客服熱線：
手機版
二維碼
隨著“工業4.0”，“中國制造2025”這些新戰略的不斷推出，越來越多的制藥企業開始意識到 自動化和數字化的重要性，今年初，Cytiva聯合《金融時報》共同發布的 《全球生物制藥彈性指數》報告也明確指出，自動化等新技術對提高生物藥物制造敏捷性的重要性。
伴隨技術創新和自動化水平的日益提高，自動化和數字化應用已經在全球制造業引發了深遠的變革。通過減少手動操作、優化人員、設備和原料工作流程，自動化可以幫助企業改進工藝流程、增強過程控制能力、提高數據追溯性，最終實現降本增效，提升市場競爭地位。現階段，我們已 欣喜地看到整個制藥的生態圈都在助力自動化和數據化的快速發展。
首先，隨著國家政策推動和質量監管的推動，自動化正在積極改變生物制藥業行業的現狀，眾多行業指導文件也為大家指明了方向，比如，工業和信息化部產業發展促進中心和中國醫藥企業管理協會共同編制了《中國制藥工業智能制造白皮書（2020年版）》，致力推動制藥工業數字化、網絡化、智能化轉型發展，保障人民用藥安全；上海市經濟和信息化委員會等于2020年發布的《上海市建設100+智能工廠專項行動方案（2020-2022年）》也是把推動生物醫藥行業智能工廠建設放到了重要位置。
其次，國內外制藥行業協會和供應商也在積極推動，比如，愛爾蘭國家生物工藝研究培訓所NIBRT和波士頓咨詢BCG所領導的生物制藥4.0聯盟建立了生物制藥4.0創新中心，用來展示相關的技術在生物制藥的生產、質量控制及培訓中的具體應用；Cytiva發布的Figurate?生物工藝自動化平臺幫助生物制藥企業整合自動化解決方案，推動高效靈活協同工作并驅動創新。
最后，眾多領先的生物制藥企業也已經開始打造智能化工廠布局，比如，君實生物臨港生產基地已經建立DCS歷史數據庫以及數據中心、全自動的物料管理系統; 百濟神州廣州生物藥生產基地正在加快自動化與人工智能建設，引入多項智能化新技術，為智慧工廠的建設賦能。
在開始自動化和數字化之旅之前，公司應全面了解整個工作流程，了解預定目標，然后考慮如何應用自動化和數字化來提高工作流程的性能。一般而言，智能制造系統應包含設備層、 控制層、業務管理層和經營管理層四個層級（圖1）。
設備層：單體的硬件設備，由傳感器可以傳導收集數據，以探究關鍵數據是否滿足工藝需求，但基本還是“信息化孤島”；
控制層：將設備進行連接，收集、整合設備層有關數據，是智能制造的信息化管理基礎，主要涉及數據采集及監控系統 （SCADA）、集散控制系統 （DCS）等；
業務管理層：通過生產制造執行系統 （MES）、 倉儲管理系統 （WMS）、實驗室信息管理系統 （LIMS）、質量信息管理系統 （QMS）等系統的單項建設和系統間集成，實現智能制造業務管理一體化應用；
經營管理層：橫跨于其他系統之上，貫穿研發、生產、質量和物流全流程，是制藥企業實現全局優化的管理需求的關鍵，如企業資源管理系統 （ERP）等。
圖1 制藥企業智能制造系統架構
資料來源：《中國制藥工業智能制造白皮書（2020年版）》
Cytiva自動化和數據化解決方案
助力生物制藥智能化工廠建設
一
Cytiva Figurate?生物工藝自動化平臺
Cytiva Figurate?平臺便是基于對于生物制藥行業的深度理解基礎之上開發，可以滿足不同需求，兼具靈活化、自動化和數字化的產品組合。
Figurate?平臺主要包含的有 （圖2）：
Unicorn平臺: 針對?KTA層析設備配套的經典控制系統。
Wonderware?平臺:配套Xcellerex?生物反應器單機控制，或基于FlexFactory?的SCADA （數據采集與監控系統）解決方案。
DCS（集散控制系統）平臺：基于FlexFactory?的DCS解決方案，支持主流DCS平臺，包括DeltaV?, PlantPAx? 和PCS7。
圖2 Cytiva Figurate?自動化平臺方案
生物制藥行業不同的用戶對自動化有不同的需求，比如AAV等小規模生產對適合單機操作，對自動化集成度要求不高。而CDMO/CMO和大規模單抗生產的企業通常對自動化需求比較高，則更適合采用SCADA或DCS平臺做統一的集中數據管理或集中控制。
Figurate? 平臺基于100多年的工藝專業知識，將其內嵌在不同的自動化軟件平臺，滿足不同行業，不同客戶對自動化的需求。同時，Figurate?支持多自動化平臺并提供軟件庫和文檔，可為客戶 提供基于工藝的交鑰匙方案，極大的 降低項目風險和成本。主要的優點和客戶收益包含：
Cytiva Figurate?自動化平臺的優點：
提供 預構建， 預驗證的軟件庫
內嵌了 產品和 工藝的知識
包括驗證文件在內的 快速交貨
符合 FDA 21 CFR Part 11 和 EU GMP Annex 11 法規
Cytiva Figurate?自動化平臺給客戶帶來的收益：
降低風險: 成熟可靠的產品設計和完整的文檔
節約時間: 預先測試和驗證，可快速交付
節約成本:簡化項目實施的過程
綜上所述，成熟，靈活，可靠的Figurate? 工藝自動化平臺可滿足生物制藥企業實現不同等級的自動化需求，極大的降低項目風險和費用，幫助企業提升自動化效率并加速推進最終產品推向市場，占領市場先機。
二
Cytiva數字化解決方案
1.
