Primjena koncepta industrije 4.0 u zdravstvenom sistemu

Mr. Jovan Šofranac,
Doktorant fakulteta inženjerskih nauka

PRIMJENA KONCEPTA INDUSTRIJE 4.0 U ZDRAVSTVENOM SISTEMU

U novom realnom svijetu sve postaje digitalno i pametno (smart): digitalni gradovi, pametne fabrike, pametne kuće, pametni automobili, pametni telefoni itd. Pametne fabrike predstavljaju novu proizvodnu filozofiju nazvanu Industrija 4.0 (četvrta industrijska revolucija). To je nova generacija digitalizovanih fabrika koje su zasnovane na kombinaciji sajber-fizičkih sistema (CPS) i digitalnih tehnologija, za obezbeđenje integralnog i inteligentnog sadejstva procesa proizvodnje, u kojoj se povezuju fizički, digitalni i virtuelni svijet. U dosadašnjem razvoju društva, odn. naučno-tehnološkom progresu, primjena znanja na različita područja ljudske djelatnosti dovela su do revolucionarnih promjena.

U zavisnosti od autora evolucija proizvodnih sistema posmatrana je sa dva kompatibilna aspekta:

• evolucija razvoja različitih tipova proizvodnje i različitih tipova proizvodnih sistema (sl. 1) i
• evolucija različitih industrija ili različitih generacija industrijskih koncepata proizvodnje (od Industrije 1.0, 2.0, 3.0 do 4.0) (sl. 2).

Slika 1: Evolucija različitih tipova proizvodnih sistema

Slika 2: Evolucija različitih generacija industrijskih koncepata proizvodnje

Termin Industrija 4.0 objavljen je 2011. godine na sajmu u Hannover-u (Nemačka). Početkom 2012. godine u Njemačkoj se formira radna grupa za Industriju 4.0 (Industry 4.0 WG), koja je u oktobru 2012. godine njemačkoj saveznoj vladi predstavila niz preporuka za implementaciju nove proizvodne filozofije nazvane Industrija 4.0.

Dok velika većina srednje razvijenih i nerazvijenih zemalja samo posmatra i čuje o Industriji 4.0 i pametnim fabrikama, to naučnici i istraživači iz razvijenih zemalja već planiraju i osmišljavaju osnovne koncepte Industrije 5.0, pa čak i Industrije 6.0.

Trenutno najsavršeniji oblik proizvodnje predstavlja (CBM) ili kraće cloud proizvodnja (CM) (sl. 3) [1]. CBM obuhvata adaptivnu proizvodnju (AM), sarađivačku proizvodnju (CM), rekonfigurabilnu proizvodnju (RM), održivu proizvodnju (SM), virtualnu proizvodnju (VM) i sl.

Slika 3: Cloud proizvodna platforma za budućnost [2]

Prema Hermannu i saradnicima, principi koncepta Industrije 4.0 su sljedeći: [3]

• Virtualizacija,
• Decentralizacija,
• Sposobnost obrade podataka u stvarnom vremenu,
• Orijentacija na uslugu

Primjena koncepta industrije 4.0 u zdravstvenom sektoru

Pojam Zdravstva 4.0 se odnosi na skup različitih tehnoloških inovacija u cilju pružanja što kvalitetnije usluge i što kvalitetnije prevencije raznih bolesti u zdravstvenom sektoru. Neki autori ističu da, kao i u svemu, i u zdravstvu 4.0 postoje pojedini trendovi koji utiču na razvoj i daljnju budućnost zdravstva i liječenja kao nauke.

Zdravstvo predstavlja kompleksan sektor i sistem u kojem su prisutne različite zainteresovane strane (npr. ljekari, pacijenti, bolnice, farmaceutske kompanije i sl.) te je značaj zdravstvene industrije da je limitirana raznim strogim propisima i pravilima koja, ponekad, mogu rezultirati lošijom uslugom za same pacijente. Krajnji rezultat je značajno smanjenje troškova unutar zdravstvenog sistema. No uvođenje testova dijagnostike u rutinsku zdravstvenu zaštitu podrazumijeva i analizu ekonomičnosti spremnost ispravnih i pristupačnih sistema za ispitivanje.

