Når vi tænker på lægemidler, er det som oftest virkningen, vi fokuserer på: Hvordan hjælper lægemidlet på lige netop den sygdom, som patienten lider af? At fremstille virksomme lægemidler er naturligvis en topprioritet hos den danske lægemiddelgigant Novo Nordisk. Men det er kun et af elementerne i lægemiddelproduktionen. Produktionsplanlægningen er yderst kompleks, og succeskriterierne er mange. Ud over et effektivt lægemiddel skal Novo Nordisk også sikre, at produktionen er færdig til tiden, der skal fremstilles tilstrækkelige mængder af produktet, men samtidig må lagrene ikke blive for store, og så skal man udnytte produktionskapaciteten optimalt ved at fremstille forskellige produkter på de samme anlæg.
For at sikre en optimal planlægning går Novo Nordisk nu nye veje, fortæller Deenesh K. Babi, seniorprojektleder hos Novo Nordisk.
”Der er mange parametre, som indgår i planlægningen – hvad er den optimale kombination? Det hjælper matematisk modellering os med at svare på,” siger Deenesh K. Babi.
Novo Nordisk er verdens største producent af insulin til diabetesbehandling. Faktisk producerer Novo Nordisk 50 pct. af verdens insulinforsyning på deres anlæg i Kalundborg. Det betyder, at mere end 34 mio. mennesker verden over bruger den danske medicinalgigants diabetesprodukter hvert eneste år. Derudover arbejder Novo Nordisk også med fremstilling af lægemidler mod svær overvægt, blødersygdomme og vækstforstyrrelser.
Tester idé
Hidtil har Novo Nordisk – ligesom mange andre lægemiddelproducenter – anvendt store regneark, når produktionen skulle planlægges.”Excel er et glimrende redskab, men regnearket kan kun løse basale problemstillinger. Når vi møder en kompleks virkelighed, så har vi brug for komplekse redskaber,” forklarer Deenesh K. Babi.
Planlægning af lægemiddelproduktionen er i stigende grad en kompleks virkelighed for Novo Nordisk. Så derfor rakte virksomheden ud til Institut for Kemiteknik på DTU, hvor man bl.a. arbejder med matematisk modellering af biokemiske processer og produktion. Først testede Novo Nordisk idéen om, hvorvidt matematisk modellering kunne hjælpe dem til at optimere produktionen, ved at ansætte en studentermedhjælper fra DTU. Det blev en succes, så efterfølgende blev to masterprojekter gennemført sammen med DTU Kemiteknik, og i 2021 påbegyndte Simon Brædder Lindahl et ph.d.-projekt, som skal føre til udviklingen af et matematisk modelværktøj, som kan bruges bredt i lægemiddelproduktionen hos Novo Nordisk.
Matematisk modellering
Da Simon B. Lindahl skulle i gang med projektet, faldt valget af metode på heltalsprogrammering, som ofte går under forkortelsen MILP (Mixed-Integer Linear Programming). Heltalsprogrammering er særlig udbredt til logistisk planlægning, bl.a. i luftfarten, når man planlægger luftpersonalets vagtskema og fastlægger, hvilke ruter de enkelte fly skal sættes ind på for at udnytte kapaciteten bedst muligt.
”Fordelen ved heltalsprogrammering er, at du kan vise, om planen kan lade sig gennemføre, og så kan du desuden finde frem til den optimale løsning. Der findes andre metoder, men de kan kun angive en mulig løsning, og det er ikke nødvendigvis den optimale,” forklarer Simon B. Lindahl.
Desuden er en lineær matematisk løsning hurtigere i computertid end en nonlineær løsning, og det er endnu en fordel.
Resultatet af Simons arbejde er en digital kopi af Novo Nordisks produktionssystem kombineret med en metode til at evaluere den nuværende kapacitet, effekten af ændringer i systemerne og muligheden for at producere flere produkter på de samme produktionslinjer.
At der er tale om kompleks planlægning, viser listen over de inputparametre, som Simon B. Lindahl jonglerer med. Her indgår produktionskapaciteten, som er til rådighed, udbyttet pr. produktionstrin, hvor stort et lager der skal oparbejdes, omstillingstid mellem forskellige processer og planlagte nedlukningsperioder – for bare at nævne de vigtigste.
En af fordelene ved at anvende denne form for modellering i produktionsplanlægning er, at det er muligt at teste forskellige scenarier, fortæller Gürkan Sin, professor ved DTU Kemiteknik og vejleder for Simon B. Lindahl. F.eks. kan man bruge modelleringsværktøjet til at modellere forskellige måder at tilføje et ekstra produkt på, så man ikke opbygger en unødig stor produktionskapacitet, hvis man på anden måde kan løse udfordringen.
Morgenritualet
For at illustrere, hvordan ændringer af de enkelte små led i en produktion kan føre til en optimering af hele processen, benytter Deenesh K. Babi sig af et hverdagsbillede. Vi har alle et morgenritual. Vi står op, tager et bad, laver måske kaffe, spiser morgenmad, smører madpakke, går til toget og lader os transportere til arbejde.
Hvad nu, hvis vi kunne skære fem minutter af morgenritualet? Vi kunne måske sætte kaffemaskinen til at brygge, inden vi tager bad, eller vi kunne tage cyklen til stationen i stedet for at gå? Så kunne vi nå et tog, som går fem minutter tidligere, og hvis dette tog så er gennemgående i stedet for det sædvanlige bumletog, så kunne vi også skære ti minutter af togtransporten. Resultatet ville blive, at vi kom på arbejde 15 minutter tidligere ved blot at spare fem minutter i morgenritualet. Det er simpel hovedregning.
I produktionen af lægemidler er det de samme principper, men det er dog en langt mere kompleks virkelighed, og det er ikke muligt at optimere produktionsplanen ved brug af hovedregning. Men ved hjælp af en matematisk model kan du finde de parametre, du skal skrue på for at få det optimale resultat. For Simon B. Lindahl er det vigtigt at pointere, hvad målet med at udvikle en matematisk model er – og hvad det ikke er.
”Målet med at udvikle den matematiske model er at fremstille et redskab til støtte for beslutningstagerne, det er ikke at tage selve beslutningen,” forklarer Simon.
Han indgår i et team, hvor andre tager hans modeller og tilretter dem til lige præcis den produktion, der aktuelt skal planlægges.
Udskalering
Deenesh K. Babi ser mange perspektiver i modelleringsprojektet. Modelleringen kan helt sikkert anvendes, når produktionen skal skaleres op. Men lige så vigtigt er det at skalere ud:
”Kan modelleringen anvendes på nøjagtig samme måde andre steder i produktionen? Det er et vigtigt aspekt,” forklarer seniorprojektlederen og sætter dermed ord på begrebet udskalering.
Værktøjet skal ikke bare skabe værdi lokalt. Det skal udbredes til en større del af virksomheden, for på den måde kan det blive endnu mere værdifuldt.
Deenesh peger på samarbejdet med DTU som en integreret del af den måde, Novo Nordisk hele tiden kan udvikle sig på. Ved at tilknytte studerende og unge forskere kan Novo Nordisk holde sig i front på forsknings- og udviklingssiden og sikre, at det er state of the art, de anvender.
