Seit Jahrzehnten stellen Pharmaunternehmen ihre Produkte in Chargen her. Bei der Chargenherstellung ist eine "Charge" eine bestimmte Menge eines Medikaments, die in einem mehrstufigen Prozess hergestellt wird.
Die Batch-Produktion ist zwar eine bewährte Herstellungsmethode, aber die Bewegung zwischen den einzelnen Schritten kann langsam und ineffizient sein.
Um die Produktion zu rationalisieren, haben die Hersteller damit begonnen, kontinuierliche Fertigungstechnologien auf den pharmazeutischen Produktionsprozess anzuwenden.
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Während bei der Batch-Produktion das Material in mehreren diskreten Schritten (und möglicherweise in verschiedenen Anlagen) nacheinander verarbeitet und getestet wird, wird bei der kontinuierlichen Fertigung der gesamte Fertigungsstrom in einem einzigen, vollständig integrierten Fluss zusammengefasst. Diese "kontinuierliche" Produktion beseitigt eingebaute Produktionslücken und kann die Herstellungszeiten von Monaten auf Tage verkürzen.
Während die Einführung der kontinuierlichen Fertigung nur langsam vorankommt, unterstützt die FDA die zunehmende Einführung von Technologien zur kontinuierlichen Fertigung. Die kontinuierliche Fertigung scheint in den kommenden Jahren eine wichtige Rolle zu spielen, denn die Zahl der untersuchten kontinuierlichen Produktionsanlagen hat sich im letzten halben Jahrzehnt vervierfacht.
In diesem Beitrag werfen wir einen Blick auf die Vor- und Nachteile der kontinuierlichen Produktion. Wir befassen uns mit der Definition, der Geschichte, den Vorteilen und den Herausforderungen der kontinuierlichen Produktion für Pharmahersteller.
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Von der Batch- zur kontinuierlichen Produktion
Die weit verbreitete Unterstützung für die kontinuierliche Fertigung rührt von den Ineffizienzen her, die bei Batch-Prozessen naturgemäß entstehen.
Schauen wir uns ein paar davon an.
Lange Haltezeiten
Die Chargenfertigung erfolgt in mehreren Schritten. Zwischen den einzelnen Stufen werden die Materialien zur Prüfung an ein Qualitätslabor geschickt. Der größte Teil der laufenden Produktion wird gelagert, bis die Qualität bestätigt ist, und dann werden die Materialien zur nächsten Phase weitergeleitet. Diese "Haltezeiten" summieren sich und tragen zu langen Produktionszyklen bei.
Lieferkette Komplikationen
Manchmal beinhaltet dies den Transport zu einer neuen Einrichtung. Wenn es zu Lieferkette Unterbrechungen kommt oder die vorgeschriebenen Lagerbedingungen nicht eingehalten werden, kann das Material degradieren und eine Charge gefährden. Lieferkette Unterbrechungen - vor allem in multinationalen pharmazeutischen Lieferketten - haben in den letzten Jahren zu einer Zunahme von Arzneimittelrückrufen geführt.
Geringe Auslastung
Da die Chargen nacheinander abgearbeitet werden, muss jeder Schritt vollständig abgeschlossen sein, bevor der nächste beginnen kann. Wenn der gesamte Fertigungsablauf 6 oder 7 Schritte umfasst, können sich die Wartezeiten summieren. Dies kann zu einer niedrigen Auslastung und einer komplizierten Prozessplanung führen.
Die Batch-Produktion ist der Industriestandard und die Ineffizienzen sind hinlänglich bekannt. Ebenso wie die Vorteile (niedrige Einrichtungskosten, einfachere Anpassungen, umfassendes Branchenwissen und Best Practices). Dennoch haben anhaltende Probleme mit den Produktionszeiten, menschliches Versagen und Lieferkette Unwägbarkeiten die kontinuierlichen Prozesse zu einer attraktiven Alternative für Behörden und Hersteller gleichermaßen gemacht.
Kontinuierliche Fertigung definiert
Die kontinuierliche Herstellung ist eine Methode zur Herstellung pharmazeutischer Produkte von Anfang bis Ende auf einer einzigen, ununterbrochenen Produktionslinie.
Während bei der Chargenfertigung die Materialien von einem Prozess zum nächsten transportiert, geprüft und erneut zugeführt werden müssen, werden bei kontinuierlichen Prozessen alle Prüfungen, Zuführungen und Verarbeitungen inline durchgeführt. Hochentwickelte Technologien zur Prozessanalyse gewährleisten die Qualität während des Prozesses.
Geschichte der kontinuierlichen Produktion
Auch wenn Arzneimittelherstellung neu ist, ist die kontinuierliche Fertigung nicht neu.
In der Tat sind kontinuierliche Prozesse in einigen Branchen seit fast einem Jahrhundert die Norm. Die kontinuierliche Produktion hat eine lange Geschichte in der Eisenerzeugung, wo die Anlagen jahrelang ununterbrochen laufen können. Auch in der petrochemischen Industrie sowie in einigen Lebensmittel- und Getränkeherstellungsbetrieben ist dies die Norm.
