Kundenerfahrungen

Marktführer in der Schmerzlinderung besiegt seine eigenen Wachstumsschmerzen

Bei Johnson Matthey ist JMP^® der „Wirkstoff“ in der Prozessoptimierung

Vor dem Hintergrund von schätzungsweise einem von fünf Erwachsenen, die heute weltweit mit chronischen oder akuten Schmerzen leben, ist die Entwicklung besserer Langzeittherapien zu einer wahren Priorität des Gesundheitswesens geworden. Ärzte sehen die integrierte Schmerztherapie als zentralen Bestandteil eines generellen Heilungsplans von Patienten, wobei die Forschung kürzere Genesungszeiten und verbesserte Lebensqualität mit verbesserter Schmerzbehandlung verknüpft.

Johnson Matthey, ein Spitzenreiter in Wissenschaft und Forschung für eine sauberere und gesündere Welt, ist nun einer der weltweit führenden Hersteller von Opiat-Alkaloiden, einer Familie von Verbindungen, die in den meisten Formulierungen von Schmerzmedikamenten als Wirkstoff enthalten sind. Johnson Matthey hat eine 200-jährige Geschichte in der Herstellung kontrollierter Substanzen und war unter den ersten, die die Methoden zur Naturstoffextraktion und chemischen Synthese für Opiate entwickelten, die bis heute zu den besten gehören, über die die Branche verfügt.

Die Wirkstoffe von Johnson Matthey werden nun in einer Vielzahl von Schmerztherapien eingesetzt, von Tramadol oder Codein, die Patienten mit rheumatoider Arthritis verschrieben werden, bis zu Hydromorphon, das auf Krebsstationen oder in der Palliativmedizin eingesetzt wird. Während Wissenschaftler mehr über den Nutzen der Schmerztherapie lernen – und erforschen, wie die mit der Verabreichung kontrollierter Substanzen verbundenen Gefahren minimiert werden können – treiben Forschungspartner wie Johnson Matthey die Wissenschaft voran, indem sie nicht nur Innovationen zu den pharmazeutischen Wirkstoffen entwickeln, sondern auch die Prozesse erneuern, mit denen diese hergestellt werden.

Bewältigen von Produktionsherausforderungen, die einen „strategischen Wachstumsbereich“ bedrohen

Angesichts einer weltweit steigenden Nachfrage nach Schmerzmedikamenten entschied Johnson Matthey, seinen Extraktionsbetrieb zu erweitern. Die schnelle Vergrößerung drohte jedoch, auch neue Probleme mit sich zu bringen. Sobald das soeben erweiterte Werk des Unternehmens in Edinburgh mit einer größeren Kapazität arbeitete, beobachteten Ingenieure, dass häufige Prozessprobleme die in dem Projekt angestrebte Produktionssteigerung verhinderten.

„Es war ein zentraler strategischer Wachstumsbereich des Geschäfts“, erklärt David Payne, Site Director von Johnson Matthey. Wären diese Produktionsprobleme nicht behoben worden, „hätte dies einen riesigen Teil der bereits durchgeführten Arbeit gefährdet“.

Trotz größter Anstrengungen einer engagierten und erfahrenen Belegschaft konnte die Ursache der Probleme, die zu Prozessschwankungen und Drosselungen der Fertigung führten, nicht ermittelt werden. „Mindestens alle zwei Tage musste die Anlage vollständig angehalten und neu gestartet werden“, erinnert sich Payne. Die Auswirkungen waren sowohl finanzieller als auch psychologischer Natur. „Wenn Drosselungen vorgenommen werden oder die Anlage heruntergefahren wird, kann das schlecht für die Moral sein und zu Frustration führen. Es zeigten sich Probleme an verschiedenen Stellen, abhängig davon, wie die Anlage betrieben wurde und welche Art von Stroh verarbeitet wurde.“

Wenngleich die Rohmaterial-Extraktionsprozesse von Johnson Matthey bereits seit vielen Jahren angewendet werden, arbeitet das Unternehmen ständig daran, seine Prozessabläufe zu verbessern. Das Ziel, sowohl Labor- als auch Produktionswissenschaft voranzutreiben, ist in der langen Geschichte von Johnson Matthey Bestandteil der Unternehmensidentität geworden. Kontinuierliche Verbesserungen ermöglichen es dem Unternehmen, sein ohnehin breites Portfolio pharmazeutischer Wirkstoffe und kontrollierter Substanzen weiter auszubauen.

