นีลส์ แวนเดอร์วอร์ต จาก J&J Innovative Medicine และ Nicolas Catrysse จากSiemens

Digital Process Twin ช่วยลดเวลาและต้นทุนในการผลิต J&J

เมื่อคุณอยู่ในอุตสาหกรรมยา เวลาอันสั้น ๆ ในการตลาดสามารถช่วยชีวิตได้นั่นคือเหตุผลที่ J&J Innovative Medicine ใช้ Digital Process Twin จากSiemens เพื่อทำให้การผลิตมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ดิจิทัลทวินของ J&J: เร่งนวัตกรรม

นำผลิตภัณฑ์ใหม่เข้าสู่ตลาดโดยเร็วที่สุด — ที่ เจแอนด์เจ นวัตกรรมเวชศาสตร์ ในเบลเยียม — นั่นไม่ใช่แค่คำถามของเศรษฐศาสตร์ มันมักเป็นเรื่องของชีวิตและความตายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิต บริษัท ได้จัดตั้งโครงการนำร่องโดยใช้ Digital Process Twin จากSiemens“ผลลัพธ์นั้นน่าประทับใจ” Niels Vandervoort ผู้จัดการอาวุโส นำร่องข้อมูลโรงงานและระบบของ J&J Innovative Medicine กล่าว“โครงการนำร่องช่วยให้เราลดเวลาในการประมวลผลการบริโภคผลิตภัณฑ์เคมีและต้นทุนอย่างมาก”

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

การทำอาหารด้วยส่วนผสมยา

ยาเสพติดเกิดขึ้นที่เจแอนด์เจ อินโนเวทีฟ เมดิซิน ได้อย่างไรห้องปฏิบัติการพัฒนาแผนเคมีทีละขั้นตอน (กระบวนการ) เพื่อเตรียมสารออกฤทธิ์ใหม่เมื่อขั้นตอนห้องปฏิบัติการเสร็จสิ้นการผลิตจะเพิ่มขึ้นในหลายขั้นตอน ตั้งแต่ หนึ่งลิตรถึงหมื่นลิตร ในกรณีของการผลิตเชิงพาณิชย์การพัฒนาเกิดขึ้นที่โรงงานเบลเยียมสองแห่ง ได้แก่ โรงงานพัฒนาเคมีขนาดเล็ก (CDMP ในBeerse) และโรงงานนำร่องการพัฒนาเคมี (CDPP, ใน Geel)

“การทำผลิตภัณฑ์เคมีนั้นเหมือนกับการปรุงอาหารเล็กน้อย” นีลส์อธิบาย“คุณผสมส่วนผสมในภาชนะปฏิกิริยา และออกมาเป็นสิ่งใหม่ในกระบวนการ 'การปรุงอาหาร' คุณต้องมุ่งเน้นไปที่พารามิเตอร์ที่สำคัญ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และความเร็วในการผสม เพื่อให้แน่ใจว่าคุณได้รับผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมอย่างปลอดภัยและมีคุณภาพที่เชื่อถือได้เสมอเราดูพารามิเตอร์เหล่านั้น ตลอดเวลา.”

ที่ J&J เราพยายามลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของกระบวนการผลิตของเรานั่นคือเหตุผลที่เราได้จัดตั้งโครงการนำร่องกับ Digital Process Twin จากSiemens

ไนลส์ แวนเดอร์วอร์ต, ผู้จัดการอาวุโส ข้อมูลและระบบโรงงานนำร่อง, เจแอนด์เจ นวัตกรรมเวชศาสตร์

