小批次生产和大数据创造机会


日期:2018/11/14

制药市场成长保持适中——在阿赫玛展制药和包装展厅的1号厅和3号厅,一些参展商将主题聚焦在小批次规模生产和可靠封闭领域,推出了支持个体化医疗发展趋势的高效解决方案,一些公司还将自身定位为工业4.0先锋。

BPI公司报告说,2016年全球营业收入年比增加3.6%。在20世纪年代,成长率曾经高达10%,但对绝大多数制药公司来说,旧日风光已不复存在。拜耳公司制药部门总裁Dieter Weinand在2018年2月在柏林举行的Handelsblatt制药业大会上发表了主题演讲。在讲话当中,他强调了制药行业需要“批判性地审视商业模式,欢迎新的商业范式”。

竞争持续加剧,并经常以仿制药和生物仿制药形式出现,这不可避免地带来更高的价格压力。而更多的是,过去那种用专利保护的业界重磅药物正在被面向个体化治疗的药物所取代。这些趋势对生产所需的系统和设备也产生了影响,更加个体化的医疗,特别针对诸如癌症这样严重的疾病,经常伴随采用生物技术生产的强效药物,且对填装和包装解决方案提出了非常严苛的条件要求。而第二项发展趋势是不断增涨的成本压力,这一趋势主要影响着面向大众市场的药物。对这个问题的回应就是能让生产达到更高性价比的解决方案。

多年以来,包装系统制造商一直在采取经过验证的方法提高自动化程度和减少用户人工干预。另一个可选但还未得到众多用户充分探索的方案是大幅度增加系统可用性,理想方式是增强整体设备效能(OEE)。这意味着维护工作量更少,在展开这方面工作的同时,有必要辅以创新的预测性维护策略则更为理想。未来,数字化的力量将帮助整个设备生命周期内的生产变得越来越高效,减少能耗,或者提供一些诸如预测性维护和自适应的能力,对过程偏差做出响应且无需操作人员的干预。当然,还必须寻找一些现有挑战的答案。防伪、序列化编号和可追溯性仍然是制药产品包装的重大挑战。

据Rockwell Automation公司EMEA地区包装部门领导Davide Brancaleoni所述,当地和国际法律要求一直是实现序列化编号的主要因素之一,一体化和开放序列化编号解决方案都有着市场需求。在此之上,个体化医疗也有了新挑战。他补充说,“每一种产品都必须正确地填装和包装,并与正确的数据记录关联起来,记录中包括生产批次和生产历史信息。”

以活体细胞治疗为目标的极小批次生产

个体化医疗并不一定意味着单一的批次规模。但是,“同一治疗方案适用所有人”方式的重要程度将在未来几年有所下降。对于某些类型的治疗,当与包括基因诊断在内的当今先进诊断手段相结合时,已经有生产小批、甚至非常小批的特定剂量的某一特定药物了。分层医学,例如将肿瘤患者分成对某一特定有效成份有反应或无反应分组的方式,也包括在个体化医疗范畴内。这样按对其最有效的剂量给予其最好的药物,将形成一些以个体患者为目标的治疗方案。该种药物经常以活体细胞为基础,这自然对填装作业提出了严苛要求。必须选择最适合的包装类型,诸如塑料或玻璃制成的小瓶或注射器,因为这些包装不会在贮存期间(可能要置于液氮当中)、操作和服用期间造成问题。在绝大多数情况下,在填装用于新治疗形式的ATMP(先进治疗医药产品)时,必须避免大的剪切作用力。

Romaco Group产品经理Dirk Bauernfeind表示,这方面需要的所有工艺目前都已具备。他所在公司已经能够提供行业所需的形式灵活性和特殊包装。为了一家位于北爱尔兰的样板客户,其公司已经针对孤儿药开发了一套包装解决方案。他解释说,这套包装方案具有一项特殊优点,具体说就是在每个泡罩包装腔体内置入了干燥剂。

对于许多药业制造商,灵活的填装和包装解决方案是其偏好的选择,诸如用于生物药品无菌包装的Bosch MHD。借助机器人,可向隔离器内填装不同类型的包装。对不断变小批次规模的响应,Romaco提供了固体药品一次、二次和三次包装用中端生产线。Bauernfeind称:“这套包装线灵活性很高,同时又非常结实且紧凑。”他认为,对于追踪和追溯方案的期望增加,创造了一种包装设计需求,即以较小的占用空间提供相同能力。

Optima制药业务领导人Gerhard Breu表示,其公司将采用机器人技术来满足对更高灵活性的需求。在他的预期当中,“产品生命周期将变得越来越动态,产品组合当中将频繁添加新的生产变量和容器。”作为响应措施,他有意推广具有极强包装形式灵活性的系统,以满足非常小批次规模生产的需要。Optima在阿赫玛展上展出一套合适的解决方案,以多用途为特色,能够针对小瓶、注射器和大瓶实现多样化填装。这套系统以可调节式输送系统为基准,彻底消除了包装形式方面的设置需要。像ATMP这种高成本有效成份生产商将毫无疑问地欢迎这些能够减少产品浪费的解决方案,例如,通过采用短管道、100%过程控制和按需后加药。

Rommelag Group营销总监Andreas Häußner也时刻关注着这方面的需求,为客户提供高灵活性和过程可靠性。对于阿赫玛展参观者,只要他们正在寻找能够以适中成本生产非常少数量和非常小批次产品且具备内置可追溯性的灵活包装解决方案,都应当在Rommelag展位驻足参观。

