Niels Vandervoort iz kompanije J&J Innovative Medicine i Nicolas Catrisse iz Siemensa

Digital Process Twin smanjuje vreme i troškove proizvodnje J&J

Kada ste u farmaceutskoj industriji, kratko vreme za stavljanje na tržište može spasiti živote. Zato J&J Innovative Medicine koristi Digital Process Twin od Siemensa kako bi proizvodnja bila efikasnija.

J&J's Digital Twin: Ubrzanje inovacija

Unošenje novih proizvoda na tržište što je brže moguće - u J&J Innovative Medicine u Belgiji - to nije samo pitanje ekonomije; to je često pitanje života i smrti. Da bi optimizovala svoje proizvodne procese, kompanija je postavila pilot projekat koristeći Digital Process Twin od Siemensa. „Rezultati su bili impresivni“, kaže Niels Vandervoort, viši menadžer pilot podataka i sistema postrojenja u kompaniji J&J Innovative Medicine. „Pilot projekat nam je pomogao da smanjimo vreme obrade, potrošnju hemijskih proizvoda i troškove.“

Laboratory technician in protective gear examining vials in a pharmaceutical manufacturing facility

Kuvanje sa farmaceutskim sastoj

cima Kako nastaje lek u J&J Innovative Medicine? Laboratorija razvija stepenasti hemijski plan (proces) za pripremu novog aktivnog sastojka. Kada se laboratorijska faza završi, proizvodnja se ubrzava u nekoliko faza, od jednog litra do desetina hiljada litara u slučaju komercijalne proizvodnje. Razvoj se odvija u dva belgijska pogona, Mini fabrici za hemijski razvoj (CDMP, u Beerseu) i Pilot postrojenju za hemijski razvoj (CDPP, u Geelu).

„Pravljenje hemijskih proizvoda pomalo je poput kuvanja“, objašnjava Niels. „Mešate sastojke u reakcionoj posudi i izlazi nešto novo. U procesu „kuvanja“ morate se mnogo koncentrisati na važne parametre kao što su temperatura, pritisak i brzina mešanja kako biste bili sigurni da uvek dobijate prave proizvode bezbedno i pouzdanog kvaliteta. Stal no gledamo te parametre.“

U J&J pokušavamo da minimiziramo uticaj naših proizvodnih procesa na životnu sredinu. Zato smo postavili pilot projekat sa Digital Process Twin od Siemensa.

Niels Vandervoort, Viši menadžer podataka i sistema za pilot postrojenje, J&J Inovativna medicina

Od rastvaranja do kristalizacije

„Reaktorska posuda sadrži rastvarač u kojem se hemijski proizvodi rastvaraju pod pravim uslovima da bi zajedno reagovali na najbolji način. Tada morate izvaditi novoformirane hemijske proizvode iz posude da biste napravili konačni lek „, kaže Niels. „Da bi se to postiglo, važno je sprečiti da se novi hemijski proizvodi ne rastvaraju i da se umesto toga ponovo očvrsnu ili kristalizuju. Da bi se to postiglo, rast varač koji se rastvara zamenjuje kristalizujućim rastvaračem: prekidačem rastvar ača. Prekidač se često vrši destilacijom ili ključanjem. Za rezervoar od hiljadu litara, to može pojesti mnogo vremena. Na primer, ako sinteza traje ukupno 80 sati, sam prekidač rastvarača može da potroši do 20 tih sati.

„Ako optimizujemo prekidač rastvarača, štedimo mnogo vremena i povećavamo efikasnost u celini. Svako preduzeće želi da proizvodi što efikasnije, ali stvari postaju još hitnije tamo gde su uključeni ljudski životi. Optimizovani prekidač takođe nam pomaže da koristimo manje hemijskih proizvoda. Što je važno jer u J&J pokušavamo da minimiziramo uticaj naših proizvodnih procesa na životnu sredinu. Zato smo postavili pilot projekat sa Digital Process Twin kompanije Siemens - optimizacija jednog prekidača rastvarača u početku, sa krajnjim ciljem optimizacije svih prekidača.“

Model stalno pravi predviđanja, koja zatim upoređuje sa stvarnim podacima. To nam omogućava da stalno poboljšavamo proces.

Nicolas Catrisse, BD rešenja za digitalizaciju, Siemens

Prekidač virtuelnog rastvarača

„Prvo smo kreirali procesni model u gPROMS FormulatedProducts, napredna platforma za modeliranje procesa. To je revolucionarni softver koji nam omogućava prikupljanje mehaničkog znanja - kako treba očekivati da će se ovakva reakcija odvijati na (bio) naučnoj osnovi. Dakle, procesni model je zapravo virtuelna replika proizvodnog procesa i to je jedna od osnovnih komponenti Digital Twin. Što znači da se na ovom nivou naš pristup razlikuje od modela više fokusiranog na podatke. To nam daje mnogo prednosti - omogućava nam da izvršimo optimizacije većeg obima, potrebno nam je masovno manje podataka (za faktor pet), i ne samo da možemo brže pokrenuti promene, već će ih biti lakše održavati „, objašnjava Nicolas Catrisse, rešenja za digitalizaciju poslovnog razvoja u Siemensu.

