Indústria 4.0 e a engenharia farmacêutica do futuro

Indústria 4.0

Aliados aos avanços científicos e à próxima onda de interconexão provocada pela computação na nuvem, tecnologia blockchain, Internet das Coisas e avanços na Inteligência Artificial, estamos no meio de uma revolução chamada Indústria 4.0.

A primeira revolução industrial, a Indústria 1.0, começou há mais de 300 anos, quando iniciamos a mecanização de processos. Originária da Europa e dos EUA, a Indústria 1.0 foi impulsionada por equipamentos baseados em água e vapor. Houve inovações nos processos de fabricação química e de produção de ferro, bem como o desenvolvimento de máquinas-ferramentas que levaram ao sistema de fábrica mecânica da época.

A Indústria 2.0 surgiu quase cem anos depois, catalisada por avanços científicos no aproveitamento de energia elétrica. Embora com vida mais curta, a Indústria 2.0 viu vários avanços na tecnologia de fabricação e produção, permitindo expansões além das fábricas. 

Esse modelo foi a base dos sistemas de comunicação global através da introdução de redes telegráficas. As redes ferroviárias se tornaram mais viáveis, graças em grande parte à melhoria dos processos de produção de aço. As linhas de esgoto e os sistemas de abastecimento de água também começaram a avançar ainda mais em áreas menos urbanas nesse período. Os sistemas de energia elétrica e telefonia foram inventados e tornados democráticos, permitindo uma rede global de comunicações. 

A Indústria 3.0 foi o início da mudança de sistemas mecânicos, analógicos para sistemas digitais, eletrônicos. Abrangendo a melhor parte de duas décadas entre as décadas de 1950 e 1970, a Indústria 3.0 coincidiu com o início da computação e a explosão da eletrônica. Chips de circuito integrado, transistores, placas lógicas digitais, a onipresença de telefones e, em seguida, computadores pessoais, apressaram a transição para maior automação na produção. 

Com a tecnologia progredindo aos trancos e barrancos, este período viu inovações estourando a uma velocidade vertiginosa, moldando e remodelando o mundo ao nosso redor constantemente. Esse fluxo também anunciou a chegada de automação aprimorada e computação e robótica avançadas ao processo de fabricação.

A Indústria 4.0 é a extensão inevitável da Indústria 3.0. Dependendo de sistemas ciber-físicos e abrangendo a Internet das Coisas, computação em nuvem, computação cognitiva, essa Revolução Industrial aproveita inovações como blockchain para acelerar simultaneamente a produção enquanto minimiza erros, oferecendo melhorias radicais no gerenciamento da distribuição e da cadeia de suprimentos. Não há mais distinção específica entre hardware e software. Eles trabalham juntos como uma entidade de computação homogênea para executar a função para a qual foram projetados.

Os sistemas ciber-físicos (CPS) são sistemas de engenharia, cujas operações são monitoradas, coordenadas, controladas e integradas por um núcleo de computação e comunicação. Assim como a Internet transformou a maneira como os humanos interagem entre si, sistemas ciber-físicos transformarão a forma como interagimos com o mundo ao nosso redor.

A nuvem é uma mudança de paradigma na Tecnologia da Informação e Comunicações (ICT), através da qual empresas e usuários podem ter acesso sob demanda da rede a um pool compartilhado de recursos de computação configuráveis. Isso oferecerá novas oportunidades para o CPS no gerenciamento e processamento de dados agregados do sensor e métodos de tomada de decisão com base em um modelo de nuvem.

Na sua essência, a Internet das Coisas é simples: trata-se de conectar dispositivos pela Internet, permitindo que eles conversem conosco, aplicativos e entre si. O exemplo popular, embora raso, é a geladeira inteligente. Mas a tecnologia é muito mais do que casas inteligentes e aparelhos conectados. Ela pode ser expandida para incluir cidades inteligentes – sinais de tráfego conectados que monitoram o uso de serviços públicos ou caixas inteligentes que sinalizam quando estão cheias. Pense na indústria, com sensores conectados para tudo, desde o rastreamento de peças até o monitoramento de culturas.

