Industry 4.0 and the future of pharmaceutical production technology

Công nghiệp 4.0 là xu thế tất yếu dành cho hầu hết mọi ngành nghề, hướng tới việc sử dụng công nghệ tự động hóa thông minh trong các dây chuyền sản xuất. Việc tích hợp công nghệ thông tin hiện đại, kỹ thuật sản xuất tiên tiến đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng cạnh tranh, thậm chí quyết định sự tồn tại của mỗi doanh nghiệp. Và ngành dược phẩm không ngoại lệ, để có thể theo kịp tốc độ phát triển của thời đại cần có những sự đổi mới toàn diện và nhanh chóng. Trong bài viết sau, RX Tradex xin được chia sẻ về chủ đề “Công nghiệp 4.0 và tương lai công nghệ sản xuất dược phẩm”.

1. Từ Công nghiệp 4.0 đến Dược phẩm 4.0 – Vai trò của Công nghiệp 4.0 đối với ngành sản xuất dược phẩm.

Thế giới đang bước vào cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, là quá trình thay đổi mô hình sản xuất, kinh doanh thông qua sự hỗ trợ của các công nghệ kỹ thuật số tiên tiến. Công nghiệp 4.0 với dây chuyền sản xuất hiện đại, công nghệ tiên tiến, tự động hóa và thông minh hơn giúp khắc phục các sai sót do sự chủ quan của con người khi vận hành và sự lạc hậu của hệ thống máy móc cũ, đồng thời tạo ra các sản phẩm mang tính cá nhân hóa, chất lượng được nâng cao trong khi tiết kiệm chi phí sản xuất và giúp năng suất tăng lên đáng kể.

Trong bối cảnh đó, trên thế giới, từ các hệ luỵ của môi trường sống ô nhiễm, biến đổi khí hậu, thức ăn không lành mạnh khiến tình trạng dịch bệnh gia tăng. Để góp phần hỗ trợ giải quyết tình trạng này, ngành sản xuất dược vốn có một vị trí quan trọng trong hệ thống chăm sóc sức khỏe, cũng cần cải tiến công nghệ để thích ứng với các nhu cầu mới.

Dược phẩm 4.0 hay còn gọi là Pharma 4.0 là sự nâng cấp của ngành dược trong việc vận dụng các công nghệ tiên tiến và chiến lược kỹ thuật số để giải quyết các thách thức mà ngành này phải đối mặt. Việc triển khai Công nghiệp 4.0 cũng góp phần vào quá trình hiện đại hóa ngành sản xuất dược phẩm, giảm bớt tác động tiêu cực đến hệ sinh thái từ việc sản xuất các sản phẩm dược theo cách truyền thống. Cụ thể, Pharma 4.0 có thể mang lại các lợi ích như sau:

• Phân tích dự đoán để cải thiện sản xuất và truyền dữ liệu thời gian thực: Pharma 4.0 được trang bị hệ thống công nghệ và thông tin kỹ thuật số giúp dự đoán lịch trình sản xuất tối ưu cho các loại thuốc cụ thể. Kết hợp với đó là truyền dữ liệu theo thời gian thực giúp thiết lập dự đoán về nguồn tài nguyên cần có, định mức sử dụng máy móc, chất lượng thuốc, an toàn của nhà máy. Từ đó giảm thiểu lãng phí và tối ưu hóa nguồn lực trong quá trình sản xuất.
• Tăng cường kiểm soát chất lượng: Với việc ứng dụng phân tích dữ liệu lớn, máy học và hệ thống cảm biến, Pharma 4.0 có thể sớm phát hiện các vấn đề trong quá trình sản xuất, giúp giảm lỗi sản phẩm và đảm bảo chất lượng thành phẩm đầu ra.
• Tăng cường an toàn cho bệnh nhân: Nhờ phương pháp sản xuất dược phẩm cá nhân hóa, chuyên biệt cho một nhóm đối tượng cụ thể, giúp chất lượng thuốc cao hơn, có khả năng truy xuất nguồn gốc và minh bạch về thành phần. Các công nghệ của Pharma 4.0 giúp cải thiện sự an toàn của người bệnh.
• Tăng năng suất và doanh thu: Việc sử dụng các công nghệ phân tích nâng cao, máy học, in 3D, robot tự động hóa, các hệ thống thực tế ảo VR hay thực tế tăng cường AR,… giúp đẩy nhanh quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc, tăng năng suất sản xuất, giảm thời gian đưa sản phẩm phù hợp ra thị trường. Nhờ đó, giúp các công ty sản xuất dược phẩm tăng được doanh thu, giảm chi phí sản xuất.
• Linh hoạt trong tổ chức công việc: Thông qua các công nghệ tự động hóa, hệ thống cảm biến IoT giám sát, kiểm soát, trí tuệ nhân tạo AI hay học máy phân tích dữ liệu lớn một cách thông minh, giúp doanh nghiệp sử dụng các nguồn lực phù hợp, giảm thời gian lãng phí. Đồng thời có thể kết nối kịp thời giúp nhân viên có thể làm việc từ xa mà vẫn đảm bảo công việc theo yêu cầu.

