Digital Process Twin zmanjšuje čas in stroške proizvodnje J&J

Kuhanje s farmacevtskimi sestavinami

Kako nastane zdravilo v J&J Innovative Medicine? Laboratorij razvija postopni kemijski načrt (postopek) za pripravo nove aktivne sestavine. Ko je laboratorijska faza končana, se izdelava poveča v več fazah, od en liter do več deset tisoč litrov v primeru komercialne proizvodnje. Razvoj poteka v dveh belgijskih obratih, mini tovarni za kemijski razvoj (CDMP, v Beerseju) in pilotnem obratu za kemijski razvoj (CDPP, v Geelu).

»Izdelava kemičnih izdelkov je nekoliko podobna kuhanju,« pojasnjuje Niels. »Sestavine zmešate v reakcijsko posodo in pride nekaj novega. V procesu kuhanja se morate veliko osredotočiti na pomembne parametre, kot so temperatura, tlak in hitrost mešanja, da zagotovite varno in zanesljivo kakovost prave izdelke. Gledamo te parametre nenehno.«

»Če optimiziramo stikalo s topilom, prihranite veliko časa in povečajte učinkovitost na vseh področjih. Vsako podjetje želi proizvajati čim bolj učinkovito, vendar stvari postajajo še bolj nujne, kadar gre za človeška življenja. Optimizirano stikalo nam pomaga tudi pri uporabi manj kemičnih izdelkov. Kar je pomembno, ker v podjetju J&J skušamo zmanjšati vpliv naših proizvodnih procesov na okolje. Zato smo vzpostavili pilotni projekt s podjetjem Digital Process Twin podjetja Siemens — najprej optimiziramo eno stikalo s topilom, s končnim ciljem optimizacije vseh stikal.«

»Ko smo zgradili model, smo ga kalibrirali s podatki, pridobljenimi iz procesa, kar pomeni iz resničnega življenja. S temi podatki smo zgradili digitalno aplikacijo z Platforma digitalnih aplikacij GPRoms, ali GdAP. Ta postopek poteka v odprti zanki. Nato smo pogledali, kako se je model odzval na vnos iz sistema za nadzor procesa, in zaključili smo z zaprto zanko. GdAP nenehno daje napovedi na poti, ki jih nato primerja z dejanskimi podatki. To nam omogoča nenehno izboljševanje procesa.«

»Pogosto ga primerjam z GPS-om,« dodaja Niels. »Potujemo iz določene sestave topil - lokacija A, v drugo sestavo - lokacijo B. Model nas bo vodil od A do B v realnem času po najkrajši poti ali najhitrejši ali najbolj ekološki poti. Izvaja idealno pot in jo še naprej optimizira kot funkcijo dejanskih razmer — ali gre za obvoz ali nesrečo?«

»Poleg tega obstajajo tudi velike prednosti, ko nastavljate nove procese. Samo optimizacija obstoječih stikal za topila je zelo donosna sama po sebi. In če lahko model uporabimo pred razširitvijo proizvodnje — kar pomeni v laboratoriju — prihranimo še več časa in sredstev. Navsezadnje je eksperimentiranje v laboratoriju veliko cenejše kot eksperimentiranje v industrijskem obsegu. Zdaj torej preučujemo, kako lahko uporabimo laboratorijske podatke za izdelavo modelov, ki jih lahko kasneje uporabimo za večjo proizvodnjo.«

Široka razpoložljivost modelov

»Pred kratkim smo uporabili tudi Digital Process Twin za razvoj novega procesa, ki vključuje sušenje z zamrzovanjem. To je bila reakcija, zaradi katere se je temperatura znotraj reakcijske posode dvignila, vendar je bilo treba temperaturo tudi ohraniti pod določeno vrednostjo, sicer reakcija ne bi uspela. Postopek je deloval v laboratoriju, vendar se s širitvijo v industrijski obseg parametri spremenijo. V tem primeru bi običajno nastavili testno konfiguracijo in eksperimentirali, dokler ne dobimo pravih parametrov. Toda tokrat smo lahko konfiguracijo zagnali virtualno in model je pokazal, da postopek v takem obsegu sploh ne bo deloval. To nam je prihranilo veliko časa in sredstev.«