デジタルツインの理解とPharma 4.0における役割
著者: Jinhong (Andrew) Kim, Director, Industrial South Korea, AtkinsRéalis
デジタルツインの導入
製薬業界における高度な技術への需要は、新たな医療開発の高い安全基準を維持しつつ、コスト効率を向上させる必要性によって推進されています。最近の業界レポートによると、製薬製造におけるデジタルツイン(Digital Twins: 現実世界の物理的なオブジェクトやプロセスのリアルタイムな仮想モデル)技術の世界市場は2024年に3億740万ドルと見積もられ、2024年から2034年の予測期間中に年平均成長率(CAGR: Compound Annual Growth Rate, 年平均成長率)31.3%で成長するとされています。
デジタルツインは、物理的なオブジェクト、システム、またはプロセスをリアルタイムで模倣する高度な仮想モデルです。センサー(Sensors: 物理的な量を測定し、それをデジタル信号に変換する装置)、IoTデバイス(Internet of Things: 物理的なデバイスがインターネットを介してデータを共有するシステム)、その他のソースからのデータを活用して、デジタルツインは実世界の対応物の動作、運用、状態をシミュレートします。この技術は世界的に大きな注目を集めており、2024年以降も成長と革新が続くと期待されています。AI(Artificial Intelligence: 人工知能)、IoT、データ分析の進歩によって、さまざまな業界でデジタルツインの採用が急速に拡大しています。

Pharma 4.0: 製薬業界のデジタルトランスフォーメーション
Pharma 4.0は、Industry 4.0(第四次産業革命: サイバーフィジカルシステム、IoT、クラウドコンピューティングなどを含む製造業のデジタル変革)からの先進技術と概念を取り入れた製薬業界のデジタル進化を表しています。この変革的なアプローチは、自動化、データ分析、IoT、AIなどの先端技術を統合することで、製薬製造とプロセスを革命的に変えることを目指しています。Pharma 4.0の主な目的は、製薬生産の効率、品質、柔軟性を向上させ、規制の遵守を確保し、市場の需要に迅速に対応することです。
Pharma 4.0は、生産と流通プロセスのデジタル化を強調しています。しかし、新しい建設プロジェクトの初期段階からデジタル技術を統合することで、より現実的で先見的なソリューションを提供することができます。この積極的なアプローチにより、プロジェクトが生産および流通段階に移行する際に、堅牢なデジタル基盤がすでに整備され、重要なデータを提供し、継続的なデジタル統合が可能になります。
利用可能なデジタル化ソリューション
- プロセス最適化: 生産や業務プロセスを効率的にするための手法。
- リアルタイムのプロセスモニタリング: 実際のプロセスをリアルタイムで監視し、即座に対応できるようにする技術。
- デジタルメンテナンス: デジタル技術を用いた設備やシステムの維持管理。
- 予知保全: 故障を予測し、事前に保全を行うことで、ダウンタイムを最小限に抑える手法。
- 運用効率の向上: 運用の全体的な効率を高めること。
- 統合ソリューション: 複数のシステムやプロセスを一つに統合することで、効率を高める方法。

AtkinsRéalisは、エンジニアリングサービスコンサルティングを行います。プロセス設計において最初に3Dモデリング(3D Modeling: 三次元の仮想空間でオブジェクトやシステムを設計する技術)技術を採用することで、新しいプロジェクトにデジタル化を統合することができます。このアプローチの主な特徴は以下の通りです:
- 強力なレビュー機能: レビュー能力を向上させ、設計評価の精度と効率を高めます。
- 材料データへのシームレスなアクセス: 関連する材料データへの容易なアクセスを可能にし、設計および調達プロセスを効率化します。
- ISO図面、計画、BoMへのエクスポート: 設計データを標準化されたISO(International Organization for Standardization: 国際標準化機構)図面、プロジェクト計画、および部品表(Bill of Materials: 製品の製造に必要な部品のリスト)にエクスポートできます。
- 図面、データ、情報の統合: すべての設計関連の図面とデータを統合することで、一貫した管理を確保します。
- 変更管理 – トラック&トレース: プロジェクトのライフサイクル全体を通じて、あらゆる変更を包括的に追跡・管理します。
- 高効率とセキュリティ: 組み込みのデータライブラリと強力なセキュリティ機能により、効率を高めます。
製薬プロジェクトにおけるデジタル化の利点
現在アジアで進行中のバイオ&製薬プロジェクトでは、Smart Plant 3D、E3D(E3D: 三次元設計システムの一種)、BIM(Building Information Modeling: 建築物の情報を統合的に管理する技術)がますます利用されています。これらの強力なツールは、各分野の可視化を可能にし、ルートプランニングの実行可能性を向上させ、ISO図面の抽出や数量計算に統合されています。従来の2Dおよび単純な3Dモデリングと比較して、これらの方法はより正確な予測を提供し、将来の運用状態でのシステム管理にさまざまな方法で使用することができます。
デジタル化の利点には以下が含まれます:
- 規制および法令の遵守: 法令や規制基準への準拠を確保します。
- 統合プロジェクトデリバリー(IPD: Integrated Project Delivery): 統合プロジェクトデリバリーを含む、さまざまなプロジェクトデリバリーメソッドをサポートします。
- スケーラビリティと柔軟性: プロジェクトのライフサイクル全体で適応性を維持します。
- 学際的なコラボレーションの向上: 異なる分野間でのコラボレーションと効率を向上させます。
- スケジュールとコストの節約: 建設段階での時間とコストの大幅な節約を実現します。
さらに、BIMを統合することで、構造全体の包括的なモデリングが可能になります。スケジュールや仕様などの追加データと組み合わせることで、このモデルは、生産段階を通じてメンテナンスやプロジェクト管理に適用できる強力なソリューションを提供します。
高度なデジタル化の採用
伝統的な方法と比較して、デジタル化によるより高度なアプローチを採用するには、戦略的な計画、コラボレーション、および実行が必要です。ケーススタディや専門家の洞察を活用することで、プロジェクトの成功と効率的な結果を確保することができます。多様な要件を理解し、柔軟なスケーラビリティを提供することができる専門家と協力して包括的なビジネスプランを開発することが重要です。
AtkinsRéalisが持つ製薬分野のエンドツーエンドの専門知識と、今後のプロジェクトにどのようにサポートできるかについて詳しくは、こちらをご覧ください。
お知らせ 下記セミナーで今回の内容をより詳しく説明いたします。是非ご参加ください。
AtkinsRéalisは、JASIS2024で開催されるトピックスセミナー「バイオ医薬品業界におけるデジタル化への変革【日英同時通訳付き】」で発表を行います。
セミナーでは、バイオ医薬品業界におけるデジタルトランスフォーメーションの理解と、グリーンフィールドおよびブラウンフィールドプロジェクトにおける3Dモデリングの実践的なアプローチの概要について紹介します。
プログラム | 説明 |
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イントロダクション | セミナーの概要と目的についての紹介 |
デジタル化 | デジタル化の重要性と業界の現状 |
Pharma 4.0 | 製薬業界における最新の動向と技術 |
BIM、デジタルツイン、スマートファクトリー | 最先端技術の紹介とその応用例 |
ケーススタディ 1 | VRを活用したグリーンフィールドプロジェクトの紹介 |
ケーススタディ 2 | 3Dスキャニングを活用したブラウンフィールドプロジェクトの紹介 |
AtkinsRéalisの簡単な紹介 | 会社概要と業務内容の簡単な説明 |
Q&A | 質疑応答セッション |
日時:9/6(金)13:00-14:30
会場:国際会議場コンベンションホールB
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