Цифровой инжиниринг и роботизация в фармацевтическом бизнесе
Пандемия коронавируса, разразившаяся по всему миру в конце 2019 – начале 2020 г. г., поставила многие индустрии перед вызовами, связанными с необходимостью ответа на многие угрозы и риски, обеспечения выживаемости и устойчивости бизнеса.
О том, какие инструменты управления рисками и повышения устойчивости фармацевтического бизнеса могут стать цифровым ответом на вызовы коронавирусной эпидемии, рассказывает Президент Концерна R-Про, ген. директор Института инновационных технологий в бизнесе, Академик инженерной академии Алексей Владимирович Кораблев.
- Фармацевтические производства, как и вся экономика, в период вынужденного карантина столкнулись с целым комплексом проблем, требующих незамедлительного решения, Какие из них, наиболее рискованны?
- Выделим лишь несколько таких вызовов – минимизация рисков, связанных с возможной болезнью персонала, необходимость быстрой трансформации производства на выпуск лекарственных препараторов, требуемых в связи с эпидемиологической обстановкой, резкое повышение спроса на ряд препаратов, и резкое снижение спроса на другие, в связи с пандемией. И ряд других. Сегодня мы видим, что часть компаний, которые смогли быстро ответить на насущные вызовы, не только смогли получить дополнительные доходы, связанные на ориентацию производства на выпуск продукции с ажиотажным спросом, но и решили важнейшую социальную задачу предоставления обществу крайне востребованных фармацевтических препаратов. Другая же часть компаний, которые не смогли справиться с быстрой трансформацией сполна испытывают воздействие кризиса.
- Какие инновационные инструменты помогают преуспевать в быстрой и эффективной трансформации и управляемом развитии фармацевтического бизнеса?
- На этот вопрос полный ответ заключается в возможностях Индустрии 4.0, а именно цифровизации и роботизации производства как высоко результативный ресурс управления рисками и устойчивости.
Современным трендом для передовых инновационных фармацевтических компаний является создание и внедрение цифровых двойников, таких как представлен на рисунке 1, которые и помогают и в стратегическом планировании развития, и в организационно-технологическом проектировании бизнес трансформаций, а также в программировании и в управлении роботизированным, автоматизированным и в пр. оборудованием.
Рис 1. Цифровой двойник фармацевтической фабрики
- Что из себя представляет цифровой двойник предприятия?
- Цифровой двойник фармацевтического производства - это компьютерная 3D имитационная динамическая модель протекающих в производстве процессов. Использование цифрового двойника позволяет создание (инжиниринг), модернизацию (реинжиниринг) и управление (менеджмент) фармацевтическим производством осуществлять в моделе-регулируемом (model driven) режиме, что обеспечивает возможность многокритериальной оптимизации на всём протяжении жизненного цикла производства. В цифровом двойнике может быть оптимизирована схема размещения производства, минимизированы потребные площади и логистические потоки. Пример проектирования роботизированной линии упаковки фармацевтической продукции представлен на рисунке 2.
Рис 2. Проектирование роботизированной линии фармацевтического производства
В двойнике могут быть спроектированы, смоделированы, оптимизированы и визуализированы все производственно-технологические процессы фармацевтического производства. Пример спроектированных процессов, их динамического имитационного моделирования и визуализации представлен на рисунке 3.
Причем, такое организационно-технологическое проектирование может быть реализовано как для создания новой «умной фабрики», так и для реинжиниринга действующего производства. В случае реинжиниринга могут быть смоделированы и просчитаны варианты изменения производительности производства как за счет организационных изменений, так и наращивание мощностей за счет внедрения нового оборудования, например, роботизации.
