Turbo für Turnkey

Manch­mal ist es weit von der The­o­rie bis zur Umset­zung. Nicht so bei CSPE, das Opti­ma Phar­ma 2018 vorgestellt hat. Das Ver­fahren verkürzt Liefer- und Inbe­trieb­nah­mezeit­en kom­plex­er Turnkey-Anla­gen deut­lich. Etliche Pro­jek­te prof­i­tieren bere­its davon.

Die Halle ist groß. Hoch und hell und sehr viel luftiger als übliche Mon­tage­hallen bietet sie Einiges an Platz – und mehr. Bei der offiziellen Ein­wei­hung im Juni 2019 wurde sie CSPE-Cen­ter „getauft“, denn mit „Inbe­trieb­nahme-Halle“ ist nur unzure­ichend beschrieben, was in ihr steckt. Ins Auge fall­en die bei­den riesi­gen Hal­lenkrane mit 30 m Span­nweite. Unauf­fäl­liger sind die Medi­en­rin­nen, die den Hal­len­bo­den regelmäßig durchziehen und unab­d­ing­bar für die Bes­tim­mung der Halle sind. Sie ver­sor­gen die entste­hen­den Phar­ma­lin­ien während Inbe­trieb­nahme, Pre-Zyk­lusen­twick­lung und inte­gri­ertem FAT (iFAT) mit Prozess­wärme und ‑kälte sowie mit vol­lentsalztem Wass­er und Druck­luft. Nur ein Drit­tel der 3.500 m² Hal­len­fläche sind in den ersten Som­merta­gen 2019 belegt. Die ersten Turnkey-Anla­gen, die mit einem erfol­gre­ichen iFAT eingewei­ht wur­den, sind bere­its unter­wegs zum Kunden.

Die neue Halle ist der sicht­bare Beweis, dass CSPE – Com­pre­hen­sive Sci­en­tif­ic Process Engi­neer­ing – kein Lip­pen­beken­nt­nis ist. Opti­ma hat einen zweis­tel­li­gen Mil­lio­nen­be­trag in das Bauw­erk investiert. Ger­hard Breu, Chair­man der Opti­ma Phar­ma Divi­sion, sagt stolz: „Jet­zt sind auch die infra­struk­turellen Voraus­set­zun­gen gegeben. Die ersten Lin­ien, die nach dem CSPE-Konzept geplant, erstellt und aus­geliefert wur­den, beweisen: Es greift.“ Denn die Lin­ien­in­be­trieb­nahme samt inte­gri­ertem FAT für Abfül­lan­la­gen, Beladung­sein­heit­en und Iso­la­tor, die im CSPE-Cen­ter ablaufen kann, ist nur ein Aspekt von CSPE. Von der Konzept­phase an bis zur Aus­liefer­ung und Schu­lung nutzt Opti­ma Phar­ma vielfältige Möglichkeit­en wie Dig­i­tal Engi­neer­ing, Sim­u­la­tion und Vir­tu­al Real­i­ty. Das Ziel: Es gilt, die Zeit von der Kun­de­nan­frage bis zum Pro­duk­tion­sstart so konzen­tri­ert und fehler­frei wie möglich zu gestal­ten und Zeiträu­bern die Stirn zu bieten.

CSPE minimiert zeitraubende Risiken

„Unsere umfassend tech­nisch-wis­senschaftliche Herange­hensweise wird in der Branche des Phar­maan­la­gen­baus neue Stan­dards set­zen“, betont Breu. Anla­gen entste­hen nach dem CSPE-Ver­fahren nicht nur schneller, was bei neuen­twick­el­ten Arzneimit­teln die Time-to-Mar­ket verkürzt. CSPE min­imiert auch die Risiken, die mit großen Anla­gen­baupro­jek­ten ver­bun­den sind. Schon vor dem Design­start set­zt das Ver­fahren hier an – mit ein­er gründlichen Analyse. Denn nur wer etwaige Risiken anhand der Erfahrungswerte aus ver­gle­ich­baren früheren Pro­jek­ten iden­ti­fiziert, kann ihnen proak­tiv begegnen.