จากการละลายไปจนถึงการตกผลึก

“ภาชนะเครื่องปฏิกรณ์มีตัวทำละลายที่ผลิตภัณฑ์เคมีละลายภายใต้สภาวะที่เหมาะสมเพื่อทำปฏิกิริยาเข้าด้วยกันในวิธีที่ดีที่สุดจากนั้นคุณต้องนำผลิตภัณฑ์เคมีที่เกิดขึ้นใหม่ออกจากภาชนะเพื่อทำยาขั้นสุดท้าย” นีลส์กล่าว“ในการทำเช่นนั้น สิ่งสำคัญคือต้องป้องกันไม่ให้ผลิตภัณฑ์เคมีใหม่ละลายและทำให้พวกมันแข็งตัวใหม่หรือตกผลึกแทนเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ตัวทำละลายที่ละลายจะถูกแทนที่ด้วยตัวทำละลายตกผลึก: สวิตช์ตัวทำละลายสวิตช์มักทำโดยการกลั่นหรือต้มสำหรับถังพันลิตรที่สามารถกินเวลามากตัวอย่างเช่น หากการสังเคราะห์ใช้เวลา 80 ชั่วโมงโดยรวม สวิตช์ตัวทำละลายเพียงอย่างเดียวสามารถใช้เวลา 20 ชั่วโมงเหล่านั้นได้”

“หากเราเพิ่มประสิทธิภาพสวิตช์ตัวทำละลายเรา ประหยัดเวลาเป็นจำนวนมากและเพิ่มประสิทธิภาพทั่วทั้งบอร์ด.ธุรกิจใด ๆ ต้องการผลิตอย่างมีประสิทธิภาพเท่าที่จะทำได้ แต่สิ่งต่าง ๆ เร่งด่วนยิ่งขึ้นเมื่อมีชีวิตมนุษย์เกี่ยวข้องสวิตช์ที่ปรับให้เหมาะสมยังช่วยให้เราใช้ผลิตภัณฑ์เคมีน้อยลงซึ่งมีความสำคัญเพราะที่ J&J เราพยายามลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของกระบวนการผลิตของเรานั่นคือเหตุผลที่เราจัดตั้งโครงการนำร่องด้วย Digital Process Twin จากSiemens ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพสวิตช์ตัวทำละลายหนึ่งตัวในตอนแรก โดยมีเป้าหมายสูงสุดในการเพิ่มประสิทธิภาพสวิตช์ทั้งหมด”

แบบจำลองทำการคาดการณ์อย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะเปรียบเทียบกับข้อมูลจริงนั่นช่วยให้เราปรับปรุงกระบวนการอย่างต่อเนื่อง

นิโคลัส แคทริสเซส, Solutions ชันระบบดิจิทัล BD, Siemens

สวิทช์ตัวทำละลายเสมือน

“ก่อนอื่นเราได้สร้าง แบบจำลองกระบวนการ ใน gPROMS FormulatedProductsซึ่งเป็นแพลตฟอร์มการสร้างแบบจำลองกระบวนการขั้นสูงเป็นซอฟต์แวร์ที่ปฏิวัติวงการที่ช่วยให้เรารวบรวมความรู้เชิงกล คุณควรคาดหวังว่าปฏิกิริยาเช่นนี้จะดำเนินต่อไปบนพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ (ชีวภาพ) อย่างไรดังนั้นรูปแบบกระบวนการจึงเป็นแบบจำลองเสมือนจริงของกระบวนการผลิต และเป็นหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานของ Digital Twinซึ่งหมายความว่าในระดับนี้ แนวทางของเราแตกต่างจากแบบจำลองที่เน้นข้อมูลมากขึ้นนั่นทำให้เรามีข้อได้เปรียบมากมายนั่นคือช่วยให้เราดำเนินการเพิ่มประสิทธิภาพมากขึ้น เราต้องการข้อมูลน้อยลงอย่างมาก (ปัจจัยห้า) และไม่เพียง แต่เราสามารถนำการเปลี่ยนแปลงไปใช้งานได้เร็วขึ้นเท่านั้น แต่ยังสามารถบำรุงรักษาได้ง่ายขึ้น” Nicolas Catrysse นักพัฒนาธุรกิจดิจิทัลSolutions ชันที่Siemens อธิบาย

