Virtuelle Realität in der Pharmabranche: Anwendungen und Anwendungsfälle

Virtual Reality in der Pharmabranche ist längst kein Experiment mehr. Pharmaunternehmen nutzen sie, um Reinraumbetreiber zu schulen, Teams durch noch nicht errichtete Anlagen zu führen, Molekülstrukturen zu untersuchen, medizinischem Fachpersonal Wirkmechanismen zu erläutern und Produkte auf Kongressen vorzustellen. In diesem Artikel behandeln wir die fünf wichtigsten Anwendungsbereiche und gehen dabei jeweils auf Beispiele und Einschränkungen ein.

Zur Klarstellung: Wir sprechen hier ausschließlich von einer vollständig immersiven VR mit einem Headset, einer simulierten Umgebung und der Möglichkeit, darin zu agieren. Es geht nicht um den breiter gefassten AR/VR-Bereich oder um klinische VR-Therapien. Wenn Sie sich für den klinischen Aspekt interessieren, lesen Sie unseren Überblick über Wie VR im Gesundheitswesen eingesetzt wird.

Was versteht man unter Virtual Reality in der Pharmabranche?

Bei der virtuellen Realität in der Pharmabranche kommt eine simulierte, interaktive Umgebung zum Einsatz, in die eine Person über ein Head-Mounted-Display eintritt. Dort kann ein Bediener, ein Forscher oder ein medizinisches Fachpersonal Objekte und Prozesse untersuchen, sich durch den Raum bewegen und mit der Umgebung interagieren.

Drei Merkmale unterscheiden VR von anderen digitalen Formaten:

• Eintauchen – Das Headset ersetzt das, was der Nutzer sieht und hört.

• Räumliche Interaktion – Der Benutzer greift nach Objekten, bewegt sie und manipuliert sie in Originalgröße.

• Agentur – Das virtuelle Szenario reagiert auf die Handlungen des Nutzers.

Die Interaktivität ist das, was VR von einem 360°-Video und einer herkömmlichen 3D-Animation unterscheidet. In einem 360°-Video kann sich der Zuschauer zwar umsehen, hat aber keinen Einfluss auf den Verlauf des Erlebnisses. Eine herkömmliche 3D-Animation folgt von Anfang bis Ende einer festgelegten Abfolge.

Inwiefern unterscheidet sich VR von AR in der Pharmabranche?

Bei VR wird die reale Umgebung ersetzt, und der Nutzer beginnt, mit der Simulation zu interagieren. Bei AR werden digitale Inhalte in die reale Umgebung des Nutzers eingeblendet.

Wenn also jemand einen Vorgang üben muss, bevor er mit echten Geräten arbeitet, oder eine Struktur untersuchen muss, die in menschlichem Maßstab physisch nicht existiert, ist VR die richtige Lösung.

Wenn jemand bereits an der Maschine steht und Anweisungen, Werte oder eine Checkliste im Blickfeld benötigt, ist AR die richtige Lösung. Deshalb kommt AR in der Pharmabranche häufig bei Wartungsarbeiten, Anlagenumstellungen und der Fernunterstützung durch Experten zum Einsatz.

Weitere Anwendungsfälle behandeln wir ausführlich in unserem separaten Artikel zum Thema Augmented Reality in der Pharmabranche.

Wichtige Anwendungsbereiche der virtuellen Realität in der pharmazeutischen Industrie

Fünf Bereiche sind für VR-Anwendungen besonders relevant. Für jeden dieser Bereiche werden wir erläutern, welches Problem damit gelöst wird, wie VR genau zum Einsatz kommt, welchen praktischen Nutzen sie bietet und welche möglichen Einschränkungen bestehen.

Schulungen zu Fertigung und Reinraumtechnik

In der Pharmabranche ermöglicht VR sichere und kontrollierte Schulungen. Der Zugang zu einer realen Produktionsumgebung ist rar, teuer und für Schulungsteilnehmer mit Risiken verbunden. Ein virtueller Reinraum ist das nicht.

Typische VR-Schulungen in der Pharmabranche können folgende Themen behandeln:

• Einarbeitung von Bedienpersonal in gesperrten Bereichen;

• Aseptische Verarbeitung und Anziehen der Schutzkleidung in Bereichen der Klasse A/B;

• Umgang mit Geräten;

• Freihalten der Leitungen;

• Die in den Standardarbeitsanweisungen (SOPs) beschriebene Abfolge von Schritten.

