? ? ? ?在過去的兩個(gè)世紀(jì)里，藥品已經(jīng)從天然草藥和植物制劑演變?yōu)閺?fù)方藥品和制劑。伴隨著藥品的演變，藥品的生產(chǎn)也已經(jīng)從使用簡(jiǎn)單工具的小規(guī)模手工加工發(fā)展到大規(guī)模生產(chǎn)，成為價(jià)值萬億美元的制藥工業(yè)的一部分。如今的制藥工藝飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機(jī)器人技術(shù)和高級(jí)算法為傳統(tǒng)的制藥方法和商業(yè)模式帶來挑戰(zhàn)與機(jī)遇。這些技術(shù)的應(yīng)用為顯著提高藥品工業(yè)生產(chǎn)的效率、質(zhì)量和靈活性帶來巨大潛力。隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來，如何部署這些技術(shù)將決定制藥生產(chǎn)的未來。要實(shí)現(xiàn)制藥工廠智能化這一美好愿景，需要對(duì)其概念、技術(shù)、監(jiān)管和挑戰(zhàn)有深入理解。
? ? ? ?工業(yè)4.0一詞是指第四次工業(yè)革命，它匯集了快速發(fā)展的技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智能（AI）、機(jī)器人和高級(jí)算法，極大地改變了制造業(yè)的面貌。工業(yè)4.0的特點(diǎn)是生產(chǎn)系統(tǒng)的集成、自動(dòng)化和協(xié)同。要實(shí)現(xiàn)制藥業(yè)的工業(yè)4.0，并克服當(dāng)前制造基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)營(yíng)和監(jiān)管的慣性，需要新的思維。雖然實(shí)施實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0所需的許多先進(jìn)技術(shù)和制造方法可能并不容易，但這很大程度上是值得的，因?yàn)樗鼈儙砹烁叩漠a(chǎn)出，同時(shí)節(jié)省能源、改善質(zhì)量、提高價(jià)值、增加安全性、敏捷性和靈活性。
? ? ? ?如果工業(yè)4.0是未來，那么工業(yè)1.0就是現(xiàn)代制藥工業(yè)的起點(diǎn)。工業(yè)1.0見證了作為藥品的植物，礦物和動(dòng)物衍生材料的制作從簡(jiǎn)單的手工加工過渡到能夠粉碎，研磨，混合甚至是機(jī)器制作。在19世紀(jì)，利用非電力驅(qū)動(dòng)機(jī)械的大規(guī)模藥物生產(chǎn)來自個(gè)別藥店和化工企業(yè)。從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模到藥物批量生產(chǎn)的這種轉(zhuǎn)變，推動(dòng)了19世紀(jì)醫(yī)藥行業(yè)的建立并在上個(gè)世紀(jì)取得了巨大增長(zhǎng)。第一次工業(yè)革命中的一些早期機(jī)器，如：氣動(dòng)研磨機(jī)和壓片機(jī)，今天仍然普遍使用。
? ? ? ?第二次工業(yè)革命是通過電力、早期電子機(jī)器以及帶有預(yù)先控制的裝配線實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合了基本的自動(dòng)化控制和過程控制，使制造商能夠設(shè)置基本的過程參數(shù)。在制藥方面表現(xiàn)為：利用電子機(jī)器進(jìn)行粉碎、研磨、混合和壓片，制藥企業(yè)可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)；更值得注意的是，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工藝和質(zhì)量的監(jiān)控。然而，過程控制通常局限于預(yù)先確定設(shè)置，在靈活性上還有所欠缺。工業(yè)2.0的發(fā)展直接導(dǎo)致了許多機(jī)器的出現(xiàn)，如每小時(shí)可以可靠地生產(chǎn)超過100萬片藥的現(xiàn)代壓片機(jī)。目前，許多制藥企業(yè)仍然在2.0行業(yè)范式中運(yùn)作。
? ? ? ?第三次工業(yè)革命是由計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展促成的。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)和無線通信等技術(shù)使制藥工藝和設(shè)備的自動(dòng)化程度更高，在藥品生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)和主動(dòng)控制等概念。人機(jī)交互界面有助于開發(fā)更復(fù)雜的控制策略，提高產(chǎn)品和工藝質(zhì)量。遙感和監(jiān)測(cè)減少了制造車間對(duì)人類操作員的需求，促進(jìn)了對(duì)與生產(chǎn)有關(guān)的參數(shù)和指標(biāo)的更好跟蹤。一些行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)很好地進(jìn)入了工業(yè)3.0，但很多制藥企業(yè)仍在向工業(yè)3.0過渡。