Bauernfeind指出,工业4.0的重要性在全球范围内存在着一定差异。在劳动力成本高的工业化国家,工业4.0将很快变成现实。而在新兴市场,工业4.0将更有可能变成中长期内目标。Bauernfeind并补充说,“包装设备供应商必须针对不同市场场景做好准备,因为这才是我们能够满足实际需求的唯一方式。”

一次性使用封闭能最大减少验证成本

封闭系统和填装封口工序之间存在着形影不离的关系,在操作者与强效药物形成了双向保护。一次性使用策略也是一种能够防止交叉污染的非常有效的方式。2015阿赫玛展上就曾经展出过将封闭和一次性使用结合到一起的试验性解决方案。2018年,又有其它供应商将展出已经达到高阶开发阶段的此类系统。但是Bauernfeind建议我们要谨慎:“我们需要与药物生产商密切合作,确保系统针对客户需求定制,不会出现成本高昂的过度工程设计。”他提及连续生产可作为一种保护设备操作者不受强效药物影响的方式,制药设备制造商也应当向客户提供风险分析建议。

Rommelag的Flecotec系统就有些不同寻常了。所有采样、称重、填装和倾注过程都可以像正常一样进行,这些过程全部在一次性使用封闭系统下密闭起来,而整套系统随后弃置。他们的解决方案是对现有过程进行智能化包装,这样就无需重新验证。

博世采取了不同的方式,命名为可清洗封闭技术。这项技术使用了一台胶囊填装机进行小批次生产,但产品转换可以快速完成。制造商承诺清洁时间短且用水量少,这台设备让生产者可以容易地处理强效固体剂型药物。一些市场研究者预测,今后5年,HPAPI(强效活性药物成份)将实现2位数百分比的逐年增长率。对于这个细分市场,Fette Compacting提供了可靠的封闭解决方案,以及Containment Guard这套质量认证体系。这套体系以一套符合Smepac(设备微粒空气浓度标准化测量)指南的测试过程为基础,记载了封闭制片系统的OEB(职业暴露分级)浓度,并让客户可以更容易地安装系统。如此一来客户可以更有信心地选择正确的封闭系统,减少所安装系统能力不足或过于昂贵的问题产生。

在标准隔离器技术领域也体现了创新。作为Optima Group的成员,Metall Plastic将展出一套无菌性测试隔离器(STISO),这套系统于2018年4月中间首次在国际制药工业展览会Interphex上露面。STISO系统有着非常好的用户友好性,非常短的污染清除过程作业周期。该套系统通过催化空气循环技术达成,并采用了特殊的污染清除系统,能够非常快速地散布液滴状过氧过氢,且液滴直径远小于传统雾化系统。

工业服务和工业4.0

Optima公司的Gerhard Breu强调说,对于制药行业来说,针对客户具体情况的解决方案是最要紧的。去年,其所在集团就展出了一套端对端服务策略方案,面向生命周期每一个阶段,并且这项策略还同样适用于制药行业。在Total Care产品组合当中,包含仿真和投运支持的工厂验收测试、升级后重新资格认证、校验服务和综合维护服务等。在整个设备生命周期全程,Optima将帮助客户改善整体设备效能(OEE)并减少停运时间。Optima的目标与Bosch非常类似,都旨在提供其售后服务。

这一过程将同时伴随着生产的高度透明化,而这也是博世计划在其工业4.0方案的特色之一。未来,实时信息服务将提供客户需要的所有数据,监测设备状态和过程参数。基于浏览器的软件能够采集、存储和可视化设备数据,并帮助分析这些信息以提高系统可用性。

一位Rockwell公司的包装专家Davide Brancaleoni重申道,基本框架必须先行就位才能获取所有相关数据:“对于企业来说,最重要的莫过于建立支持系统连接和数据传输的融合IT基础设施。”目前已有较多自动化系统供应商能够满足这项要求,在理想情况下同时提供针对行业的解决方案。例如,Rockwell Automation就通过其FactoryTalk产品组合提供了一些模块,诸如Pharmasuite MES和Factory Talk Historian,用于记录数据和突出强调趋势和变化。Brancaleoni认为数据的正确使用构成了追踪和追溯解决方案的骨干。“在这一方面,工业4.0在制药生产当中发挥着极为重要的作用。”Rockwell的解决方案在生产技术与IT和企业系统之间创造了连接。

制药填装和包装系统供应商在今年阿赫玛展上还未能将任何解决方案展览出来。小批次规格,可靠封闭。这些已列入制药行业发展意愿清单的技术并不是崭新的技术,但个体化医疗和强效药物的成长提高了发展的紧迫性。

填装和包装系统供应商还必须表现出他们具备必要的数据联网、数据完整性和网络安全方面的专业经验。对于大型制药公司来说,填装和包装生产线尤其需要做到这点。越来越多地,系统必须集成到整个企业IT生态系统当中,例如制造执行系统(MES)和Historian系统。集成解决方案具有真正的潜力,能够铺平通向已经存在的大数据、数据分析和工业4.0的道路,甚至已经有了一些初步项目。Optima的Breu对此仍保持不确定,但他确定一件事:“没有集成数据化技术,这些都不会发生。数字化将成为未来生产过程管理不可或缺的要素。”