Automatisierung im Biopharma-Industriemarkt – Globale Branchengröße, Anteil, Trends, Chancen und Prognose, 2018-2028, segmentiert nach Technologie (Automatisierungstechnologie, Digitalisierungstechnologie), nach Anwendung (klinische Phase, Arzneimittelentdeckungsphase, Produktionsphase), nach Komponente (Automatisierungshardware, Automatisierungssoftware, Serviceprojektphase, Servicebetriebsphase)

Marktübersicht

Der globale Markt für Automatisierung in der Biopharmaindustrie wurde im Jahr 2022 auf 1.775,20 Millionen USD geschätzt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich ein beeindruckendes Wachstum mit einer CAGR von 5,80 % bis 2028 verzeichnen. Automatisierung in der biopharmazeutischen (Biopharma-)Industrie bezieht sich auf die Verwendung fortschrittlicher Technologien, Systeme und Prozesse, um verschiedene Aufgaben, Experimente und Herstellungsprozesse mit minimalem menschlichen Eingriff durchzuführen. Die Hauptziele der Automatisierung in der Biopharmaindustrie sind die Verbesserung von Effizienz, Genauigkeit, Konsistenz und Sicherheit bei Forschungs-, Entwicklungs- und Herstellungsaktivitäten. In der biopharmazeutischen Herstellung ist die Prozessautomatisierung von entscheidender Bedeutung. Sie umfasst die Verwendung automatisierter Systeme und Instrumente für Aufgaben wie Zellkultur, Fermentation, Reinigung und Abfüllvorgänge. Die Prozessautomatisierung gewährleistet die präzise Kontrolle kritischer Parameter (z. B. Temperatur, pH-Wert und Bewegung), um die Produktqualität und -konsistenz aufrechtzuerhalten. Robotersysteme werden für eine Vielzahl von Aufgaben eingesetzt, von der Arzneimittelentdeckung und Probenhandhabung bis hin zur Abfüllung und Verpackung in der Produktion. Roboter können so programmiert werden, dass sie Proben, Reagenzien und Laborgeräte handhaben und Aufgaben präzise und wiederholbar ausführen.

Automatisierungssysteme bieten erweiterte Qualitätskontrolle und -sicherung in der Biopharma-Produktion. Sie überwachen und steuern kritische Parameter und bieten Echtzeit-Feedback, um sicherzustellen, dass die Produkte strenge Qualitätsstandards erfüllen. Die Biopharma-Industrie unterliegt strengen Qualitäts- und Sicherheitsvorschriften. Automatisierungssysteme unterstützen die Einhaltung, indem sie genaue Daten, Rückverfolgbarkeit und Dokumentation liefern, die für die behördliche Zulassung entscheidend sind. Laufende technologische Innovationen in der Automatisierung, wie der Einsatz künstlicher Intelligenz, maschinellen Lernens und Robotik, treiben die Einführung hochmoderner Systeme für Forschung und Produktion voran. Biopharmazeutische Produkte werden immer komplexer und erfordern eine fortschrittliche Automatisierung zur Herstellung von Biologika, Zelltherapien und Gentherapien.

Wichtige Markttreiber

Technologische Fortschritte

Robotik und Automatisierung sind mit der Integration fortschrittlicher Roboter in Labore und Produktionsanlagen immer ausgefeilter geworden. Diese Roboter können eine breite Palette von Aufgaben ausführen, von der Flüssigkeitshandhabung und Probenvorbereitung bis zur Zellkulturpflege. Automatisierungssysteme haben die Effizienz des Hochdurchsatz-Screenings (HTS) bei der Arzneimittelentdeckung verbessert. Automatisierte Flüssigkeitshandhabungs- und Datenanalysetools ermöglichen das schnelle Screening von Tausenden von Verbindungen auf potenzielle Arzneimittelkandidaten. Die Lab-on-a-Chip (LOC)-Technologie integriert verschiedene Laborfunktionen auf einem einzigen Chip und reduziert so den Bedarf an manuellen Eingriffen. Diese Technologie ist besonders nützlich für die Probenvorbereitung und -analyse. Fortschritte in Software und Datenanalyse ermöglichen die Echtzeitüberwachung und -analyse experimenteller Daten. Dies erleichtert schnellere Entscheidungen bei der Arzneimittelentwicklung und -herstellung. Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) werden zur Datenanalyse, prädiktiven Modellierung und Optimierung der Bioverarbeitung eingesetzt. Sie können dabei helfen, potenzielle Arzneimittelkandidaten zu identifizieren und Herstellungsprozesse zu optimieren.