生物反應器放大/縮小模型工具：
Bioreactor Scaler
生物制藥從細胞系構建到最終走向市場，一般要經過一系列的研發流程，包括細胞的篩選、小試、中試等，各個環節都要用到不同類型和規模的生物反應器。不同規模間的工藝轉移，即通常所說的按比例放大 （scale-up）或按比例縮小 （scale-down）是一項艱巨的任務。成功進行工藝轉移需要深入了解多項縮放標準及生物反應器的物理表征參數。
圖3 Cytiva 生物反應器的放大
由于生物反應器內部存在復雜的氣液兩相或氣液固三相的流動、傳遞及生物反應，因此生物反應器的放大涉及到生物特征，反應機制，反應動力學，流體力學，傳質傳熱，自動控制等跨學科復雜原理，是一個十分復雜的過程。目前采用的主要方法主要有：經驗放大法，因次分析法，時間常數法和數學建模法。
為減少復雜的計算/建模過程，Cytiva提供了基于網頁端的反應器放大/縮小數字化工具： Bioreactor Scaler。
圖4 基于網頁的數字化工具Bioreactor Scaler
Cytiva bioreactor scaler基于小試-中試-放大規模的試驗數據（包括反應器結構、物性、流場行為等數據），綜合CFD建模與仿真、大數據共享與分析、智能算法等技術手段，會像專家一樣，根據參數以及生物反應器和細胞系特性得出結論，實現從工藝開發到制造規模的無縫擴展。
2.
基于Unicorn軟件的數字化工具
Super Unicorn
許多客戶在實驗室，中試車間和GMP生產車間會有多臺基于Unicorn? 軟件控制的設備，比如WAVE? 25, ?KTA? avant, ?KTAProcess?等不同的產品。由于數量較多，缺乏統一的管理平臺，客戶會面臨許多的痛點，比如數據孤島，審計追蹤工作量大，數據分析和方法編輯必須進入車間等，給生產，IT和QA部分帶來諸多不便。
Super Unicorn 是基于 Cytiva 經典層析軟件 Unicorn?開發的數據整合平臺，在保持原有 Unicorn?全部功能的同時，可輕松實現遠程方法編輯、數據分析，且可充分保證數據安全。
圖5 Super Unicorn網絡架構
遠程操作
在辦公室可實現遠程實時監控車間內設備運行狀態，遇到報警可第一時間觀察圖譜和報警信息，光速處理，避免批次損失。無需進入 GMP 車間，在辦公室內即可完成數據分析和方法編輯，工作效率大大提高。
整合數據庫，安全便捷
數據與方法可分項目統一存放，可設置不同生產區域查看和調用數據方法的權限，預防錯誤發生。配備服務器級 SQL 數據庫，服務器級別數據可具有更大儲存空間，網內所有數據均可儲存，并可實現安全全網備份和一鍵還原功能。
權限管理，一鍵操作
更便捷的權限和密碼管理，IT 人員無需進入 GMP 潔凈車間，在辦公室即可完成集中管理設備使用權限，進行分區域權限管理，輕松做到「不同區域不同權限」，用戶只需要一個賬戶和密碼，就可實現全網通用。
符合法規
符合 21 CFR Part11 數據完整性；
QA 和審計官在辦公室即可進行全網絡的審計追蹤和數據查閱，高效便捷；
Cytiva 可提供 Super Unicorn 的 IQ，OQ 驗證服務。
快速執行，高性價比
方案執行時間非常短，平均每臺設備只需花費 1-2 天時間。軟件操作沒有任何改變，使用者沒有學習成本，光速上手。
UNICORN online 和 My Instruments
UNICORN online 與 My Instruments 是Cytiva全新針對UNICORN 用戶推出的兩款免費的UNICORN插件。您可以使用手機、平板等設備在網絡瀏覽器中直接進行訪問，而無需安裝任何應用程序。