Рис 3. Динамическая 3D цифровая имитационная модель производственно-технологической деятельности фармацевтической компании
Таким образом, при работающем действующем производстве появляется возможность проанализировать любые сценарии развития бизнеса и требуемых трансформаций фармацевтической фабрики – сокращение числа производственного персонала, изменение, в том числе радикальные, в балансе ассортимента производимой продукции, переналадка оборудования на выпуск новой продукции и пр. При этом, в цифровом двойнике могут быть не только спроектированы и отлажены все процессы, но и собрана вся аналитика по технико-экономическим параметрам производства. Т. о. может быть произведено технико-экономическое обоснование и выбор лучших показателей при реализации проектов модернизации производства. На рисунке 4 представлен пример аналитики в цифровом двойнике фармацевтической фабрики. Именно такие возможности цифровых двойников и обеспечивают возможности быстрого и эффективного управления трансформацией и устойчивости к изменениям и рискам.
Рис 4. Аналитика фармацевтической фабрики в цифровом двойнике
- Какие дополнительные преимущества получает производство благодаря внедрению цифрового двойника?
- Важнейшим преимуществом цифровых двойников являются возможности офлайн программирования роботов, конвейеров, трансбордеров и др. автоматизированного оборудования, а также PLC контроллеров, сенсоров и др. датчиков и пр. (см. рис. 5) и затем отправления готовой и отлаженной программы непосредственно в систему управления соответствующего оборудования, посредством индустриального интернета вещей (Internet of Things – IoT). Это повышает качество программирования, ускоряет процесс, радикально сокращает время простоя оборудования в связи с переналадкой.
- А как участвуют роботы в этом процессе?
Роботы позволяют существенно повысить производительность труда, причем, роботизированное производство не подвержено риску остановки в период эпидемии. При этом, современным и высокоэффективным средством программирования роботов в настоящее время является тот же цифровой двойник. На рисунке 5 представлен скриншот работы программного обеспечения для офлайн программирования индустриального робота в цифровом двойнике фармацевтического производства.
Рис 5. Офлайн программирование в цифровом двойнике индустриального робота
Важно, что в настоящее время в фармацевтике внедряется широкая гамма средств роботизации и автоматизации и все данные средства могут проектироваться и программироваться в среде цифрового двойника. На рисунке 6 представлены цифровые двойники индустриальных, коллаборативных, дельта-роботов, а также AGV роботизированных тележек, конвейерных линий в фармацевтическом производстве.
Рис 6. Интегрированное офлайн программирование средств роботизации и автоматизации в цифровом двойнике
AGV роботы являются современным транспортным средством, осуществляющим внутрипроизводственные логистические операции. Использование таких роботов – это, кстати говоря, также и средство соблюдения социальной дистанции работающих, в условиях эпидемии, так они позволяют исключить перемещение людей от одного рабочего места к другому и, тем самым, минимизировать риск заражения сотрудников в процессе работы.
- Карантинные мероприятия длятся второй месяц. Как себя чувствуют фармпредприятия, внедрившие цифровой инжиниринг?
Фарм компании, которые реализовали проекты внедрения цифрового двойника и роботизации своего производства перед развитием пандемии, оказалась вооруженными к битве с эпидемией, что помогло и помогает им гибко управлять своей производственной программой, эффективно внедрять инновации, обеспечивая добавленную ценность своему бизнесу и решая сверх важную общественную задачу обеспечения клиентов наиболее востребованной фармацевтической продукцией. Некоторые компании начинают делать это прямо сейчас, чтобы ответить на вызовы времени современными инновационными технологиями.
Рис. 7. Цифровой двойник трансформации фармацевтической компании с целью создания участка производства медицинских масок
Так на рисунке 7 представлен экспресс цифровой двойник участка для производства защитных масок, который разработан с целью быстрой и эффективной трансформации бизнеса и переход на производство наиболее востребованной в период пандемии медицинской продукции.
Т. о. применение цифровых двойников фармацевтических фабрик и роботизация критически важных процессов – мощный инструмент повышения производительности труда и экономической эффективности бизнеса, гибкой и быстрой трансформации производства, управления рисками и обеспечения устойчивого развития.
