MSDアニマルヘルス、最適化によりワクチン生産量を最大50%増加

MSDアニマルヘルスのボクスメール工場では、生きた細胞を用いてワクチンや治療薬を製造しているため、バッチごとの収率とリードタイムが大きく変動する。バイオセーフティ規則により工程間には厳格な待機禁止制約が課され、人件費と設備費のため生産能力の増強も現実的ではなかった。

学際的なチームがアイントホーフェン工科大学と3年間協働し、最適化と意思決定支援のツールを構築した。確率的最適化、ベイズ実験計画法、シミュレーションを用い、プロセスの生物学・化学を財務上のトレードオフや事業リスクと結びつけた。

産業実装によりバッチ収率は最大50%向上し、年間5,000万ユーロの収益を追加で生み出した。これらのツールの相乗効果により、ボクスメール工場の生産量は生産能力への新規資本投資なしで約97%増加した。

工場だけでなく、生物反応そのものを最適化する

生物学的な変動が大きいため、経験に基づく推測は信頼できず高コストだった

待機禁止のバイオセーフティ規則により、密接に連動し調整が難しいプロセスが強いられた

確率的最適化は、決定論的モデルでは平均化されてしまう収率の不確実性を扱える

既存の反応器からの生産量増加により、非常に高コストな生産能力増強を回避できた

生産能力を購入できない場合、てこの作用点はレシピにある。プロセスの生物学をモデル化することで、新たな建屋では決して得られない収率を引き出せる。

この取り組みはINFORMS Journal on Applied Analyticsに掲載され、MSDアニマルヘルスはアイントホーフェン大学とともに2022年Franz Edelman Awardの最終選考に残った。チームのモデルは、命を救う医薬品をより入手しやすく手頃なものにする一助となったと評価された。