互聯(lián)網(wǎng)和新技術(shù)在智能制藥領(lǐng)域的應(yīng)用

• 陳博 2023年7月28日 來源：中研網(wǎng) 1300 85
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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過對人、機、物的全面互聯(lián)，構(gòu)建起全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈全面連接的新型生產(chǎn)制造和服務(wù)體系。制藥企業(yè)可運用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)滿足工業(yè)資源的網(wǎng)絡(luò)互連、數(shù)據(jù)互通和系統(tǒng)互操作，逐步實現(xiàn)設(shè)備、工序和流程的智能化控制，達到毫秒級延遲的數(shù)據(jù)采集和傳輸水平

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一、工業(yè)大數(shù)據(jù)

工業(yè)大數(shù)據(jù)是工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品和服務(wù)全生命周期數(shù)據(jù)的總稱。具體到制藥行業(yè)，工業(yè)大數(shù)據(jù)包括藥物研發(fā)、生產(chǎn)、物流、經(jīng)營管理等各個環(huán)節(jié)中生成的全部數(shù)據(jù)，是企業(yè)發(fā)展寶貴的戰(zhàn)略資源，是推動企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的關(guān)鍵生產(chǎn)要素。2020年5月，工信部發(fā)布《關(guān)于工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，為數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。

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企業(yè)應(yīng)當由管理層牽頭，從上到下加強對工業(yè)大數(shù)據(jù)的認識，加大對軟硬件設(shè)施投入和人才引進培養(yǎng)，充分利用第三方資源降低成本投入，解決工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用中可能存在的“不想用”、“不會用”、“不敢用”的問題。在研發(fā)層面，通過對健康大數(shù)據(jù)的挖掘，制藥企業(yè)可以更好地感知市場需求；通過上市后藥物使用數(shù)據(jù)的收集和分析，制藥企業(yè)可以更好地指導(dǎo)新適應(yīng)癥的開發(fā)；通過比對藥物在細分患者群體中的療效和安全性數(shù)據(jù)，制藥企業(yè)可以開發(fā)生物標記物，指導(dǎo)精準用藥。在生產(chǎn)和質(zhì)量管理層面，制藥企業(yè)可以通過追溯性回顧識別和控制影響藥品質(zhì)量的關(guān)鍵因素；通過對人、機、料、法、環(huán)、測等信息的智能化分析實現(xiàn)主動調(diào)整。

二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過對人、機、物的全面互聯(lián)，構(gòu)建起全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈全面連接的新型生產(chǎn)制造和服務(wù)體系。制藥企業(yè)可運用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)滿足工業(yè)資源的網(wǎng)絡(luò)互連、數(shù)據(jù)互通和系統(tǒng)互操作，逐步實現(xiàn)設(shè)備、工序和流程的智能化控制，達到毫秒級延遲的數(shù)據(jù)采集和傳輸水平。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施包括可以分階段進行。

三、云計算

云計算以互聯(lián)網(wǎng)為中心，提供快速且安全的數(shù)據(jù)計算與存儲服務(wù)，幫助用戶隨時隨地、按需、便捷地使用共享的計算設(shè)施、存儲設(shè)備、應(yīng)用程序等資源。云服務(wù)包含基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）三種模式?；A(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)中，供應(yīng)商為企業(yè)提供服務(wù)器、存儲器和網(wǎng)絡(luò)計算資源。平臺即服務(wù)中，供應(yīng)商為企業(yè)提供云環(huán)境，用于應(yīng)用的開發(fā)、管理和交付。軟件即服務(wù)中，供應(yīng)商為企業(yè)提供對云端軟件的訪問。用戶無需在本地安裝應(yīng)用，而是通過Web或API訪問部署在遠程網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。

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靈活運用云計算技術(shù)，可以幫助制藥企業(yè)在信息化建設(shè)的初期大幅降低資金和人員投入。比如，在數(shù)據(jù)規(guī)模較小的情況下，使用云計算存儲器、交換機等硬件資源，按需付費，可以避免自有資源空置帶來的額外成本。同時，云計算可以幫助制藥企業(yè)降低信息部門的運維投入，從而更好地把有限的人力資源集中在智能制造系統(tǒng)規(guī)劃和建設(shè)等具有更高附加值的工作中。

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此外，云計算在制藥企業(yè)的應(yīng)用場景貫穿藥物的全生命周期。在研發(fā)領(lǐng)域，云計算可以幫助制藥企業(yè)極大縮短藥物研發(fā)周期、降低研發(fā)成本、控制研發(fā)風(fēng)險。比如通過在云端進行高效模擬輔助分子和晶型的篩選，基于云計算平臺的臨床試驗和數(shù)據(jù)分析加速臨床試驗進程。在營銷領(lǐng)域，制藥企業(yè)可以構(gòu)建供應(yīng)鏈協(xié)同平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在云端的水平流動。在物流領(lǐng)域，可以構(gòu)建運輸云，實現(xiàn)制造企業(yè)、第三方物流公司和客戶的三方信息共享，并提高車輛往返的載貨率，對冷鏈物流等具有更高要求的物流操作進行全程監(jiān)控。