2. Thách thức của ngành sản xuất dược phẩm trong xu hướng Công nghiệp 4.0.

Song song với các lợi ích và cơ hội từ xu hướng Công nghiệp 4.0 như đã đề cập ở trên thì Pharma 4.0 cũng có các thách thức nhất định. Chẳng hạn như việc đầu tư vào các công nghệ sản xuất mới ban đầu sẽ khá tốn kém, hay để thay đổi quy trình và hệ thống máy móc cũng cần những điều chỉnh đáng kể đối với: Cơ cấu tổ chức, nhận thức nhân viên và cả văn hóa của các công ty sản xuất dược phẩm. Ngoài ra, còn thêm các vấn đề khác mà các công ty dược cần chú ý như:

• Quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu: Với lượng thông tin thu thập và lưu trữ ngày càng lớn, việc đảm bảo quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu cũng là một thách thức lớn.
• Tích hợp với cơ sở hạ tầng hiện có: Các hệ thống cũ vốn đã lỗi thời và không dễ dàng để đáp ứng được với các công nghệ kỹ thuật số mới, do đó đòi hỏi phải lập kế hoạch, xem xét kỹ và thực hiện cẩn thận.
• Tuân thủ quy định: Pharma 4.0 liên quan đến việc sử dụng các hệ thống và phần mềm tiên tiến trong sản xuất dược phẩm, do đó các cơ quan quản lý sẽ cần đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn bắt buộc về an toàn hay chất lượng theo quy định.
• Đào tạo chuyên môn và kỹ năng cho nhân viên: Việc thay đổi cả một cơ cấu vận hành với nhiều phần mềm mới và khối lượng dữ liệu lớn khiến nhân viên cần thời gian để học hỏi và thích ứng. Do đó doanh nghiệp nên tổ chức các chương trình đào tạo kỹ thuật cho lực lượng nhân sự, đồng thời có thể tìm kiếm và thu hút thêm nhân tài về các công nghệ mới này. Với bất cứ sự cải tiến nào thì doanh nghiệp và đội ngũ nhân viên cũng cần thời gian để thích ứng và hoàn thiện, nhưng chắc chắn rằng quá trình này là cần thiết và đem lại rất nhiều lợi ích đối với ngành sản xuất dược phẩm.

3. Tương lai công nghệ sản xuất dược phẩm hướng tới Công nghiệp 4.0.

Ngành dược đang trong quá trình ứng dụng các công nghệ cụ thể nhằm xây dựng một dây chuyền sản xuất thông minh, hiệu quả và năng suất hơn để đáp ứng các nhu cầu thời đại. Trong Pharma 4.0, dữ liệu được thu thập từ tất cả các giai đoạn của quy trình sản xuất, sau đó được phân tích để tăng cường việc kiểm soát chất lượng, hợp lý hóa sản xuất và giảm thiểu chi phí. Do đó, ngành dược phẩm sẽ cần tận dụng các công nghệ tiên tiến, sắp xếp hợp lý, phối hợp chặt chẽ với sự linh hoạt cao nhằm hỗ trợ, bổ sung cho nhau để hoàn thiện bức tranh tương lai công nghệ sản xuất dược phẩm, cụ thể như dưới đây.