Risiko­min­imierung aus dem Blick­winkel des Kun­den bedeutet auch: Opti­ma Phar­ma über­prüft die Gesam­tan­lage in ein­er realen Test­si­t­u­a­tion vor der Aus­liefer­ung. Die branchen­weit ein­ma­lige Möglichkeit, alle Bestandteile ein­er Turnkey-Anlage beim Her­steller zusam­men­zuführen, sie unter nahezu realen Bedin­gun­gen in Betrieb zu set­zen und eine Pre-Zyk­lusen­twick­lung vorzunehmen, verkürzt die endgültige Inbe­trieb­nah­mephase am Stan­dort des Kun­den deut­lich. Dazu wer­den Iso­la­toren vom Schwesterun­ternehmen Metall+Plastic (M+P) in Radolfzell an den Stan­dort Schwäbisch Hall transportiert.

Integrierter FAT ohne „Baustellen-Hindernis“

Inan Koyun­cu­lar ist Process Own­er für den gesamten CSPE-Ablauf. Als Team­leit­er koor­diniert er die Inbe­trieb­nahme. Bei diversen Pro­jek­ten hat er in den ver­gan­genen Jahren miter­lebt, wie es ohne inte­gri­erten FAT läuft, wenn also die sep­a­rat vor­getesteten Anla­gen­teile erst beim Kun­den zusam­menge­führt wer­den. „Es kon­nte dabei einiges passieren, was uns aus­ge­bremst hat“, erin­nert sich Koyun­cu­lar: „Das fing damit an, dass teil­weise die Stromver­sorgung beim Kun­den insta­bil war. Anla­gen­spezial­is­ten benötigten daher für Schnittstel­lenkom­mu­nika­tion­stests, die sie nor­maler­weise an einem Tag erledi­gen, mehrere Tage. Und selb­st, wenn alles rei­bungs­los lief, waren Experten von Opti­ma bei Anla­gen­in­be­trieb­nah­men, beispiel­sweise in Nor­dameri­ka oder Asien, mehrere Tage oder sog­ar Wochen in Detail­fra­gen einge­bun­den. Sie fehlten dann aber für andere Pro­jek­te über län­gere Zeit kom­plett in Schwäbisch Hall.“

Heute weiß Koyun­cu­lar, wie sich diese und ähn­liche Bremser im kom­plex­en Prozess von der Pla­nung zum Betrieb ein­er Anlage ver­mei­den lassen. Bis ins Detail hat er die ver­schiede­nen CSPE-Phasen – von der Konzep­tion über Mock-up-Bau und Design, Grund­in­be­trieb­nahme des Iso­la­tors sowie Auf­bau und Inbe­trieb­nahme der kom­plet­ten Lin­ie bis hin zu Pre-Zyk­lusen­twick­lung und iFAT aufgeschlüs­selt; nahezu jed­er Tätigkeitss­chritt ist fest­ge­hal­ten. Dank dieser inten­siv­en Tests meis­tern Turnkey-Anla­gen anschließend beim Anwen­der die Phase bis zum Media-Fill deut­lich schneller als bisher.

„Die Her­aus­forderung ist, dass einige unser­er Teams, die bis­lang mehr oder weniger unab­hängig voneinan­der agiert haben, inner­halb des CSPE-Konzepts Hand in Hand arbeit­en müssen“, führt Koyun­cu­lar aus. Das erfordere Diszi­plin und schränke gewisse Frei­heit­en ein. Kün­ftig ist nicht nur definiert, wer was zu tun hat, son­dern auch exakt in welchem Zeitraum. Er als Process Own­er behält den Überblick und sorgt dafür, dass alle Beteiligten den Plan ein­hal­ten. Unnötiger Leer­lauf soll eben­so ver­mieden wer­den wie ungün­stige Über­schnei­dun­gen bes­timmter Tätigkeiten.

Diverse Turnkey-Pro­jek­te steck­en zurzeit in einem der CSPE-Schritte. Auch wenn sie bere­its vor Ver­ab­schiedung des neuen Opti­ma Stan­dards anliefen – sie prof­i­tieren zumin­d­est in den let­zten Phasen noch von den Vorteilen wie dem eines inte­gri­erten FAT. Meth­o­d­en wie Dig­i­tal Engi­neer­ing und Sim­u­la­tion kom­men ohne­hin seit langer Zeit bei allen Opti­ma Pro­jek­ten zur Anwen­dung, sodass auch bei diesen Pro­jek­ten der wertvolle Input in der Lin­ien­in­be­trieb­nahme genutzt wer­den kann.