Hier finden Sie Beispiele für kontinuierlich produzierende Branchen und Produkte:
- Ölraffination
- Metallverhüttung
- Papier
- Pasten
- Einige Lebensmittel und Getränke, wie Erdnussbutter
Die Umstellung auf die kontinuierliche Fertigung in der Pharmaindustrie hat im letzten Jahrzehnt an Dynamik gewonnen. Die Fertigungstechnologie ist ausgereift genug, um die komplexen Fertigungstechniken in der Pharmaproduktion zu unterstützen. Die Sensoren und die Analysetechnologie sind ausgereift genug, um die Qualitätskontrolle in Einklang zu bringen. Und das regulatorische und wirtschaftliche Umfeld ermutigte die Hersteller, Innovationen voranzutreiben. FDA erkannte schnell das Potenzial der kontinuierlichen Herstellung, um die Qualität zu verbessern, die Nachfrage zu befriedigen und den Service für die Patienten zu verbessern, und hat sich immer wieder dafür ausgesprochen.
Im Jahr 2015 war Vertex Pharmaceuticals das erste Unternehmen, das unter FDA die Zulassung für ein kontinuierlich hergestelltes Medikament erhielt. In den folgenden drei Jahren erhielten Janssen, Eli Lilly und Pfizer jeweils die Zulassung für kontinuierlich hergestellte Produkte.
Vorteile
Die kontinuierliche Fertigung hilft Unternehmen, Wartezeiten zu vermeiden, die volle Kapazität ihrer Produktionslinien zu nutzen und Qualitätstests in die Produktion zu integrieren.
Die kontinuierliche Herstellung kann den Herstellern auch helfen, schneller auf Veränderungen der Nachfrage zu reagieren. Eine kontinuierliche Produktionslinie kann je nach Bedarf höhere und niedrigere Mengen eines Medikaments verarbeiten und ermöglicht es den Herstellern, schneller auf veränderte Märkte zu reagieren.
Es ermöglicht auch Rezepte, die mit herkömmlichen Batch-Methoden nicht möglich sind.
Kurz gesagt, die Vorteile der kontinuierlichen Fertigung sind:
- Verbesserte Nutzung
- Flexible Chargengrößen
- Vereinfachte Skalierung
- Bessere Kontrolle über kritische Prozessparameter
- Weniger Energieverbrauch
- Bessere Einhaltung von Zeitplänen
Herausforderungen in der kontinuierlichen Fertigung
Kontinuierliche Fertigungsprozesse haben ihre Tücken.
Manuelle Umstellungen
Zum einen sind Umstellungen an kontinuierlichen Fertigungslinien kompliziert und können über eine Woche dauern. Kontinuierliche Fertigungssysteme haben Tausende von Teilen, die gereinigt, ausgetauscht und überprüft werden müssen. Umstellungen sind ein hochgradig manueller Prozess(der durch digitale SOPs vereinfacht wird), der selbst für erfahrene Bediener zeitaufwändig sein kann.
Wie ein Experte es ausdrückte:
"Ob häufiges Umrüsten effizient durchgeführt werden kann, um kurze Laufzeiten und kleine Chargen zu ermöglichen, ist noch eine offene Frage. Das angestrebte Ziel ist es, Umrüstung in weniger als einem Tag zu erreichen, aber die derzeitigen Linien können eine Woche oder länger für Umrüstung benötigen, da die Zeit für das Zerlegen, Reinigen und Wiederzusammensetzen sehr lang ist."
Schwieriges Training
Die Bedienung von Anlagen zur kontinuierlichen Fertigung erfordert eine umfassende Schulung. Die Komplexität der Anlagen und das Risiko von Fehlern bedeutet, dass alle Beteiligten ausreichend mit dem System vertraut sein und es verstehen müssen, um eine ordnungsgemäße Nutzung zu gewährleisten.
Komplexe Wirtschaft
Obwohl kontinuierliche Fertigungssysteme eindeutige Vorteile für die Herstellung bieten, stellt die Wirtschaftlichkeit der pharmazeutischen Industrie eine Herausforderung dar. Zwischen den Ausgaben für neue Anlagen, der Aufgabe bestehender Kapazitäten und den Prognosen für die Rentabilität einer bestimmten Therapie über die gesamte Lebensdauer hinweg sind die Hersteller stets mit der Rentabilität jeder Investition in kontinuierliche Fertigungstechnologie beschäftigt.
Fazit
Auch wenn die Übernahmequote niedrig ist, liegen die Vorteile der kontinuierlichen Fertigung für die Pharmaindustrie auf der Hand. In dem Maße, in dem die fortschrittliche Fertigung zur Norm in der Produktion von Biowissenschaften wird, ist mit einer breiteren Einführung der kontinuierlichen Produktion zu rechnen.
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