“หลังจากที่เราสร้างแบบจำลองแล้วเราปรับเทียบด้วยข้อมูลที่ได้มาจากกระบวนการ ซึ่งหมายถึงชีวิตจริงด้วยข้อมูลนั้นเราสร้างแอปพลิเคชันดิจิทัลด้วย แพลตฟอร์มแอปพลิเคชันดิจิตอล GPRoms, หรือ GdAPขั้นตอนนั้นเกิดขึ้นในวงเปิดจากนั้นเราดูว่าโมเดลตอบสนองต่ออินพุตจากระบบควบคุมกระบวนการอย่างไร และเราก็ปิดด้วยวงปิดจีดีเอพี ทำนายอย่างต่อเนื่อง ระหว่างทางซึ่งจะเปรียบเทียบกับข้อมูลจริงนั่นช่วยให้เราปรับปรุงกระบวนการอย่างต่อเนื่อง”

“ฉันมักเปรียบเทียบกับ GPS” นีลส์กล่าวเสริม“เรากำลังเดินทางจากองค์ประกอบของตัวทำละลายที่แน่นอน - ตำแหน่ง A ไปยังองค์ประกอบอื่น - ตำแหน่ง B แบบจำลองจะแนะนำเรา จาก A ถึง B แบบเรียลไทม์ โดยเส้นทางที่สั้นที่สุดหรือเส้นทางที่เร็วที่สุดหรือทางนิเวศวิทยามากที่สุดมันส่งออกเส้นทางในอุดมคติและปรับให้เหมาะสมอย่างต่อเนื่องตามเงื่อนไขจริง - มีทางเลี้ยวหรืออุบัติเหตุหรือไม่”

ต้นทุนรวมลดลง 35%

ผลลัพธ์ของโครงการนำร่องนั้นน่าประทับใจDigital Process Twin ทำให้สามารถลดการใช้ตัวทำละลายได้ 30% เวลาสวิตช์ลดลง 35% และค่าใช้จ่ายทั้งหมดก็เช่นกัน “ผลลัพธ์นั้นเกินความคาดหวังของเรา” นีลส์อธิบาย

“ประสิทธิภาพไม่เพียง แต่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ แต่ยังแข็งแกร่งยิ่งขึ้นวันนี้เราได้ขยายโครงการนำร่องให้เป็นสวิตช์ตัวทำละลายอีกสี่ตัว ซึ่งเราหวังว่าจะได้ผลลัพธ์ที่คล้ายกันเนื่องจากเศรษฐกิจเหล่านี้ไม่ได้จำกัดเพียงแค่กรณีการใช้งานเฉพาะนี้”

“ยิ่งไปกว่านั้นยังมีข้อได้เปรียบที่สำคัญเมื่อคุณตั้งค่ากระบวนการใหม่การเพิ่มประสิทธิภาพสวิตช์ตัวทำละลายที่มีอยู่นั้นทำกำไรได้มากด้วยตัวเองและหากเราสามารถใช้แบบจำลองก่อนที่จะขยายการผลิต ซึ่งหมายถึงในห้องปฏิบัติการ เราจะประหยัดเวลาและทรัพยากรได้มากขึ้น ท้ายที่สุดการทดลองในห้องปฏิบัติการมีราคาไม่แพงกว่าการทดลองในระดับอุตสาหกรรมมาก ดังนั้นตอนนี้เรากำลังมองว่าเราจะใช้ข้อมูลในห้องปฏิบัติการเพื่อสร้างแบบจำลองที่เราจะนำไปใช้ในภายหลังสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ได้อย่างไร”

การทดสอบช่วยประหยัดเวลาและทรัพยากรจำนวนมาก

ไนลส์ แวนเดอร์วอร์ต, ผู้จัดการอาวุโส ข้อมูลและระบบโรงงานนำร่อง, นวัตกรรมยาจอห์นสันแอนด์จอห์

