Bis Anfang der Neunzigerjahre des letzten Jahrhunderts befand sich die Pharmabranche in der glücklichen Situation eines vergleichsweise geringen Wettbewerbs, zurückzuführen auf eine patentgeschützte Produktion mit hohen Margen, eine Gesundheitspolitik, die noch nicht massiv Einfluss auf Preise und Unternehmensstrategien genommen hatte oder auch eine Globalisierung, die in der Pharmabranche erst in den letzten zehn bis 15 Jahren massiv Fahrt aufgenommen hat. Diese Zeiten sind vorbei. Der inzwischen existierende Handlungsdruck in der pharmazeutischen Supply Chain lässt sich dabei auf verschiedene Einflüsse zurückführen. Die Globalisierung lässt international agierende Unternehmen in einen Wettbewerb treten, der den Kostendruck auf pharmazeutische Präparate steigen lässt. In dem Maße, wie es ausländischen Billiganbietern gelingt, regulatorisch einwandfreie Produkte herzustellen, müssen etablierte westliche Standorte über Effizienzsteigerungen in der Produktion ihren Lohnkostennachteil ausgleichen. Neben dem Kostendruck führt die Globalisierung zu steigenden länderspezifischen Anforderungen. Das Resultat ist die hohe Variantenvielfalt, die zusätzlich durch die Notwendigkeit der Produktdiversifizierung und der Individualisierung von pharmazeutischen Präparaten erhöht wird, um auf gesättigten Märkten überhaupt Marktwachstum generieren zu können. Die sich damit einstellenden kleinen Bedarfsmengen werden die Erfordernis an eine hochflexible Produktion zu wettbewerbsfähigen Kosten zukünftig weiter forcieren. Diesem Anspruch werden die meisten pharmazeutischen Hersteller derzeit nicht gerecht, da die Lieferfähigkeit aufgrund von unflexiblen Produktionsstrukturen über Bestände erkauft werden muss. „Mass customization“ ist das Schlagwort für die Produktion kundenindividueller Produkte zu Kosten einer Massenfertigung – und das trotz geringer Stückzahl.
Vorbild Automobilindustrie
Die Automobilindustrie hat diese Ansätze ausgehend von Toyota erfolgreich implementiert – und könnte als Vorbild dienen, da die Ziele des Lean Manufacturing in hohem Maße kongruent mit den zukünftigen Anforderungen der pharmazeutischen Industrie sind. Die Pharmabranche und insbesondere die Wirkstoffproduktion handelt bei der Umsetzung dieser Maßnahmen jedoch nur zögerlich. Dabei bietet insbesondere die Wirkstoffproduktion viel Raum für Effizienzsteigerungen. Die grundsätzlichen Unterschiede in den Fertigungstechniken zwischen diskreter Produktion im Maschinenbau und der nicht-diskreten Produktion in der Prozessindustrie sind der wesentliche Hemmschuh für eine schnelle Adaption bekannter Methoden. Ein Beispiel hierfür ist die historisch gewachsene Kampagnenfahrweise in den meisten Wirkstoffbetrieben. Um den vermeintlichen Vorteil der Kampagnenfahrweise zu verstehen, hilft es, sich den typischen Produktionsablauf einer pharmazeutischen Wirkstoffproduktion zu verdeutlichen: Für gewöhnlich durchläuft eine Wirkstoffsynthese mehrere Synthesestufen, in denen jeweils eine chemische Reaktion und die anschließende verfahrenstechnische Aufbereitung vollzogen wird. Unterschiedliches Equipment kommt hierfür zum Einsatz (i.W. Rührkesselreaktoren, Zentrifugen, Trockner), welches zu temporären Anlagensträngen verschlaucht wird. In den überwiegend genutzten Vielzweckanlagen (Multi-Purpose) ist das Equipment beliebig miteinander kombinierbar. Es werden variable Anlagenkonfigurationen pro Synthesestufe geschaffen, die zeitraubende Umbaumaßnahmen und Neukonfigurationen von Anlagen je nach Auftragslage erfordern. Die Produktion folgt überspitzt formuliert dem Credo „Produziere dort, wo Platz ist“. Ist ein Produktionsstrang erst einmal etabliert, wird in großen Kampagnen produziert, um so die immensen Rüst- und Reinigungsaufwände bei Produktwechseln zu reduzieren und um einen stabil laufenden Prozess nicht unterbrechen zu müssen. Die Einlastung von Aufträgen pro Synthesestufe erfolgt über zentrale MRP-Systeme, welche durch nicht abgestimmte Kapazitätsquerschnitte einzelner Anlagenverkettungen sowie fehlende zeitlicher Abstimmung von Produktionskampagnen zwangsweise Zwischenlagerbestände verursachen. Die in der Regel mehrstufigen Produktionsabläufe werden auf diese Weise immer wieder unterbrochen. Extrem lange Durchlaufzeiten sind die Folge und stehen so dem Gedanken einer marktgerechten Versorgung entgegen. Das Gros dieser Probleme ist nach Meinung der Autoren dem Multi-Purpose-Betrieb mit seinen hohen Rüst- und Reinigungsaufwendungen, der Kampagnenfahrweise und den nicht abgestimmten Kapazitätsquerschnitten über die einzelnen Produktionsstufen geschuldet. In dem Maße, wie es gelingt, über einen Anlagenstrang immer das gleiche Produkt (dediziert) oder zumindest Erzeugnisfamilien (teildediziert) herzustellen, die sich über minimale Reinigungsaufwendungen bei einem Produktwechsel definieren, lassen sich auch kleinere Produktionslose wirtschaftlich rechtfertigen.
