ir paslaugas, palengvindamas visišką prieigą prie visos skaitmenizuotos automatikos sistemos ir sudarydamas pagrindą inžineriniam procesui, naudojamam įgyvendinant.
• Modeliavimo programinė įranga buvo naudojama procesų modeliavimui ir vizualizavimui. Procesą taip pat palaiko mašininis mokymasis.

Modeliavimas: skaičiuojamoji srauto dinamika (CFD)

Tačiau laiko faktorius kėlė ypatingą iššūkį adjuvantiniam modeliavimui. Kadangi adjuvantų dalelių modeliavimas labai reikalauja skaičiavimo, skaičiavimo procesas gali užtrukti kelias valandas. Tai realaus laiko sąveikos tarp skaitmeninio dvynio ir realaus pasaulio problema.

Todėl projekto partneriai išgavo čia iliustruotą procesą ir imitavo jį naudodami skaičiuojamąją srauto dinamiką (CFD). Tai leido jiems iš anksto generuoti ir išsaugoti modeliavimo failus visų rūšių atvejais. Kartu su statistinių tyrimų planavimo (DoE) ir mašininio mokymosi duomenimis tai suteikia jiems galimybę numatyti adjuvantų daleles, kurios bus sukurtos su kiekvienu kritinių parametrų pasikeitimu. Dėl to modelis yra pajėgus realiuoju laiku.

Skaitmenizacija: spartesnis naujų vakcinų kūrimo ir gamybos tempas

Su skaitmeniniais dvynukais dabar galima rinkti duomenis, kad tiksliai suprastumėte, kas vyksta realiu laiku vakcinos gamybos metu, leidžiant optimizuoti operacijas. Ji leidžia ne tik stebėti sudėtingus procesus, bet ir prognozuoti, kaip pokyčiai juos paveiktų.

Trumpai tariant, kreipimasis į skaitmenizaciją padeda pagreitinti veiklą GSK. Kitame žingsnyje GSK nori bendradarbiauti su mumis, kad paremtų savo viziją steigti ir pristatyti naujus skaitmeninius dvynius visam naujų vakcinų kūrimo procesui. Taigi skaitmeniniai produkto, gamybos ir našumo dvyniai bus susieti kartu.

Gegužė 2021