Analysis of life cycle management leading to pharmaceutical process improvement by computer simulation

Abstract

The pharmaceutical industry participates in a highly changing environment with increasing demands and competition while being less innovative. The development of medicinal products and their value towards ordinary goods force the manufacturers to produce high quality products in the most cost-effective way. By analyzing the life cycle of medicinal products and its management, the present challenges as well as appropriate solutions were identified. One such solution is computer simulation, which is why two approved production processes of film-coated tablets were optimized by discrete- event simulations. Through this, a methodological approach was developed to build, verify, and validate models of the as-is productions. Afterwards, the models were modified into different optimization scenarios to challenge multiple shift systems. These shift systems were evaluated considering the campaign duration, the production costs as well as the capacity utilizations of employees and machines. The implemented model changes could bisect the campaign duration and reduce the production costs in a two-digit percentage share. Thus, process optimizations by computer simulations were proved to be one remarkable strategy in the life cycle management of medicinal products.

Die pharmazeutische Industrie partizipiert in einer sich stark verändernden Umgebung mit steigendenen Anforderungen sowie wachsender Konkurrenz und ist zugleich selbst weniger innovativ. Die Entwicklung von Arzneimitteln und deren Wert hin zu normalen Gütern zwingt die Hersteller möglichst kosteneffizient qualitativ hochwertige Produkte zu fertigen. Eine Analyse des Lebenszyklus von Arzneimitteln und dessen Management identifizierte sowohl die vorhandenen Herausforderungen als auch mögliche Lösungsansätze. Computer Simulationen stellen einen solchen Lösungsansatz dar, sodass zwei zugelassene Produktionsprozesse von Filmtabletten durch Simulationen optimiert wurden. Dafür wurde zuerst ein methodisches Vorgehen entwickelt um Modelle der Produktionsprozesse zu erstellen, sie zu verifizieren und zu validieren. Im Anschluss wurden diese Modelle in verschiedene Optimierungsszenarien abgewandelt um unterschiedliche Schichtsysteme zu prüfen. Deren Bewertung erfolgte anhand von Kampagnendauer, Produktionskosten sowie Mitarbeiter- und Maschinenauslastungen. Die implementierten Modelländerungen konnten die Dauer der Produktionskampagnen halbieren und die Produktionskosten um einen zweistelligen Prozentsatz senken. Somit wurde bewiesen, dass Prozessoptimierungen durch Computer Simulationen eine eindrucksvolle Strategie im Life Cycle Management von Arzenimitteln darstellen.