Arzneimittelentwicklung

Ingenieursfirma NNE Pharmaplan nutzt DOE zur Optimierung der Fertigungsprozesse von Pharmaunternehmen

Ein bekannter Artikel im The Wall Street Journal hat es so ausgedrückt: „Die Verfahren bei der Arzneimittelherstellung hinken deutlich hinter denen der Kartoffelchip- und Waschmittelherstellung hinterher.“ Verfügbarkeit, Qualität und Kosten von Arzneimitteln leiden erkennbar unter dem fehlenden Einsatz statistischer und wissenschaftlicher Methoden bei der Entwicklung und Optimierung von Produktionsprozessen in der Pharmaindustrie. Optimierte Abläufe sind jedoch heute wichtiger als je zuvor.

Das dänische Ingenieursunternehmen NNE Pharmaplan verfügt über 80 Jahre Erfahrung in der Branche und hat sich darauf spezialisiert, genau diese Anforderung seiner Kunden zu erfüllen. NNE Pharmaplan ist ein führender Anbieter von Systemanalyse-, Beratungs- und Ingenieurs-Dienstleistungen für die internationale Pharma- und Biotech-Industrie. Das Unternehmen ist ein Ableger von Novo Nordisk, einem weltweit führenden Unternehmen bei Diabetes- und anderen pharmazeutischen Produkten.

Mithilfe der JMP-Software zur statistischen Analyse von SAS stellt NNE Pharmaplan Beratungsdienstleistungen für die Optimierung von Produktionsprozessen basierend auf der DOE-Versuchsplanung (Design of Experiments) bereit.

Ein wissenschaftlicher Ansatz für gesteigerte Effizienz

„Heute verwenden wir einen wissenschaftlichen Ansatz für den Entwurf und die Optimierung von Produktionsprozessen,“ sagt Per Vase, ein Six-Sigma-Spezialist bei NNE Pharmaplan. „Mit JMP können wir beurteilen, welche Experimente wir ausführen müssen, um die Produktionsmittel optimal zu gestalten bzw. anzupassen.“

„Bislang haben wir bei der Planung einen nicht-wissenschaftlichen Ansatz verfolgt, der in viele Sackgassen und zu unnötigen Experimenten geführt hat, während andererseits andere erforderliche Experimente nie durchgeführt wurden“, fügt Vase hinzu. „Da viele Faktoren einen erheblichen Einfluss auf die Prozesse bei der Arzneimittelherstellung haben, war es häufig unmöglich, die Gesamtsituation zu erkennen. Mit JMP und der DOE-Funktion sind die Tests effizienter und wir können schneller entscheiden, welche Experimente wirklich durchgeführt werden müssen.“

NNE Pharmaplan ist der Meinung, dass der wissenschaftliche Ansatz für die Prozessoptimierung der richtige Weg ist, um eine effizientere Produktion, beständigere Qualität und weniger Ausschuss zu erzielen, erläutert Vase. „Es ist unser Ziel, unseren Kunden dabei zu helfen, unnötige Kosten zu vermeiden, wie zum Beispiel den Ersatz von Maschinen oder die Implementierung umfangreicher Maßnahmen zur Qualitätskontrolle aufgrund eines überhöhten Produktausschusses. Stattdessen fördern wir ihr Verständnis für die Produktionsprozesse durch die Implementierung der DOE-Versuchsplanung. Damit versetzen wir sie in die Lage, ihre Produktionskapazitäten mit den vorhandenen Produktionsmitteln zu steigern, Produkte basierend auf Inline-Messungen freizugeben und längere Vorlaufzeiten durch Tests zur Qualitätskontrolle zu vermeiden. Die Schaffung dieses Prozessverständnisses in der Pilotphase trägt dazu bei, dass die Produktion bereits ab dem ersten Tag nach der Produktfreigabe in vollem Umfang läuft.“

Gleichbleibende Qualität erfordert intelligentes Management

Zu Beginn der Prozessplanungsphase führt NNE Pharmaplan ein sorgfältiges und systematisches Brainstorming mit dem Kunden durch. Hierbei werden die wichtigsten Aspekte der Produktion erarbeitet, die Einfluss auf die Produktqualität haben können, und das Qualitätsniveau des fertigen Produkts wird festgelegt. Die Qualitätsstandards in der Pharmaindustrie sind hoch, doch sie sollten nicht unnötigerweise streng sein, erklärt Vase.

