LEWAはバイオプロセス製造装置の設計における生産性を向上

バイオ医薬品のボトルネックを解消

過去40年間のバイオ医薬品の作成における進歩は、主に遺伝子組み換え細胞の成長の生産性を高めることに焦点を合わせてきました。この複雑な生物学的製造プロセスは、主に2つの段階で行なわれます。それは細胞の成長と、これらの細胞によって生成されたタンパク質の精製です。

計量ポンプとシステムの大手サプライヤであるLEWAは、これら2つの段階で起こっている進歩にミスマッチがあることに気づきました。細胞を成長させる技術は飛躍的な進歩を遂げていました。細胞の出力を精製する低圧液体クロマトグラフィー(LPLC)スキッドは、これまで以上に生産的な細胞増殖ステップに追いつくことができませんでした。

EcoPrime® LPLCと呼ばれる同社の最初のクロマトグラフィーバッチスキッドは、従来のスキッドとは異なる洞察に基づいて設計されました。計量ポンプは、アナログベースのモータからデジタル･サーボ･モータに切換えられました。この革新により、ポンプの回転のあらゆる程度がわかり、測定精度が向上し、歩留まりが1〜1.5%向上しました。さらに、オートメーションシステムはスキッドの実行方法の中心でした。正確な制御は、センサと専用コントローラに結合されたモータに依存します。 

バイオプロセス製造におけるつながり

2009年に日機装に買収された後、LEWAチームは経営陣と協力して長期的な成長のための最良の機会を特定する機会がありました。LEWAは、グローバル市場に拡大するために、スキッドの設計と開発の方法を変更する必要がありました。

この時点まで、LEWAチームは、お客様の施設にすでに設置されている制御システムを使用して、各スキッドを設計および開発していました。このアプローチは、LEWAの迅速な拡張能力を制限し、エンジニアは幅広いテクノロジに精通する必要がありました。新しいお客様はそれぞれ設計上の課題を提示し、各エンジニアは最善の解決策について意見を持っていました。お客様が増えるにつれ、多様なバックグラウンドを持つさらなるエンジニアが必要になり、全体的な収益性が低下します。

カスタマイズを減らすという課題は、EcoPrimeの情報システムにも関係していました。バイオプロセスメーカは、バルブ、センサ、ポンプ、流量計、およびその他のコンポーネントによって作成された一連の情報を収集して、正確な液体管理を行ないます。そのすべての情報は、リアルタイムで収集され、簡単にアクセスできる必要がありました。

LEWAの最高マーケティング責任者であるジェラルド･ガック氏は次のように述べています。「スケーラビリティと、企業全体でデータを共有する機能が重要なトレンドであると考えています。お客様の施設や運用への統合を簡素化できる情報ソリューションが必要でした。」

その結論は、機械および施設内の他の機器と簡単に統合および通信できる統合制御および情報システムを標準化することでした。

LEWAは、EcoPrime LPLCバッチスキッドの標準化に加えて、革新的なEcoPrime Twinを正確に制御するプラットフォームも必要としていました。これは、ツイン･カラム･テクノロジを使用し、バッチスキッドの10〜100倍の量のデータを作成する新しい連続プロセススキッドです。LEWAは、堅牢なヒストリアンとアクセス可能なレポートを備えた情報システムを必要としていました。

エンジニアリングプロセスの浄化

LEWAは、新しいオートメーションプラットフォームの3つの重要な要件を定義しました。まず、システムはコンポーネントの高レベルの制御を提供する必要がありました。次に、制御機能と情報機能の両方を提供する必要がありました。第三に、競争力のある価格で入手できる必要がありました。

複数年にわたるレビュー工程を経て、LEWAは統合された制御および情報システムとしてロックウェル･オートメーションを選択しました。このシステムは、要件を満たすだけでなく、施設内のテクノロジと簡単に統合できるため、LEWAのお客様からも好まれていました。

ロックウェル･オートメーションのソリューションをLEWAに理想的なものにするのに役立ったのは、Integrated Architecture® (統合アーキクチャ)システムでした。情報システムと簡単に統合できる厳密なマシンレベルの制御を提供します。また、スケーラブルであり、アプリケーション間で共通のオートメーションツールが含まれています。

