Bewährte Ergebnisse: Eli Lilly

ERGEBNISSE

• Um das Zehnfache reduzierte Kosten für die Konstruktion des ersten Messkreises
• Kürzere Schulungszeit
• Um 25 % verkürzte Konfigurationszeit
• Um 50 % verkürzte Zeit für die Systeminstallation und den Check-out
• Kürzere Einführungszeit
• Verkürzte Validierungszeit und geringere Kosten

ANWENDUNG
Batch-Verfahren für bakterielle Fermentation in der Pharmazeutik

KUNDE
Eli Lilly and Company. Im Jahr 1982 war das Humulin-Produkt von Lilly (biosynthetisches Humaninsulin) das erste pharmazeutische Produkt der Welt, das von Bakterien hergestellt wurde, die mittels rekombinanter DNS-Technologie gentechnisch verändert wurden. Weitere bekannte Pharmazeutika von Lilly sind das Antidepressivum Prozac und die Antibiotika Ceclor (Cefaclor) und Vancocin (Vancomycinhydrochlorid). Historisch gesehen war das Unternehmen das erste, das Penicillin mit Hilfe der Fermentationstechnologie in Massenproduktion herstellte.

HERAUSFORDERUNG
Bis vor Kurzem umfasste die Prozessautomatisierung bei Lilly in der Regel für jedes Einzelprodukt eigene Fertigungsanlagen, die validiert wurden, um FDA-Vorschriften zu erfüllen, und möglichst lange unverändert liefen. Große und mittelgroße Anlagen können mit dezentralen Leitsystemen (DCS) und kleinere Bereiche mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) betrieben werden.
Arzneimittelhersteller modifizieren ungern Steuerungselemente, weil dies eine erneute Validierung, kostspieligen Aufwand aufgrund von Produktionsausfällen und eine intensive Dokumentation zur Folge hat. Lillys mittelgroßer Produktionsbereich für die Humulin-Fermentation zum Beispiel läuft seit 15 Jahren mit den ursprünglichen Steuerungselementen. Zwar ist die Ausrüstung noch jahrelang betriebsfähig, jedoch sind Ersatzteile für die Steuerungselemente immer schwieriger zu finden. Die Automatisierung und ein Teil der Instrumentierung müssen in Kürze ersetzt und die Steuerungselemente neu validiert werden. Seit Anfang der 1970er-Jahre wurden sowohl Systeme von Fisher-Rosemount und Foxboro als auch intern entwickelte Systeme eingesetzt.

LÖSUNG
Mit Flexibilität punkten
Bei Lilly distanziert man sich bei der Arzneimittelherstellung zunehmend von solchen auf ein Produkt beschränkten Anlagen. Die Produktentwicklung schreitet schneller voran, insbesondere bei maßgeschneiderten Produkten, die aus biosynthetischen Reaktionen gewonnen werden und auf bestimmte Krankheiten abzielen. Das Unternehmen errichtet nun Anlagen mit kleineren, flexibleren Prozessbereichen, die in verschiedenen Konfigurationen miteinander verbunden oder von einem Produkt auf ein anderes umgestellt werden können. Die erneute Validierung von Prozessen ist immer noch ein Thema, aber die Vorteile der Produktionsflexibilität überwiegen die Kosten. Die Berücksichtigung der S88-Modularität (ISA S88 Norm für chargenorientierte Fahrweise) schon beim Design trägt ebenfalls zur Kostensenkung bei.
Skalierbare Automatisierung - eine ideale Lösung
Der Schritt, flexible neue Anlagen zu installieren sowie zahlreiche ältere Anlagen aufzurüsten, verändert Lillys Herangehensweise an die Prozessautomatisierung. 
Unlängst lagen die Kosten für den ersten Kanal in einem Automatisierungssystem noch um die 500 000 US Dollar. Gegenwärtig reduzieren sich diese Kosten dank neuer, skalierbarer Automatisierung auf 50 000 US Dollar oder weniger. Ein Prozessleitsystem kann jetzt für kleine Anwendungen eingesetzt werden, für die noch vor einem Jahr eine hybride Ausrüstung aus SPS/Bedienerschnittstelle erforderlich gewesen wäre. Die heutige skalierbare Automatisierung hat sich für mittelgroße Produktionsanlagen bewährt.
Um die Eignung skalierbarer Automatisierung zu testen, entkoppelte Lilly in einer Pilotanlage für Forschung und Entwicklung vorübergehend einen Teil eines älteren Prozessleitsystems für einen modernen Bioreaktor-Impfstofftank. 
Die Fermentationsforschungsanlage wurde aus verschiedenen Gründen ausgewählt. Erstens konnten wir so vermeiden, die Produktion zu beeinträchtigen. Zweitens sollte sich der Erfolg in einer Pilotumgebung gut auf die Produktion übertragen lassen, da der Betrieb stabil bleibt. Drittens sollte die erfolgreiche Umsetzung in einer Fermentationsanlage gleichermaßen auf chemische Anlagen anwendbar sein. Bakterien reagieren unvorhersehbar, was die Steuerung der Fermentation vor größere Herausforderungen stellt als bei der Produktion chemischer
Arzneimittel. Schließlich zeigt sich unzureichende Flexibilität im Hinblick auf die Steuerung in einer Fermentationspilotanlage unmittelbar, denn dort ändern sich die Prozesse permanent, was Steuerungsmodifikationen erfordert. Zudem ist die Instrumentierung umfangreicher.