Dieser Artikel ist Teil unserer Titelreportage der Hier geht es zum zugehörigen Titelinterview mit Eckard Eberle, CEO Process Automation bei Siemens.
Biontech stellt BNT162b2 in Kooperation mit dem amerikanischen Pharmaspezialisten Pfizer her. In Marburg hat das Biotechnologieunternehmen nun selbst mit der Fertigung begonnen. Dafür hat Biontech im Herbst 2020 eine Produktionsstätte für biotechnologische Substanzen von Novartis übernommen.
Damit hat Biontech eine gute Basis für eine erfolgreiche Impfproduktion geschaffen: Das Marburger Werk verfügt bereits über eine hochmoderne Produktionsanlage für die Herstellung rekombinanter Proteine. Auch das entsprechende Know-how ist vorhanden, denn mit der Produktionsstätte übernimmt Biontech auch die hochqualifizierten und im Aufbau von neuen Technologien erfahrenen Mitarbeiter.
Die Anlage in Marburg hat in der Vergangenheit Grippeimpfstoffe auf Basis von Grippe-Zellkulturen produziert, ist dann auf rekombinante Proteine für Krebsbehandlungen umgestiegen und stellt nun mRNA-Impfstoff her. Bei der Umrüstung auf die Impfstoffherstellung unterstützt Siemens. Dafür gibt es zwei Gründe: Zum einen kennt Siemens die Marburger Anlage bereits gut und hat sie zuvor – auch bei früheren Impfstoffentwicklungen und der Produktionsautomatisierung – betreut. Zum anderen können die beiden Unternehmen bereits auf eine Reihe gemeinsam umgesetzter Projekte zurückblicken.
„Wir haben Mehrarbeit geleistet und Urlaub verschoben“
Die Bedeutung des Projekts war allen Beteiligten bewusst: Umso schneller die Produktion anlaufen kann, desto eher steht der gefragte Impfstoff in größerem Maß zur Verfügung. An dem Projekt hängen folglich die Hoffnungen der Gesellschaft – auch Bundeskanzlerin Angela Merkel hatte auf der Bundespressekonferenz am 1. Februar 2021 gesagt: „Marburg macht den Unterschied.“
Normalerweise dauert ein Projekt dieser Größenordnung etwa ein Jahr – in diesem Fall haben die Beteiligten den Umbau in fünf Monaten geschafft. Die Hauptkomponenten des neuen Manufacturing Execution Systems (MES) wurden sogar in nur zweieinhalb Monaten fertiggestellt. „Das war durch eine sehr gute Zusammenarbeit zwischen den Teams und einem herausragenden Engagement jedes Beteiligten möglich: Alle haben Mehrarbeit geleistet und den Urlaub verschoben, um so schnell wie möglich voranzukommen“, berichtet Andreas Haag, verantwortlich für das Projekt bei Siemens.
Und das unter Pandemiebedingungen: Was sonst vor Ort und in direkter Zusammenarbeit geschieht, hat das dezentrale Team jetzt in großen Teilen aus dem Homeoffice heraus gesteuert. Mit vollem Erfolg, denn nach nur zweieinhalb Monaten war das neue Electronic Batch Processing Record (eBPR) System als Teil des neuen MES einsatzbereit.
Was wurde umgebaut?
Bei der Umrüstung des Marburger Werks für die Produktion des mRNA-Impfstoffs hat Siemens auf Zukunftsfähigkeit geachtet. Alle Neuerungen sind Industrie-4.0-fähig. Eine Herausforderung beim Umbau war, dass damit der Wechsel von einer starren auf eine mobile Produktion mit vielen Single-Use-Komponenten einherging. Das führt beispielsweise dazu, dass sehr viele Komponenten registriert werden müssen.
Unter anderem deshalb haben sich die Projektpartner dazu entschieden, auf eine papierlose Produktion umzusteigen. Gleichzeitig erfordert die Arbeit mit mRNA eine höhere Reinraumklasse, als bisher in der Anlage gebraucht wurde. Hier ist Papier ein vermeidbarer „Schmutzfaktor“, der bei der digitalen Produktion umgangen wird.
Auf dieser Basis entschied man sich für die Siemens-Lösung Opcenter Execution Pharma. Diese MES-Lösung ermöglicht eine vollständig papierlose Produktion und eine vollelektronische Chargenerfassung. Durch die nahtlose Integration von Automatisierungslösungen können Produktionsprozesse automatisch entwickelt, optimiert und verwaltet werden.
Da mRNA-Prozesse viele manuelle Arbeitsschritte enthalten, etwa die Verwiegung, müssen Operatoren auch durch diese geführt werden. Das übernimmt das Workflow-Management der Software. Opcenter Execution Pharma orchestriert die Teilanlagen und sorgt so für eine effiziente Fertigung. Die Software bietet Produktionsausführung in Echtzeit sowie die Bereitstellung und Analyse von Prozess- und Qualitätsinformationen, um die Produktionsaktivitäten von der Auftragserstellung bis zum fertigen Produkt zu optimieren.
Für die Automatisierung wurden alle Systeme auf die neueste Version von Simatic PCS 7 umgestellt. Das leistungsfähige, flexible und skalierbare Prozessleitsystem steuert und kontrolliert alle Anlagenprozesse und bringt Digitalisierung bis in die Feldebene. Während die Etablierung des neuen MES bereits weitestgehend abgeschlossen ist, sind weitere Automatisierungsprozesse noch im Aufbau.
Papierlose Produktion bringt viele Vorteile
Die papierlose Produktion bietet gerade in der Pharmaindustrie Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren: Prozessdaten, -bedingungen und -ergebnisse werden detailliert erfasst, sodass Prozesse fehlerresistenter, also robuster und weniger abweichungsanfällig sind. Gleichzeitig verringert sich der Aufwand für die Dateneingabe, und die Dokumentation ist weniger komplex.
Mit dem Electronic Master Batch Record Management können Nutzer Master Batch Records (MBR) erstellen, ausführen, überprüfen und freigeben, und Electronic Batch Records (eBR) werden beschleunigt. Die Verantwortlichen können jeden Produktionsschritt und jeden Ausgangsstoff einfach überwachen, verfolgen und bei Bedarf aufzeichnen.
Prüfungen geschehen nach dem Prinzip „Review by Exception“, es werden also Abweichungen, die das System anhand von Ausnahmeregeln erkennt, betrachtet. So ist die Prüfung weniger aufwendig und geht deutlich schneller – andernfalls müssten die Verantwortlichen mehrere tausend Seiten Papier prüfen. Die digitale Produktion ist damit ein erheblicher Beschleunigungsfaktor und dient der Qualitätssteigerung.
Projekt war ein Erfolg
Für einen reibungslosen Produktionsanlauf unterstützt Siemens die Systemimplementierung bei Biontech mit Hypercare und einer 24/7-projektbezogenen Rufbereitschaft. So können die Produktionsmitarbeiter rund um die Uhr Hilfe bei der Systembedienung beim Hersteller erfragen.
Für die beiden Partner ist das Projekt ein voller Erfolg, und die Produktion des Wirkstoffs – der mRNA – konnte noch im Februar starten. „Wir danken Siemens für die sehr gute Zusammenarbeit und den enormen Einsatz, der oft über 100 Prozent hinausging“, sagt Valeska Schilling, Head of Production Department bei Biontech Marburg. Die Auslieferung der ersten Impfstoffdosen aus der hessischen Fabrik sind im April erfolgt.
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