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GSK, Siemens y ATOS colaboran para digitalizar el proceso de desarrollo y producción de vacunas

En este momento, el desarrollo de vacunas generalmente avanza en muchos silos pequeños, cada uno digitalizado hasta cierto punto en su propio entorno, pero con pocas conexiones entre ellos. Aquí es donde existe el potencial de optimización. Poder considerar el proceso como un todo y digitalizar toda la cadena de valor representaría una mejora significativa.

Gemelo digital: Donde el mundo real y el digital se unen

Para esto, Siemens ofrece una cartera innovadora de soluciones para la empresa digital: cubre el diseño de productos, que está desarrollando la vacuna y fabricando el ingrediente activo, también conocido como procesamiento primario, y fabricando el producto farmacéutico en sí, o procesamiento secundario. Siemens colaboró ​​con GSK y ATOS para desarrollar un concepto innovador llamado gemelo digital, que combina los mundos real y digital, y así cerrar el circuito.

Foco en tecnologías adyunates en GSK

Como primera aplicación para probar el gemelo digital, GSK, Siemens y ATOS han desarrollado un gemelo digital de prueba de concepto específicamente para el desarrollo y fabricación de tecnologías adyuvantes. Los adyuvantes son aditivos de vacunas que estimulan la respuesta inmunológica. Esto puede desempeñar un papel fundamental para ayudar a proteger a las personas con sistemas inmunitarios más débiles, como los adultos mayores y las personas inmunodeprimidas. Los adyuvantes también ayudan a reducir el volumen de antígeno requerido para cada dosis de vacuna, lo que permite el suministro de más dosis de vacuna cuando la demanda es alta.

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Software potente para una tarea desafiante

Para la simulación, primero se tuvo que decodificar la «caja negra» de partículas de adyuvantes. Usando modelos mecánicos e inteligencia artificial (IA), los socios desarrollaron un modelo híbrido para simular y monitorear el proceso. Como tal, el gemelo digital vincula los parámetros del proceso con la calidad del adyuvante. Los sensores y la tecnología analítica de procesos (PAT) proporcionan información que alimenta al gemelo para predecir la calidad del producto. Se anticipa cualquier desviación de la calidad óptima y el gemelo actúa sobre los parámetros del proceso para rectificar y cumplir con los requisitos objetivo.

Aquí entran en juego varias soluciones de software:

  • PAT es proporcionado por Simatic SIPAT, que asegura la transparencia de datos sin restricciones comenzando con el desarrollo del producto y retroalimenta los datos correlacionados en el proceso.
  • El Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) integra hardware, software y servicios, facilitando el acceso completo a todo el sistema de automatización digitalizado y formando la base para el proceso de ingeniería utilizado en la implementación.
  • Se utilizó software de simulación en el modelado y visualización de procesos. El proceso también es compatible con Machine Learning.
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Simulación: Dinámica de flujo computacional

Sin embargo, el factor tiempo planteó un desafío particular para la simulación adyuvante. Debido a que la simulación de partículas de los adyuvantes requiere una gran cantidad de cálculos, el proceso de cálculo puede llevar varias horas. Ese es un problema para la interacción en tiempo real entre el gemelo digital y el mundo real.

Por lo tanto, los socios del proyecto extrajeron el proceso ilustrado aquí y lo simularon utilizando dinámica de flujo computacional (CFD). Esto les permitió generar y guardar archivos de simulación para todo tipo de casos por adelantado. En combinación con los datos de la planificación de ensayos estadísticos (DoE) y el aprendizaje automático, esto les da la capacidad de predecir las partículas de adyuvantes que se crearán con cada cambio en los parámetros críticos. Como resultado, el modelo tiene capacidad en tiempo real.

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Digitalización: Un ritmo más rápido para el desarrollo y la fabricación de nuevas vacunas

Con los gemelos digitales, ahora es posible recopilar datos para comprender exactamente qué está sucediendo en tiempo real durante la producción de vacunas, lo que permite la optimización de las operaciones. Permite no solo monitorear procesos complejos, sino que también predice cómo los cambios los afectarían.

En resumen, pasar a la digitalización ayuda a acelerar las cosas en GSK. En colaboración con Siemens, la compañía tiene como objetivo crear y utilizar gemelos digitales en todo el proceso de fabricación de vacunas para todas las vacunas nuevas. En otras palabras, los gemelos digitales del producto, la producción y el rendimiento, que estarán vinculados entre sí. El siguiente paso en el viaje de la digitalización en el marco del proyecto actual: desarrollo de gemelos digitales para los siguientes procesos parciales.

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