LEO Pharma profitiert von Prozesskompetenz

Andere Pro­jek­te durch­laufen den Prozess von Anfang an. Etwa eines im Auf­trag von LEO Phar­ma, einem auf Der­ma­tolo­gie und Throm­bose spezial­isierten Unternehmen mit fünf Pro­duk­tion­sstät­ten. Am Stan­dort Vernouil­let Cedex in Frankre­ich investiert das Unternehmen zurzeit in die Pro­duk­tion von Heparin-basierten Arzneimit­teln und entsch­ied sich für eine Turnkey-Anlage von Opti­ma Phar­ma. „Schritt für Schritt kon­nten wir dem Kun­den schon in der Ange­bot­sphase erläutern, was ihn im Rah­men von CSPE erwartet und welche Vorteile daraus resul­tieren“, erläutert Koyun­cu­lar. Schnell real­isierte LEO Phar­ma, welche Prozesskom­pe­tenz dahin­ter­ste­ht und auf welch­er Basis sich der Zeitraum, der nor­maler­weise von der Anliefer­ung der Anlage bis zum Pro­duk­tion­sstart verge­ht, verkürzt.

Schon in der Konzep­tion­sphase sind rund 50 Auf­gaben definiert. Sie reichen von der Basisausle­gung des Iso­la­tors mit Details wie Frischluftansaugung über die Opti­mierung des Lin­ien­lay­outs mit Berück­sich­ti­gung von Zugänglichkeit­en etc. bis hin zu Vorver­suchen, etwa das Stopfenset­zen betr­e­f­fend. Erste Strö­mungs- und OEE-Sim­u­la­tio­nen unter­stützen bere­its in dieser frühen Phase die enge Zusam­me­nar­beit und Abstim­mung mit dem Kun­den. Mit dem fol­gen­den Mock-up wird die gesamte Anlage inklu­sive Iso­la­tor erst­mals konkret, wenn auch nur als Mod­ell. Jede Posi­tion­ierung von Hand­schuhen, Türen, Envi­ron­men­tal Mon­i­tor­ing Sys­tem (EMS) etc. wirkt sich später auf die Iso­la­tor-Beladung und damit auf den VHP-Zyk­lus aus. Auch hier prof­i­tieren Kun­den wie LEO Phar­ma von der durchgängig sys­tem­a­tis­chen Herange­hensweise, die Zeitver­luste minimiert.

Inzwis­chen hat die Turnkey-Anlage von LEO Phar­ma bere­its die Engi­neer­ing-Phase durch­laufen. Der Auf­tragge­ber erken­nt anhand Koyun­cu­lars Auf­schlüs­selung: Hier wird nichts dem Zufall über­lassen. Beispiel­sweise zeigen detail­lierte Strö­mungssim­u­la­tio­nen oder Fes­tigkeits­berech­nun­gen Schwach­stellen auf, lange bevor der erste Mechaniker den Schrauben­schlüs­sel aus­packt. Opti­miert wird die Anlage in allererster Lin­ie in dieser Phase: von der Kon­struk­tion durch die 3D-Dat­en basierte Berech­nun­gen und Sim­u­la­tio­nen vom Sim­u­la­tion­steam. Not­falls gibt es auch eine zweite und dritte Sim­u­la­tions- und Über­ar­beitungss­chleife. „Bei Leo Phar­ma war das nicht nötig. Das tech­nis­che Engi­neer­ing hat­te von vorne­here­in ganze Arbeit geleis­tet“, weiß Koyun­cu­lar. Tat­säch­lich seien aber Erken­nt­nisse, die die Sim­u­la­tion bei ähn­lichen früheren Anla­gen ergeben hat­te, einge­flossen. Koyun­cu­lar ergänzt: „Das passiert bei unser­er Herange­hensweise immer wieder: Das tech­nis­che Engi­neer­ing und das Sim­u­la­tion­steam prof­i­tieren vom Feed­back aus dem iFAT. Unsere Mod­elle wer­den dadurch immer genauer und zuver­läs­siger.“ So kon­nten bei diesem Pro­jekt die P&ID-Planung und das Schnittstel­lenkonzept rasch final­isiert wer­den. Unkom­pliziert ver­lief auch die Abstim­mung des Sicher­heit­skonzepts zwis­chen Opti­ma und M+P; hier macht es sich bere­its bezahlt, dass alle Anla­gen­teile aus ein­er Hand kommen.