Korištenje pametnih uređaja, ima mogućnosti da: [4]

• Smanji broj ozbiljnih zdravstvenih incidenata,
• Poboljša efikasnost terapije,
• Poboljša iskustvo i kod pacijenata i kod zdravstvenih radnika,
• Unaprijedi elektronsku dokumentaciju.

        Zdravstvo 4.0 podrazumijeva i upotrebu vještačke inteligencije radi analize informacija koje se prikupljaju zahvaljujući Internetu stvari (eng. Internet of Things). Internet stvari ili IoT sistem je sistem međusobno povezanih računarskih  uređaja, mehaničkih i digitalnih mašina, predmeta, životinja ili ljudi koji imaju jedinstvene identifikatore i mogućnostima prenosa podataka putem mreže bez potrebe za interakcijom čovjek-čovjek ili čovjek-računar.

Primjena tehnologija zdravstva

        Zdravstvo 4.0 strateški je način upotrebe i upravljački model zdravstvene zaštite inspiriran Industrijom 4.0.

Poboljšanje medicinskih analiza mora biti u skladu s konceptom Industrije 4.0 te moraju uključivati tehnologije poput 5G, Internet stvari, uskopojasnog Interneta stvari (eng. narrow-band Internet of Things), računanje u oblaku.

Temeljni zahtjevi za Zdravstvo 4.0 su sljedeći:

• Predvidljiv kvalitet usluge,
• Sigurna, robusna i otporna tehnologija koja štiti privatnost korisnika,
• Potpuna povezanost, umreženost i kompatibilnost,
• Mrežne mogućnosti za globalnu organizaciju zdravstvenih usluga.

Slika 4. Mogući okvir razvoja zdravstva 4.0

Izvor: Izrada autora prema Vieira Estrela i sur. (2018). Health 4.0 as an Application of Industry 4.0 in Healthcare Services and Management. Medical Technologies Journa l, 2(4), str. 262-276.

Korištenjem koncepta Industrije 4.0, kibernetičko-fizički sistem [4] (eng. Cyber-Physical System) može procese u stvarnom svijetu, proizvodeći odgovarajuću virtualnu sliku postavki i implementirajući donošenje odluka na decentralizovami način. Primjer mogućeg okvira razvoja Zdravstva 4.0 možemo vidjeti na Slici 4. Preko Interneta stvari kibernetičko-fizički sistem u stvarnom vremenu pretvara informacije i sarađuje s ljudima. Isto tako, Internet stvari nudi i unutrašnje i međuorganizacijske usluge za učesnike u lancu vrijednosti. [5]

Organizacija lanca vrijednosti uključuje aktivnosti unutar organizacionih granica lanca vrijednosti, koji zauzvrat čine djelove lanca snadbijevanja, povezujući dobavljače s kupcima[5]. I protok i putevi za pacijente tradicionalne su paradigme lanca vrijednosti unutar zdravstvene djelatnosti, koje u bilo kojem drugom poslu koji se tiče lanca vrijednosti i mogu imati koristi od standarda 4.0. Zdravstvo će nesumnjivo biti organizovano modularno kako se specijalizacija povećava, a globalni zdravstveni model postupno prelazi na distribuirani model zdravstvene usluge usmjeren na pacijenta. [6] Distribuirani zdravstveni sistem usmjeren na pacijenta mora imati svoje elemente i usluge na raspolaganju zdravstveno ugroženom pacijentu i pripadajućim medicinskim radnicima. Kibernetičko-fizičkim sistemima je još uvijek potrebna popularizacija u području ljekova, ali taj postupak je već započeo. Farmaceutske korporacije razvijaju pametne biosenzore i ljekove koji omogućuju komunikaciju stvarnim i virtualnim svjetovima. Nove strategije kao što je precizna medicina oslanjale su se na povezanost u stvarnom vremenu s pacijentima u stvarnom svijetu, postupcima utemeljenima na oblaku (eng. cloud computing) i virtualno implementiranim autonomnim sistemima. Te će taktike kombinovati međuorganizacijske usluge uveliko zavisne o informacijama u stvarnom vremenu što zahtijeva nove modele zdravstvenog nadzora koji pacijentima nude veći uticaj i kontrolu.