Als Verarbeitungsprobleme den Ertrag in Edinburgh gefährdeten, wandte sich Payne an Andrew Ruddick, Mitgründer der britischen Beratungsfirma Process Insight, die Unternehmen wie Johnson Matthey hilft, operative Effizienzen mithilfe von Lean Six Sigma zu verbessern. „David kam mit diesem Projekt, weil es sich um ein kritisches Problem für das Geschäft handelte“, sagt Ruddick. „Er erkannte, dass eine ganze Menge Datenanalyse erforderlich war, um herauszufinden, was los war.“

Prozessverbesserungen am Punkt der Extraktion half, die Effizienzen zu steigern

Die Gewinnung von Opiat-Alkaloiden aus Rohmaterial ist ein mehrstufiger Prozess. Pflanzenmaterial muss gemahlen und zu Kugeln geformt werden, bevor das resultierende Stroh in einem Lösungsmittel extrahiert und einem Reinigungsverfahren unterzogen werden kann, um Morphium zu gewinnen.

Der erste Schritt zur Verbesserung der Effizienz an der Extraktionsanlage bestand darin, die optimale Rate für die Zuführung von Stroh in den Extraktor zu ermitteln. Als Payne und Ruddick die Parameter untersuchten, die sie für die Zufuhrrate für verantwortlich hielten – Gewichtsänderungen in großen Silos, in denen das Stroh gespeichert war – fanden sie überraschende Ergebnisse. „Es wurde sehr schnell klar, dass diese Gewichtsänderungen nicht den Umfang hatten, den wir angenommen hatten“, sagt Ruddick. „Ohne JMP hätten wir das nie herausgefunden. Nur dank einiger der Modellierungs- und Visualisierungswerkzeuge in JMP konnten [Techniker von Johnson Matthey] das erkennen.“

Payne und Ruddick verwendeten das JMP-Analysediagramm und andere Modellierungsfunktionen der Software, um eine zuverlässige Gruppe von Variablen zu identifizieren, einschließlich der Geschwindigkeit des Bands, das das Stroh in den Extraktor transportiert, und der Höhe des Tors, das die Tiefe der Rohmaterialien auf dem Band kontrolliert.

JMP half auch, die „fast unendlichen“ Variationen zwischen mehreren Typen von Pflanzensorten, die dem Extraktor zugeführt wurden, zu justieren, sagt Payne. Payne erklärt: „Da wir es mit einem natürlichen Produkt zu tun haben, variiert das Produkt. Wir besaßen nicht das erforderliche Wissen dafür, wie die Anlage eingerichtet werden musste, um die verschiedenen Strohtypen zu verarbeiten.“

Detektivarbeit hilft, Fördersysteme zu optimieren

Paynes Team erstellte eine JMP-Datenbank, die Tausende Einzelinformationen enthielt – wie unter anderem Anbau- und Erntemethoden, Extraktionsverfahren oder Anlagenleistung. „Es war einfach, die Daten in JMP mit leicht zu schreibenden Skripten für die Analyse zusammenzustellen“, sagt Ruddick. Die JMP-Werkzeuge für die Modellierung, Profilerstellung und Was-wäre-wenn-Simulation übernahmen dann die erforderliche Detektivarbeit, mit der eine Formel ermittelt wurde, die die Zuführung des Strohs in den Extraktor optimierte.

Anschließend konzentrierten sich Payne und Ruddick auf den zweiten Schritt des Extraktionsprozesses: das Trennen des Morphiums vom Lösungsmittel, das es aus dem Stroh auswäscht. Wenn es zu konzentriert ist, besteht ein hohes Risiko, dass die Anlage verstopft wird und heruntergefahren werden muss. Wenn es zu stark verdünnt ist, ist die Anlage nicht ausgelastet und der Ertrag fällt ab. Auch hier half JMP, den Prozess zu verbessern, die Flussschwankungen zu verringern und die Morphiumkonzentration zu stabilisieren. „Wir sehen vor Ort, dass JMP für immer vielfältigere Anwendungsfälle eingesetzt wird und alle möglichen Probleme löst. JMP ist das Statistikwerkzeug unserer Wahl“, sagt Payne.

