Øk tempoet - vaksineutvikling og produksjon

Digital tvilling: den virkelige og digitale verdenen i en lukket sløyfe

Vi tilbyr en innovativ portefølje av Digital Enterprise løsninger - det dekker produktdesign, som her utvikler vaksinen og lager den aktive ingrediensen, ellers referert til som primærbehandling, og produksjon av selve legemidlet, eller sekundær behandling. Vi samarbeidet med GSK og ATOS for å utvikle et innovativt konsept kalt digital tvilling, som kombinerer den virkelige og den digitale verdenen i en lukket sløyfe.

Fokus på adjuvantteknologier hos GSK

Som den første applikasjonen for å teste den digitale tvillingen, har GSK, Siemens og ATOS utviklet en proof-of-concept digital tvilling spesielt for utvikling og produksjon av adjuvantteknologier. Adjuvanser er vaksinetilsetningsstoffer som øker immunresponsen. Dette kan spille en viktig rolle for å beskytte mennesker med svakere immunforsvar, for eksempel eldre voksne og immundeprimerte mennesker. Adjuvanser bidrar også til å redusere volumet av antigen som kreves for hver dose vaksine, noe som tillater tilførsel av flere vaksinedoser når etterspørselen er høy.

Sterk programvare for en utfordrende oppgave

For simuleringen måtte den «svarte boksen» av hjelpestoffer først dekodes. Ved hjelp av mekaniske modeller og kunstig intelligens (AI) utviklet partnerne en hybridmodell for å simulere og overvåke prosessen. Som sådan knytter den digitale tvillingen prosessparametrene til kvaliteten på adjuvansen. Sensorene og prosessanalyseteknologien (PAT) gir informasjon som gir tvillingen mat til å forutsi kvaliteten på produktet. Eventuelle avvik fra optimal kvalitet forventes, og tvillingen virker på prosessparametrene for å rette opp og oppfylle målkravene. Ulike programvareløsninger spiller inn her:

• PAT leveres av Simatic SIPAT, som sikrer ubegrenset datatransparens fra og med produktutvikling og mater de korrelerte dataene tilbake i prosessen.
• Den helt integrerte automatiseringsportalen (TIA Portal) integrerer maskinvare, programvare og tjenester, muliggjør fullstendig tilgang til hele det digitaliserte automatiseringssystemet og danner grunnlaget for ingeniørprosessen som brukes i implementeringen.
• Simuleringsprogramvare ble brukt i prosessmodellering og visualisering. Prosessen støttes også av Machine Learning.

Simulering: beregningsstrømningsdynamikk (CFD)

Tidsfaktoren utgjorde imidlertid en spesiell utfordring for adjuvanssimulering. Fordi adjuvansenes partikkelsimulering er svært beregningsintensiv, kan beregningsprosessen ta flere timer. Det er et problem for sanntidsinteraksjon mellom den digitale tvillingen og den virkelige verden.

Prosjektpartnerne hentet derfor prosessen illustrert her og simulerte den ved hjelp av beregningsstrømningsdynamikk (CFD). Dette gjorde det mulig for dem å generere og lagre simuleringsfiler for alle slags saker på forhånd. I kombinasjon med data fra statistisk prøveplanlegging (DoE) og maskinlæring gir dette dem muligheten til å forutsi adjuvanspartiklene som vil bli opprettet med hver endring i kritiske parametere. Som et resultat er modellen i sanntid kapabel.

Digitalisering: et raskere tempo for utvikling og produksjon av nye vaksin

Med digitale tvillinger er det nå mulig å samle inn data for å forstå nøyaktig hva som skjer i sanntid under vaksineproduksjon, noe som muliggjør optimalisering av driften. Det tillater ikke bare overvåking av komplekse prosesser, men forutsier også hvordan endringer vil påvirke dem.

Kort sagt, å vende seg til digitalisering bidrar til å øke hastigheten på ting hos GSK. I neste trinn ønsker GSK å samarbeide med oss for å støtte visjonen om å etablere og introdusere nye digitale tvillinger for hele vaksineutviklingsprosessen for nye vaksiner. Dermed vil de digitale tvillingene av produkt, produksjon og ytelse knyttes sammen.

Mai 2021