Der Weg vom Labor- oder Pilotprozess zur GMP-konformen Serienproduktion ist weit mehr als die technische Vergrößerung von Chargen und Anlagen.
Entscheidend ist das Zusammenspiel von Verfahren, Infrastruktur, Materialfluss, Qualitätssicherung, Organisation und Produktionshochlauf.
Erst wenn diese Faktoren ganzheitlich betrachtet und aufeinander abgestimmt werden, entsteht aus einem validierten Prozess eine stabile, reproduzierbare und wirtschaftliche Produktion.
Wann wird aus einem erfolgreichen Laborprozess eigentlich ein industriell beherrschter Produktionsprozess?
Das ist genau die entscheidende Frage. Ein Verfahren kann wissenschaftlich hervorragend verstanden und im Labor sehr stabil sein. Für die industrielle Produktion reicht das aber nicht aus. Sobald größere Mengen hergestellt werden, entstehen zusätzliche Abhängigkeiten: Material muss bereitgestellt und bewegt werden, Anlagen benötigen Medien und Infrastruktur, Proben müssen genommen und freigegeben werden, und am Ende muss der gesamte Ablauf reproduzierbar funktionieren.
Industrialisierung bedeutet deshalb für mich, dass nicht nur der eigentliche Herstellschritt funktioniert. Das gesamte System rund um diesen Prozess muss belastbar sein.
Warum Skalieren mehr ist als Vergrößern
Wo liegt der Unterschied zwischen einem klassischen Scale-up und einer echten Industrialisierung?
Beim Scale-up steht zunächst häufig die verfahrenstechnische Frage im Mittelpunkt: Wie lässt sich ein Prozess von einer kleineren auf eine größere Menge übertragen? Das ist selbstverständlich wichtig.
Aber industrielle Produktion stellt zusätzliche Anforderungen. Eine Anlage mit höherer Kapazität benötigt möglicherweise andere Flächen, andere Medien, andere Materialbereitstellung oder andere Personalkonzepte. Auch Prozessparameter können sich verändern, wenn andere Technologien eingesetzt werden.
Deshalb sollte das Unternehmen nicht nur fragen, ob der Prozess technisch größer funktioniert, sondern ob der gesamte Wertstrom unter Serienbedingungen stabil beherrscht werden kann.
Die gefährlichsten Stellen liegen oft zwischen den Fachbereichen
Wo entstehen Ihrer Erfahrung nach die größten Risiken?
Sehr häufig an Schnittstellen. Die einzelnen Spezialisten beherrschen ihre Disziplin in der Regel ausgezeichnet. Schwierigkeiten entstehen, wenn beispielsweise Erkenntnisse aus der Prozessentwicklung in technische Anlagenanforderungen übersetzt werden müssen oder wenn aus einem Prozess plötzlich konkrete Anforderungen an Gebäude, Reinräume oder Logistik entstehen.
Wenn diese Übergaben nicht sauber definiert sind, entstehen Missverständnisse. Und die werden häufig erst dann sichtbar, wenn Änderungen bereits teuer werden – etwa während Detailengineering, Installation oder Qualifizierung.
Frühe Planung spart spätere Schleifen
Wie lässt sich das vermeiden?
Indem die verschiedenen Disziplinen wesentlich früher zusammengebracht werden. Prozessentwicklung, Anlagenplanung, Fabriklayout, Qualität und Logistik sollten nicht nacheinander arbeiten und ihre Ergebnisse anschließend zusammenfügen.
Wir bevorzugen eine parallele Entwicklung. Wenn sich beispielsweise eine Kapazitätsannahme verändert, muss unmittelbar geprüft werden, was das für Anlage, Fläche, Materialfluss und Personal bedeutet. Dadurch werden Wechselwirkungen früh sichtbar.
Der große Vorteil besteht darin, dass sich in dieser Phase noch relativ leicht reagieren lässt. Wenn die Halle gebaut und das Equipment bestellt ist, wird jede Änderung deutlich aufwendiger.
Ein pharmazeutischer Prozess ist erst dann industrialisiert, wenn Verfahrenstechnik, Materialfluss, Qualität, Organisation und Hochlauf als durchgängiges System funktionieren.
Gerade in der Pharmaindustrie kommen umfangreiche regulatorische Vorgaben hinzu. Wie früh müssen diese berücksichtigt werden?
Von Anfang an. GMP-Anforderungen beeinflussen nicht nur Dokumentation oder Validierung, sondern unmittelbar das physische Fabrikkonzept. Reinheitsklassen, Luftführung, Temperaturbedingungen oder Schleusen bestimmen zum Beispiel, wie Flächen voneinander getrennt werden müssen.
Auch der Materialfluss ist davon betroffen. Verpackungen, Rohstoffe, Zwischenprodukte, Personal und Abfälle dürfen sich nicht beliebig durch dieselben Bereiche bewegen.
Wenn solche Anforderungen erst nachträglich in ein bestehendes Layout integriert werden, entstehen zwangsläufig Kompromisse oder Umbauten. Deshalb müssen Qualität und GMP Teil der Konzeptentwicklung sein – nicht deren abschließende Kontrolle.
Intralogistik wird Teil des Herstellungsprozesses
Logistik klingt im Zusammenhang mit einem pharmazeutischen Produktionsprozess zunächst nach einem Nebenthema.
