Ускорение темпов — разработка и производство вакцин

Цифровой двойник: реальный и цифровой миры в замкнутом цикле

Мы предлагаем инновационное портфолио Digital Enterprise решения — сюда входит разработка продукта, в том числе разработка вакцины и производство активного ингредиента (т. е. первичная переработка), а также производство самого фармацевтического препарата или вторичная переработка. В сотрудничестве с GSK и ATOS мы разработали инновационную концепцию под названием «цифровой двойник», которая объединяет реальный и цифровой миры в замкнутом цикле.

основное внимание уделяется адъювантным технологиям. Компания GSK

, Siemens и ATOS впервые разработали пробный цифровой двойник специально для разработки и производства адъювантных технологий. Адъюванты — это вакцинные добавки, которые усиливают иммунный ответ. Это может сыграть важную роль в защите людей с ослабленной иммунной системой, таких как пожилые люди и люди с иммунодепрессией. Адъюванты также помогают уменьшить объем антигена, необходимый для каждой дозы вакцины, что позволяет поставлять больше доз вакцины в случае высокого спроса.

Мощное программное обеспечение для решения сложных задач

Для моделирования сначала нужно было расшифровать «черный ящик» частиц адъювантов. Используя механические модели и искусственный интеллект (ИИ), партнеры разработали гибридную модель для моделирования и мониторинга процесса. Таким образом, цифровой двойник связывает параметры процесса с качеством адъюванта. Датчики и технологическая аналитическая технология (PAT) предоставляют двойнику информацию, которая позволяет прогнозировать качество продукта. Любое отклонение от оптимального качества ожидается, и двойник воздействует на параметры процесса, исправляя их и удовлетворяя целевые требования. Здесь на помощь приходят различные программные решения: система

• PAT предоставляется компанией Simatic SIPAT, которая обеспечивает неограниченную прозрачность данных, начиная с разработки продукта, и передает коррелированные данные обратно в технологический процесс.
• Полностью интегрированный портал автоматизации (TIA Portal) объединяет аппаратное, программное обеспечение и услуги, обеспечивая полный доступ ко всей цифровой системе автоматизации и формируя основу процесса проектирования, используемого при внедрении.
• При моделировании и визуализации процессов использовалось программное обеспечение для моделирования. Этот процесс также поддерживается машинным обучением.

Моделирование: вычислительная динамика потока (CFD)

Однако фактор времени представлял особую проблему при адъювантном моделировании. Поскольку моделирование частиц адъювантов требует больших вычислительных ресурсов, процесс вычислений может занять несколько часов. Это проблема взаимодействия цифрового двойника с реальным миром в реальном времени.

Поэтому партнеры проекта извлекли изображенный здесь процесс и смоделировали его с помощью вычислительной динамики потоков (CFD). Это позволило им заранее создать и сохранить файлы моделирования для всех типов случаев. В сочетании с данными статистического планирования исследований (DoE) и машинного обучения это дает им возможность прогнозировать частицы адъювантов, которые будут образовываться при каждом изменении критических параметров. В результате модель работает в режиме реального времени.

Цифровизация: ускорение темпов разработки и производства новых вакцин

Благодаря цифровым двойникам теперь можно собирать данные, позволяющие в реальном времени точно понимать, что происходит во время производства вакцин, что позволяет оптимизировать операции. Это позволяет не только отслеживать сложные процессы, но и прогнозировать, как изменения повлияют на них.

Короче говоря, переход к цифровизации помогает ускорить работу GSK. На следующем этапе GSK хочет совместно с нами поддержать свое видение создания и внедрения новых цифровых двойников на протяжении всего процесса разработки вакцин для новых вакцин. Таким образом, цифровые двойники продукта, производства и производительности будут связаны друг с другом.

Май 2021 года