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Innovazione

Industry 4.0 nel settore farmaceutico: tecnologie usate e benefici

Anche il settore farmaceutico è interessato dal processo di trasformazione e digitalizzazione dei propri prodotti e processi. Vediamo quali sono le ultime tecnologie utilizzate a supporto delle attività, per quali scopi e finalità

22 Mag 2019

Andrea Bacchetti

IQ Consulting, Spin-off di Università degli Studi di Brescia

Massimo Zanardini

Laboratorio RISE, Università degli Studi di Brescia, IQ Consulting, Spin-off di Università degli Studi di Brescia


Stampa 3D, Internet delle cose/intelligenza artificiale, realtà aumentata e sistemi di visione sono tra le tecnologie le cui applicazioni trovano sempre più spazio nel settore farmaceutico, anch’esso interessato, come molti altri, dal processo di trasformazione e digitalizzazione dei propri prodotti e processi.

Una panoramica sui possibili utilizzi e le opportunità dell’utilizzo di queste tecnologie che, insieme ad altre innovazioni, hanno generato risultati significativi in termini di aumento del fatturato nelle aziende che ne hanno usufruito.

Industria 4.0, investimenti e risultati

La diffusione in ambito manifatturiero di nuove tecnologie digitali, Industria o, meglio, Impresa 4.0, non è più ravvisabile come un fenomeno passeggero, bensì come un profondo cambiamento del paradigma di fare impresa.

Un cambiamento capace di generare risultati tangibili già nel breve termine. Sono infatti diversi gli studi che mostrano una correlazione significativa tra investimenti in progetti di innovazione digitale e risultati economici (Productivity Growth in the Digital Age, OECD, 2019 – La quarta rivoluzione industriale è il futuro, Deloitte e Nonisma, 2019).

È evidente che le aziende che hanno usufruito negli ultimi anni delle misure del piano industriale Italiano sul 4.0 hanno aumentato il proprio fatturato in maniera superiore alla media. In altre parole, 4.0 non è solo sinonimo di efficienza, e quindi di riduzione dei costi, bensì anche di ampliamento del business, tramite nuovi prodotti / servizi, (ri)pensati in ottica digitale.

I benefici organizzativo-gestionali

Inoltre, grazie alla progressiva diffusione del fenomeno 4.0, le aziende stanno ottenendo benefici anche organizzativo-gestionali:

  • Cambia il modo con cui le aziende interagiscono con i propri clienti, che sempre più spesso sono attore attivo sin dalla fase di progettazione del prodotto/servizio;
  • Cambia il modo con cui le aziende gestiscono i rapporti con i propri fornitori, che diventano dei veri e propri partner in una filiera sempre più integrata;
  • Cambia il modo con cui le aziende prendono le decisioni. Non più e non solo tramite analisi delle serie storiche, con una visione retrospettiva, ma sempre più in ottica prospettica.

La rilevanza del tema è quindi evidente ed è difficile individuare ad oggi settori industriali che possano essere considerati esclusi da questo fenomeno. Dall’alimentare, passando per il settore siderurgico, a quello della macchina / impianto speciale, sino all’automotive, tutte le imprese sono chiamate ad adottare tecnologie digitali per rispondere alle nuove esigenze del mercato.

Le applicazioni in ambito farmaceutico

L’Italia rappresenta il primo produttore nell’Unione Europea di farmaci con più di 31 miliardi euro di valore della produzione, con la più alta crescita percentuale nell’ultimo decennio. Sono numerose le aziende del settore che stanno impiegando nuove tecnologie a supporto delle proprie attività, per diversi scopi e finalità. Tra le tecnologie di cui è possibile citare qualche applicazione esemplificativa, vi sono certamente: stampa 3D, Internet delle Cose, Realtà aumentata.

Altre tecnologie quali Blockchain e Robotica collaborativa pure si stanno affacciando nel settore.

Approfondiamo alcune di queste tecnologie.

Stampa 3D

Così come per tutte le imprese manifatturiere, anche i macchinari e le attrezzature di produzione impiegate nel settore farmaceutico hanno bisogno di essere manutenuti e ripristinati. Tali mezzi produttivi, nello specifico, si caratterizzano per un altissimo livello di automazione, ed ogni fermo ha impatti significativi in termini di efficienza e produttività. Anche per queste ragioni, l’adozione di soluzioni flessibili e reattive, in grado di ridurre al minimo il tempo di inattività per guasto, è una tendenza verso cui tutte le imprese del settore stanno convergendo.

Le tecnologie additive possono essere impiegate per realizzare componenti destinati al post-vendita delle macchine / impianti. Il vantaggio principale risiede nell’opportunità di stampare al bisogno ed in loco il componente richiesto, senza necessità di mantenerlo a stock e movimentarlo lungo la filiera.

Una azienda farmaceutica può, al bisogno, stampare una parte di ricambio per la propria linea di imballaggio, sperlatura, etc., grazie ad una stampante 3D (di cui dispone, oppure facendone richiesta al più vicino service provider), riducendo al minimo la fermata. Di fatto, grazie a queste tecnologie, la produzione può essere avviata disponendo solo di un modello digitale del prodotto e di una stampante, abilitando così una produzione decentralizzata, on-site, reattiva e sostenibile.

Se questa soluzione pare poco disruptive, si pensi alla possibilità di applicare il metodo additivo per la realizzazione diretta di farmaci personalizzati. In questo senso, vi sono numerose imprese e start-up che stanno studiando come realizzare medicinali su misura, in modo da rispondere alle specifiche esigenze del singolo, producendo delle pillole con una diversa composizione di principi attivi ed eccipienti in funzione delle effettive necessità. Non a caso, anche la letteratura scientifica afferma: “3D printing technology has high potential in individualized dosage form concept called the polypill concept,” the introduction to the paper reads. “This brings about the possibility of all the drugs required for the therapy into a single dosage form unit”.

