Ударники производства. Как AI помогает роботизации в фарме

В 2023 году объём российского фармацевтического рынка, по данным консалтинговой компании IQVIA, вырос на 4%, до 2,13 млрд рублей. В условиях роста продолжительности жизни и доступности качественной медицины выпуск и продажи лекарств увеличиваются на 2,8—3% ежегодно, следует из исследования «Университета Иннополис». Чтобы удовлетворить спрос, фармкомпании интенсифицируют производство за счёт высоких технологий, в том числе на базе искусственного интеллекта (AI). Рассмотрим основные тренды.

Умные промышленные роботы на основе AI — перспективные технологии. На их развитие правительство России выделит 300 млрд рублей до 2030 года, в том числе 138 млрд в ближайшие три года.

AI и исследования

Фармацевтика наиболее открыта ко всякого рода инновациям. Это объясняется:

• необходимостью импортозамещения;
• относительно высокой маржинальностью;
• высокими стандартами чистоты производства;
• культурой безопасности труда, так как многие субстанции и оборудование могут представлять опасность для сотрудников;
• большими объёмами инвестиций в разработку. Например, в 2023 году компания «Р-Фарм» открыла научно-исследовательский центр по разработке импортозамещающих биопрепаратов для лечения социально значимых заболеваний «Спутник Технополис» в Москве, а общие капзатраты на НИОКР превысили 3 млрд рублей по итогам 2022 года, согласно открытым данным «Р-Фарм».

AI применяется на всех стадиях фармпроизводства — от разработки новых формул лекарств до реализации. 

Например, «Р-Фарм» реализует проект по оптимизации перспективного биологического препарата для лечения онкологических заболеваний: «С помощью технологий глубокого обучения нам удалось в три раза быстрее провести этап исследований и получить набор молекул-кандидатов», — поясняют в компании. Впрочем, отметили в «Р-Фарм», фарминдустрия с осторожностью подходит к использованию технологий, поскольку «важнейшим фактором при работе с препаратами остаётся безопасность пациентов».

Динамика роста ключевых игроков рынка AI для разработки лекарств, количество компаний

Источник: Университет «Иннополис»  

Цифровые двойники с AI для фармпроизводства

Цифровой двойник фармацевтического предприятия — это имитационная модель всех процессов, перенесённая в 3D-формат. Благодаря ей управленцы решают задачи:

• создания нового или расширения действующих мощностей,
• модернизации,
• управления.

Цифровой двойник анализирует множество параметров и выдаёт рекомендации по оптимизации работ:

• как перераспределить размещение оборудования в цеху,
• как улучшить логистику сотрудников.

При этом система просчитает эффективность всех организационных изменений с учётом сокращения численности персонала или, к примеру, перенастройки оборудования на выпуск продукции другого типа. Программирование всех систем на предприятии, в том числе отдельных роботов, возможно из одной точки контроля, что значительно упрощает управление заводом. 

Цифровых двойников используют и российские фармкомпании. Технология увеличила скорость разработки препаратов в 2—6 раз и сократила время на подготовку документов по новым молекулам. Кроме того, в два раза меньше времени уходит на обеспечение завода сырьём и материалами, в 3,5 раза снизились трудозатраты и затраты времени на подготовку маршрутной карты на производственную серию, также срок обучения персонала сократился с 4 до 1,5 месяца. Длительность каждого проекта удаётся снизить в среднем на 30%. 

Какие задачи решают роботы

Чаще всего их применяют для рутинной механической работы:

• сортировки, выбраковки продукции;
• транспортировки бутылок из-под машин по экструдированию на конвейер розлива и далее к машине по установке завинчивающихся колпачков;
• упаковки продукции в блистеры, бутылочки, баночки и далее по коробкам;
• палетирования.

С большинством перечисленных задач справляются шарнирные роботы небольшой грузоподъёмностью.

Пример узкоспециализированного решения — робот для автоматизированной обработки таблеточных контейнеров. Процесс перемещения от таблеточного пресса до установки по нанесению покрытия на таблетки полностью автоматизирован, а образование трещин и разрывов в покрытии исключено за счёт соблюдения времени релаксации (расширения продукции в ходе изготовления). Так снижают долю брака.

На российском рынке применяли зарубежную робототехнику, но сейчас создают и интегрируют собственных промышленных роботов. Например, пермская компания внедрила робота для автоматизации производства на завод, выпускающий препараты «Полисорб».

Другая российская фармкомпания в 2023 году на заводе в Кургане реализовала проект по использованию AI для предотвращения дефектов стеклянных флаконов. Компания планирует распространить применение AI на этапы упаковки, маркировки и т. д.

Технологии искусственного интеллекта при разработке лекарственных средств и в производственном процессе применяют и в ГК «Промомед». «На нашем заводе создан цех по автоматизированному производству твёрдых лекарственных форм, в котором весь цикл проводится по задаваемым на старте параметрам без участия человека», — пояснили в компании.

На смену заступают коботы 

На технологически сложных этапах производства всё чаще задействуют коботов. Они нужны для точных, монотонных или физически тяжёлых операций, особенно в условиях, опасных для человека. Например, при низких или высоких температурах или при работе с агрессивными медицинскими субстанциями. 

Коботы на основе AI — самообучающиеся машины. Их используют:

• для лабораторного анализа и испытаний,
• сборки медизделий,
• дозирования,
• наполнения,
• контроля качества.

Чаще всего они встречаются в сегменте комплектации и упаковки, на них приходится более половины всех используемых коллаборативных роботов фарме.

Серийный выпуск такого оборудования в России планирует начать в 2025 году институт в Казани. Стоимость одного кобота составит примерно 10 млн рублей с перспективой удешевления до 4—5 млн рублей. 

Предполагается, что один агрегат заменит несколько человек на вредном производстве. Это значительно удешевит изготовление. Для управления коботом, по словам создателей, не требуется специальных компетенций. Машины воспринимают визуальные и аудиальные команды.

Что дальше?

Объëм мирового рынка фармацевтических коботов будет расти по 9,7% ежегодно и к 2030 году превысит 140 млн долларов, говорится в исследовании Research and Markets. Катализатором ускоренного развития отрасли стала пандемия коронавируса: высокая нагрузка на фармпромышленность и необходимость соблюдать требования для защиты сотрудников. 

Коллаборативные роботы только входят в употребление, но уже через несколько лет практика станет повсеместной, даже на маленьких фармпредприятиях, поскольку это сложные и структурированные производства, считает управляющий партнёр аналитического агентства «ВМТ Консалт» Екатерина Косарева. 

«Прогнозируемые темпы роста более чем в два раза за последующие шесть лет — это реальные цифры даже в России, где сейчас налаживается производство: это молодая отрасль, а значит, передовые предприятия не успели “убежать” далеко. Перенасыщения рынка ожидать не приходится, так как коботы — универсальные программируемые машины. Вслед за фармой, которая в плане инноваций опережает иные отрасли, подтянется пищепром и обрабатывающие предприятия», — уверена Косарева.

• Чтобы быть в курсе важных трендов и мнений ведущих экспертов, следите за нами в телеграм-канале. О развитии навыков управления, личностном росте пишем в «Дзене». Про технологии и развитие в IT — в блоге на VC.