Introduction

Dans le domaine de la fabrication pharmaceutique, qu'il s'agisse principalement de médicaments en vrac – ingrédients pharmaceutiques actifs (IPA), de biofabrication, de formulations ou de dispositifs médicaux, le rôle des capteurs ou des appareils de calcul en bout de ligne est très crucial du point de vue de la qualité, de la sécurité et du rendement. Avec l'adoption plus large des cadres de l'Industrie 4.0 et les innovations dans l'Internet industriel des objets (IIoT), ces dispositifs prennent désormais une place centrale dans la feuille de route de transformation informatique. Les dispositifs de fabrication qui amènent l'informatique directement à l'endroit où les données sont générées à l'atelier ou à l'usine sont appelés dispositifs Edge. Il y a eu beaucoup de buzz autour du « cloud computing », mais l’« Edge computing » gagne également en notoriété dans le secteur de la fabrication pharmaceutique. 

Une quantité massive de données est générée sur le plancher de production en fonction des opérations en temps réel et des exigences de conformité. Envoyer toutes ces données vers le cloud peut être utile d'un point de vue analytique à l'échelle de l'entreprise, mais cela ajoute de la latence dans le renvoi des informations à l'atelier. Les dispositifs Edge sont maintenant assez puissants et capables d’analyser les données directement sur le plancher et d’en dégager des informations signifiantes sur les opérations de production. Ces appareils IIoT fournissent des données de production et des informations de diagnostic sur leur état de santé. 

Analytique et prises de décisions sur le plancher de production, pour accroître la productivité grâce à l'informatique en périphérie dans un environnement réglementé de fabrication pharmaceutique !

Tendances de l'industrie

Les prévisions IoT de Gartner montrent que d'ici 2029, plus de 15 milliards d'appareils IoT seront connectés à l'infrastructure de l'entreprise. IDC prévoit que le nombre d'applications en périphérie augmentera de 800 % d'ici 2024. Ces milliards d'appareils Edge ont le potentiel d'apporter des changements révolutionnaires dans le secteur de la fabrication pharmaceutique. Couplée à l’innovation dans le réseau 5G, elle créera à coup sûr de nouveaux cas d’utilisation qui n’auraient pu être envisagés auparavant.

Stratégie d’architecture Edge

Dans l'industrie des sciences de la vie, la collecte et la conservation des données de l'architecture Edge sont primordiales et servent à respecter la conformité réglementaire. L’architecture doit être agile et distribuée pour répondre à divers scénarios de production et de fabrication. Une architecture Edge typique comporterait plusieurs capteurs IIoT intelligents. Les dispositifs Edge communiquent entre eux, analysent les paquets de données à la source et en tirent des informations opérationnelles essentielles.

Architecture de haut niveau

Architecture informatique en périphérie

Au lieu d'envoyer les données du plancher de production vers le cloud, l'architecture est dotée de serveurs sur le plancher de production qui collectent et analysent les données très près de leur point de génération, appelés serveurs Edge. Puisque ces serveurs ne sont pas hébergés dans le cloud, ils offrent des avantages de « faible latence » et une puissance de traitement plus élevée pour de plus grandes quantités de données par rapport aux appareils IIoT sur le terrain. La technologie joue un rôle crucial dans la définition de l'architecture Edge. Certaines peuvent être des applications web installées sur les serveur(s) Edge. D'autres peuvent être des applications très légères conçues pour être déployées sur des dispositifs IIoT ou Edge. Les applications très légères pour la validation numérique doivent être prises en compte dans la stratégie Edge. L'application des réseaux sans fil 5G en est encore à ses débuts, mais on peut prévoir un développement significatif dans ce domaine. Comprendre les spécifications des exigences des utilisateurs est la clé pour définir l’architecture Edge.

Défis du déploiement Edge

Tout n'est pas un jeu d'enfant pour l'informatique en périphérie dans la fabrication pharmaceutique. Plusieurs défis subsistent quant à la manière dont les données seraient conservées dans un environnement réglementé. Ces dispositifs Edge doivent respecter les directives 21 CFR Part 11, en tenant compte de deux facteurs :

• la petite capacité de stockage qui leur est inhérente en tant que solutions compactes et autonomes
• le problème complexe de la gestion de l'accumulation de données en temps réel aux emplacements et périphériques Edge

Certains sites de fabrication sont éloignés, et les dispositifs Edge peuvent même fonctionner isolément sans connexion à Internet, au cloud ou au centre de données. Mais, en cas de pannes matérielles ou logicielles, il existe des défis opérationnels à relever, tels que l'entretien de ces appareils dans des sites isolés. L'Edge fonctionne sur une architecture distribuée et chacun des appareils Edge ou IIoT doit communiquer entre eux pour une solution intégrée sur le site Edge. La mise en place d'une architecture unifiée et normalisée avec une bande passante adéquate pour une communication fiable aboutira à une stratégie Edge réussie.