統合アーキテクチャシステムは、単一のStudio 5000®開発環境を使用して、設計プロセスを簡素化します。この環境は、デバイスの構成と保守に役立ち、LEWAエンジニアがシステムを好きなように編成できるようにします。エンジニアは、他のスキッドで作業するときに、システムコンテンツにアクセスして再利用することもできます。

「ロックウェル･オートメーションのFactoryTalk® View SE HMIソフトウェアを実行するAllen-Bradley®のControlLogix®コントローラとAllen-BradleyのPanelView™ターミナルの統合はシームレスです。もちろん、オペレータがプロセスを可視化できることはメリットですが、LEWAのエンジニアのコミュニケーション方法を簡素化することができました。タグを最適に定義し、グラフィックオブジェクトとディスプレイを作成する方法について、社内で共有されている専門知識が高まっています」と、ガック氏は付け加えました。

コントローラやAllen-BradleyのKinetix® 5500サーボドライブなどのオートメーションのハードウェアにも、ヒストリアンツールやレポートツールなど、FactoryTalkスイートへの接続が組み込まれています。標準化されたスキッドの一部として、LEWAは150個のタグからデータを取得および収集して、標準のパフォーマンスおよび監査レポートを作成します。

ガック氏は次のように述べています。「ロックウェル･オートメーションのFactoryTalk HistorianおよびFactoryTalk VantagePoint®ソフトウェアを標準化することにより、EcoPrime LPLCプラットフォームは、お客様がコネクテッドエンタープライズの実現に向けた過程のどこにいるかに応じて、プラントレベルおよびエンタープライズレベルの情報ソリューションを提供します。スキッドは、ラインに追加された新しいスキッドと素早く統合し、必要な場所にパフォーマンス情報を送信できるスタンドアロンシステムです。」

標準化されたシステムを開発する各段階で、LEWAのエンジニアはロックウェル･オートメーションのサポートチームの支援を受けました。標準ソリューションの開発中にLEWAが抱えていた質問について彼らと協力することは、ハードウェアとソフトウェアの将来の反復がシステムのLEWALPLCプラットフォームにどのように適合するかを定義するのにも役立ちました。

生産性の向上

製品が個々のバイオ医薬品メーカに合わせて大幅にカスタマイズされている業界では、LEWAはLPLCスキッドの75%近くの制御を標準化しています。 この知識は、運用とレポート作成においてエンドユーザに一貫性を提供し、LEWAエンジニアの生産性を向上させるのに役立ちます。

ガック氏は次のように述べています。「ロックウェル･オートメーションの制御および情報システムを標準化して以来、LEWAは、リソースや人員を追加することなく、LPLCスキッドの需要に応えてきました。さまざまなプラットフォームを選択し続けていたとしたら、追加のコストによりお客様のニーズを満たす能力が制限されていたことでしょう。」

プラットフォームに精通し、開発時間が短縮されたことで、LEWAは以前よりも早く新しい市場に参入することができました。制御と情報システムのサポートを1つのソースで行なうことができるため、エンジニアは顧客独自の要求に対応するスキッドの設計と新製品の革新に集中できるようになりました。

LPLCスキッドの統合システムは、LEWAの競争力のある価格要件も満たしていました。単一のテクノロジプロバイダと協力することで、経済的影響を最小限に抑えることができました。

LEWAは現在、標準化されたシステムを製品のフルラインナップに拡張する機会を評価しています。エンジニアを賢く適用することで、会社全体の設計時間の短縮を期待しています。

上記の結果は、LEWA社がロックウェル･オートメーションの製品およびサービスを他の製品と組み合わせて使用した場合に固有のものです。特定の結果は、他のお客様によって異なる場合があります。

Allen‑Bradley, ControlLogix, FactoryTalk, Integrated Architecture, Kinetix, PanelView, Rockwell Software, Studio 5000, およびVantagePointは、Rockwell Automation Inc.の商標です。
EcoPrimeは、LEWAの商標です。