„Nakon što smo izgradili model, kalibrisali smo ga podacima izvedenim iz procesa, što znači iz stvarnog života. Pomoću tih podataka izgradili smo digitalnu aplikaciju sa GPRoms platformom za digitalne aplikacije ili GdAP. Taj postupak se odvija u otvorenoj petlji. Zatim smo pogledali kako je model reagovao na ulaz iz sistema kontrole procesa i završili smo sa zatvorenom petljom. GdAP stalno pravi predviđanja usput, koja zatim upoređuje sa stvarnim podacima. To nam omogućava da stalno poboljšavamo proces.“

„Često ga upoređujem sa GPS-om“, dodaje Niels. „Putujemo sa određenog sastava rastvarača - lokacije A, do druge kompozicije - lokacije B. Model će nas voditi od A do B u realnom vremenu najkraćim putem, ili najbržim ili najekološkim putem. On daje idealnu rutu i nastavlja da je optimizuje kao funkciju stvarnih uslova - da li postoji obilazak ili nesreća?

Ukupni troškovi smanjeni za 35%

Rezultati pilot projekta bili su impresivni. The Digital Process Twin omogućio je smanjenje potrošnje rastvarača za 30%. Vreme prebacivanja je smanjeno za 35%, kao i ukupni troškovi. „Rezultati su nadmašili naša očekivanja“, objašnjava Niels.

„Efikasnost nije samo ekonomski vredna, već i robusnija. Danas smo proširili pilot projekat na još četiri prekidača rastvarača, gde se nadamo da ćemo dobiti slične rezultate jer ove ekonomije nisu ograničene samo na ovaj specifičan slučaj upotrebe.“

„Povrh toga, postoje i značajne prednosti kada postavljate nove procese. Samo optimizacija postojećih prekidača rastvarača je vrlo profitabilna sama po sebi. A ako možemo da primenimo model pre nego što proširimo proizvodnju - što znači u laboratoriji - štedimo još više vremena i resursa. Na kraju krajeva, eksperimentisanje u laboratoriji je mnogo jeftinije od eksperimentisanja u industrijskim razmerama. Dakle, sada gledamo kako možemo da koristimo laboratorijske podatke da napravimo modele koje kasnije možemo primeniti za proizvodnju većeg obima.“

Pokretanje testa praktično nam je uštedelo mnogo vremena i resursa.

Niels Vandervoort, Viši menadžer podataka i sistema za pilot postrojenje, Johnson & Johnson inovativna medicina

Primena modela u GMP okruženju Korišć

enje ovih modela u okruženju dobre proizvodne prakse (GMP) predstavlja značajne izazove. Sve mora da ispunjava GMP standarde koje su postavile Američka uprava za hranu i lekove (FDA) i Evropska agencija za lekove (EMA). To znači bavljenje revizorskim tragovima, verzijom, integritetom podataka, sigurnošću i još mnogo toga. Nikolas: „Kada primenjujemo modele u komercijalnom proizvodnom obimu, pokrivamo sve dodatne zahteve putem naše SIPAT softverske platforme. To možemo učiniti zahvaljujući našem poznavanju procesne analitičke tehnologije (PAT). SIPAT dodatno ima sposobnost da deluje kao centralni sistem upravljanja podacima o kvalitetu PAT, kako u laboratoriji, u pilot fabrici, tako i u komercijalnom nivou. Taj sistem čini ove modele praktičnim, efikasnim i brzim, sa zapanjujućim rezultatima.

Široka dostupnost modela

„Nedavno smo koristili i Digital Process Twin za razvoj novog procesa koji uključuje sušenje smrzavanjem. Ovo je bila reakcija koja je uzrokovala porast temperature unutar reakcionog suda, ali temperatura je takođe morala da se održava ispod određene vrednosti ili reakcija neće uspeti. Proces je radio u laboratoriji, ali širenje na industrijske razmere čini da se parametri menjaju. U tom slučaju, obično bismo postavili testnu konfiguraciju i eksperimentisali dok ne dobijemo prave parametre. Ali ovog puta smo mogli virtuelno pokrenuti konfiguraciju i model je pokazao da proces uopšte neće funkcionisati u toj skali. To nam je uštedelo mnogo vremena i resursa.

“

Virtuelno sve od laboratorije do apoteke

Digital Process Twins su veoma obećavajući za farmaceutski sektor, zaključuje Niels. „Ovo je samo početak. Očigledno postoji mnogo načina za proizvodnju mnogo efikasnije i sa manjim uticajem na životnu sredinu. Sa ovom tehnologijom takođe ćemo moći da razvijamo nove procese mnogo brže u budućnosti, a sa Siemensom imamo idealnog partnera za to - zahvaljujući njihovoj kombinaciji softverskog znanja, njihovom poznavanju naše oblasti i njihovom iskustvu sa procesima u farmaceutskim i drugim sektorima.

Na kraju ćemo moći da koristimo virtuelne modele sve od faze razvoja do komercijalne proizvodnje. Vreme koje nas spašava takođe će spasiti mnogo života.“

Two smiling technicians in a modern industrial facility

Stupite u kontakt sa našim stručnjacima

Da li biste želeli da poboljšate sopstvenu proizvodnju Digital Process Twin? Samo nas kontaktirajte i zajedno ćemo razraditi prilagođeno rešenje.

Kontaktirajte nas