3.1. Lưu trữ đám mây.

Điện toán đám mây hỗ trợ các công ty sản xuất dược phẩm:

• Lưu trữ và quản lý nhiều loại dữ liệu khác nhau, bao gồm: Kết quả thử nghiệm lâm sàng, thông tin bộ gen, bệnh án, số liệu sản xuất và chuỗi cung ứng,…
• Có thể được truy cập và phân tích dữ liệu trong thời gian thực bằng bất kỳ thiết bị được uỷ quyền nào có kết nối internet.
• Lưu trữ đám mây trong Pharma 4.0 thường được bảo mật bằng cách sử dụng kết hợp: Mã hóa, kiểm soát truy cập và các biện pháp an ninh mạng khác để bảo vệ dữ liệu khỏi bị truy cập trái phép.

3.2. Internet vạn vật và trí tuệ nhân tạo AI.

Internet of Things (IoT) nhờ sự kết nối của hệ thống thiết bị, cảm biến, phần mềm đã tạo ra nhiều chuyển biến tích cực trong quy trình sản xuất dược phẩm như:

• Dự báo tình trạng phân phối hàng hóa, điều phối vận chuyển thuốc theo nhu cầu, nhờ đó kiểm soát được lượng hàng tồn kho.
• Kết hợp với AI, Big Data, học máy để phân tích nguồn nguyên liệu thành phần đầu vào, đảm bảo sản phẩm dược đạt độ chính xác cao nhất.
• Thông qua AI giúp nhà sản xuất phân phối và giám sát được quy trình điều chế thuốc.
• Giám sát và quản lý chuỗi cung ứng một cách thông minh, giảm chi phí vận hành.
• Các thuật toán AI được sử dụng để phân tích dữ liệu do các thiết bị IoT thu thập được, nhằm xác định các mẫu sản phẩm và xu hướng người dùng mong muốn. Các thông tin này được sử dụng để tối ưu hóa quy trình sản xuất và cải thiện chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

3.3. Dữ liệu lớn (big data) và phân tích dữ liệu.

Quá trình tự động hóa và số hóa trong sản xuất dược phẩm Pharma 4.0 đã thu thập một lượng dữ liệu từ nhiều nguồn và tăng hơn nhiều so với các hệ thống trước đây. Để thích ứng với sự gia tăng này, dung lượng lưu trữ sẽ phải được nâng cấp cao hơn, và công nghệ “Phân tích dữ liệu lớn” được sử dụng để:

• Xử lý và phân tích lượng dữ liệu lớn này, rút ra những hiểu biết chuyên sâu nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất.
• Dựa vào các số liệu cùng với sự hỗ trợ của công nghệ AI đưa ra các dự báo sản xuất, cải thiện khả năng vận hành,…

3.4. Robot và tự động hóa.

Người máy và tự động hóa được ứng dụng ngày càng nhiều trong lĩnh vực dược phẩm để giảm nhu cầu can thiệp của con người và các thao tác thủ công lặp đi lặp lại, ví dụ như:

• Bảo dưỡng các loại máy móc như: Xét nghiệm, điều chế thuốc,…
• Dán nhãn và đóng gói, bổ sung vật tư, dự trữ, vận chuyển vật liệu, pha chế, xử lý chất lỏng,… một cách tự động.
• Kiểm soát chất lượng tự động trên quy trình sản xuất được định trước, đảm bảo phát hiện sản phẩm sai hỏng, lỗi.

Những ứng dụng này giúp làm giảm nguy cơ sai sót, cải thiện chất lượng sản phẩm dược, đồng thời tăng năng suất trong quá trình sản xuất dược phẩm.

3.5. Thực tế ảo VR và thực tế ảo tăng cường AR.

Công nghệ VR/AR là hai công cụ hỗ trợ mạnh mẽ cho ngành sản xuất dược phẩm, có rất nhiều ứng dụng quan trọng, đơn cử như:

