Utazás egy digitális gyógyszergyárban

„A big data ugyanolyan fontossá válik számunkra, mint a kémia vagy a biológia” – mondta a Merck csoport vezérigazgatója, Stefan Oschmann egy videóinterjúban(1)

2021. november 17., szerda, 06:00

Címkék: big data biotechnológia COPA-DATA folyamat folyamatirányítás folyamatvezérlés gyógyszer gyógyszergyár gyógyszergyártás gyógyszeripar

A világ egyik legfontosabb gyógyszeripari vállalatától származó, határozott állítás jelzi, hogy milyen szerepet fog játszani a digitalizáció az élettudományok ágazatában a közeljövőben. Pontosan ezt vitatták meg részletesen a 2019. november 19–21. között megrendezett ISPE Pharma 4.0 konferencián Manchesterben.

Az utolsó manchesteri ISPE Europe konferencia érdekes lehetőséget kínált az ISPE által kifejlesztett Pharma 4.0 keretrendszer megismerésére.(2) Az emberi erőforrások felhasználásával kezdődő működési modell magában foglalja az információs rendszereket, a szervezeteket és a folyamatokat, valamint a kultúrát (lásd az 1. ábra illusztrációját).

A különböző felszólalók betekintést engedtek a technológiákba, a folyamatban lévő vizsgálatokba és valós használati esetekbe. A számos előadásban gyakran hivatkoztak a „digitális gyár” koncepciójára. Nyilvánvalóvá vált, hogy a digitális gyár mibenlétét máig nem definiálták egyértelműen. Egyesek az elektronikus tételnyilvántartás bevezetését tekintik a digitális gyár kezdetének, mások a dolgok internetét vagy a MES rendszer bevezetését.

Sokan említették a BioPhorum által a Digital Plant Maturity Model (DPMM – digitális gyárérettségi modell)(3) irányába végzett munkát, amely érdekes képet ad az élettudományok területén folyó gyártásban használt digitális rendszerek aktuális helyzetéről.

1. ábra Az ISPE Pharma 4.0 speciális témacsoportjának (SIG) működési modellje

Digital Plant Maturity Model (DPMM – digitális gyárérettségi modell)

Az egyértelműen élettudományi iparágat középpontba állító DPMM leírja az élettudományi gyártóüzem érettségi fokait, kezdve a hagyományos „papíralapú” létesítménytől egészen a jövő teljesen automatizált és integrált „adaptív” gyáráig. Ez a hasznos eszköz ötszintű besorolást alkalmazva értékeli a gyár digitális érettségi szintjét. Ez lehetővé teszi a gyár integrációjának növelése érdekében szükséges teendők azonosítását.

A 2. ábrán látható DPMM diagramot szándékosan úgy fejlesztették ki, hogy ne csak azt fedje le, ami már ma lehetséges, hanem egy lehetséges (5-ös szintű) gyárat is feltételezzen annak világos tudatában, hogy ez egyelőre még meghaladja a jelenlegi információtechnológia fejlettségi szintjét és a gyártástechnológiai képességeket.

Elemezzük most ezt, az egyszerűség kedvéért a gyógyszeripari gyártásra szorítkozva. Az 1-es szintű gyár jellemzője a manuális műveletek különböző szinteken történő kiterjedt használata. Így például minden gyártási tevékenységet papíralapú eljárásokat követve irányítanak, míg a gyárak és a gépek folyamatparamétereit manuálisan állítják be. Ennélfogva – míg a gyári tevékenységek irányíthatók PLC-k és DCS rendszerek által – receptkezeléssel vagy beépített belső ellenőrzési funkciókkal egybekötött HMI rendszerek nem léteznek. Ilyen körülmények között a szabályozói adatintegritási követelmények teljesítése gyakran nagyon bonyolult lehet.

2. ábra Digitális gyárérettségi modell (DPMM) – a szintek meghatározása

A 2-es szintű gyárban az automatizált folyamatirányítási rendszerek magukban foglalják a felhasználókezelést, a receptkezelést, a belső ellenőrzési naplót, és képesek tételvégi jelentést létrehozni. Ugyanakkor az egyes gépek elszigeteltek. Nincs adatintegráció az üzemeltetés (OT) és a magasabb IT-szintek (pl. MES, ERP) között, vagy horizontális integráció, pl. a gyártósori gépek között. A kezelőnek mozognia kell a különböző gépek között, és be kell jelentkeznie a receptek és a folyamatparaméterek kiválasztásához. Az adott gyártósor működésének felügyeletéhez a kezelőnek jól kell ismernie a folyamatot. Az üzemi eljárások és tételnyilvántartások általában papíralapúak. Az adatintegritáshoz szükséges üzemi adatok, pl. az ellenőrzési naplók vagy a kritikus GMP paraméterektől való eltérések, a gép szintjén maradnak. Ez a konfiguráció bonyolulttá teszi a GMP adattárolás és a biztonsági mentési tevékenységek irányítását.

