Povečanje hitrosti - razvoj in proizvodnja cepiv

Digitalni dvojček: resnični in digitalni svet v zaprti zanki

Ponujamo inovativen portfelj rešitev Digital Enterprise, ki zajema oblikovanje izdelkov, pri čemer je razvoj cepiva in izdelava aktivne sestavine, sicer imenovane primarna predelava, ter proizvodnjo samega farmacevtskega izdelka ali sekundarno predelavo. Sodelovali smo z družbami GSK in ATOS pri razvoju inovativnega koncepta, imenovanega digital twin, ki združuje resnični in digitalni svet v zaprti zanki.

Osredotočite se na adjuvantne tehnologije pri GSK

Kot prva aplikacija za testiranje digitalnega dvojčka so GSK, Siemens in ATOS razvili digital twin, ki dokazuje koncept, posebej za razvoj in proizvodnjo adjuvantnih tehnologij. Adjuvansi so aditivi za cepivo, ki krepijo imunski odziv. To ima lahko bistveno vlogo pri zaščiti ljudi s šibkejšim imunskim sistemom, kot so starejši odrasli in imunsko depresivni ljudje. Adjuvansi pomagajo tudi zmanjšati količino antigena, potrebnega za vsak odmerek cepiva, kar omogoča ponudbo več odmerkov cepiva, kadar je povpraševanje veliko.

Močna programska oprema za zahtevno nalogo

Za simulacijo je bilo treba najprej dekodirati »črno škatlo« delcev adjuvantov. Z uporabo mehanskih modelov in umetne inteligence (AI) so partnerji razvili hibridni model za simulacijo in spremljanje procesa. Kot tak digital twin povezuje parametre procesa s kakovostjo adjuvansa. Senzorji in tehnologija procesne analitike (PAT) zagotavljajo informacije, ki hranijo dvojčka za napovedovanje kakovosti izdelka. Predvideva se vsako odstopanje od optimalne kakovosti, dvojček pa deluje na parametre procesa, da popravi in izpolni ciljne zahteve. Tu se pojavljajo različne programske rešitve:

• PAT zagotavlja Simatic SIPAT, ki zagotavlja neomejeno preglednost podatkov, začenši z razvojem izdelka, in korelirane podatke vnaša nazaj v proces.
• Portal za popolnoma integrirano avtomatizacijo (TIA Portal) vključuje strojno opremo, programsko opremo in storitve, kar omogoča popoln dostop do celotnega digitaliziranega sistema avtomatizacije in predstavlja osnovo za inženirski proces, ki se uporablja pri izvajanju.
• Simulacijska programska oprema je bila uporabljena pri modeliranju in vizualizaciji procesov. Proces podpira tudi strojno učenje.

Simulacija: računalniška dinamika pretoka (CFD)

Časovni dejavnik pa je predstavljal poseben izziv za adjuvantno simulacijo. Ker je simulacija delcev adjuvantov zelo zahtevna za računanje, lahko postopek izračunavanja traja več ur. To je problem za interakcijo med digital twin dvojčkom in resničnim svetom v realnem času.

Projektni partnerji so zato izvlekli tukaj prikazan postopek in ga simulirali z uporabo računalniške dinamike toka (CFD). To jim je omogočilo vnaprej ustvarjanje in shranjevanje simulacijskih datotek za vse vrste primerov. V kombinaciji s podatki iz načrtovanja statističnih preskušanj (DoE) in strojnega učenja jim to daje možnost napovedovanja delcev adjuvantov, ki bodo nastali z vsako spremembo kritičnih parametrov. Posledično je model sposoben v realnem času.

Digitalizacija: hitrejši tempo za razvoj in proizvodnjo novih cepiv

Z digitalnimi dvojčki je zdaj mogoče zbirati podatke, da natančno razumemo, kaj se dogaja v realnem času med proizvodnjo cepiva, kar omogoča optimizacijo delovanja. Omogoča ne le spremljanje zapletenih procesov, ampak tudi napoveduje, kako bi spremembe vplivale nanje.

Skratka, prehod na digitalizacijo pomaga pospešiti stvari v GSK. V naslednjem koraku želi GSK sodelovati z nami, da bi podprla svojo vizijo vzpostavitve in uvedbe novih digitalnih dvojčkov za celoten proces razvoja cepiva za nova cepiva. Tako bodo digitalni dvojčki izdelka, proizvodnje in uspešnosti povezani.

Maj 2021