四、人工智能

人工智能在制藥工業(yè)中的應(yīng)用還處于初期階段，但是前景廣闊。在研發(fā)環(huán)節(jié)，已經(jīng)有一定信息化基礎(chǔ)的制藥企業(yè)可以使用人工智能算法輔助藥物的分子設(shè)計和合成路線設(shè)計。比如，MIT研究人員通過人工智能軟件提出合成分子方法路徑，然后由化學(xué)家審查這條路線并將其細化為化學(xué)“配方”，最后由機器人平臺根據(jù)這些配方自動組裝硬件并執(zhí)行反應(yīng)構(gòu)建分子。

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在生產(chǎn)和物流環(huán)節(jié)，制藥企業(yè)可以利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)挖掘產(chǎn)品缺陷與歷史相關(guān)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，形成控制規(guī)則，從而減少產(chǎn)品缺陷。同時人工智能技術(shù)能夠幫助制藥企業(yè)集成專家經(jīng)驗，形成知識的固化與傳承。

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其次，機器視覺、手勢識別等人工智能技術(shù)與工業(yè)機器人深入融合，可以代替操作人員進行復(fù)雜工作場景的判斷和復(fù)雜工序的執(zhí)行。此外，人工智能算法可以幫助制藥企業(yè)科學(xué)規(guī)劃物料需求與生產(chǎn)排程，減輕計劃人員的工作量，同時提高生產(chǎn)資源的利用效率。

五、數(shù)字孿生

數(shù)字孿生是指在利用數(shù)字化技術(shù)營造與現(xiàn)實世界對稱的數(shù)字化鏡像。數(shù)字孿生充分利用物理模型、傳感器數(shù)據(jù)、運行歷史數(shù)據(jù)，在虛擬空間中完成物理對象的完整映射。從數(shù)據(jù)源獲得的信息越多，形成的仿真模型就越生動逼真。

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數(shù)字孿生可以輔助制藥企業(yè)的工廠建設(shè)。一般情況下，應(yīng)在規(guī)劃階段完成廠房及生產(chǎn)線的數(shù)字化模型，在虛擬空間中對工廠進行仿真模擬，將真實參數(shù)傳給實際的工廠建設(shè)過程。工廠建成之后，數(shù)字孿生可以幫助企業(yè)實現(xiàn)異地工廠的管理，保證廠區(qū)之間的質(zhì)量一致性。此外，數(shù)字孿生模型可以用于設(shè)備設(shè)施的預(yù)防性維護。從傳感器獲取的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綌?shù)字孿生模型中，幫助企業(yè)預(yù)先識別和解決潛在故障。數(shù)字孿生技術(shù)在藥物研發(fā)領(lǐng)域也有所應(yīng)用，比如通過數(shù)字孿生產(chǎn)生的患者模型可以輔助新化合物的評價，加速藥物研發(fā)過程。

六、邊緣計算技術(shù)

制藥企業(yè)可以采用邊緣計算技術(shù)采集數(shù)據(jù)信息，在本地進行實時處理和預(yù)測，也可將本地提取的特征數(shù)據(jù)傳輸給云端大腦，能在輕量化上云的同時保證藥品的配方和工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)的保密性。制藥企業(yè)還可以利用邊緣計算的優(yōu)勢，第一時間進行設(shè)備故障隱患預(yù)判，發(fā)現(xiàn)潛在故障。再基于大數(shù)據(jù)技術(shù)對設(shè)備進行全面分析，了解設(shè)備各部件的“健康指標”，優(yōu)化邊緣分析模型，實現(xiàn)設(shè)備預(yù)測性維護。

七、數(shù)字化交付

數(shù)字化交付是數(shù)字化工廠和智能工廠的基礎(chǔ)，為工廠提供數(shù)據(jù)支持，實現(xiàn)資產(chǎn)可視化。在制藥工程項目全生命周期內(nèi)簡化決策流程，提高決策準確性和全面性。搭建數(shù)字化交付平臺存儲和分析二維、三維設(shè)計數(shù)據(jù)、文檔及后期運維數(shù)據(jù)。制藥企業(yè)可根據(jù)實際需求在數(shù)字化平臺中定制數(shù)據(jù)，并進行后期運維數(shù)據(jù)分析。企業(yè)應(yīng)當將數(shù)字化平臺與分布式控制系統(tǒng)（DCS）或監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）對接，采集現(xiàn)場控制數(shù)據(jù)及信息。同時，數(shù)字化平臺應(yīng)當與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）對接，實現(xiàn)信息流互通。

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