• Giúp các kỹ sư và kỹ thuật viên có cơ hội trải nghiệm thiết bị dược phẩm và sản phẩm y tế trong môi trường ảo, trước khi thực sự tương tác trong thực tế. Điều này có tác dụng rất lớn bởi các dụng cụ trong ngành dược và sản phẩm phụ kiện chăm sóc sức khỏe khá đắt tiền, hiếm khi có sẵn đầy đủ cho tất cả nhân viên thao tác. Chính vì thế, các công ty dược phẩm có thể đào tạo được nhiều kỹ thuật viên cùng lúc, an toàn hơn và rẻ hơn nhiều.
• Các nhà nghiên cứu có thể tạo ra các mô hình 3D để tìm hiểu về các tương tác của thuốc với đối tượng khác nhau, dự đoán kết quả tác dụng của thuốc trong cơ thể người trước khi thử nghiệm lâm sàng.
• Quy trình sản xuất này đòi hỏi mức độ giám sát rất cao từ thiết kế cho đến khi đưa ra thị trường, VR giúp tạo ra mô phỏng quy trình lắp ráp hoặc bất kỳ kịch bản bảo trì nào cần giả lập.
• Công nghệ AR/VR giúp công ty sản xuất dược phẩm giao tiếp với bệnh nhân một cách trực quan thông qua các phần mềm mô phỏng cách điều chế dược hoặc hiệu quả của thuốc khi đi vào cơ thể con người, tạo thêm lòng tin cho bệnh nhân yên tâm và tin tưởng sử dụng sản phẩm.

3.6. Chuỗi khối (blockchain).

Trong sản xuất dược phẩm Pharma 4.0, chuỗi khối được xem là yếu tố quyết định để tăng tính minh bạch, cải thiện tính an toàn của thuốc, giảm hàng giả và gian lận, nâng cao hiệu quả chuỗi cung ứng và đảm bảo tuân thủ theo quy định ngành dược. Cụ thể hơn, sau đây là những gì mà blockchain có thể làm được:

• Bảo mật: Dữ liệu ghi trên chuỗi khối được bảo vệ bởi hệ thống mật mã tiên tiến, khó bị lấy cắp.
• Truy xuất nguồn gốc nguyên liệu: Blockchain giúp theo dõi và ghi lại thông tin nguồn gốc nguyên liệu được sử dụng, giúp đảm bảo về thành phần, xuất xứ an toàn cho sản phẩm dược.
• Quản lý chất lượng: Ghi nhận đầy đủ thông tin về quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm dược, giúp  nhanh chóng phát hiện ra sai sót trong quá trình sản xuất và phân phối.

3.7. Công nghệ truyền thông từ xa.

Một số ứng dụng của công nghệ truyền thông từ xa như:

• Hội nghị từ xa, hội nghị truyền hình, các công cụ cộng tác ảo,…
• Giúp các công ty sản xuất dược phẩm kết nối với các bên liên quan trong chuỗi giá trị, từ các nhà nghiên cứu, bác sĩ lâm sàng cho đến bệnh nhân và cơ quan quản lý, trong thời gian thực và từ mọi nơi trên thế giới.

3.8. In 3D và y học cá nhân hóa.

Công nghệ in 3D cho dược phẩm có thể sẽ thành một cuộc cách mạng trong ngành sản xuất và phân phối thuốc trên khắp thế giới. Lý do cho điều này là vì hiện nay:

• In 3D trong sản xuất dược phẩm có thể tạo ra các loại thuốc dạng rắn theo các lô nhỏ hơn, nhanh chóng, kịp thời hơn và thiết bị in này có thể có thể đặt ở mọi nơi, không tốn nhiều không gian.
• Đặc biệt một lời hứa của y học cá nhân hóa, sau khi các nhà nghiên cứu lập được bản đồ bộ gen trong tương lai là nó sẽ mang đặc trưng về mặt di truyền cho từng cá nhân, hỗ trợ cho việc chẩn đoán bệnh.

4. Tổng kết.

Bài viết vừa đề cập về “Công nghiệp 4.0 và tương lai công nghệ sản xuất dược phẩm”. Việc ứng dụng Công nghiệp 4.0 sẽ mang lại những cơ hội rất lớn cho ngành dược phẩm hội nhập nền kinh tế toàn cầu và tạo ra nhiều lợi ích kinh tế cho doanh nghiệp cũng như người tiêu dùng. Trong giai đoạn triển khai sẽ còn nhiều thách thức cho quá trình chuyển đổi nhưng đây là bước đi tất yếu và thành quả sẽ rất đáng để chờ đợi cho các doanh nghiệp sản xuất dược phẩm. Nhằm hỗ trợ doanh nghiệp thuộc các lĩnh vực sản xuất, công nghiệp khác, RX Tradex còn tổ chức top 4 Triển lãm Quốc tế hàng đầu khu vực là: Vietnam Manufacturing Expo, METALEX Vietnam, NEPCON Vietnam trong năm 2023 và Waste and Recycling Vietnam.