ใช้โมเดลในสภาพแวดล้อม GMP

การใช้โมเดลเหล่านี้ในสภาพแวดล้อมการปฏิบัติการที่ดี (GMP) นำเสนอ ความท้าทายอย่างมาก.ทุกอย่างต้องเป็นไปตามมาตรฐาน GMP ที่กำหนดโดยสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) และ European Medicines Agency (EMA) ของยุโรปนั่นหมายถึงการจัดการกับเส้นทางการตรวจสอบ การสร้างเวอร์ชัน ความสมบูรณ์ของข้อมูล ความปลอดภัย และอื่นๆ อีกมากมายนิโคลัส: “เมื่อเราใช้โมเดลในระดับการผลิตเชิงพาณิชย์ เราจะครอบคลุมข้อกำหนดเพิ่มเติมทั้งหมดด้วยแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ SIPAT ของเราเราสามารถทำได้ด้วยความรู้ของเราเกี่ยวกับเทคโนโลยีการวิเคราะห์กระบวนการ (PAT)SIPAT นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการทำหน้าที่ ระบบการจัดการข้อมูลคุณภาพ PAT ส่วนกลาง ทั้งในห้องปฏิบัติการที่โรงงานนำร่องและในระดับเชิงพาณิชย์ระบบดังกล่าวทำให้โมเดลเหล่านี้ใช้งานได้จริง มีประสิทธิภาพ และรวดเร็ว พร้อมผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง”

ความพร้อมใช้งานในวงกว้างของโมเดล

“เมื่อเร็ว ๆ นี้เรายังใช้ Digital Process Twin สำหรับการพัฒนากระบวนการใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการทำให้แห้งแบบแช่แข็งนี่เป็นปฏิกิริยาที่ทำให้อุณหภูมิภายในภาชนะปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น แต่อุณหภูมิจะต้องต่ำกว่าค่าที่แน่นอนมิฉะนั้นปฏิกิริยาจะล้มเหลวกระบวนการทำงานในห้องปฏิบัติการ แต่การขยายไปสู่ระดับอุตสาหกรรมทำให้พารามิเตอร์เปลี่ยนไปในกรณีนั้นโดยปกติเราจะตั้งค่าการกำหนดค่าทดสอบและทดลองจนกว่าเราจะได้พารามิเตอร์ที่ถูกต้องแต่คราวนี้เราสามารถเรียกใช้การกำหนดค่าได้เสมือนและแบบจำลองแสดงให้เห็นว่ากระบวนการนี้จะไม่ทำงานเลยในระดับนั้น ทำให้เราประหยัดเวลาและทรัพยากรได้มาก”

เสมือนตลอดทางจากห้องปฏิบัติการไปจนถึงร้านขายยา

นิลส์สรุป Digital Process Twins มีแนวโน้มมากสำหรับภาคเภสัชกรรม“นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเห็นได้ชัดว่ามีหลายวิธีที่จะทำ ผลิตอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยลง ด้วยเทคโนโลยีนี้เราจะสามารถพัฒนากระบวนการใหม่ได้เร็วขึ้นในอนาคต และกับ Siemens เรามีพันธมิตรในอุดมคติในการทำเช่นนั้น ด้วยความรู้ด้านซอฟต์แวร์ ความรู้ในสาขาของเรา และประสบการณ์ของพวกเขาเกี่ยวกับกระบวนการทางเภสัชกรรมและภาคส่วนอื่น ๆ

ในที่สุดเราจะสามารถใช้โมเดลเสมือนได้ตั้งแต่ขั้นตอนการพัฒนาไปจนถึงการผลิตเชิงพาณิชย์เวลาที่ช่วยเราก็จะช่วยชีวิตจำนวนมากเช่นกัน”

Two smiling technicians in a modern industrial facility

ติดต่อกับผู้เชี่ยวชาญของเรา

คุณต้องการปรับปรุงการผลิตของคุณเองด้วย Digital Process Twin หรือไม่?เพียงติดต่อเราและเราจะหาโซลูชันที่กำหนดเองด้วยกัน