? ? ? ?第三次工業(yè)革命帶來了制藥業(yè)先進(jìn)的過程分析技術(shù)(PAT)，旨在提供實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)和產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)。工業(yè)3.0還推動(dòng)了模型和質(zhì)量設(shè)計(jì)(QbD)過程的發(fā)展，其目的是通過一組定義的質(zhì)量參數(shù)控制目標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)量。然而，要發(fā)掘PAT和QbD的全部潛力，還需要更多的先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更具體的工藝流程和實(shí)時(shí)分析，以便在不同的制藥生產(chǎn)場(chǎng)景中提供更精準(zhǔn)的產(chǎn)品質(zhì)量保證。由于近三分之二的藥品作廢是由質(zhì)量問題造成的，所以，我們顯然需要開展更多工作來改善過程控制以增強(qiáng)設(shè)備生產(chǎn)的可靠性。盡管如此，工業(yè)3.0還是側(cè)重于促進(jìn)制藥行業(yè)更好地理解如何捕獲、分析和保護(hù)與制藥生產(chǎn)相關(guān)的大量數(shù)據(jù)。
? ? ? ?第四次工業(yè)革命匯集了先進(jìn)的制造技術(shù)，使無人值守的自動(dòng)化集成制造系統(tǒng)成為可能。憑借在工業(yè)3.0中獲得的自動(dòng)化和數(shù)字化經(jīng)驗(yàn)，醫(yī)藥制造業(yè)就可以大規(guī)模地轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)4.0。工業(yè) 4.0推動(dòng)了整個(gè)制造系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)步。工業(yè)4.0時(shí)代，性能數(shù)據(jù)可以通過算法進(jìn)行分析，助力實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵決策。數(shù)據(jù)的收集維度也從簡(jiǎn)單過渡到復(fù)雜：不僅要完成從制造過程中捕獲原始數(shù)據(jù)的任務(wù)，還要通過分析這些數(shù)據(jù)獲得信息，再通過人工智能增加背景意義形成知識(shí)，最后為領(lǐng)導(dǎo)人的決策提供參考“智慧“（圖1）。這種“智慧”由能夠自我優(yōu)化、執(zhí)行判斷、生成決策的智能系統(tǒng)和可以遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)物理機(jī)器共同支撐。

? ? ? ?在這些階段中，“數(shù)據(jù)“最初從制造過程中收集，然后通過數(shù)據(jù)數(shù)字化和大數(shù)據(jù)分析，組織成”信息“，然后通過人工智能識(shí)別的意義合成為“知識(shí)“ ，最后通過數(shù)字成熟度的綜合洞察力獲得可操作的“智慧“。
? ? ? ?工業(yè)4.0的到來迫使我們想象一個(gè)完全數(shù)字化和自主化的制造世界會(huì)是什么樣，以及它如何影響制藥產(chǎn)業(yè)鏈和相關(guān)法規(guī)。由于數(shù)字化、自動(dòng)化和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)整合，制藥行業(yè)將出現(xiàn)新的操作模式，這將使制藥業(yè)的質(zhì)量?jī)?yōu)于六西格瑪（一種改善企業(yè)質(zhì)量流程管理的技術(shù)），這種革新將涵蓋小分子和大分子藥物產(chǎn)品。COVID-19突發(fā)公共衛(wèi)生事件凸顯了對(duì)制造技術(shù)的需求，因?yàn)檫@些技術(shù)能夠?qū)焖僮兓男枨笞龀龇磻?yīng)，并減少對(duì)人工干預(yù)的依賴。在此，我們將描述醫(yī)藥制造的未來愿景，以及行業(yè)要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的全部?jī)r(jià)值所需解決的一些潛在的監(jiān)管、技術(shù)和物流挑戰(zhàn)。
? ? ? 《“十四五”醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，要深入實(shí)施智能制造、綠色制造和質(zhì)量提升行動(dòng)，提高藥品、醫(yī)療器械全生命周期質(zhì)量管理水平和產(chǎn)品品質(zhì)，推動(dòng)醫(yī)藥工業(yè)高端化、智能化和綠色化發(fā)展。后疫情時(shí)代，保證藥品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本是企業(yè)生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，數(shù)字化、智能化是核心競(jìng)爭(zhēng)力。
? ? ? ?第二十一屆世界制藥原料中國(guó)展（CPhI China 2022）及第十六屆世界制藥機(jī)械、包裝設(shè)備與材料中國(guó)展（P-MEC China 2022）作為行業(yè)內(nèi)久負(fù)盛名的產(chǎn)品貿(mào)易與信息交流平臺(tái)，將整合國(guó)際國(guó)內(nèi)醫(yī)藥智能制造資源，打造行業(yè)高峰論壇，組織專家團(tuán)隊(duì)為制藥企業(yè)提供智能制造信息化、自動(dòng)化評(píng)估服務(wù)，助力企業(yè)智能制造能力建設(shè)。