„Wenn wir ein klares Bild von den Vorgaben und den Anforderungen an das Ergebnis haben, kommt JMP als effizientes Analysetool für die Kontrolle der Entwicklung und die Optimierung eines Produktionsprozesses mit vielen Variablen ins Spiel. Das ist ein typisches Szenario in der Arzneimittelindustrie. JMP kann abstecken, welche Experimente vernünftigerweise durchgeführt werden sollten. Damit können wir sicherstellen, dass das Endprodukt optimal ist“, sagt Vase.

DOE ist iterativ und setzt eine Reihe von Experimententwürfen voraus, um die optimalen Einstellungen zu ermitteln und das erforderliche Prozessverständnis zu schaffen. Die ersten Programmläufe haben vor allem den Zweck, zwischen Faktoren zu unterscheiden, die tatsächlich kritisch sind, und anderen Faktoren, die nur für kritisch gehalten werden. Wenn die wenigen wirklich kritischen Faktoren gefunden wurden, wird in nachfolgenden Experimenten untersucht, welche Beziehungen zwischen diesen Faktoren und den zentralen Ergebnissen der Prozesse bestehen, und welcher Arbeitsbereich für den Prozess am besten geeignet ist. Nachdem die besten Einstellungen für die kritischen Eingaben ermittelt wurden, werden weitere Programmläufe durchgeführt, um die vorgeschlagene Lösung zu bestätigen. Der Start des DEO-Verfahrens muss mehrere Monate vor dem erwarteten Einführungsdatum geplant und entsprechende Mitarbeiter müssen dafür abgestellt werden.

Von der FDA empfohlen

Die amerikanische Arzneimittelzulassungsbehörde (US Food and Drug Administration, FDA) erkennt die Vorzüge des wissenschaftlichen Ansatzes der DOE-Versuchsplanung für die Prozessplanung an und hat die Arzneimittelindustrie dazu angeregt, Software wie JMP für die Planung neuer Produkte einzusetzen.

„Die Aussichten für die Arzneimittelindustrie sind viel versprechend, da die Arbeit mit JMP und seiner Versuchsplanungsfunktion erhebliche Vorteile und Einsparungen mit sich bringt“, meint Vase. Wenngleich die FDA diese Methoden für den gesamten Produktlebenszyklus empfiehlt – von den ersten Entwicklungsphasen bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Produkt vom Markt genommen wird – setzt NNE die DOE-Versuchsplanungsfunktionen vorrangig in den späteren Phasen ein (Pilotphase oder Produktion).

Sie streben damit nach einer kürzeren Amortisationszeit der Kundeninvestition. Die Methoden sind in der Pharmaindustrie neu. Aus diesem Grund müssen die Vorteile der DOE-Versuchsplanung vor einer breiten Verwendung (die neue Produkte einbeziehen würde, die möglicherweise vier oder fünf Jahre vor ihrer Markteinführung stehen) der entsprechenden Verfahren anhand eines unmittelbar oder in naher Zukunft freizugebenden Produkts nachgewiesen werden. So kann die wirtschaftliche Rentabilität sofort erkannt und einfach gemessen werden.

„Wir verwenden JMP bei NNE Pharmaplan täglich zusammen mit Kundenanwendungen und es ist ausgesprochen benutzerfreundlich“, erklärt Vase. „Es sind keinerlei Programmierkenntnisse erforderlich. Das Programm kann ganz einfach mit der Maus bedient werden.“

Analyse der vorhandenen Produktion

Durch die Verwendung von JMP in der Produktionsplanungsphase stellt NNE Pharmaplan sicher, dass seine Kunden den wissenschaftlichen Ansatz besser verstehen. Infolgedessen muss NNE häufig auch die vorhandenen Produktionslinien analysieren, und die JMP-Software spielt auch hier eine zentrale Rolle.

„Unternehmen sammeln viele interessante Daten über ihre Produktion, doch nicht annähernd alle Daten werden herangezogen, um die Produktion zu verbessern“, stellt Vase fest. JMP sammelt Produktionsdaten aus den verschiedenen Datenbanken und wir nutzen diese Daten, um zu analysieren, wie unsere Kunden ihre Produktionsprozesse verbessern können. Ein häufiges Ziel ist die Vermeidung von übermäßigem Produktausschuss, der eine umfangreiche und teuere Qualitätskontrolle und Sortierung erforderlich macht.

„Es ist recht einfach, JMP für diese Aufgaben einzusetzen, da die Software mit allen bekannten Datenbanken kommunizieren kann“, erklärt Vase.

Illustration of human internal organs
The prospects are exciting for the drug industry, as considerable benefits and savings can be achieved by working with JMP and its design of experiments feature.
Per Vase

Six Sigma Specialist at NNE A/S

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