Genau diese Sichtweise kann problematisch sein. Eine Produktionsanlage kann technisch perfekt funktionieren – wenn das benötigte Material nicht rechtzeitig oder nicht im richtigen Zustand bereitsteht, produziert sie trotzdem nicht.
Intralogistik ist deshalb im industriellen Maßstab ein integraler Bestandteil des Herstellungsprozesses. Wer kommissioniert? Wann wird Material freigegeben? Wo befinden sich Zwischenbestände? Wie werden Proben bewegt? Was geschieht mit Restmaterial oder Abfällen?
Gerade bei temperaturkritischen oder sterilen Produkten kommen zusätzliche Anforderungen hinzu. Diese Fragen sollten geklärt sein, bevor die Produktion startet.
Nicht nur für einen einzigen Zukunftsfall planen
Unternehmen müssen bei solchen Projekten häufig Jahre im Voraus investieren. Wie lässt sich planen, wenn die zukünftigen Mengen noch gar nicht exakt feststehen?
Indem man nicht nur mit einem einzigen Planwert arbeitet. Wir empfehlen, mehrere realistische Szenarien zu entwickeln. Wie sieht das Produktionssystem beispielsweise bei veränderten Chargengrößen aus? Was passiert, wenn weitere Produkte hinzukommen? Wie wirkt sich ein höherer Automatisierungsgrad aus?
Es geht nicht darum, jede theoretisch denkbare Zukunft abzubilden. Entscheidend ist, die wesentlichen Bandbreiten zu verstehen. So wird sichtbar, welche Konzepte robust sind und welche bereits bei moderaten Veränderungen an ihre Grenzen stoßen.
Simulation macht Risiken sichtbar, bevor sie real werden
Wie helfen digitale Planungsmethoden dabei?
Simulationen sind besonders wertvoll, weil sich Zusammenhänge prüfen lassen, bevor reale Kapazitäten geschaffen werden. Wir können beispielsweise untersuchen, ob geplante Anlagen tatsächlich zusammenpassen, wo Puffer erforderlich werden oder wie sich unterschiedliche Produktionsprogramme auf Flächen und Materialflüsse auswirken.
Dadurch lassen sich Engpässe erkennen, bevor sie im laufenden Betrieb auftreten. Aber auch hier gilt: Eine Simulation liefert nicht automatisch die richtige Entscheidung. Die Ergebnisse müssen fachlich eingeordnet werden.
Der Hochlauf ist ein eigener Projektabschnitt
Häufig liegt der Fokus auf Planung und Bau. Wird der anschließende Hochlauf unterschätzt?
Durchaus. Nach erfolgreicher Qualifizierung besteht schnell der Wunsch, möglichst rasch auf die Zielkapazität hochzufahren. Genau das kann aber riskant sein.
Unter realen Bedingungen treffen plötzlich alle Prozesse gleichzeitig aufeinander: Materialversorgung, Produktionsplanung, Qualitätskontrolle, Verpackung und Organisation. Deshalb ist ein schrittweiser Ramp-up sinnvoll.
Man erhöht die Leistung kontrolliert, beobachtet definierte Kennzahlen und korrigiert Abweichungen früh. Kleine Probleme lassen sich bei niedrigerer Auslastung erheblich leichter beherrschen als unter Volllast.
Organisation entscheidet mit über Prozessstabilität
Welche Rolle spielen Verantwortlichkeiten und Zusammenarbeit?
Eine sehr große. Technische Klarheit allein genügt nicht. Es muss eindeutig geregelt sein, wer Entscheidungen trifft, wer Informationen liefert und wer bestimmte Prozessschritte verantwortet.
Gerade große Industrialisierungsprojekte vereinen sehr unterschiedliche Fachdisziplinen. Wenn Verantwortlichkeiten unscharf bleiben, entstehen Verzögerungen oder Entscheidungen werden mehrfach diskutiert.
Klare Rollenmodelle und definierte Übergabepunkte schaffen deshalb ebenso viel Stabilität wie technische Standards.
Wo kann eine Beratung wie PROTEMA unterstützen?
Pharmaunternehmen verfügen selbst über sehr tiefes Know-how zu ihren Produkten und Verfahren. Unsere Aufgabe besteht nicht darin, dieses Wissen zu ersetzen.
Wir ergänzen es um die Perspektive der Industrialisierung: Wie wird aus dem Prozess eine funktionierende Produktionsstruktur? Wie müssen Layout, Logistik, Organisation, Kapazitäten und Infrastruktur zusammenspielen?
Gerade der neutrale Blick auf die Schnittstellen hilft häufig, Annahmen verschiedener Fachbereiche frühzeitig miteinander abzugleichen und daraus ein konsistentes Gesamtsystem zu entwickeln.
Fazit: Was sollten Unternehmen beim nächsten Scale-up-Projekt vor allem berücksichtigen
Nicht erst über Serienfähigkeit nachdenken, wenn der Prozess wissenschaftlich abgeschlossen ist. Die spätere industrielle Umsetzung sollte bereits früh mitgedacht werden.
Je eher Prozess, Anlage, Qualität, Gebäude, Materialfluss und Organisation gemeinsam betrachtet werden, desto geringer ist das Risiko späterer Planungsschleifen.
Ein pharmazeutischer Produktionsprozess ist aus meiner Sicht erst dann wirklich industrialisiert, wenn nicht nur das Produkt in der gewünschten Qualität entsteht, sondern der gesamte Ablauf stabil, reproduzierbar und wirtschaftlich funktioniert.
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