Ускорение темпов — разработка и производство вакцин

Цифровой двойник: реальный и цифровой миры в замкнутом цикле

Мы предлагаем инновационный портфель решений Digital Enterprise, включающий разработку продукта, в том числе разработку вакцины и производство активного ингредиента (так называемая первичная обработка), а также производство самого фармацевтического препарата или вторичную переработку. В сотрудничестве с GSK и ATOS мы разработали инновационную концепцию под названием digital twin, которая объединяет реальный и цифровой миры в замкнутом цикле.

Сосредоточьтесь на адъювантных технологиях в GSK

В качестве первого приложения для тестирования цифрового двойника компании GSK, Siemens и ATOS разработали проверенный временем 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, необходимого для каждой дозы вакцины, что позволяет поставлять больше доз вакцины при высоком спросе.

Мощное программное обеспечение для 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 близнецу информацию, которая позволяет прогнозировать качество продукта. Любое отклонение от оптимального качества ожидается, и двойник воздействует на параметры процесса, исправляя и удовлетворяя целевые требования. Здесь можно использовать различные программные решения:

• PAT предоставляется компанией Simatic SIPAT, которая обеспечивает неограниченную прозрачность данных, начиная с разработки продукта, и передает коррелированные данные обратно в процесс.
• Портал Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) объединяет аппаратное, программное обеспечение и услуги, обеспечивая полный доступ ко всей цифровой системе автоматизации и формируя основу для процесса проектирования, используемого при внедрении.
• В 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 моделировании адъювантов. 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 описанный здесь процесс и смоделировали его с помощью вычислительной динамики потока (CFD). Это позволило им заранее создавать и сохранять файлы моделирования для всех типов случаев. В сочетании с данными статистического планирования испытаний (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 разработки и производства новых вакцин

Благодаря цифровым двойникам теперь можно собирать данные, позволяющие точно понимать, что происходит в режиме реального времени во время производства вакцин, что позволяет оптимизировать операции. Она 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