Process Analytical Technology (PAT) integriert Sensoren, Prozesssteuerung und Datenanalyse, um Bioprozesse in Echtzeit zu überwachen und zu steuern. Diese Technologie gewährleistet Produktqualität und -konsistenz. Einweg-Bioreaktoren und Einweggeräte haben sich weiterentwickelt und bieten kostengünstigere und flexiblere Lösungen für die Biopharma-Herstellung. Kontinuierliche Biopharma-Herstellungsprozesse gewinnen an Bedeutung. Automatisierung ermöglicht eine kontinuierliche Produktion von Biologika und reduziert den Zeit- und Kostenaufwand für die Chargenherstellung. Automatisierte Systeme zur Qualitätskontrolle, einschließlich hochauflösender Bildgebung, Massenspektrometrie und Chromatographie, verbessern die Produktqualitätssicherung und reduzieren den Bedarf an manuellen Tests. Integrierte Automatisierungsplattformen, die verschiedene Laborinstrumente, Software und Datenmanagementsysteme kombinieren, bieten einen nahtlosen Arbeitsablauf für Biopharma-Forscher und -Hersteller.

IoT-fähige Geräte und Automatisierungssysteme ermöglichen die Fernüberwachung und -steuerung von Bioprozessen. Dies ist besonders wertvoll, um eine konsistente Produktion sicherzustellen und den Bedarf an Präsenz vor Ort zu reduzieren. Der Einsatz von Nanotechnologie bei der Verabreichung und Diagnostik von Medikamenten hat Fortschritte gemacht. Automatisierte Systeme können Nanopartikel für verschiedene Anwendungen in der Biopharmazie handhaben und analysieren. Die Automatisierung hat die Genbearbeitung und CRISPR-Cas9-Technologien rationalisiert und ermöglicht eine präzisere und effizientere Genombearbeitung für die Arzneimittelentdeckung und -entwicklung. Automatisierte Bioverarbeitungssysteme sind zunehmend anpassbar und individuell anpassbar, sodass Unternehmen ihre Systeme an die spezifischen Anforderungen ihrer Produkte anpassen können. Die Blockchain-Technologie wird für die sichere Datenspeicherung und -freigabe in der Biopharmaindustrie erforscht, um die Integrität und Sicherheit kritischer Daten zu gewährleisten. Dieser Faktor wird zur Entwicklung des globalen Marktes für Automatisierung in der Biopharmaindustrie beitragen.

Zunehmende Komplexität von Biopharmazeutika

Biopharmazeutika wie monoklonale Antikörper, Gentherapien und zellbasierte Therapien beinhalten oft komplizierte und mehrstufige Herstellungsprozesse. Automatisierung ist unerlässlich, um Präzision und Konsistenz während dieser komplexen Prozesse aufrechtzuerhalten. Komplexe Biopharmazeutika unterliegen strengen behördlichen Anforderungen. Automatisierung trägt zur Einhaltung der Vorschriften bei, indem sie genaue Daten, Rückverfolgbarkeit und Dokumentation liefert, die für die behördliche Zulassung entscheidend sind. Komplexe Biopharmazeutika müssen außergewöhnlich hohe Qualitätsstandards erfüllen. Automatisierungssysteme können die Produktqualität konstant aufrechterhalten, indem sie sicherstellen, dass die Prozesse innerhalb der gewünschten Parameter bleiben und die Variabilität minimiert wird.

Die Komplexität der biopharmazeutischen Produktion lässt Raum für Fehler in manuellen Prozessen. Automatisierung minimiert den Einfluss menschlicher Fehler, was beim Umgang mit komplexen und hochwertigen Biologika entscheidend ist. Komplexe Biopharmazeutika erzeugen große Datenmengen. Automatisierung erleichtert die Datenerfassung, -speicherung und -analyse und ermöglicht die Handhabung komplexer Datensätze und die Gewinnung wertvoller Erkenntnisse. Die Komplexität von Biopharmazeutika erfordert kontinuierliche Überwachung und Kontrolle. Automatisierung ermöglicht die Echtzeitüberwachung kritischer Parameter und stellt sicher, dass der Produktionsprozess innerhalb der angegebenen Bereiche bleibt. Viele komplexe Biopharmazeutika müssen in verschiedenen Größenordnungen produziert werden, um die Marktnachfrage zu erfüllen. Automatisierungssysteme sind so konzipiert, dass sie skalierbar sind, sodass Unternehmen sich an sich ändernde Produktionsmengen anpassen können.

