생명과학 산업에서 성공의 열쇠는 혁신과 탁월한 운영 효율 가속입니다. 그리고 작업자도 전체적으로 중요한 부분을 담당합니다.
생산 현장에서 작업자는 프로세스가 지정된 설정 범위 내에서 실행되고 시장 승인 요건을 지원할 수 있도록 적시에 결정을 내려야 합니다. 그러나 생물의약품과 기타 의약품이 더욱 복잡해짐에 따라 프로세스 모니터링과 최적화도 복잡해지고 있습니다.
문제의 핵심은 무엇일까요?
스마트 장치와 복잡한 시스템은 풍부한 데이터를 생성하지만, 작업자의 향상된 의사 결정을 지원하는 정보는 제한적인 경우가 많습니다.
그러나 이제 고급 분석과 머신 러닝의 발전 덕분에 데이터 과학을 생산 현장에 적용하고 실시간으로 작업자 행동을 유도하며 기업 전체에 걸쳐 통찰력을 확장할 수 있습니다.
몇 가지 사례를 살펴보겠습니다.
Soft Sensor®를 사용한 Lineside Next Best Action
작업자의 각 행동은 제품 품질이나 프로세스 처리량에 영향을 미칠 가능성이 있습니다. “Lineside Next Best Action” 전략은 미래의 성과를 예측하고 부정적인 영향을 완화하기 위해 행동을 규정하는 머신 러닝 모델을 사용하여 실시간으로 의사 결정을 지원합니다.
어떻게 가능할까요?
최근에 개발한 사용 사례를 소개합니다. 과립형 원료의약품의 임계 수분 레벨에 도달해야 한다고 가정해 보겠습니다. 원료의약품은 액체로 시작하여 유동층 건조기를 통과합니다. 물리적 샘플의 수분 테스트를 위해 건조 프로세스가 일상적으로 중단되어 건조 프로세스에 지연이 발생합니다.
MPC(모델 예측 제어) 접근법은 머신 러닝 모델을 학습하여 수분 함량을 예측하고 기본적으로 수분 함량의 최적 시기를 확실하게 추론할 수 있는 가상 또는 “소프트 센서” 구축에 활용되었습니다.
머신 러닝 모델은 클라우드에서 학습하는 동안 엣지에서 실행되어 작업자에게 실시간으로 중요 정보와 규정된 행동을 제공합니다.
먼저 머신 러닝 모델은 입구 및 배기 온도, 건조기 팬 속도 및 기타 환경 조건을 포함한 여러 독립변수가 수분 레벨의 종속변수에 미치는 영향을 결정하기 위해 이력 데이터 세트를 사용해 학습합니다. 일단 머신 러닝의 학습 시작 즉시, 모델 예측 제어(MPC)는 실시간 센서 데이터, 프로세스의 현재 동적 상태, 학습한 MPC 모델 그리고 프로세스 변수 대상 및 한계치를 사용해 고도로 정확한 수분 레벨 종속변수의 향후 변화를 계산합니다.
그 결과 물리적 샘플링 및 측정 중단이 감소하면서 건조 프로세스 주기 시간이 단축됩니다.
실제로 고객 중 한 명은 이 솔루션을 사용해 건조기 주기 시간을 28-30% 단축했습니다.
연속 프로세스 검증
고급 분석과 머신 러닝은 일정 수준의 지연 허용 오차가 있는 상황에서도 의사 결정을 지원합니다. 즉, 즉각적인 작업자 응답이 필요하지 않은 상황에서 의사 결정을 지원할 수 있습니다. 연속 프로세스 검증(CPV)이 한 예입니다.
역사적으로 제약 산업은 배치가 모든 시장 승인 관련 품질, 안전 및 효능 요건을 충족하는지 확인하기 위해 후향적 접근법을 취했습니다. 작업자는 배치가 실행된 후 달성한 중요 프로세스 파라미터를 검토하고 시장 승인 요건과 일치하지 않는 배치를 폐기합니다.
제약 산업에서 이 접근법에 대한 사전 예방적 대안으로 CPV를 채택하는 경우가 많아지고 있습니다. 이 시스템은 실시간으로 생산 프로세스를 지속해서 모니터링하고 통계적 프로세스 제어 방법을 사용하여 트렌드를 그래프로 표시하므로 작업자는 프로세스가 정해진 승인 설정값을 얼마나 제대로 준수하고 있는지 즉시 확인하고 드리프트나 새로운 트렌드를 식별할 수 있습니다. 그런 다음 승인 범위를 위반하지 않도록 드리프트나 트렌드를 해결하기 위한 수정 조치를 취할 수 있습니다.
전사적 수준의 성공을 위한 확장
그렇다면 큰 그림은 무엇일까요? 고급 분석과 머신 러닝을 여러 사용 사례에 적용하여 생명과학 가치 사슬 전반에 걸쳐 작업자 의사 결정을 지원할 수 있습니다.
여정을 시작하려면 여러 부서에 걸쳐 이해 관계자를 한데로 모아 디지털 비전에 부합하는 사용 사례를 통해 단기 성공을 계획하고 실현하십시오.
각 사용 사례는 개별 프로세스 라인에 놀라운 결과를 제공할 수 있습니다. 게다가 이러한 새로운 접근법이 제도화되고 여러 라인과 시설로 확장되면 그 가치는 더욱 증가합니다.
궁극적인 비전은 무엇일까요? 많은 기업에 있어 궁극적인 비전은 생산 환경 전반에 걸쳐 실행가능한 분석적이며 예측할 수 있는 정보를 종합적으로 보여주고 기업 전체에향상된 의사 결정을 지원하는 제조 컨트롤 타워(MCT)일 것입니다.
고급 분석이 의약품 제조를 어떻게 혁신할 수 있는지 자세히 알아보십시오.
로크웰 오토메이션은 고객의 비전 실현을 지원합니다. 자세히 알아보십시오.