Herausforderung: Auflösung des Multi-Purpose-Betriebs
Durch dieses Vorgehen wird die potenzielle Anzahl von Anlagenkonfigurationen pro Synthesestufe drastisch reduziert. Über eine Feinabstimmung des Equipments und sich einstellende Lernkurveneffekte werden robustere Prozesse erreicht. Sich wiederholende Verunreinigungsprofile ermöglichen eine Optimierung der Reinigungsprozesse. Erst der höhere Grad der Dedizierung bildet letztlich die Voraussetzung für die Einführung schlanker Materialflussprinzipien in der Wirkstoffproduktion und ermöglicht damit die effiziente Implementierung von Lean-Methoden mit dem Ziel, ein pharmakonformes Produktionssystem etablieren zu können. In den dedizierten bzw. teildedizierten Anlagensträngen gilt es nun, die klassischen Leitsätze des Lean Manufacturing zu berücksichtigen. Die Konzeption pharmakonformer schlanker Materialflussprinzipien folgt dem Idealbild einer kontinuierlichen Fließfertigung mit möglichst bestandsarmen Wertströmen. Der Zielzustand ist die getaktete Fertigung in der Kampagnengröße eins (ein Batch pro Kampagne). Ein nach diesen Maßgaben umstrukturierter Materialfluss genügt den Lean-Prinzipien einer verschwendungsfreien fließenden Produktion mit minimalen Durchlaufzeiten. Durch den weitestgehenden Verzicht auf Pufferbestände zwischen einzelnen Synthesestufen steigt die Notwendigkeit von robusten Prozessen, da Produktionsausfälle oder Schwankungen im Produktionsprozess nicht mehr aufgefangen werden können. Hierzu hält das Lean Manufacturing Methoden bereit, um die notwendige Stabilität der Prozesse zu gewährleisten. Beispielhaft zu nennen sind Methoden der Standardisierung von Arbeitsabläufen und Arbeitsplätzen, Methoden des visuellen Managements sowie eine nachhaltige Ursachenanalyse und Fehlerbehebung. Der Erfolg dieser Methoden ist eng mit dem Grad der Dedizierung verbunden, da ohne eine fixe Zuordnung von Prozessen zu Anlagen eine Umsetzung nicht nachhaltig ist. Bei der Implementierung dieses Vorgehensmodells für ein Produktionskonzept analog den etablierten Konzepten des Automobilbaus gilt es außerdem, pharmaspezifische Besonderheiten zu beachten. Hierzu gehört vor allem die Berücksichtigung regulatorischer Anforderungen. Im Sinne eines wertstromoptimierten Flusses sollte insbesondere die notwendige Qualitätssicherung möglichst verschwendungsfrei eingebunden sein.
Pharmaspezifische Lösungselemente
Eine vielversprechende Möglichkeit ist die Prüfung und Freigabe der Produkte durch Nutzung von In-Prozess-Kontrollen (PAT). Die Qualität wird somit zeitgleich zum Wertschöpfungsprozess überprüft, so dass dieser keine Unterbrechung erfährt. Ist das nicht möglich, muss die Qualitätssicherung als eigener Wertschöpfungsschritt aufgefasst werden, und nach Möglichkeit innerhalb des Linientakts erfolgen. Eine weitere Besonderheit pharmazeutischer Wirkstoffproduktion sind divergierende Wertströme. In diesen geht ein Ausgangsstoff in verschiedene weiterverarbeitende Wertströme ein. An den Schnittstellen kann je nach Produktionsvolumen ein Übergang von dedizierten zu teildedizierten Linien erfolgen, welche über definierte Zwischenlagerbestände, sogenannte Supermärkte, gesteuert werden. Dieses Konzept findet gleichsam bei Produktionsaggregaten Anwendung, die aus bestimmten Gründen einem Erzeugnis bzw. einer Erzeugnisfamilie nicht fix zugeordnet werden können. In der Summe sind durch diese verschiedenen Fahrweisen sämtliche in der Wirkstoffproduktion vorkommenden Produktionsprozesse in ein schlankes Produktionskonzept integrierbar. Die Vorteilhaftigkeit dieses Vorgehens zeigt sich bei erfolgreicher Implementierung in deutlich gesenkten Pufferbeständen und damit verbundener Reduktion der Durchlaufzeit, die es letztendlich ermöglicht, schwankender Nachfrage bestandsminimal und bedarfsgerecht begegnen zu können.☐
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