Komplexe Biopharmazeutika sind oft hochwertige Produkte, wodurch die Kosten für Fehler oder Produktverluste erheblich sind. Automatisierung minimiert das Fehlerrisiko und maximiert den Produktertrag. Der Trend zur personalisierten Medizin, bei der Behandlungen für einzelne Patienten maßgeschneidert werden, beinhaltet die Herstellung komplexer und patientenspezifischer Therapien. Automatisierung hilft dabei, den Herstellungsprozess für jeden Patienten individuell anzupassen und so Präzision und Konsistenz sicherzustellen. Neue Biopharmazeutika, einschließlich Gen- und Zelltherapien, sind hochkomplex und innovativ. Automatisierung ist unerlässlich, um die Entwicklung und Produktion dieser bahnbrechenden Therapien voranzutreiben. Die Marktnachfrage nach komplexen Biopharmazeutika steigt aufgrund der zunehmenden Verbreitung komplexer Krankheiten und des Bedarfs an wirksameren Behandlungen. Automatisierung ist entscheidend, um diese Nachfrage effizient zu erfüllen. Dieser Faktor wird die Nachfrage nach globaler Automatisierung im Biopharma-Markt steigern.

Steigende Nachfrage nach Hochdurchsatz-Screening

Beim Hochdurchsatz-Screening (HTS) werden viele Verbindungen schnell und automatisiert auf verschiedene biologische Aktivitäten getestet. HTS ermöglicht es Biopharmaunternehmen, eine große Bibliothek von Verbindungen schnell zu testen. Dies beschleunigt den Prozess der Arzneimittelentdeckung, indem potenzielle Arzneimittelkandidaten in einem Bruchteil der Zeit identifiziert werden, die bei manuellen Tests erforderlich wäre. Die Automatisierung im HTS reduziert die Kosten pro Test, wodurch es für Biopharmaunternehmen wirtschaftlicher wird, eine große Anzahl von Verbindungen zu screenen. Diese Kosteneffizienz ist für Forschungs- und Entwicklungsbudgets von entscheidender Bedeutung. HTS generiert in kurzer Zeit eine erhebliche Menge an Daten. Die Automatisierung ermöglicht eine effiziente Datenerfassung und -analyse, was zur Entdeckung vielversprechender Arzneimittelkandidaten und einer präziseren Arzneimittelentwicklung führt. Die Komplexität von Tests in der Biopharmaforschung hat zugenommen, da Wissenschaftler versuchen, kompliziertere biologische Fragen zu beantworten. Automatisierung ist für die effiziente Handhabung dieser komplexen Tests unerlässlich. Biopharmaunternehmen haben Zugriff auf umfangreiche Verbindungsbibliotheken. Automatisierung ist notwendig, um diese Bibliotheken effektiv zu verwalten und zu prüfen.

Automatisierung wird bei Zielidentifizierungs- und Validierungsprozessen eingesetzt. HTS ermöglicht es Forschern, neue Arzneimittelziele schnell zu identifizieren und so die frühen Phasen der Arzneimittelentdeckung zu beschleunigen. Nach der Identifizierung potenzieller Arzneimittelkandidaten spielt die HTS-Automatisierung eine entscheidende Rolle bei der Hit-Validierung, bei der vielversprechende Verbindungen auf ihre Aktivität gegen bestimmte Ziele bestätigt werden. Automatisierung ermöglicht die Miniaturisierung von Tests und reduziert die Anzahl der für die Tests benötigten Reagenzien und Verbindungen. Dies spart nicht nur Kosten, sondern ist auch umweltfreundlich. Automatisierungssysteme stellen sicher, dass Screening-Tests konsistent und mit hoher Präzision durchgeführt werden, wodurch das Risiko experimenteller Variabilität und Fehler verringert wird.

Vielversprechende Hits, die durch HTS entdeckt werden, können für weitere Forschung und Entwicklung hochskaliert werden, was letztendlich zur Produktion von Biopharmazeutika führt. Automatisierung unterstützt diesen Skalierungsprozess. Automatisierung ist entscheidend für die effiziente Prüfung bestehender Medikamente auf neue therapeutische Anwendungen. Dieser Prozess, der als Arzneimittelumwidmung bezeichnet wird, kann zur Entdeckung innovativer Behandlungen führen. HTS-Automatisierung spielt auch eine Rolle bei der Sicherheitsbewertung potenzieller Medikamente. Sie ermöglicht das Testen von Verbindungen auf Nebenwirkungen und Toxizität. Automatisierung unterstützt die Entdeckung gezielter Therapien, die auf bestimmte Krankheiten oder Patientengruppen zugeschnitten sind. Dies ist besonders im Zeitalter der personalisierten Medizin relevant. Dieser Faktor wird die Nachfrage nach globaler Automatisierung im Biopharma-Markt beschleunigen.