Da die Umgebung simuliert wird, können die Auszubildenden auch bewusst Fehler machen. So können sie beispielsweise eine Kontamination erleben oder einen Arbeitsschritt auslassen, ohne dabei die Anlage, das Produkt oder den Produktionsprozess zu gefährden.

Eines der deutlichsten Beispiele in großem Maßstab stammt von Takeda. Im Juli 2025 Fallstudie, berichtet das Unternehmen über VR-Schulungen an 13 sterilen Abfüllstandorten auf drei Kontinenten. Die Ergebnisse lauten wie folgt:

• Ungefähr 10.000 VR-Schulungen pro Jahr;

• A Reduktion von 20–30% in der Einarbeitungszeit für neue Mitarbeiter;

• Bis zu einem 5%-Reduktion bei Produktionsabweichungen.

Das Programm ist zudem in das Lernmanagementsystem von Takeda integriert. Es erfasst Schulungsdaten im Hinblick auf die Gute Herstellungspraxis (GMP) sowie verschiedene regulatorische Standards, darunter die Anforderungen der FDA, EudraLex und USP.

Ein unabhängiger Studie Ein Artikel in „Nature Biotechnology“ liefert zudem nützliche Erkenntnisse zum Einsatz von VR in der pharmazeutischen Ausbildung. Darin wurden VR-Simulationen mit dem Lesen von Standardarbeitsanweisungen (SOPs) und herkömmlichen praktischen Übungen für angehende Biopharma-Bediener verglichen, die ein Verfahren zur pH-Kalibrierung erlernten. Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass immersive, auf Biopharma-Bediener zugeschnittene VR-Simulationen als kostengünstige Alternative zu praktischen Schulungen im realen Umfeld dienen könnten.

In der Studie erreichte die VR eine Trainingswirksamkeit von etwa 79% im Vergleich zur Praxis. Eine spätere Auswertung stellt fest, dass sich die Wissenswerte zwischen der VR-Gruppe und der Praxisgruppe nicht unterschieden (Frontiers in Education, 2024). Mit anderen Worten: VR ist eine wertvolle Ergänzung oder ein teilweiser Ersatz, aber kein bewährter Ersatz.

Außerdem haben wir die Erfahrung gemacht, dass VR-Projekte in der pharmazeutischen Produktion besser verlaufen, wenn sie mit einem einzelnen, risikoreichen Verfahren beginnen und nicht gleich mit einem kompletten Lehrplan. Wenn Sie die Umsetzung schrittweise vornehmen, erhalten Sie ein isoliertes Modul, das Ihnen Aufschluss darüber gibt, was der Überprüfungszyklus tatsächlich kostet. So erhalten Sie eine praxisnahe Validierung, bevor Sie sich auf die vollständige VR-Implementierung festlegen.

Die mögliche Einschränkung. VR allein gewährleistet noch keine Einhaltung der Guten Herstellungspraxis (GMP). Es dient lediglich als Unterstützung für die Schulung. Die Einhaltung der Vorschriften hängt von validierten Inhalten, einem kontrollierten Änderungsprozess und einem Schulungssystem ab, das überprüfbare Aufzeichnungen erstellt. Das Beispiel von Takeda ist von entscheidender Bedeutung, da das Unternehmen die Integration eines LMS als Teil der Lösung betrachtet und nicht als nachträglichen Einfall. Planen Sie daher von Anfang an Mittel für die Validierung von Inhalten und die Dokumentation ein.

Virtuelle Rundgänge durch Anlagen und Prozessplanung

Mithilfe von VR können Teams Einrichtungen erkunden, die sie physisch nicht betreten können, weil sie sich auf einem anderen Kontinent befinden, sich noch im Bau befinden oder nur eingeschränkt zugänglich sind.

Zu den gängigen Anwendungsbereichen gehören:

• Virtuelle Rundgänge durch Werke und Labore;

• Fern-Einführungen für Prüfer und Interessengruppen;

• Vor der Installation die Aufstellung der Geräte, die Materialflüsse und die Wege des Personals überprüfen.