Internet delle cose e AI

Le tecnologie alla base dell’interconnessione di oggetti e persone che appartengono al paradigma dell’internet delle cose (IoT) stanno cominciando ad impattare in modo sempre più significativo anche nel mondo farmaceutico

. In ordine crescente di rilevanza e di magnitudo attesa / rilevata, si può partire dalle applicazioni più dirette e basiche relative alla possibilità che un qualsiasi macchinario rilevi i propri parametri di funzionamento (velocità, temperatura di lavorazione, vibrazioni, segnali di allarme, arresto improvviso, …) e i parametri dei prodotti lavorati (numero di lotto, numero di pezzi lavorati, …) e trasmetta queste informazioni al sistema nervoso dell’azienda, ovvero i sistemi informativi (es. ERP).

Questi dati, se opportunamente trattati e visualizzati, anche con tecnologie di business intelligence/intelligenza artificiale, abilitano diverse innovazioni di processo:

  • garantiscono all’azienda una visibilità in tempo reale dello stato dei propri reparti e dell’avanzamento della produzione
  • supportano l’identificazione di anomalie e permettono di anticipare e prevedere eventuali malfunzionamenti, ottimizzando la produttività dell’impresa (manutenzione predittiva)

Se il macchinario diventa una sorgente di dati, si può dire altrettanto del prodotto. Tramite sistemi Rfid, oppure codici barcode o data matrix, è possibile abilitare ogni confezione di prodotto a dichiarare le proprie informazioni distintive, tra cui il lotto di produzione, il proprio numero seriale, ed altre informazioni ancora. Tutti questi dati abilitano una completa tracciabilità e rintracciabilità di prodotto, potendo risalire a tutti gli step di lavorazione che ha subìto, nonché ai nodi della filiera che ha attraversato.

Ogni prodotto è monitorabile e rintracciabile sempre e ovunque (anytime & everywhere), offrendo una visibilità completa lungo le catene del valore della filiera farmaceutica. Tale requisito diventerà peraltro obbligatorio per le aziende del settore che dovranno garantire una completa tracciabilità dei prodotti realizzati e distribuiti tramite una loro serializzazione al 100%, rendendo molto complicata (se non impossibile) una loro contraffazione.

Realtà aumentata

La tecnologia di realtà aumentata nel settore farmaceutico può avere differenti applicazioni.

Per esempio, può essere impiegata a supporto della ricerca e della movimentazione della merce, nonché per le attività di picking e composizione dell’ordine. Si pensi a sistemi di realtà aumentata che indirizzino gli operatori verso le scaffalature dove effettivamente si trovano i prodotti presenti sulla lista di picking, nell’ordine adeguato a minimizzare gli spostamenti complessivi.

Grazie all’uso di sistemi di RA è possibile la localizzazione dei prodotti all’interno del magazzino e l’identificazione del percorso di picking più efficiente, lasciando l’operatore libero da attrezzature manuali che ne potrebbero ridurre l’efficienza.

Grazie all’uso di dispositivi indossabili in reparto, la realtà aumentata consente agli operatori di produzione di poter agire con entrambe le mani libere: questo è molto utile nella gestione di diverse attività quali per esempio la misura delle dosi di principi attivi ed eccipienti.

Non sono necessari ordini di produzione cartacei, manuali con le istruzioni e le quantità: l’operatore può visualizzare tutte queste informazioni direttamente tramite i propri occhiali, accedendo ad una serie di dati e tutorial interattivi che lo guidano direttamente nelle operazioni. In altre parole, la realtà aumentata permette all’operatore di identificare i principi attivi che compongono la ricetta del farmaco e di misurarne le quantità richieste. I risultati? Maggiore efficienza / efficacia dell’attività di preparazione della ricetta, con una riduzione degli errori e dei tempi di controllo e verifica di quanto svolto.

Sistemi di visione

I sistemi di visione artificiale sono fondamentali nel settore farmaceutico ed hanno permesso, già da diverso tempo, di automatizzare delle fasi di lavoro molto critiche, quali ad esempio la rilevazione di difetti ed impurità all’interno dei composti prodotti.

Sono oramai diffusi sistemi di visione in grado, grazie a telecamere ad alta definizione e algoritmi complessi di apprendimento, di filmare e analizzare le fiale di medicinale individuando l’eventuale presenza di agenti contaminanti e impurità che non dovrebbero essere presenti.

Queste soluzioni negli ultimi anni si stanno evolvendo con l’incorporazione di algoritmi di intelligenza artificiale tramite i quali poter costantemente imparare a riconoscere le fiale “buone” da quelle invece non conformi e quindi da scartare. Quasi tutti i reparti di sperlatura delle aziende farmaceutiche sono dotate di questi sistemi di visione artificiale, con i quali poter controllare e verificare decine di migliaia di fiale ogni giorno con livelli di efficienza altissimi.

Per conoscere lo stato dell’arte relativo alla diffusione del paradigma 4.0 in Italia, il Laboratorio RISE dell’Università di Brescia (di cui IQ Consulting è spin-off) presenterà i risultati della 3° edizione della propria ricerca il 27 Giugno in un convegno dedicato. Come si posizionano le aziende del settore farmaceutico rispetto alla media? Quali sono le tecnologie abilitanti più impiegate? Con quali benefici?

Le iscrizioni sono aperte.

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