Wichtige Marktherausforderungen

Kosten der Implementierung

Der Kauf von Automatisierungsgeräten, Software und verwandten Technologien erfordert eine erhebliche Kapitalinvestition. Dazu gehören die Kosten für die Anschaffung von Hardware, Robotern, Sensoren und anderen Automatisierungskomponenten. Die Anpassung von Automatisierungssystemen an die spezifischen Anforderungen biopharmazeutischer Prozesse erfordert häufig eine individuelle Anpassung. Kundenspezifische Lösungen sind in der Regel teurer als Produkte von der Stange. Die Integration von Automatisierungssystemen in bestehende Prozesse und Infrastrukturen kann komplex und kostspielig sein. Kompatibilität und Interoperabilität mit Legacy-Systemen können zusätzliche Investitionen erfordern. Die Sicherstellung, dass Automatisierungssysteme die gesetzlichen Normen und branchenspezifischen Validierungsanforderungen erfüllen, erhöht die Kosten. Um die Einhaltung sicherzustellen, sind umfangreiche Tests, Dokumentationen und Validierungsprozesse erforderlich. Mitarbeiter müssen geschult werden, um Automatisierungssysteme effektiv zu bedienen und zu warten. Schulungsprogramme sind mit Kosten verbunden, darunter Personalzeit und externe Schulungsressourcen. Automatisierungssysteme erfordern laufende Wartung und technischen Support. Dazu gehören Software-Updates, Gerätewartung und Fehlerbehebung, die alle mit Kosten verbunden sind.

Aufrechterhaltung der Qualitätssicherung

Biopharmazeutische Herstellungsprozesse können kompliziert sein und mehrere Schritte umfassen, und die Komplexität kann es schwierig machen, eine gleichbleibende Produktqualität aufrechtzuerhalten. Automatisierungssysteme müssen sorgfältig entworfen und konfiguriert werden, um sicherzustellen, dass jeder Schritt genau ausgeführt wird. Variabilität kann aus verschiedenen Quellen entstehen, darunter Rohstoffe, Umgebungsbedingungen und Geräte. Automatisierungssysteme müssen Variabilität berücksichtigen und minimieren, um die Produktkonsistenz sicherzustellen. Die Biopharmaindustrie unterliegt strengen behördlichen Anforderungen. Die Einhaltung der Good Manufacturing Practices (GMP) und anderer Vorschriften ist eine ständige Herausforderung, da Automatisierungssysteme diese Standards einhalten und Dokumentation für Audits und Inspektionen bereitstellen müssen. Die Validierung automatisierter Systeme ist ein zeit- und kostenintensiver Prozess. Es ist unerlässlich, Automatisierungssysteme gründlich zu validieren, um sicherzustellen, dass sie durchgängig Produkte der gewünschten Qualität produzieren. Automatisierte Instrumente und Sensoren müssen regelmäßig kalibriert werden, um Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Die Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Kalibrierung ist ein entscheidender Aspekt der Qualitätssicherung. In einer automatisierten Umgebung ist die Datenintegrität von entscheidender Bedeutung. Automatisierungssysteme müssen Daten genau erfassen, speichern und verwalten, um die Qualitätskontrolle und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu unterstützen. Automatisierungssysteme müssen so konzipiert sein, dass eine Kreuzkontamination von Produkten oder Proben verhindert wird. Dies kann in Produktionsanlagen für mehrere Produkte eine besondere Herausforderung darstellen.

Wichtige Markttrends

Laborautomatisierung

Laborautomatisierungssysteme ermöglichen ein Hochdurchsatz-Screening von Verbindungen, sodass Forscher viele potenzielle Arzneimittelkandidaten schnell testen können. Dies ist in den frühen Phasen der Arzneimittelentdeckung von entscheidender Bedeutung. Automatisierungssysteme im Labor ermöglichen eine präzise und genaue Handhabung von Proben, verringern das Risiko menschlicher Fehler und gewährleisten konsistente und zuverlässige Ergebnisse. Automatisierung vereinfacht die Datenerfassung, -speicherung und -analyse. Sie ermöglicht Echtzeitüberwachung und Datenverarbeitung und ermöglicht so schnellere Entscheidungen in Forschung und Entwicklung. Automatisierte Prozesse sind effizienter und können kontinuierlich ausgeführt werden, wodurch der Zeit- und Arbeitsaufwand für Experimente und Tests reduziert wird. Dies beschleunigt die Zeitpläne für Forschung und Entwicklung. Durch Automatisierung wird der Bedarf an manueller Arbeit bei sich wiederholenden und zeitaufwändigen Aufgaben reduziert, was zu Kosteneinsparungen und der Umverteilung von Personalressourcen auf strategischere Aktivitäten führt. Durch die Automatisierung wird die Nutzung von Ressourcen wie Reagenzien, Verbrauchsmaterialien und Geräten optimiert, wodurch der Laborbetrieb kostengünstiger wird.