Blockchain é uma maneira de estruturar dados e a base de criptomoedas como o Bitcoin. Esse avanço de codificação, que consiste em blocos de transações, permite que os usuários compartilhem um livro digital em uma rede de computadores sem a necessidade de uma autoridade central. Nenhuma parte tem o poder de alterar os registros. Existem blockchains diferentes – públicos e privados – e permitem que qualquer pessoa envie valor para qualquer lugar do mundo onde o arquivo possa ser acessado.

A computação cognitiva é a simulação dos processos de pensamento humano em um modelo computadorizado. Envolve sistemas de autoaprendizagem que usam mineração de dados, reconhecimento de padrões e processamento de linguagem natural para imitar o funcionamento do cérebro humano. O objetivo da computação cognitiva é criar sistemas de TI automatizados capazes de resolver problemas sem a necessidade de assistência humana.

Empresas e até governos civis, globalmente, estão aplicando a Indústria 4.0 para melhorar as capacidades de produção e otimizar os esforços de distribuição. E a indústria farmacêutica não é uma exceção. 

Os armazéns das farmacêuticas podem aplicar a Indústria 4.0 em todas as etapas do processo, desde o armazenamento automático de materiais de entrada até a intimação do controle de qualidade e o fornecimento de materiais usando robôs. Uma vez liberados pelo controle, os materiais podem ser entregues automaticamente à produção e o estoque acabado pode ser reabastecido da mesma maneira. 

Um dos problemas das instalações de fabricação em todo o mundo é que a automação é apenas uma parte do todo. A expansão das plataformas de automação de ponta para outros processos dentro das instalações de fabricação não apenas acelerará os prazos de produção, mas também reduzirá significativamente os custos, garantindo a conformidade regulamentar.

A automação de laboratório é outro excelente caso de uso para a Indústria 4.0 na indústria farmacêutica. Como os dados eletrônicos são mais fáceis de encontrar, mais legíveis e os registros podem ser vinculados entre as fontes, isso ajuda na rápida aprovação da garantia de qualidade. 

Não há necessidade de revisão secundária, pois os cálculos são automatizados e os dados são coletados diretamente de dispositivos como balanças e medidores de pH. A automação de laboratório pode garantir um inventário comum de produtos químicos, reagentes e soluções de estoque com a sinalização de certificados de análise expirados.

A maioria das instalações de fabricação de produtos farmacêuticos ainda possui muitos processos de trabalho intensivo. Eles não apenas são propensos a erros humanos por causa de indisciplina, problemas de saúde ou cansaço, mas também não se prestam bem a um excelente acabamento consistente. A aplicação de sistemas automatizados a esses processos garante menos variabilidade no processo de fabricação e maior controle e consistência da qualidade do produto. Um maior controle do processo também faz um uso mais eficiente dos materiais, resultando em menos descarte.

A Indústria 4.0 tem um papel importante a desempenhar na transformação disso, usando modelos computacionais para analisar o impacto potencial dos ambientes de armazenamento e expedição e fazer as modificações necessárias na cadeia de suprimentos, conforme necessário instantaneamente. A excursão não precisa mais ser uma preocupação que requer constantes verificações manuais.

O gerenciamento desta cadeia na indústria farmacêutica é extremamente complexa, especialmente quando você considera o fornecimento global. Os padrões do produto, os requisitos de embalagem e rotulagem variam de país para país. Os requisitos de proteção ambiental e de temperatura são diversos. 

Em vez de usar vários sistemas, alimentados por intervenção humana, a cadeia de suprimentos pode ser totalmente gerenciada pelos aplicativos da Indústria 4.0. Computação em nuvem, blockchain, registros eletrônicos (especialmente úteis para rastrear recalls), computação cognitiva para ERP e planejamento de produção e o uso de sistemas ciber-físicos na produção podem tornar esse sistema 100% à prova de falhas.

Mesmo do ponto de vista regulatório, garantir que todos os dados da produção, gerenciamento de estoque, suprimento e distribuição sejam automatizados e armazenados centralmente ajuda bastante na resposta à maioria das perguntas que as autoridades reguladoras possam ter.

Não se trata de quando a Indústria 4.0 chegará. Está aqui há algum tempo e continua a evoluir rapidamente, mudando radicalmente as ideias estabelecidas de produção em todo o mundo em todos os setores. O setor de engenharia farmacêutica precisa estar na vanguarda dessa disrupção, para garantir que seus clientes possam obter o máximo benefício dessas inovações.