制造业质量的未来

未来十年，制药公司将改变其制造生态系统，重点关注产品质量、上市速度、效率、减少浪费、成本控制和技能保留，以满足监管和消费者的需求。 为了实现这一目标，各公司正在踏上数字化转型之旅，迈向新的制造战略，即制药 4.0 的概念，以实现竞争优势。

Pharma 4.0 一词是制药行业对工业 4.0 的诠释，旨在采用创新方法更快、更高效地向市场提供更高质量的产品。 Pharma 4.0 概念侧重于连接制造价值链的每个环节，通过实时分辨率、适应性、供应、制造、实验室、质量、分销的速度，创造新的透明度水平。 使用人工智能技术、数据分析、过程分析测试 (PAT)，不仅提供质量可以立即审核的实时数据，还提供优化生产、减少偏差、确保实施正确的 CAPA、改进指标和加速所需的见解产品发布。 虽然人们非常关注 ICH 指南，例如质量风险管理 (ICHQ9)、药品质量体系 (ICHQ10)、药品生命周期的技术和监管注意事项 (ICHQ 12)、验证 4.0、21CFR 第 11 部分和附件 11 相关内容对于软件和数据完整性，值得注意的是，这些是实施 Pharma 4.0 的基本原则，不应被忽视。

要了解为什么关注 Pharma 4.0 概念，重要的是要回顾许多组织面临的关键问题。 市场变化、竞争加剧、合规要求提高、复杂产品（例如 mRNA 疫苗）的科学创新导致制造复杂性增加，这并不新鲜。

组织内部的现实情况是，一旦新产品或产品变更寻求批准，重点就是上市速度。 缺乏连接和调整制造环境各个部分（例如供应、制造、质量和分销）的强大质量流程、系统和团队，会导致累积的质量问题，这些问题可能会像滚雪球一样导致设备停机、偏差挫折和趋势。 除此之外，质量部门在流程结束时审查批次记录、分析数据以及解决和记录偏差、不合规格结果所花费的时间也无济于事。 因此，组织发现自己的目标与他们设定的目标相反，并最终推迟了产品上市。 由于注重上市速度，许多关键的主动质量步骤在流程开始时并未彻底完成，但需要了解：

• 风险评估和缓解（ICH Q9）
• 整个价值流的能力，包括产品/流程/设备/软件/连接系统。 参考验证4.0
• 持续改进策略以增强整个价值流。 参考 ICH Q10 和 ICH Q12
• 整个价值流中的个人和团队优势。 保留、培训和再培训

从原料供应到最终药品分销的过程每个部分的风险评估对于确定出现问题或偏差时的有效缓解措施至关重要。 同样，流程/产品/设备功能的知识支持良好的根本原因识别，关键质量属性支持基于风险的决策。

制造环境中的技能能力也值得考虑。 制造业高技能人才的入职、培训和保留不应掉以轻心。 虽然质量和监管领域有许多学术课程，但制造/运营领域却没有同样的机会。 经验通常是在制造业工作多年后获得的，而一旦关键人员离开组织，知识就会丢失。

从重新激活的质量方法转向主动的质量和合规方法是 Pharma 4.0 概念的一个关键要点。 将数据用于预测和主动目的的能力将是未来质量/制造团队的必备条件。 这一概念将支持一个组织团结一致、相互联系、积极推动一个共同目标，即为客户提供安全、优质、适合预期用途的产品。

测试更加自动化

制药行业不断发展并寻求新的方法来提高其测试过程的效率和准确性。 自动化变得越来越重要的领域之一是药物和其他医药产品的测试。 自动化有助于降低错误风险、提高测试速度并提高结果的整体可靠性。

测试程序日益复杂，是制药测试领域强大自动化的驱动因素之一。 随着药物开发背后的科学变得更加先进，用于评估新产品安全性和有效性的测试方案也变得越来越复杂。 自动化可以帮助简化这些流程，从而加快测试速度并减少错误。

药物测试领域对可靠结果的需求也促进了自动化的扩展。 在制药行业，即使测试结果很小的错误或变化也可能产生严重的后果。 自动化有助于确保结果一致且准确，降低错误风险并提高测试过程的整体可靠性。 通过自动化测试程序，制药公司还可以减少完成这些任务所需的时间和资源，从而使员工能够专注于业务的其他重要领域。