Segmentale Einblicke

Technologieeinblicke

Im Jahr 2022 hatte das Segment Digitalisierungstechnologie den größten Anteil am globalen Markt für Automatisierung in der Biopharmaindustrie und wird voraussichtlich in den kommenden Jahren weiter wachsen.

Anwendungseinblicke

Im Jahr 2022 hatte das Segment Produktionsphase den größten Anteil am globalen Markt für Automatisierung in der Biopharmaindustrie und wird voraussichtlich in den kommenden Jahren weiter wachsen.

Komponenteneinblicke

Im Jahr 2022 hatte das Segment Produktionsphase den größten Anteil am globalen Markt für Automatisierung in der Biopharmaindustrie und wird voraussichtlich in den kommenden Jahren weiter wachsen.

Regionale Einblicke

Die Region Nordamerika dominiert den globalen Markt für Automatisierung in der Biopharmaindustrie im Jahr 2022.

Jüngste Entwicklungen

• In Im Februar 2023 haben Siemens Healthineers, ein führendes Medizintechnikunternehmen, und Unilabs, ein führender Anbieter von Diagnosedienstleistungen, gemeinsam eine mehrjährige Vereinbarung im Wert von über 200 Millionen Euro bekannt gegeben. Unilabs investiert erheblich in die Spitzentechnologie von Siemens Healthineers und erwirbt mehr als 400 Laboranalysegeräte, um seine Laborinfrastruktur weiter zu verbessern und aufzurüsten. Dieser strategische Schritt zielt darauf ab, seinen Kunden ein außergewöhnliches Serviceniveau zu bieten. Im Rahmen dieser Vereinbarung wird Unilabs seine laufenden Bemühungen zur Modernisierung seiner Gesundheitsinfrastruktur in seinem gesamten Netzwerk fortsetzen, wobei der Schwerpunkt auf der Verbesserung des Kundendienstes und der Qualität liegt, was letztendlich zu verbesserten Ergebnissen bei der Gesundheitsversorgung der Patienten führt. Die von Siemens Healthineers bereitgestellten Lösungen werden eine entscheidende Rolle dabei spielen, die Laborabläufe von Unilabs zu verbessern, den Durchsatz zu steigern und klinische Spitzenleistungen im gesamten Testnetzwerk sicherzustellen.
• Im September 2022 hat PerkinElmer, Inc., ein weltweit führendes Unternehmen bei der Förderung von Innovationen für eine gesündere Welt, das Cellaca PLX Image Cytometry System eingeführt, eine bahnbrechende Tischplattform, die die Bewertung mehrerer kritischer Qualitätsattribute (CQAs) in Zellproben durch einen einzigen automatisierten Arbeitsablauf erleichtert. Dies umfasst die Bewertung der Zellidentität, -qualität und -quantität. Das hochmoderne Cellaca PLX-System wurde von der Nexcelom-Einheit von PerkinElmer entwickelt und integriert modernste Bildzytometer-Hardware, Software, validierte Verbrauchsmaterialien und nachverfolgbare Datenberichte – alles in einem benutzerfreundlichen System, das keine komplexen Kalibrierungsverfahren oder umfangreiche Schulungen erfordert. Darüber hinaus wird das Kundenerlebnis durch optimierte Reagenzienkits mit validierten Antikörpern der BioLegend-Abteilung von PerkinElmer weiter verbessert. Diese innovative Lösung erweitert die Möglichkeiten zur Analyse von CQAs in Zellproben über herkömmliche Methoden wie Durchflusszytometrie und Färbung hinaus, die oft mehrere Instrumente und komplexe analytische Ansätze erfordern. Mit dieser kombinierten Funktionalität können Forscher jetzt dank der modernen und intuitiven Benutzeroberfläche des Systems mehrere Marker gleichzeitig erkennen (Multiplexing) und Immunphänotypisierungs- und Lebensfähigkeitstests schnell und mühelos durchführen.

Wichtige Marktteilnehmer

• PerkinElmer, Inc.
• AMETEK, Inc.
• Autodesk, Inc.
• Baumueller-Nuermont Corp
• Emerson Electric Co.
• Kawasaki Robotics
• RheoSense Inc.
• Rockwell Automation, Inc.
• Sartorius Stedim Biotech SA
• Siemens Healthineers