Während des gesamten Analyseprozesses erfasste JMP Ergebnisse in interaktiven Graphen und Diagrammen, auf denen Manager und Mitarbeiter gleichermaßen Trends und Muster in Daten erkennen können. Sie können beobachten, wie bereits die Änderung einer einzelnen Variablen den Gesamtprozess beeinflusst. „Das ganze Unternehmen war an der Problembehebung beteiligt, da die Datenanalyse allen Mitarbeitern offenstand, nicht nur den Statistikern“, erklärt Ruddick.

„Sie können ihnen ein Profil zeigen und sie verstehen es. Es war wichtig, innerhalb des Unternehmens darzustellen, was geschah, und zu demonstrieren, wie die Prozesse unter Kontrolle gebracht werden konnten. Das hat den Mitarbeitern ein Selbstvertrauen gegeben, das sie bis dahin nicht hatten.“

Lösen komplexer Probleme mit JMP^®

Nachdem Payne sah, wie Optimierung zu echten Ergebnissen führte, implementierte er JMP an vielen Verarbeitungsanlagen von Johnson Matthey, wo die Vorhersagemodellierung den Anlagenbedienern hilft, spezifische Produktionsparameter einzuhalten. Eine große, positive Veränderung hat JMP laut Payne bei der Bestimmung von Zielspezifikationen gebracht, die es Anlagenbedienern ermöglichen, Pulverprodukte auf eine präzise Partikelgröße zu mahlen.

„Lange Zeit haben wir einfach blind experimentiert und uns ein wenig auf unser Glück verlassen. Das hat bis dahin funktioniert, weil man Partikel, die zu groß sind, einfach noch einmal mahlen kann. Partikel, die zu klein sind, kann man aber ohne erneute Verarbeitung nicht größer machen – und das kann sehr teuer sein.“

Seit Johnson Matthey auch Lean Six Sigma mit JMP im gesamten Unternehmen implementierte, kann Paynes Team nun eine riesige Menge von Daten zu unterschiedlichen Mahleinstellungen, Filtergrößen, Geschwindigkeiten, Hammertypen und Produkten erfassen. „Mit diesen Daten können wir für jede Partikelausgangsgröße, die wir brauchen, ein Bild – ein Modell – erstellen“, sagt Payne. „Wir sind nun in der Lage, die Mühle so einzustellen, dass wir die Zielgröße erhalten, die wir brauchen. Wenn Sie dieses Modell erst einmal erstellt haben, kann praktisch jeder die Daten eingeben … Der Erfolg dieses Projekts [zur Partikelzerkleinerung] und speziell der Verwendung von JMP innerhalb dieses Projekts steigerte die Bedeutung von JMP an diesem Standort. In Zukunft werden immer mehr Projekte JMP für diese Art von Analysen verwenden.“

Unter anderem untersucht Payne nun die Möglichkeiten, Dashboards zu erweitern, die diesen proaktiven Ansatz erweitern werden. „Wir haben die Art und Weise, wie wir unsere Anlagen unterstützen, in gewissem Maße neu strukturiert“, sagt Payne. „Wir haben jetzt technische Prozessfachleute für jedes Produkt – Lean Six Sigma Black Belts, die uns geholfen haben, von der reaktiven Verwendung von JMP zu einer proaktiven Verwendung überzugehen. Dashboards helfen uns, zu überwachen, wie Prozesse ablaufen, bevor Komplikationen entstehen.

„Dank unserer Weiterentwicklung haben wir nun Personen, die mit JMP vertraut sind. Deshalb erkennen wir komplexere Probleme und erstellen immer umfassendere und komplexere Analysen (um diese Probleme zu beheben). JMP ändert die Art und Weise, wie man Daten erfasst, bereinigt, die grundlegenden Analysen organisiert und in ein Format bringt, das eine Geschichte erzählt.“

Dank der Wissenschaft – genauer gesagt der Statistikwissenschaft – hat Johnson Matthey seine Verarbeitungsschmerzen überwunden und entwickelt sich nun mit jeder neuen Herausforderung weiter. Das bedeutet bessere Schmerzmedikamente und bessere Lebensqualität für Millionen Menschen weltweit.