Mitä on jatkuva valmistus?
Vuosikymmenien ajan lääkeyritykset ovat valmistaneet tuotteitaan erissä. Erävalmistuksessa ”erä” on tietty määrä lääkettä, joka valmistetaan monivaiheisen prosessin avulla.
Vaikka erävalmistus on testattu valmistusmenetelmä, vaiheiden välinen liike voi olla hidasta ja tehotonta.
Tuotannon virtaviivaistamiseksi valmistajat ovat alkaneet soveltaa jatkuvan valmistuksen tekniikoita lääkkeiden tuotantoprosessiin.
Jos erävalmistus käsittää materiaalin peräkkäistä käsittelyä ja testausta useiden erillisten vaiheiden (ja mahdollisten toimitilojen) kautta, jatkuvassa valmistuksessa valmistusvirta yhdistetään koko valmistusvirta yhdeksi ainoaksi täysin integroituneeksi virtaukseksi. Tämä ”jatkuva” tuotanto eliminoi sisäänrakennetut tuotantoaukot ja voi lyhentää valmistusaikoja kuukausista päiviin.
Vaikka jatkuvan valmistuksen käyttöönotto on ollut hidasta, FDA tukee jatkuvan valmistuksen tekniikoiden lisääntyvää käyttöönottoa. Jatkuvalla valmistuksella näyttää olevan merkittävä rooli tulevina vuosina, sillä tarkastelun kohteena olevien jatkuvan valmistuksen laitosten määrä on nelinkertaistunut viimeisen puolen vuosikymmenen aikana.
Tässä kirjoituksessa tarkastelemme jatkuvan valmistuksen yksityiskohtia. Käsittelemme jatkuvan tuotannon määritelmää, historiaa, hyötyjä ja haasteita lääkevalmistajille.
Erävalmistuksesta jatkuvaan tuotantoon
Jatkuvan valmistuksen laajalle levinnyt kannatus juontaa juurensa tehottomuuksista, jotka luonnostaan johtuvat erävalmistusprosesseista.
Katsotaanpa muutama.
Pitkät odotusaikojen pitoajat
Erävalmistusprosessi tapahtuu useissa vaiheissa. Jokaisen vaiheen välillä materiaalit lähetetään laatulaboratorioon testattavaksi. Suurin osa keskeneräisestä työstä varastoidaan, kunnes laatu on varmistettu, minkä jälkeen materiaalit siirretään seuraavaan vaiheeseen. Nämä ”pitoajat” summautuvat ja vaikuttavat osaltaan pitkiin valmistussykleihin.
Toimitusketjun komplikaatiot
Joskus tähän liittyy siirto uuteen laitokseen. Jos toimitusketjussa on häiriöitä tai jos määriteltyjä säilytysolosuhteita ei noudateta, materiaali voi hajota ja vaarantaa erän. Toimitusketjun häiriöt – erityisesti monikansalliset lääkkeiden toimitusketjut – ovat johtaneet lääkkeiden takaisinvetojen lisääntymiseen viime vuosina.
Vähäinen käyttöaste
Koska erät etenevät peräkkäin, jokaisen vaiheen on oltava täysin valmis ennen kuin seuraava voi alkaa. Jos koko valmistusvirta sisältää 6 tai 7 vaihetta, odotusajat voivat kasvaa. Tämä voi johtaa alhaisiin käyttöasteisiin ja monimutkaiseen prosessin aikataulutukseen.
Eräkohtainen tuotanto on alan standardi, ja tehottomuus tunnetaan hyvin. Samoin edut (alhaiset perustamiskustannukset, helpommat säädöt, syvä alan asiantuntemus ja parhaat käytännöt). Tuotantoaikoihin, inhimillisiin virheisiin ja toimitusketjun epävarmuustekijöihin liittyvät jatkuvat ongelmat ovat kuitenkin tehneet jatkuvista prosesseista houkuttelevan vaihtoehdon niin sääntelyviranomaisille kuin valmistajillekin.
Jatkuvan valmistuksen määritelmä
Jatkuva valmistus on menetelmä, jolla lääkevalmisteita valmistetaan päästä päähän yhdellä ainoalla, keskeytymättömällä tuotantolinjalla.
Vaikka erävalmistus edellyttää materiaalien kuljettamista, testaamista ja uudelleensyöttöprosessia prosesseista seuraavaan, jatkuvatoimisissa prosesseissa kaikki testaukset, syötöt ja käsittelyt tapahtuvat inline. Kehittyneet prosessianalytiikkatekniikat varmistavat laadun prosessin aikana.
Jatkuvan tuotannon historia
Vaikka se onkin uutta lääkkeiden valmistuksessa, jatkuva valmistus ei ole uutta.
Jatkuvat prosessit ovat itse asiassa olleet normi joillakin teollisuudenaloilla lähes vuosisadan ajan. Jatkuvalla tuotannolla on pitkä historia raudanvalmistuksessa, jossa laitokset voivat toimia keskeytyksettä vuosia. Se on myös normi petrokemian teollisuudessa sekä joissakin elintarvike- ja juomaprosesseissa.