UNICORN? online 為您的系統提供直觀的實時控制和監控，并讓您輕松查看來自任何移動設備或遠程計算機的結果。例如，使用 UNICORN? online，您可以在遠離實驗室的會議室中調整運行參數。UNICORN? online 支持 ?KTA? go、?KTA? pure、?KTA? avant 和 ?KTA? pilot 600 系統。
圖6 UNICORN? online提供直觀實時監控
My Instruments 可提供整個組織系統的實時概覽，一目了然。您可以查看系統的狀態和任何需要您注意的警報，只需單擊即可查看其他系統信息，例如登錄用戶和運行方法狀態。My Instruments 可以顯示 UNICORN? 7.6 或以上版本軟件控制的系統。您可以在網絡瀏覽器中訪問它，而無需安裝任何應用程序。
圖7 My Instruments網頁工具實時查看系統狀態
3.
Cytiva細胞治療自動化數據化平臺:
Chronicle?
在細胞治療領域，數據的完整性和風險管控是細胞治療面臨的復雜挑戰之一。Cytiva利用自身在細胞治療行業以及數字化解決方案的專業經驗，推出了 Chronicle?云管理系統。為科學完善地管理細胞治療產品生產的全過程提供了保障。
Chronicle?云管理系統可以將細胞治療生產設備連接到云端，實時監測設備運行狀態，并且上傳生產記錄到云端，所有數據存儲在同一平臺架構中，有助于簡化分析并幫助企業優化工藝開發以及產線管理。此外，Chronicle 也可以連接很多第三方設備，包括生物安全柜/細胞孵箱/液氮罐/細胞計數儀等，真正實現整個車間的數字化管理。
圖8 Chronicle科學管理細胞治療生產全過程
Chronicle? 云管理系統是一款細胞治療專用的數字化解決方案，旨在優化復雜的細胞治療工藝開發和制備流程。它提供了一個統一的數字平臺來監控您的生產設備運行和供應鏈物流信息。電子批記錄可追蹤每個制造環節，另外，自動化運行可以顯著提高生產效率。
同時，數字化記錄更加符合良好生產規范 （GMP）的要求，并提高樣品安全性。電子標準操作規程 （eSOP）有利于偏差管理，促進員工遵守操作規范，并提供相應培訓。Chronicle 已根據 ISPE GAMP 5、21 CFR Part 11 和 EU Annex11 進行了獨立審核。
4.
基于機理建模的研發數字化解決方案：
GoSilico
在實現自動化的同時，如何在工藝開發開始之前，亦或是之中，能夠預測到研發生產中的可能發展趨勢，從而便于客戶對之后的工藝進行調整，這就需要GoSilico這樣一款Digital Twin 工具。
圖9 GoSilico預測層析工藝開發趨勢
目前GoSilico針對與下游層析，已經開發了研發階段的仿真數字化工具，并具有鮮明的優勢特點：
基于對于層析的深刻理解(分子擴散/吸附/解離)---精準預測
最少的模型校準實驗------減少真實實驗次數
整合層析柱的建模信息------無需測試PD層析柱
預測放大生產的工藝參數
Unicorn數據可直接導入GoSilico軟件
采用GoSilico仿真的好處：
質量源于設計
知識管理
靈活
節省時間
降低成本
總結
近兩年，生物制藥行業逐步邁入到商業化生產階段，自動化和數字化工廠也成為行業內討論的熱點話題。相對于傳統生產模式，自動化工廠可以提供更穩健的生產、更高的效率等優勢，這是目前大多商業化生產的制藥企業所急需。同時，自動化和數據化項目是一項重大任務，需要深入了解項目的目標和需要解決的問題。由于項目在人力和財力方面投資不菲，選擇正確的合作伙伴則成了項目的關鍵。 Cytiva愿意與生物制藥企業深入探討，一起推動中國生物制藥的智能化進程，助力藥品的安全、有效和可及。
