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

Digital Process Twin Tvin 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 Siemens kako bi proizvodnju učinila efikasnijom.

J&J-ov digitalni blizanac: ubrzavanje inovacija

Ulazak novih proizvoda na tržište što je brže moguće — u J&J Inovativna medicina 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 kompanije Siemens. „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 napravimo velika smanjenja vremena obrade, potrošnje hemijskih proizvoda i troškova.“

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

Kuvanje sa farmaceutskim sastojcima

Kako nastaje lek u J&J Innovative Medicine? Laboratorija razvija stepenasti hemijski plan (proces) za pripremu novog aktivnog sastojka. Kada se laboratorijska faza završi, izrada se ubrzava u nekoliko faza, od jedan litar do desetine 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. Gledamo te parametre stalno.“

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

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, rastvarajući rastvarač se zamenjuje rastvaračem za kristalizaciju: prekidač rastvarača. 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, mi uštedite mnogo vremena i povećajte efikasnost širom sveta. 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 - optimizujući jedan prekidač sa rastvaračem 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 Solutions za digitalizaciju, Siemens

Prekidač virtuelnog rastvarača

„Prvo smo stvorili 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 jedna je od osnovnih komponenti Digitalnog blizanca. Što znači da se na ovom nivou naš pristup razlikuje od modela koji je više fokusiran 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, Solutions 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 Platforma za digitalne aplikacije GPRoms, 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 predviđa usput, koje 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 - lokacija A, u drugu kompoziciju - lokaciju B. Model će nas voditi od A do B u realnom vremenu najkraćom rutom, ili najbržom ili najekološkom. 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. 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

Primenite modele u GMP okruženju

Korišćenje ovih modela u okruženju dobre proizvodne prakse (GMP) predstavlja značajni izazovi. 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 PAT sistem upravljanja kvalitetom podataka, i u laboratoriji, u pilot fabrici i u komercijalnom nivou. Taj sistem čini ove modele praktičnim, efikasnim i brzim, sa zapanjujućim rezultatima.“

Široka dostupnost modela

„Nedavno smo takođe koristili 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

Blizanci digitalnih procesa su veoma obećavajući za farmaceutski sektor, zaključuje Niels. „Ovo je samo početak. Jasno je da postoji mnogo načina da se proizvode 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 želite da poboljšate sopstvenu proizvodnju pomoću Digital Process Twin? Samo nas kontaktirajte i zajedno ćemo razraditi prilagođeno rešenje.