A 3-as szinten végre zökkenőmentesebbé válik az adatáramlás, mert a gyártósori gépeket egy gyártósor-menedzsmentrendszer irányítja. A kezelő képes kezelni és elküldeni a recepteket a különböző gépekre, műveleteket és előzetes ellenőrzéseket elvégezni, gyártási tételt indítani, és a gyártósor működését irányított módon, egyetlen munkaállomásról felügyelni. A gyártósor menedzsmentrendszere termelési adatokat gyűjt be a gépekről, és valós időben elküldi a kritikus GMP paraméterektől való eltéréseket egy MES rendszernek. A belső ellenőrzési napló egy pontra központosított, és elküldhető a gyár elektronikus tételnyilvántartó (EBR) rendszerének. A tételjóváhagyási fázist a „Review By Exception” (RBE – kivételalapú jóváhagyás) teszi könnyebbé.

Még elszigetelt gépek vagy más műszaki szolgáltatások, például az injektáláshoz szükséges víz (WFI) előállítása is integrálható automatizálási integrációs rétegplatformokon keresztül, amelyek képesek közvetlenül csatlakozni vezérlőrendszerekhez és kritikus GMP paramétereket gyűjteni, azokat előzetesen feldolgozni, és az eltéréseket kezelni, mindezeket magasabb IT-szintekbe integrálva.

A 3-as szinttől kezdődően az adatintegrálási megfelelés könnyen és hatékonyan teljesíthető. A 4-es szinten végre a folyamatoptimalizálásra összpontosíthatunk a minőség, a hatékonyság és a fenntarthatóság tekintetében. A termelési adatok átfogó gyűjtésének és archiválásának köszönhetően ekkortól kezdve például kihasználhatjuk az aktuális gépi tanulási és big data elemzési technikák előnyeit, hogy előre jelezhessük a minőségi problémákat és a lehetséges eltéréseket.

Egészen idáig megtaláljuk az élettudományi ágazat valós alkalmazásait. Továbbtekintve az 5. szintre, belépünk a jövőbeni várakozások világába. Mint a 2. ábrán is látható, az adaptív gyárban a digitalizáció horizontálisan kiterjed a szállítótól a végső betegig. Az új gépek „plug and play”, csatlakoztatást követően azonnal használható módon integrálódnak a gyári rendszerekbe. A termelési folyamatok képesek önmagukat szabályozni. Az is igaz azonban, hogy az 5. szintig hosszú út vezet, és a jelenlegi technológiák még nem kiforrottak.

A gyártóüzemek jelenlegi állapota

A biotechnológiai iparban végzett, valószínűsíthetően a teljes élettudományi ágazatra nézve reprezentatív kiinduló elemzés azt mutatja, hogy sok termelő létesítmény még mindig az 1-es (digitalizálódás előtti) szinten van, de a gyárak többsége már elérte a 2-es (digitális siló) szintet. A létesítmények közül néhány már megközelíti vagy elérte a 3-as (összekapcsolt gyár) szintet. Csupán néhány, magas fejlettségű létesítmény érte el a 4. (prediktív gyár) szintet. Az 5-ös (adaptív gyár) szint egyelőre még csak álom a biogyógyszergyártásban, és a jelenlegi technológiákkal egyelőre nem érhető el.

Ezt az értékelést erősítette meg az NNIT tanácsadó cég által végzett, a manchesteri konferencián bemutatott felmérés is. A felmérés alapján a MES rendszerek használata még valóban nem terjedt el széles körben az élettudományok területén. Az API (Active Pharmaceutical Ingredient – aktív gyógyszerhatóanyagok) gyártásában működő válaszadók csupán 21%-a vezetett be MES-t. A másodlagos gyártás csomagolási területén csak 36% rendelkezett integrált MES rendszerrel. A válaszadók többsége egy modulárisabb és skálázhatóbb MES funkcionalitásban gondolkodik azzal párhuzamosan, ahogyan az IoT egyre inkább áthatja a vállalatukat.

Ennélfogva a 3-as szintet tekinthetjük a termelő létesítmények többsége esetében az első célkitűzés viszonyítási pontjának. A gyártást tekintve ez egy ideje már elérhető és bevált hardver/szoftver technológiák adaptálásának a kérdésévé válik.