Umjesto zaključka

Vjekovima se medicina oslanjala na znanje visoko edukovanih ljekara koji su koristili skroman broj ljekova, većinom baziranih na prirodnim supstancama. Ovo doba “Zdravstva 1.0” prethodilo je otkriću antibiotika i dijagnostičkoj upotrebi rendgenskih zraka. Ta su otkrića dizajnirana  kako bi značajno promijenile medicinu, postajući ono što bismo mogli nazvati “Zdravstvo 2.0“. U sljedećim decenijama hirurgija je imala koristi od novih dostignuća u tehnologiji mikrosistema i elektronike omogućujući intervencije koje su do tada bile nezamislive (“Zdravstvo 3.0“). Danas se nalazimo na početku nove revolucije koja primjenjuje koncepte 4. industrijske revolucije, te se naziva Zdravstvo 4.0.

Ne samo u tehnološkom svijetu („Industrija 4.0“), već i u medicini, događaju se promjena te se društvo već sada nalazi na pragu “Zdravstva 4.0“. Industrija 4.0 koristi tehnologije za automatizaciju i razmjenu podataka putem računarstva u oblaku (eng. cloud computing), Veliki podaci, Interneta stvari (IoT – Internet of Things), razne oblike bežičnog povezivanja i Interneta, 5G tehnologiju, kriptografiju, korištenje dizajna semantičke baze podataka, proširenu stvarnost (eng. augmented reality) i pronalazak slike na temelju sadržaja (eng. Content-Based Image Retrieval). Molekularna biologija dugo je igrala vodeću ulogu, a naučnici sada shvataju da će, s minijaturizacijom, mikroelektronski sistemi biti smanjeni na dimenzije staničnih sistema te olakšati nove terapijske pristupe. No konvencionalni informacioni i komunikacijski sistemi mogu se takođe opremiti senzorima i transformisati u inteligentne medicinske uređaje za praćenje koji pomažu pacijentima da postanu dio dijagnostičkog i terapijskog procesa.

Velik podaci u zdravstvu razvijaju se u obećavajuće polje za ostvarivanje novih spoznaja iz velike količine podataka i poboljšanje rezultata uz smanjenje troškova. Snaga velikih podataka je velika, međutim, postoji više izazova koje je potrebno prevladati. U budućnosti će zasigurno postojati brza i široka primjena i analiza velikih podataka u zdravstvenim organizacijama i zdravstvenoj industriji. U tu svrhu se treba razmišljati o izazovima i razviti mjere kako ih prevladati. Kako analitika velikih podataka postaje sve važnija, treba obratiti pažnju na neka važna pitanja, kao što su privatnost pacijenta, zaštita sigurnosti, definisanje  standarda i upravljanja te kontinuirano poboljšavanje alata i tehnologija. Analiza i primjena velikih podataka u zdravstvu u početnoj je fazi razvoja, no brz napredak platformi velikih podataka i alata može ubrzati njihov proces sazrijevanja.

Literatura:

[1]. Mr. Jovan Šofranac, Doktorant fakulteta inženjerskih nauka “INDUSTRIJA 4.0” Крагујевац, 2023. Године- seminarski rad

[2] Industry 4.0 as a Key Enabler toward Successful Implementation of Total Quality Management Practices, Sami Sader1*, István Husti2, Miklós Daróczi2

[3] Hermann, M., Pentek, T., Otto, B. (2016). Design Principles for Industrie 4.0 Scenarios. 2016 49th Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS), str. 3928-3937.

[4] Jayanthi, R. (2016). Big Data Applications in Healthcare. Impact of Emerging Digital Technologies on Leadership in Global Business. USA: IGI Global

[5] Kagermann, H., Wahlster, W., Helbig, J. (2013). Recommendations for implementing the strategic initiative Industrie 4.0: Final report of the Industrie 4.0 Working Group.

[6] Cios, K.J., William Moore, G. (2002). Uniqueness of Medical Data Mining. Artificial Intelligence in Medicine, 26(1), str. 1–24.

[7] MARTIN PTIČAR  APPLICATION OF THE CONCEPT OF INDUSTRY 4.0 AND THE BIG DATA IN THE HEALTH SECTOR  Zagreb, 27. rujan 2019.