Principaux acteurs Edge dans l'industrie

Toutes les grandes organisations technologiques investissent massivement dans l'informatique en périphérie, telles que IBM, Intel, VMware, Siemens, Rockwell Automation, etc. Bien que de nouvelles technologies soient en développement constant, une norme commune et un consortium qui régissent ces technologies seraient bénéfiques s’ils étaient créés pour une adoption holistique de l’Edge dans l’atelier de fabrication ou de production.

Avantages de l’Edge dans la fabrication pharmaceutique

Mis à part tout le reste, les avantages de l’informatique en périphérie dans le secteur de la fabrication pharmaceutique peuvent surpasser les défis posés par la technologie.

• Temps de réponse plus rapides : La plus grande force de la technologie Edge sur le plancher de fabrication est sa rapidité de réponse. Le temps de cycle de la boucle pour le traitement, l'analyse et la visualisation des informations est bien plus rapide que ce que peuvent offrir les technologies infonuagiques. Cela permet des opérations plus rapides et une conformité accrue sur le plancher de production et réduit les temps de cycle des lots.
• Sécurité : La diffusion des données Edge est principalement limitée à l’intérieur d’une usine ou d’un périmètre d’exploitation restreint, ce qui les rend donc moins vulnérables aux cyberattaques. Plusieurs dispositifs Edge et IIoT fonctionnent sur des protocoles de communication de grade industriel avec plusieurs couches de protection pour la connectivité inter-appareils dans une architecture distribuée.
• Conformité : La plupart des dispositifs Edge intelligents et des produits IIoT évoluent très rapidement, et dans la chaîne de valeur pharmaceutique, leur acceptabilité repose sur leur capacité à fournir des pistes d’audit, l’intégrité des données et la portabilité des données. Ces appareils sont compatibles avec les exigences réglementaires de l’Amérique du Nord (AN) et de l’Union européenne (UE) et peuvent exporter les données pour une conservation à long terme conformément aux exigences réglementaires en matière de données.
• Mise à l’échelle : L’Edge offre une architecture hautement distribuée avec la capacité de passer d’opérations unitaires à des déploiements à l’échelle de l’entreprise. Les applications conteneurisées offrent une personnalisation aux appareils Edge et contribuent à améliorer l'efficacité opérationnelle. Les dispositifs Edge peuvent fonctionner de manière autonome même s’ils ne sont pas connectés à Internet pour effectuer les tâches assignées. L’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique (IA/AA) améliorent également la performance des actifs des diverses machines ou équipements.
• Réalité augmentée/virtuelle plus vivante : Grâce à un traitement plus rapide sur le terrain et à de robustes outils de visualisation basés sur la réalité augmentée (RA) et la réalité virtuelle (RV), on entrevoit des occasions importantes pour les fabricants pharmaceutiques de changer de cap. Au lieu de simples registres pour les transferts de connaissances (TC), l’IA/AA offre des outils pour des TC fluides et pour améliorer l’efficacité globale de l’équipement (OEE). Les flux de travail de maintenance et d’opérations à distance basés sur la RA/RV ont réduit considérablement les temps d’arrêt et augmenté l’efficacité de la fabrication.
• Coûts moindres : La technologie Edge est relativement allégée par rapport à sa cousine, l’informatique infonuagique. Il n’y a pas de serveurs centraux ni de grands réseaux qui envoient des données de l’atelier vers des centres de données à l’échelle mondiale. La sécurisation de ces réseaux Edge du plancher de production est beaucoup plus simple. Le coût total de possession (CTP) est nettement inférieur. Elle permet de réduire les coûts de maintenance, les alertes et la prise de décisions en temps réel.

Conclusion

L’informatique en périphérie permet aux fabricants de tirer parti de l’Industrie 4.0 dans le secteur pharmaceutique. Cependant, une stratégie globale combinant Edge et cloud doit couvrir toute l'architecture d'entreprise. Les valeurs fondamentales offertes par la technologie Edge sont des améliorations significatives dans la réduction des temps de cycle des lots, la conformité numérique et les opérations sans papier. La transition vers l’Edge est déjà amorcée dans l’industrie et gagnera encore plus en vitesse dans les prochaines années. De nouveaux dispositifs Edge/IIoT ouvriront de nombreux autres cas d’utilisation dans la fabrication des sciences de la vie. Toutefois, son adaptabilité dépend de la pertinence de ces cas d’utilisation pour les besoins de l’industrie et de la mesure dans laquelle les attentes en matière de rendement du capital investi sont satisfaites pour les fabricants pharmaceutiques.

Références

• Jeffrey Palmer (2020, 19 février). Pourquoi l’informatique Edge a besoin d’une gestion autonome. Site Web d’IBM. Consulté le 27 février 2022
• David H.Deans (2021, 9 avril). Comment le cloud, Edge et l’IoT amélioreront la fabrication pharmaceutique. CloudTech. Consulté le 26 février 2022, de https://cloudcomputing-news.net/news/2021/apr/09/how-cloud-edge-and-iot-will-   improve-pharma-manufacturing/