医薬品の連続製造におけるプロセスオペレーション管理のための条件ベースのメンテナンスフレームワークの設計

Design of Condition-based Maintenance Framework for Process Operations Management in Pharmaceutical Continuous Manufacturing.

• Sudarshan Ganesh
• Qinglin Su
• Le Bao Dan Vo
• Nolan Pepka
• Ben Rentz
• Lucas Vann
• Nima Yazdanpanah
• Thomas O'Connor
• Zoltan Nagy
• Gintaras Reklaitis

抄録

製薬業界の新技術である連続製造は、医薬品製造プロセスの効率性と俊敏性を向上させる可能性を秘めている。このような連続製造の潜在的なメリットを実現するためには、材料、装置、分析装置、データを効果的に管理することが不可欠です。医薬品の連続製造のための開発は、材料を処理するための新しい技術や方法、個々の装置やプロセス分析装置の設計や構成、アクティブプロセス制御のための戦略の実施につながっています。しかし、計画外の逸脱やダウンタイムを防ぎ、システムの能力を維持するために、運転中の異常状態を管理することについては限られた研究が報告されている。また，リアルタイムデータの収集・解析・管理が注目されているが，信頼性を確保するためのインフラの継続的な検証についての議論は限られている．そこで本研究では、経口固形製剤の連続製造（OSD-CM）を中心とした先進的な医薬品製造システムを継続的に検証・維持するための一般的な戦略として、コンディション・ベース・メンテナンス（CBM）を紹介する。CBM のようなフレームワークは、プロセスの知識とリアルタイムデータの利用可能性を活用することで、継続的な検証とオペレーショナルエクセレンスに向けた統一的な取り組みに利益をもたらします。CBMのような製造オペレーション管理アプリケーションの実装において重要な考慮事項は、システム・アーキテクチャーとイネーブル・インフラストラクチャである。本資料では、OSD-CMにおけるCBMのシステム・アーキテクチャ設計の概要を説明し、機器やプロセス・アナライザーを含む障害シナリオの例を紹介します。また、説明のために、市販の自動化システムを使用し、エンタープライズ・アーキテクチャ標準を活用したOSD-CMテストベッドに実装されたインフラストラクチャについても説明する。製薬業界では、製造工程のデジタル化が進む中、メンテナンスの近代化に向けてプロセスデータを積極的に活用することは、単一のユニットオペレーションだけでなく、物理的に統合された一連のユニットオペレーションにも関連している。

Continuous manufacturing, an emerging technology in the pharmaceutical industry, has the potential to increase the efficiency, and agility of pharmaceutical manufacturing processes. To realize these potential benefits of continuous operations, effectively managing materials, equipment, analyzers, and data is vital. Developments for continuous pharmaceutical manufacturing have led to novel technologies and methods for processing material, designing and configuring individual equipment and process analyzers, as well as implementing strategies for active process control. However, limited work has been reported on managing abnormal conditions during operations to prevent unplanned deviations and downtime and sustain system capabilities. Moreover, although the sourcing, analysis, and management of real-time data have received growing attention, limited discussion exists on the continued verification of the infrastructure for ensuring reliable operations. Hence, this work introduces condition-based maintenance (CBM) as a general strategy for continually verifying and sustaining advanced pharmaceutical manufacturing systems, with a focus on the continuous manufacture of oral solid drug products (OSD-CM). Frameworks, such as CBM, benefit unified efforts towards continued verification and operational excellence by leveraging process knowledge and the availability of real-time data. A vital implementation consideration for manufacturing operations management applications, such as CBM, is a systems architecture and an enabling infrastructure. This work outlines the systems architecture design for CBM in OSD-CM and highlights sample fault scenarios involving equipment and process analyzers. For illustrative purposes, this work also describes the infrastructure implemented on an OSD-CM testbed, which uses commercially available automation systems and leverages enterprise architecture standards. With the increasing digitalization of manufacturing operations in the pharmaceutical industry, proactively using process data towards modernizing maintenance practices is relevant to a single unit operation as well as to a series of physically integrated unit operations.

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