Tässä on esimerkkejä jatkuvan valmistuksen toimialoista ja tuotteista:
- Öljyjalostus
- Metallien sulatus
- Paperi
- Tahnat
- Jotkut elintarvikkeet ja juomat, kuten maapähkinävoi
Lääketeollisuudessa siirtyminen jatkuvan valmistuksen käyttöön on vauhdittunut viimeisen vuosikymmenen aikana. Valmistustekniikka on kypsynyt niin pitkälle, että se soveltuu lääketuotannossa käytettäviin monimutkaisiin valmistustekniikoihin. Anturit ja analyysitekniikka ovat kehittyneet tarpeeksi kypsiksi, jotta laadunvalvonta voidaan ottaa käyttöön linjassa. Sääntely- ja talousympäristö kannusti valmistajia innovointiin. FDA tunnisti nopeasti jatkuvan valmistuksen mahdollisuudet parantaa laatua, vastata kysyntään ja parantaa potilaiden palvelua, ja se on johdonmukaisesti ilmaissut tukensa.
Vertex Pharmaceuticalsista tuli vuonna 2015 ensimmäinen yritys, joka sai FDA:n hyväksynnän jatkuvalla tuotantolinjalla valmistetulle lääkkeelle. Seuraavien kolmen vuoden aikana Janssen, Eli Lilly ja Pfizer saivat kukin hyväksynnän jatkuvatoimisesti valmistetuille tuotteille.
Hyödyt
Jatkuvatoiminen valmistus auttaa yrityksiä poistamaan odotusaikoja, hyödyntämään tuotantolinjojensa täyden kapasiteetin ja tuomaan laadun testauksen tuotantolinjalle.
Jatkuvatoiminen valmistus voi myös auttaa valmistajia reagoimaan nopeammin kysynnän muutoksiin. Jatkuva tuotantolinja voi käsitellä suurempia ja pienempiä määriä lääkettä tarpeen mukaan, ja sen avulla valmistajat voivat reagoida nopeammin muuttuviin markkinoihin.
Se mahdollistaa myös reseptit, jotka eivät ole mahdollisia perinteisillä erämenetelmillä.
Lyhyesti sanottuna jatkuvan valmistuksen etuja ovat:
- parempi käyttöaste
- joustavat eräkoot
- yksinkertainen skaalaus
- kriittisten prosessiparametrien parempi hallinta
- vähän energiankulutus
- Parempi aikataulujen noudattaminen
Haasteet
Jatkuvatuotantoprosesseissa on omat haasteensa.
Manuaaliset vaihtotyöt
Jatkuvan valmistuksen linjojen vaihtotyöt ovat esimerkiksi monimutkaisia ja niiden suorittaminen voi kestää yli viikon. Jatkuvan valmistuksen järjestelmissä on tuhansia osia, jotka on puhdistettava, vaihdettava ja tarkistettava. Vaihdot ovat pitkälti manuaalinen prosessi (jota tosin helpottavat digitaaliset SOP:t), ja ne voivat olla aikaa vieviä jopa ammattitaitoisille operaattoreille.
Kuten eräs asiantuntija asian ilmaisi:
”Voidaanko tiheät vaihdot suorittaa tehokkaasti, jotta voidaan tehdä lyhyitä sarjoja ja pieniä tuotantosarjoja, on edelleen avoin kysymys.”. Vaikka toivottu tavoite on pystyä vaihtamaan alle päivässä, nykyisillä linjoilla vaihtamiseen voi kulua viikko tai enemmänkin, koska purkamiseen, puhdistamiseen ja uudelleen kokoamiseen kuluu paljon aikaa.”
Vaikea koulutus
Jatkuvan valmistuksen laitteiden käyttäminen edellyttää laajaa koulutusta. Laitteiden monimutkaisuus ja virheiden riski merkitsevät sitä, että kaikkien asianosaisten on saatava riittävästi tietoa ja ymmärrystä järjestelmästä, jotta voidaan varmistaa järjestelmän asianmukainen käyttö.”
Kompleksinen talous
Vaikka jatkuvatoimisilla valmistusjärjestelmillä on selviä tuotannollisia hyötyjä, lääketeollisuuden talous on aiheuttanut haasteita. Uusiin laitteisiin liittyvien menojen, olemassa olevasta kapasiteetista luopumisen ja tietyn hoidon elinkaaren aikaisen kannattavuuden ennusteiden välillä valmistajat ovat aina huolissaan jatkuvaan valmistustekniikkaan tehtyjen investointien tuotosta.
Johtopäätökset
Kaikkakin käyttöönottoasteet ovat alhaiset, jatkuvan valmistuksen hyödyt lääketeollisuudelle ovat selvät. Kun kehittyneestä valmistuksesta tulee normi biotieteiden valmistuksessa, on odotettavissa jatkuvan tuotannon laajempi käyttöönotto.