Út egy szorosabban összekapcsolt gyár felé

Milyen megoldások adaptálhatók azonnal a gyógyszeripari gyár érettségi szintjének a meglévő eszközök cseréje nélküli növeléséhez? Lássunk néhány példát, az egyszerűség kedvéért a gyártásra szorítkozva.

Képzeljük el, hogy az 1-es szinten vagyunk. Gyártóeszközeink megbízhatóak és jól teljesítenek. Jelentős gazdasági értéket képviselnek, azonban nem rendelkeznek a szabályozó által előírt adatintegritási megfelelőséggel. A felhasználói hozzáférés-kezelést, az időszinkronizációt, a belső ellenőrzési naplót, a receptkezelést, a kritikus GMP paraméterekkel összefüggő adatgyűjtést és a magasabb IT-szintekkel való vertikális adatintegrációt alkalmazó felhasználói felület adaptálása kiváló adatintegrációs megoldás, amellyel megőrizhető a múltbeli befektetés, és előkészíthetők a digitalizálódás következő szintjei.

Tegyük fel, hogy 2-es szintű vállalat vagyunk. Habár a gépek elszigeteltek (digitális silók), az adatintegráció tekintetében kellő szintű a megfelelés. Egy gyártósort irányító rendszer, például gyártósormenedzsment vagy gyártósori végrehajtó rendszer adaptálásával egyszerűsíthető az új tételek beállítása (digitális eszköz segítségével történő tisztítás és átállás, valamint a teljes gyártósorra kiterjedő receptkezelés). A gyártósori végrehajtó rendszerrel a kezelő egyetlen pontról irányíthatja a gyártósort, és központi belső ellenőrzési naplót készít, gyűjti és archiválja a kritikus GMP paramétereket, valamint azonnal felismeri az eltéréseket. Az elektronikus gyártósori jelentés ennélfogva rendelkezésre áll, és vertikálisan integrálható a vállalati munkafolyamatokba.

Minden olyan rendszer esetén, amely nem képezi a 2-es szintű vállalat gyártósorának részét, lehetőség van egy általában IoT automatizációs integrációs platformnak nevezett, vertikális adatintegrációs réteg implementálására. Magas fokú konnektivitásának köszönhetően a platform kétirányú adatcserét folytat a különböző eszközök között. A platform ezenkívül gyűjti és tárolja a kritikus GMP paramétereket, lehetővé teszi a GMP eltérések központi kezelését, és kezeli, valamint elküldi a beállítási csoportokat (recepteket) a berendezésnek. Képes rögzíteni a kezelők által mobil eszközök (üvegre helyezett papír) segítségével bevitt adatokat. Archiválási képességeinek köszönhetően a platform tárolja a tétel nyilvántartásának létrehozásához szükséges információt.

Ezzel elérkeztünk a vertikális adatintegrációs infrastruktúra révén megvalósuló, szabványosított, moduláris és skálázható szoftvermegoldásokat használó, 3-as szintű gyártáshoz. Adaptáltuk a GAMP5 szerint CAT.4-ként konfigurálható szoftverplatformot, és lefektettük a 4. szinthez vezető út alapjait.

Szeretné megtudni, hogyan érhető el a 4. digitális gyárérettségi szint? Vagy inkább a fent említett megoldásokról szeretne többet megtudni? Vegye fel velünk a kapcsolatot, és figyelje az Information Unlimited következő kiadásait!

 

Giuseppe Menin mechatronikai műszaki fejlesztési területen, automatizálási mérnökként és szoftverfejlesztőként kezdte meg szakmai pályafutását. Projektvezetőként koordinált K+F projekteket gyártósori automatizálási és monitoring területen. 2004-ben csatlakozott a COPA-DATA-hoz, és jelenleg központi gyógyszeripari menedzser pozíciót tölt be. Tagja az ISPE Pharma 4.0 speciális témacsoportjának és az olaszországi összekapcsolt gépek munkacsoportjának. Rendszeres kapcsolatot ápol az élettudományi ipar szakembereivel.

Giuseppe Menin – gyógyszeripari menedzser

Hivatkozások

(1)       https://www.cnbc.com/video/2017/01/18/big-data-becoming-as-important-as-chemistry-for-us-pharma-ceo.html

(2)       https://ispe.org/initiatives/pharma-4.0

(3)       https://www.biophorum.com/how-does-your-digital-plant-maturity-compare

www.copadata.com

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
CAREER WITH THE BMW GROUP

METROLOGY COORDINATOR (F/M/X)

SENIOR SPECIALIST FACILITY MANAGEMENT (F/M/X)

SHIFT LEADER MAINTENANCE (F/M/X)

TECHNICAL SHIFT LEADER PAINT SHOP (F/M/X)

Média Partnerek