当你进入制药行业时，短暂的上市时间可以挽救生命。这就是强生创新医学使用 Digital Process Twin 来自西门子，旨在提高生产效率。
在比利时的强生创新医学，尽快将新产品推向市场这不仅仅是一个经济问题；这通常是生死攸关的问题。为了优化其生产流程，该公司使用以下方法建立了一个试点项目 Digital Process Twin 来自西门子。强生创新医学试点工厂数据与系统高级经理尼尔斯·范德沃特说：“结果令人印象深刻。”“试点项目帮助我们大幅缩短了处理时间、化学产品消耗和成本。”
生创新医学的药物是如何诞生的？该实验室制定了逐步制备新活性成分的化学计划（一种过程）。实验室阶段完成后，生产将分几个阶段加强，商业化生产的产量从一升增加到数万升。开发工作在比利时的两个设施进行，即化学品开发小型工厂（位于比尔的CDMP）和化学品开发试点工厂（位于盖尔的CDPP）。
尼尔斯解释说：“制造化学产品有点像做饭。”“你在反应容器中混合原料，就会产生新的东西。在 “烹饪” 过程中，你必须将注意力集中在温度、压力和混合速度等重要参数上，以确保始终获得安全和质量可靠的正确产品。我们一直在观察这些参数。”
在强生，我们努力将生产过程对环境的影响降至最低。这就是为什么我们与... 建立了一个试点项目的原因 Digital Process Twin 来自西门子。
“反应器容器含有一种溶剂，其中化学产品在适当的条件下溶解，以最佳方式共同反应。然后，你必须将新形成的化学产品从容器中取出来才能制成最终的药物，” 尼尔斯说。“为此，重要的是防止新的化学产品溶解，改为使它们重新固化或结晶。为了实现这一点，溶解溶剂被结晶溶剂所取代：溶剂开关。切换通常通过蒸馏或煮沸来完成。对于一千升的水箱来说，这会占用很多时间。例如，如果合成总共需要80个小时，那么光是溶剂开关就可以用掉其中20个小时。”
“如果我们优化溶剂开关，可以节省大量时间并全面提高效率。任何企业都希望尽可能高效地生产，但是如果涉及到人的生命，事情就变得更加紧迫了。优化的开关还有助于我们减少化学产品的使用。这很重要，因为在强生，我们努力将生产过程对环境的影响降至最低。这就是为什么我们与之建立了一个试点项目的原因 Digital Process Twin 来自西门子——首先优化一台溶剂开关，最终目标是优化所有开关。”
该模型不断进行预测，然后将其与实际数据进行比较。这使我们能够不断改进流程。
“首先，我们在中创建了一个流程模型 gPROMS FormulatedProducts，一个先进的过程建模平台。这是一款革命性的软件，它使我们能够收集机械知识——你应该如何期望这样的反应在（生物）科学的基础上进行。因此，流程模型实际上是生产过程的虚拟副本，它是生产过程的基本组成部分之一 Digital Twin。这意味着在这个层面上，我们的方法不同于更注重数据的模型。这为我们提供了很多优势——它使我们能够进行更大规模的优化，我们需要的数据大大减少（减少五倍），而且我们不仅可以更快地将变更付诸实施，而且更易于维护，” 西门子业务开发数字化解决方案的Nicolas Catrysse解释说。
“在我们建立模型后，我们使用从过程中得出的数据（即来自现实生活）对其进行了校准。利用这些数据，我们使用 gPROMS数字应用平台（GdaP）构建了一个数字应用程序。该过程是在开环中进行的。然后我们研究了模型如何响应过程控制系统的输入，最后形成了一个闭环。Gdap在此过程中不断做出预测，然后将其与实际数据进行比较。这使我们能够不断改进流程。”
尼尔斯补充说：“我经常将其与全球定位系统进行比较。”“我们正在从某种成分的溶剂——位置A到另一种成分——位置B。该模型将通过最短的路线、最快的路线或最生态的路线，实时引导我们从A到B。它会输出理想的路线，并根据实际情况不断对其进行优化——是绕道还是发生事故？”
该试点项目的成果令人印象深刻。这个 Digital Process Twin 使溶剂消耗量减少30％成为可能。切换时间缩短了35％，总成本也减少了35％。尼尔斯解释说：“结果超出了我们的预期。”
“效率不仅在经济上值得，而且更可靠。今天，我们已将试点项目扩展到另外四种溶剂开关，我们希望在其中获得类似的结果，因为这些经济不仅限于这种特定的用例。”
“最重要的是，在建立新流程时还有很大的优势。仅仅优化现有的溶剂开关本身就非常有利可图。而且，如果我们能在扩大产量之前应用该模型（即在实验室），我们将节省更多的时间和资源。毕竟，在实验室进行实验比在工业规模上进行实验便宜得多。因此，现在我们正在研究如何使用实验室数据来制作模型，以便日后应用于更大规模的生产。”
运行测试实际上为我们节省了大量的时间和资源。
良好生产规范 (GMP) 环境中使用这些模型会带来相当大的挑战。一切都必须符合美国食品药品监督管理局（FDA）和欧洲欧洲药品管理局（EMA）制定的GMP标准。这意味着要处理审计跟踪、版本控制、数据完整性、安全性等等。Nicolas：“当我们在商业生产规模上应用模型时，我们会通过我们的SIPAT软件平台满足所有额外要求。我们之所以能够做到这一点，要归功于我们在过程分析技术 (PAT) 方面的知识。此外，无论是在实验室、中试工厂还是在商业规模上，SIPAT都有能力充当中央PAT质量数据管理系统。该系统使这些模型实用、高效、快速，效果惊人。”
“就在最近，我们还使用了 Digital Process Twin 用于涉及冻干的新工艺开发。这种反应导致反应容器内的温度升高，但温度也必须保持在一定值以下，否则反应将失败。该过程在实验室中起作用，但扩展到工业规模会使参数发生变化。在这种情况下，通常我们会设置测试配置并进行实验，直到获得正确的参数。但是这次我们可以虚拟运行配置，模型表明，在这个规模下，这个过程根本行不通。因此，这为我们节省了大量的时间和资源。
”Digital Process Twin尼尔斯总结说，对于制药行业来说，前景非常乐观。“这仅仅是个开始。显然，有很多方法可以提高生产效率，减少对环境的影响。借助这项技术，我们还将能够在未来更快地开发新工艺，而有了西门子，我们是实现这一目标的理想合作伙伴——这要归功于他们将软件知识、对我们领域的了解以及他们在制药和其他领域工艺方面的经验相结合。
最终，我们将能够从开发阶段到商业化生产一直使用虚拟模型。拯救我们的时间也将挽救很多生命。”
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