سرعت بخشیدن به روند توسعه و تولید واکسن
سرعت بخشیدن به روند توسعه و تولید واکسن توسط siemens
شرکت GSK به عنوان یک شرکت جهانی فعال در عرصه مراقبت های بهداشتی در حال همکاری با متخصص دیجیتال سازی، زیمنس و پیشتاز تحول دیجیتال ATOS هست تا فرایند توسعه و تولید واکسنش را دیجیتالی کند. یک مزیت اصلی زمان بسیار کوتاه تر برای توسعه واکسن ها است. این موضوع باعث می شود واکسن زودتر و با کیفیت بهینه تری به دست افراد برسد. “دوقلوهای دیجیتال” نقش مهمی را در این میان بازی می کنند.
در حال حاضر، توسعه واکسن معمولاً در سیلوهای بسیار کوچکی به پیش می رود که هر کدام تا حدی در محیط خودشان دیجیتالی شده اند اما بین این سیلوها اتصال چندانی وجود ندارد و در همین جا قابلیت خوبی برای بهینه سازی به وجود می آید. دیدن فرایند به عنوان یک کلیت و دیجیتالی کردن تمامی زنجیره ارزش قابلیت ارتقاء قابل توجهی را در اختیار ما می گذارد.
دوقلوی دیجیتال: دنیاهای مجازی و واقعی در یک حلقه بسته
زیمنس دراین خصوص یک پرتفولیو نوآورانه از راه حل های کسب و کار دیجیتال را ارائه می دهد. این پرتفولیو برای طراحی محصول به کار می رود که در این جا شامل خود واکسن می شود، همچنین از این پرتفولیو برای ساختن مواد اولیه فعال (که به آن پردازش اولیه می گویند) و خود دارو (با عنوان پردازش ثانویه) استفاده می شود. زیمنس در همکاری با GSK و ATOS یک مفهوم نوآورانه به نام “دوقلوی دیجیتال” را ارائه داده است که در آن دنیاهای مجازی و واقعی در یک حلقه بسته با هم ترکیب می شوند.
تمرکز بر تکنولوژی های ادجوانت (adjuvant) در GSK
در اولین کاربرد برای سنجش دوقلوی دیجیتال، این سه شرکت یک دوقلوی دیجیتال خاص را برای اثبات مفهوم توسعه و تولید تکنولوژی های ادجوانت به راه انداختند. ادجوانت ها، افزودنی هایی به واکسن ها هستند که واکنش ایمنی را تقویت می کنند. این تکنولوژی نقشی اساسی در کمک به افراد دارای سیستم های ایمنی ضعیف تر نظیر افراد سن بالا و سیستم های ایمنی سرکوب شده ایفا می کند. ادجوانت ها همچنین باعث کاهش نیاز به میزان آنتی ژن در هر دوز واکسن می شوند. این امر باعث می شود در زمان تقاضای بیشتر بتوان دوزهای واکسن بیشتری تولید کرد.
نرم افزاری قوی برای یک وظیفه چالشی
برای شبیه سازی، باید جعبه سیاه ذرات ادجوانت را کدگشایی کرد. شرکای این برنامه با استفاده از مدل های مکانیکی و هوش مصنوعی، یک مدل ترکیبی را برای شبیه سازی و نظارت بر فرایند توسعه دادند. دوقلوی دیجیتال به معنای دقیق کلمه پارامترهای فرایندی را به کیفیت ادجوانت ها وصل می کند. سنسورها و تکنولوژی تحلیلی فرایند (PAT) اطلاعات را برای پیشبینی کیفیت محصول به دوقلو می خورانند. هر نوع انحراف نسبت به کیفیت بهینه پیشبینی می شود و دوقلو با کار کردن روی پارامترهای فرایند ملازمات هدف را تغییر می دهد. راه حل های نرم افزاری متنوعی در این جا نقش آفرینی می کنند:
- PAT در ارتباط با Simatic SIPAT از شفافیت داده ای بدون محدودیت در توسعه محصول اطمینان خاطر حاصل می کند و داده های همبسته را به عنوان ورودی فرایند وارد می کند.
- پرتال اتوماسیون کاملا یکپارچه (TIA Portal) سخت افزار، نرم افزار و خدمات را با هم یکپارچه می کند. این کار باعث تسهیل دسترسی کامل به کل سیستم اتوماسیون دیجیتال شده و به مبنایی برای فرایند مهندسی مورد استفاده در اجرا بدل می شود.
- از نرم افزار شبیه سازی در فرایند مدل سازی و تصویرسازی استفاده می شود. این فرایند همچنین از حمایت یادگیری ماشینی برخوردار است.
شبیه سازی: دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)
با این حال، عامل زمان چالش خاصی برای شبیه سازی ادجوانت به وجود می آورد. از آن جایی که شبیه سازی ذرات ادجوانت به شدت نیازمند قدرت محاسباتی است، زیرا فرایند محاسبات می تواند چندین ساعت طول بکشد. این امر برای تعامل هم زمان بین دوقلوی دیجیتال و جهان واقعی مشکل آفرین است.
به همین دلیل، شرکای این پروژه فرایند را با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی استخراج و شبیه سازی کردند. این موضوع باعث شد که آن ها بتوانند فایل های شبیه سازی را برای تمام موارد از پیش تولید و ذخیره کنند. با استفاده از ترکیب این رویکرد با DoE و یادگیری ماشینی می توان ایجاد ذرات ادجوانت در پارامترهای اساسی تغییریافته پیشبینی کرد. به همین دلیل این مدل قابلیت به کارگیری در زمان واقعی را دارد.
دیجیتالی کردن: سرعت بیشتر برای توسعه و تولید واکسن جدید
با کمک دوقلوهای دیجیتال اکنون گردآوری داده ها و فهم این که واقعا در حین تولید واکسن چه اتفاقی رخ می دهد ممکن شده است و همین اجازه بهینه سازی عملیات را می دهد. به این ترتیب علاوه بر نظارت بر فرایند می توان نحوه تاثیر تغییرات بر آن ها را پیشبینی کرد.