定制即将到来

从“一刀切”到个性化产品（特别是在健康和保健领域）的转变为企业提供了更多定制体验的机会。 然而，在不增加成本或复杂性的情况下做到这一点可能是一个挑战。

自青霉素首次被发现以来，“一刀切”一直是医学、健康和保健的指导原则。 该模型的基础是寻找一种能够使病人恢复体内平衡的治疗方法，并且效果非常好。 我们已经消灭了许多疾病，延长了寿命，并将死刑减少到仅仅是烦恼。 虽然“一刀切”给世界各地的人类带来了福音，但一种新的趋势已经出现，它不仅有助于使病人恢复到基线水平，还可以帮助健康的人超越正常状态，以优化更健康、更长的寿命。从来不知道这是可能的。

个性化产品的能力是技术融合的结果。 首先，电子商务使消费者可以轻松购买他们想要的任何东西。 其次，机器人的进步提高了制造商将产品差异化推迟到发货前的能力，从而可以对常见产品进行细微的改变。 我们现在必须利用这些知识和技术并将其应用到最有意义的地方——医疗保健。 消费者不只是去看医生进行一般治疗，而是寻求个性化护理，以优化他们的整体健康。 我们有能力通过血液检查、体检和家族史数据创造更多个性化服务。 随着新技术的出现，大规模个性化健康治疗变得很容易。 现在可以很容易地在家里进行大规模的个性化治疗，而无需医生来处理基本的事情。

通过定制产品，消费者可以从整体健康和福祉中获得最大利益。 未来，新兴技术将进一步帮助医疗保健个性化。

重新强调可持续发展战略

2023 年将继续为可持续制造铺平道路，越来越多的组织将重点放在创建长期解决方案上。

现在是新生产基地采用和实施新技术的时候了； 改变制药制造业对昂贵的传统流程的依赖。 数字技术将通过尽早检测机械生产线的磨损来加快流程。 它还将通过有效跟踪有缺陷的批次来帮助减少浪费和召回，从而及时进行干预。

将人工智能、机器学习、物联网、增强现实和虚拟现实等数字化“工业 4.0”技术置于制造的核心，可以进一步改进研发并加快测试、合规性和效率。 采用工业 4.0 技术和新的交付模式有助于建立更加自力更生和强大的药品供应链，以满足不断变化和日益复杂的医疗保健需求。 我们的重点是创建高性能和质量驱动的制造单位，以支持智能、互联和智能系统。 大量数据转化为可操作的情报，改善供应链的多个方面，例如库存管理、趋势分析、预测和预测性设备维护。

数字健康技术和远程医疗的增长将在 2023 年继续推动医疗保健创新。医疗设备集成和软件监控等发展将围绕家庭和远程诊断，最终旨在改善临床结果以及会诊前和会后。照顾更多“知情”的患者。

持续的多重成本压力

2023 年可能会被证明是更难预测和预测的年份之一。 在强劲的制造需求的支持下，纤维素和其他辅料产能仍然极其紧张。 随着全球多家生产商增加产能，这种情况可能会在 2024 年有所缓解，但我们预计通胀压力将持续存在。 生产商专注于大批量的基准产品，以此作为满足客户核心需求和控制成本的一种方式。 通过专注于使用最广泛的产品，可以提高运营效率，从而实现最高水平的生产。 通过减少对低需求和低产量特种产品的转换，可以最大限度地提高成本效率。

这意味着可以以最佳成本解决可用性问题，但会将成本和可用性压力转移到那些专业和需求较低的产品上。 制造商将面临采购这些特种等级产品的挑战，因为供应有限，因此成本更高。

市场上仍然存在很大的成本压力。 与原料制造商一样，原材料供应商也以同样的方式提高制造效率——专注于核心产品，以最大限度地提高产量并最大限度地降低成本。 我们看到农民专注于玉米、大豆等大批量产品，而较少关注棉花和向日葵等特色产品，因为他们无法在每英亩土地上实现相同的效率水平。 这加剧了小批量特种产品的可用性问题，无论是商品本身，还是任何特殊版本，如非转基因或有机认证库存。

