Ανυπομονούμε για την τεχνολογία Digital-Twin

Η ψηφιακή δίδυμη τεχνολογία εμφανίζεται συχνά σε συζητήσεις σχετικά με το Bioprocessing 4.0. Στο Bioprocessing Summit τον Αύγουστο, ο Maximilian Krippl, PhD, επικεφαλής μοντελοποίησης διαδικασιών στη Novasign με έδρα τη Βιέννη, έδωσε μια παρουσίαση με τίτλο «Πώς τα Digital Twins διευκολύνουν το Factory of Tomorrow: Current Obstacles and Solutions for the Biopharma Industry». Για να μάθετε περισσότερα για αυτήν την περιοχή, ΓΕΝ μίλησε στην Krippl για αυτό το έργο.

«Τα ψηφιακά δίδυμα ως αναπαράσταση βιοδιεργασίας σε πυρίτιο βρίσκονται ακόμη σε διερευνητική φάση», είπε ο Krippl. «Η ακαδημαϊκή κοινότητα και η βιομηχανία συνειδητοποιούν τα οφέλη των ψηφιακών διδύμων, αλλά οι στόχοι είναι διαφορετικοί, λόγω της έλλειψης ορισμού και διαφορετικών οραμάτων και ερμηνειών».

Όπως εξήγησε, ένα ψηφιακό δίδυμο μπορεί να επικεντρωθεί σε διαφορετικές πτυχές της βιοεπεξεργασίας, όπως η διαχείριση δεδομένων, η συμμετοχή των ενδιαφερομένων ή η πρόβλεψη της διαδικασίας, αλλά είναι σημαντικό να επιλύεται μία πτυχή τη φορά. Συγκεκριμένα, ο Krippl έδωσε έμφαση στα ψηφιακά δίδυμα για την πρόβλεψη και την παρακολούθηση της διαδικασίας. Είπε ότι αυτά τα χαρακτηριστικά «θα δημιουργήσουν μια στέρεη βάση για την αντιμετώπιση των προκλήσεων στη βιοεπεξεργασία, όπως η μεταβλητότητα από παρτίδα σε παρτίδα, η λειτουργία εκτός προδιαγραφών και η συνέπεια σε εξαιρετικά εξειδικευμένες βιοδιεργασίες, όπως η γονιδιακή ή κυτταρική θεραπεία».

Δύσκολη διαδικασία ανάπτυξης

Σε οποιαδήποτε εφαρμογή βιοεπεξεργασίας, η ανάπτυξη ψηφιακών δίδυμων είναι δύσκολη. «Η δημιουργία ψηφιακών διδύμων για βιοδιεργασίες είναι ένα εξαιρετικά διεπιστημονικό έργο που απαιτεί ειδικούς από τη βιοεπεξεργασία, τη μοντελοποίηση και τον αυτοματισμό», συνέχισε ο Krippl. «Κάθε κόμμα αντιμετωπίζει τις δικές του προκλήσεις».

Για παράδειγμα, οι μηχανικοί βιοδιαδικασιών αναλύουν τις κρίσιμες παραμέτρους διεργασίας (CPPs) που επηρεάζουν τα κρίσιμα χαρακτηριστικά ποιότητας (CQA) ενός προϊόντος. «Μια στιβαρή και καλά κατανοητή διαδικασία είναι η καλύτερη προϋπόθεση για τους μοντελιστές», είπε ο Krippl. “Ο στόχος του μοντελιστή είναι να αναπτύξει μαθηματικά μοντέλα που κατανοούν την αλληλεπίδραση μεταξύ CPP και CQA μέσα σε έναν επιθυμητό χώρο σχεδιασμού.”

Οι μηχανικοί αυτοματισμού αναπτύσσουν στη συνέχεια στρατηγικές ελέγχου με βάση τα αποτελέσματα των μοντέλων. Για να αναπτυχθούν στρατηγικές ελέγχου, “το μοντέλο πρέπει να βασίζεται σε παραλλαγές της διαδικασίας που εισήχθησαν κατά το πρώιμο έως το τελευταίο στάδιο της ανάπτυξης της διαδικασίας”, επεσήμανε ο Krippl. “Αυτό επιτρέπει στον μηχανικό και το μοντέλο να διακρίνουν μεταξύ αποδεκτών και μη αποδεκτών συνδυασμών CPP.”

Για να δημιουργηθεί το πιο χρήσιμο ψηφιακό δίδυμο, η εργασία ξεκινά στο στάδιο ανάπτυξης μιας βιοδιαδικασίας. Κατά συνέπεια, «η μεγαλύτερη πρόκληση για τα ψηφιακά δίδυμα στη βιοεπεξεργασία φαρμάκων έγκειται στο να αρχίσουν να εκτελούν δοκιμές και να συλλέγουν δεδομένα σε πρώιμο στάδιο για να μπορούν να τα χρησιμοποιούν με επιτυχία σε κλίμακα παραγωγής», εξήγησε ο Krippl. “Ένα ψηφιακό δίδυμο που έχει εκπαιδευτεί σε δεδομένα σημείου ρύθμισης από μια περίοδο παραγωγής δεν είναι σε θέση να ανιχνεύσει δυσμενείς συνθήκες και δεν θα μπορεί να διορθώσει τη διαδρομή της διαδικασίας σε περίπτωση αποκλίσεων της διαδικασίας.”

Όπως πρόσθεσε: «Μόνο με τη μεταβλητότητα στα δεδομένα είναι δυνατός ο εντοπισμός και η εξουδετέρωση ανεπιθύμητων αποτελεσμάτων της διαδικασίας».

Ενόψει των τόσων στόχων για τα ψηφιακά δίδυμα στη βιοεπεξεργασία, μένει πολλή δουλειά να γίνει. «Απέχουμε ακόμη πολύ από την πλήρη εφαρμογή των digital twins που περιλαμβάνουν όλες τις παραπάνω πτυχές, όπως η διαχείριση δεδομένων, η πρόβλεψη και ο έλεγχος των διαδικασιών και η αλληλεπίδραση με τους ενδιαφερόμενους», δήλωσε ο Krippl. “Κατά τη γνώμη μου, το μεγαλύτερο πλεονέκτημα και επίσης η ομορφιά ενός ψηφιακού δίδυμου έγκειται στη φυσική του ενσωμάτωση κατά την ανάπτυξη της διαδικασίας κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής του προϊόντος.” Και πρόσθεσε: «Μια έξυπνη στρατηγική βελτιστοποίησης διεργασιών με σωστή δειγματοληψία και μετρήσεις ήδη ανοίγει το δρόμο για την εφαρμογή του ψηφιακού διπλού για σκοπούς ελέγχου κατά τη διάρκεια της κλιμάκωσης και της παραγωγής». Μπορεί να γίνει, σύμφωνα με τον Krippl, χωρίς μη διαχειρίσιμη αύξηση του πειραματισμού στην πρώιμη ανάπτυξη μιας βιοδιαδικασίας.

Για να αξιοποιήσει στο έπακρο αυτή την τεχνολογία, ο Krippl είπε: «Τα κλειδιά για να γίνουν πραγματικότητα τα ψηφιακά δίδυμα είναι η διάσπαση των σιλό δεδομένων, η επικοινωνία μεταξύ των ενδιαφερομένων και η δημιουργία μιας κοινής κουλτούρας και κατανόησης».

Leave a Comment