Smarta minifabriker för läkemedelstillverkning

Transkript

1 Dept of Chemical Engineering, PICLU Smarta minifabriker för läkemedelstillverkning BERNT NILSSON KEMITEKNIK, LUNDS UNIVERSITET

2 Bernt Nilsson Professor i kemiteknik och forskargrupp i Avancerad processteknik Processindustriellt centrum vid LU Samarbete industri & akademi inom produktionsfrågor SIO Processindustriell IT och automation Forskning inom industriell proteinseparation Samarbete med flera större företag Långsiktigt, ömsesidigt, produktivt samarbete med novo nordisk

3 Innehåll: Trendspaning och pågående projekt Trendspaning! Trender inom biopharma Viktig tekniktrend just nu, Digitalisering Pilotprojektet Smarta minifabriker Vad är smart? Varför minifabriker? Framtida satsningar

4 BioPharma-trend I: Engångsutrustning Disposables engångsutrustning (en kampanj) Rengöring försvinner, sluten utrustning Slutna flödesvägar för produkt Facilities ( ball room production ) Mindre behov av klassade lokaler Vision: Produktion i en vanlig industrilokal

5 BioPharma-trend II: Kontinuerlig produktion Kontinuerlig odling ATF imponerande utveckling 3-6 månader/kampanj Kontinuerlig rening Teknik finns, utnyttjas inte Fasta bäddar => cykliska förlopp => svåra att köra Vision: Integrerade processer & Hög produktivitet PCC SMB MCSGP

6 Tekniktrend III: Big Data Data processing Många informationskällor & sensorer, Robot-analyser Data fusion Modellering Data rankar modeller lifesciences.tecan.com/ Simulering, från detalj till helhet Beslutsunderlag Virtuell och förstärkt verklighet On-line analytics Vision: Real Time Release ikea.com/

7 Tekniktrend IV: Smart industri Uppkopplade fabriken, industriellt internet Internet of things, uppkopplade enheter Moln-tjänster, lagring & datorkraft Autonoma system Autopiloter: Flygplan, Processer, Självkörande Volvo System-av-system, Hög-nivå automation, automatbeslut Maskin-inlärning och AI Vision: Självkonfigurerande anpassningsbar produktionsplattform metasisinfo.com/

8 Tekniktrend IV: Exempel på Smart industri Loop reactor Gas phase reactor Catalyst Prepolymerisation reactor Gas Flash Diluent recycle Polymer Polymer Degassing Pelletising Ethylene Comonomer Hydrogen PE Fullskalig polyeten-fabrik - Kvalitetsbyte - Modellbaserad optimering - Autonom styrning

9 Regeringsuppdraget: Digitalisering av industrin Vinnovas uppdrag från regeringen Kartläggning av Roland Berger Åtta Pilotprojekt visar vägen till framtidens digitala industri och ett av dessa är Smarta minifabriker för läkemedelstillverkning Andra exempel är:» Industriell 3D-printing» Gamification» Mobila operatörsrum Workshop 31 maj» Lärande maskiner

10 Smart minifabrik för läkemedelstillverkning Pilotprojekt: - kort! 9 mån - fokus! Bygga pilot - Integration av delar Pilotprojekt Koppla ihop en hel nedströmsprocess Gör detta på en vanlig lab-utrustning Smart produktionsutveckling Enkel beskrivning av reningen Automatisk generering av fabrik Autonom produktion => Enkel Desktop -produktion Behöver ingen specialist Utvecklingslabb, småföretag, klinik

11 Projektidé: Smart och Autonom Två delar: Smart utveckling begränsad specifikation => processdesign Via design-optimeringautomation Autonom produktion Generell utrustning Generellt styrsystem Virtuell process

12 Smart utveckling - design och optimering Load Gradient Elution Step Elution Användarspecifikation: Viktiga separationssteg Smart utveckling beräknar Preliminär design: Sekvens, storlek, flöden Slutgiltig design: Optimering, robusthet, användarinteraktion Processtyrning automatgenereras L W E R Q P Column i-1 Column i CV L W E R Q P L W E R Q P Column i+1 CV CV L W E R Q P CV

13 Autonom produktion - ICS styrsystem ÄKTA/Python styrning UNICORN OPC-server och Python OPC-klient Python kör ÄKTA Kommunicera med externa simulatorer Styra och reglera ÄKTA-systemet ÄKTA UNICORN Python controller ModelBased Design

14 Smart minifabrik - för-demo Fallstudie: för-demo Akademisk separation av 3 proteiner Integration av Capture och Intermediate => 4 kolonnsteg ICS-styrsystem för multipla kolonnsteg pool pool pool Capture waste BufferExchange_I waste Intermediate waste BufferExchange_II Feed waste Product pool pool

15 Framtid Projektet genomför 2 industriella fallstudier: Sobi och Novo Nordisk DEMO 1.0 klar i december Och sedan Minifabriker för kemisk modifiering av proteiner? VINNOVA & VR: Uppdrag om ett nationellt program för proteinforskning, metodutveckling och produktion av biologiska läkemedel Utlysning i juni, stänger 13 september

16 Tack Arne Staby och Peter Tiainen, Novo Nordisk Kirsti Gjellan och Kristina Köhler Van Alstine, Sobi Magnus Gäfvert, Modelon Niklas Andersson, Anton Sellberg och Anton Löfgren, Kemiteknik, LU Finansiering: PiiA/Vinnova och Novo Nordisk