与原材料一样，成本压力仍然全面存在。 2023 年征收的新能源税将对我们的市场产生重大影响。 物流问题可能在短期内有所缓解，但柴油价格仍然很高，并且并未以与汽油相同的速度下降。 设备和劳动力短缺持续存在，并且随着加利福尼亚州等州减少道路上的旧卡车数量，供应可能仍将紧张。 如果经济衰退的担忧成为现实，物流可能是需求可能下降且可以实现成本效益的少数几个领域之一。

如果消费者面临可自由支配收入的决定，交通可能会因总体需求减少而疲软，但食品、药品、住房和燃料等基本需求可能会保持不变。

通货膨胀压力将推高劳动力成本，因为员工需要更高的工资来抵消成本增加。 2022 年中重新实施的超级基金化学品消费税将对加工化学品产生巨大影响。 结果，许多用作加工助剂的基本化学品的成本增加了一倍或更多。 劳动力、石油和原材料也会对包装产生影响，因此我们看到从原材料、劳动力、加工到最终包装的整个供应链都面临着成本压力。

最后，随着中期产能的确定，我们预计需求将很高，而供应量将有限。 虽然物流方面可能会得到一些短期缓解，但供应链所有部门的通胀压力仍将持续。 核心产品可能会出现一定程度的稳定，但特种等级和利基产品面临供应有限和价格上涨的情况。

更好的工具管理

平板电脑制造面临的最大挑战之一仍然是产品上市时间和降低成本的压力。 在 I Holland，我们不断致力于创新解决方案，以帮助推动平板电脑制造的需求。 基于计算机的工具管理系统是我们看到显着增长的一个领域，并且我们预测这一趋势将继续增长。

现代片剂生产需要提高产能、灵活性、快速响应和强大的可追溯性，其核心目标是最大限度地延长压机正常运行时间。 在当前大批量、严格控制和审核的片剂生产文化中，曾经通过简单的手动方法进行监控是不够的。 为了成功生产片剂，制造商必须对生产进行深入分析。

基于计算机的监控系统可以帮助最大限度地提高每冲头的生产率，以满足高产能的制造要求。 简而言之，工具管理系统是站点或组织内所有工具的登记册。 它从根本上自动化了工具所发生情况的可见性。 其主要目标是建立合规、高效和准确的冲头和模具维护，并确保模具永远不会导致生产计划延误。

在平板电脑生产中，拥有涵盖平板电脑工具使用和维护的完整审核跟踪至关重要。 使用能够跟踪这一点的软件不仅在生产监控和管理方面有意义，而且也是制药行业的一项基本监管要求。

该数据还可以通过显示已生产的产品和数量以及遇到的任何生产问题的摘要来提供有效衡量绩效领域的信息。

通过实施先进的 TMS，可以在影响生产之前检测到冲头和尖端磨损等问题。 它还可以提示采取行动，突出显示何时需要特定的冲头和模具维护行动。

实施工具管理系统是无价的，并且总会带来更好的结果。 它使制造商能够有效地管理他们的工具，以有序、可审核和可追溯的方式生产高质量的片剂。 成功的平板电脑生产需要前瞻性思维。 如果不投资 TMS 等创新解决方案，平板电脑制造商将面临公司增长停滞的风险。

节省材料的配方将得到更高的采用

通过压实模拟实现的节省材料的配方开发方法将被广泛采用。 这一趋势至少由两个因素驱动：

1. 需要尽早开发片剂配方，以便第二阶段研究可以使用预期的市场剂量；
2. 压实模拟器的应用范围更广，可以模拟模压和碾压。

可以使用压实模拟中的材料克数来收集有关 API 和混合物的特性和性能的丰富信息。 可以研究冲头粘着、空气滞留、速度效应、模具设计和其他工艺参数，以优化配方和制造工艺，使其适合商业制造。 没有压实模拟器的公司可以使用具有专业知识的大学和 CRO 提供的资源。

Calvin Sun 博士，明尼苏达大学药剂系教授、副系主任

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