Gut geplante „Hochzeit“ im CSPE-Center

Sämtliche Teile der neuen Lin­ie für Leo Phar­ma wur­den inzwis­chen errichtet. Nach­dem die Basis-Inbe­trieb­nahme des Iso­la­tors bei M+P in Radolfzell absolviert wurde, legte das Inbe­trieb­nahme-Team den Trans­port und die „Hochzeit“ mit den weit­eren Lin­ienbe­standteilen wie Beutelaus­pack­er, Tyvek removal robot sowie Spritzen­füll- und Ver­schließ­mas­chine für Ende Sep­tem­ber 2019 fest, natür­lich im CSPE-Cen­ter in Schwäbisch Hall. Fast wie in der späteren Pro­duk­tion wurde die Lin­ie an Medi­en wie Reinst­wass­er angeschlossen. Einzelne Schnittstel­len­prob­leme zwis­chen den einzel­nen Maschi­nen kon­nten schnell gelöst wer­den. Denn in Schwäbisch Hall waren die nöti­gen Experten ohne Zeitver­lust verfügbar.

Bei der Inbe­trieb­nahme zahlt sich der umfassende Ansatz der neuen Meth­ode ein weit­eres Mal aus: Die Qual­ität der Grun­de­in­stel­lun­gen für die Maschi­nen sind nicht mehr abhängig vom Erfahrungss­chatz der Tech­niker. Vielmehr liefert das Dig­i­tal Engi­neer­ing in Verbindung mit Sim­u­la­tio­nen die Basiswerte mit hoher Tre­ff­sicher­heit. Das anschließende Fein­tun­ing und die Pre-Zyk­lusen­twick­lung ver­laufen deut­lich schneller als früher. Der Gen­er­al­bevollmächtigte von Opti­ma Phar­ma kom­men­tiert: „Darin liegt ein wesentlich­er Par­a­dig­men­wech­sel. Zumal die Mod­elle durch den Rück­fluss der Erfahrun­gen immer genauer wer­den. Auch spätere Mod­i­fika­tio­nen an bere­its aus­geliefer­ten Anla­gen kön­nen durch Sim­u­la­tion unter­stützt wer­den. Wir switchen von einem erfahrungs­basierten Mod­ell auf ein inte­grales, daten­basiertes Mod­ell, das deter­min­is­tisch und nicht mehr zufalls­ges­teuert zu kon­tinuier­lichen Verbesserun­gen führt“, erläutert Breu.

Nach der Aus­liefer­ung an LEO Phar­ma wird die Anlage, anders als bei Opti­ma, im Rein­raum ste­hen. „Aus den anderen Umge­bungs­be­din­gun­gen resul­tiert in der Regel dur­chaus noch ein gewiss­er Aufwand in der Requal­i­fizierung“, weiß Koyun­cu­lar, „doch der fiel in den bere­its abgeschlosse­nen Pro­jek­ten geringer als üblich aus. Vieles, was bei uns qual­i­fiziert wurde, kann ein­fach samt Doku­men­ta­tion über­nom­men wer­den.“ So sparen die Kun­den nicht nur weit­ere wertvolle Zeit bis zum Pro­duk­tion­sstart, son­dern auch Man­pow­er. Wer bis­lang beispiel­sweise teure Free­lancer für die Requal­i­fizierung ein­set­zen musste, kann diese wichtige Auf­gabe nun durch eigene Mitar­beit­er betreuen lassen – und so auch das gewonnene Wis­sen im Haus halten.

Erfolgsmodell CSPE reduziert Time-to-Market

Kün­ftig soll jedes Turnkey-Pro­jekt von Opti­ma Phar­ma vom CSPE-Ver­fahren inklu­sive iFAT prof­i­tieren. Die neue Halle ist exk­lu­siv dafür reserviert. „Wir haben unseren Kun­den gut zuge­hört“, sagt Ger­hard Breu und erläutert: „Die Erfordernisse ein­er min­i­malen Time-to-Mar­ket sowie der Trend zu immer flex­i­bleren und damit kom­plex­eren Anla­gen hat uns dazu ani­miert, unser Process Engi­neer­ing umfassend auf tech­nisch-wis­senschaftliche Basis zu stellen. Eben CSPE, Com­pre­hen­sive Sci­en­tif­ic Process Engi­neer­ing.“ Und es funk­tion­iert. Breu bekommt derzeit viel pos­i­tives Feed­back. „Die Kun­den haben den Mehrw­ert erkan­nt. CSPE wird ein Erfol­gsmod­ell – und dazu eines, das sich nicht so leicht kopieren lässt.“