Digital Process Twin minskar J&J produktionstid och kostnader

Reaktorkärlet innehåller ett lösningsmedel i vilket kemiska produkter löses upp under rätt förhållanden för att reagera tillsammans på bästa sätt. Då måste man få ut de nybildade kemiska produkterna ur kärlet för att göra den slutliga medicinen, säger Niels. ”För att göra det är det viktigt att hindra de nya kemiska produkterna från att lösas upp och att få dem att återsmälta eller kristallisera istället. För att uppnå detta ersätts det upplösande lösningsmedlet med ett kristalliserande lösningsmedel: lösningsmedelsom kopplaren. Omkopplingen görs ofta genom destillation eller kokning. För en tusen-liters tank kan det äta upp mycket tid. Till exempel, om en syntes tar 80 timmar totalt, kan lösningsmedelsomkopplaren ensam använda upp 20 av dessa timmar.

”Först skapade vi en processmodell i gPROMS FormulatedProducts, en avancerad processmodelleringsplattform. Det är en revolutionerande programvara som låter oss samla mekanisk kunskap - hur du kan förvänta dig att en reaktion som denna ska fortsätta på en (bio) vetenskaplig grund. Så processmodellen är faktiskt en virtuell kopia av produktionsprocessen, och det är en av de grundläggande komponenterna i en Digital Twin. Vilket innebär att på denna nivå skiljer sig vårt tillvägagångssätt från en mer datafokuserad modell. Det ger oss många fördelar — det gör att vi kan utföra storskaliga optimeringar, vi behöver enormt mindre data (med en faktor fem), och inte bara kan vi sätta i drift förändringarna snabbare, utan de blir lättare att underhålla”, förklarar Nicolas Catrysse, Business Development Digitalization Solutions på Siemens.

Pilotprojektets resultat var imponerande. Den Digital Process Twin gjorde det möjligt att minska lösningsmedelskonsumtionen med 30%. Omkopplingstiden minskade med 35% och det var också den totala kostnaden. ”Resultaten överträffade våra förväntningar”, förklarar Niels.

Effektiviteten är inte bara ekonomiskt lönsam utan också mer robust. Idag har vi utökat pilotprojektet till ytterligare fyra lösningsmedelsväxlar, där vi hoppas kunna få liknande resultat eftersom dessa ekonomier inte bara är begränsade till detta specifika användningsfall.

Att använda dessa modeller i en miljö med god tillverkningspraxis (GMP) innebär stora utmaningar. Allt måste uppfylla de GMP-standarder som fastställts av US Food and Drug Administration (FDA) och Europas europeiska läkemedelsmyndighet (EMA). Det innebär att hantera granskningsspår, versionshantering, dataintegritet, säkerhet och så mycket mer. Nicolas: ”När vi tillämpar modeller i kommersiell produktionsskala täcker vi alla ytterligare krav genom vår SIPAT mjukvaruplattform. Det kan vi göra tack vare vår kunskap om processanalysteknik (PAT). SIPAT har dessutom förmågan att fungera som ett centralt PAT-kvalitetsdatahanteringssystem, både i labbet, vid en pilotanläggning och i kommersiell skala. Det systemet gör dessa modeller praktiska, effektiva och snabba, med fantastiska resultat.”

Virtuellt hela vägen från labb till apotek

Digital Process TwinS är mycket lovande för läkemedelssektorn, avslutar Niels. ”Det här är bara början. Det finns helt klart många sätt att producera mycket effektivare och med mindre miljöpåverkan. Med denna teknik kommer vi också att kunna utveckla nya processer mycket snabbare i framtiden, och med Siemens har vi en idealisk partner för att göra det — tack vare deras kombination av programvarukunskap, deras kunskap om vårt område och deras erfarenhet av processer inom läkemedel och andra sektorer.

Så småningom kommer vi att kunna använda virtuella modeller hela vägen från utvecklingsstadiet till kommersiell produktion. Den tid som räddar oss kommer också att rädda många liv.