Für neue Einrichtungen ist dies oft die einzige Möglichkeit, einen Arbeitsablauf zu erproben und Änderungen kostengünstig vorzunehmen.

Es ist wichtig, zwischen einem digitalen Zwilling und einer herkömmlichen VR-Erfahrung zu unterscheiden. Ein digitaler Zwilling ist ein Modell, das mit Live-Daten des realen Objekts verbunden ist und sich aktualisiert, sobald sich das Objekt verändert. Viele sogenannte "Digital-Twin"-VR-Projekte in der Pharmabranche sind in Wirklichkeit statische 3D-Nachbildungen. Beide Ansätze sind legitim, unterscheiden sich jedoch in ihren Kosten und dienen der Beantwortung unterschiedlicher Fragestellungen. Daher sollte ein Pharmaunternehmen bei der Anfrage nach einer entsprechenden VR-Lösung präzise vorgehen.

Die mögliche Einschränkung. Ein Rundgang ist nur so genau wie die Quelldaten. Wenn das Modell auf veralteten Zeichnungen basiert und nicht auf aktueller Dokumentation oder einem Laserscan, prägen sich die Menschen einen Grundriss ein, der gar nicht existiert. Planen Sie einen Modellaktualisierungszyklus ein, insbesondere wenn sich die Anlage noch in der Inbetriebnahmephase befindet.

Laborausbildung und pharmazeutische Forschung und Entwicklung

In der Forschung und Entwicklung wird VR hauptsächlich für Laborübungen und zur dreidimensionalen Untersuchung molekularer Daten eingesetzt.

Die Laborschulung kann die Einweisung in die Geräte, Arbeitsabläufe und den sicheren Umgang umfassen – ähnlich wie bei einer Fertigungsschulung, jedoch im Laborumfeld.

Eine besonders charakteristische Anwendung ist die molekulare Visualisierung. Proteine, Bindungsstellen und Wechselwirkungen zwischen Wirkstoffen und Zielmolekülen sind dreidimensionale Konzepte, die auf einem Bildschirm nur unzureichend dargestellt werden können. In der VR kann ein Pharmachemiker eine Bindungsstelle in menschlicher Größenordnung untersuchen. Außerdem können mehrere Personen dieselbe Struktur gemeinsam in einer gemeinsamen Sitzung begutachten.

Ein dokumentiertes Beispiel stammt von Nanome, einer molekularen VR-Plattform, die Novartis und Genentech öffentlich zu ihren Nutzern zählt. Deren Nimbus Therapeutics Fallstudie beschreibt, wie Computerchemiker ihre 3D-Molekülentwürfe mit Chemikern und Biologen teilen, die zuvor mit 2D-Werkzeugen gearbeitet haben.

Die mögliche Einschränkung. Der Großteil dieser Belege stammt aus Fallstudien von Anbietern und Vorträgen auf Fachkonferenzen und nicht aus begutachteten Ergebnisdaten. Diese Quellen berichten durchweg von einer besseren Auswertung räumlicher Daten. Behauptungen über kürzere Zeiträume bei der Arzneimittelentwicklung werden jedoch nicht durch veröffentlichte Ergebnisdaten gestützt, und ein wissenschaftliches Publikum erkennt solche Übertreibungen schnell.

Fortbildung für medizinisches Fachpersonal und wissenschaftliche Kommunikation

Ein wichtiger Anwendungsfall ist die Vermittlung fundierter wissenschaftlicher Erkenntnisse an ein Fachpublikum, wie beispielsweise medizinisches Fachpersonal, Teams aus dem Bereich Medical Affairs und interne Vertriebsmitarbeiter.

Zu den üblichen Themen gehören:

• Wirkmechanismus;

• Krankheitsmechanismus;

• Visualisierungen zellulärer und molekularer Prozesse;

• Wechselwirkungen zwischen Arzneimitteln und Zielmolekülen;

• Der Verlauf einer Erkrankung im Laufe der Zeit.

Herkömmliche 3D-Animationen können dieselben Vorgänge darstellen, doch VR bietet zusätzlich ein immersives Erlebnis, eine bessere Darstellung der Größenverhältnisse und Interaktionsmöglichkeiten. Der Betrachter kann sich im Inneren eines virtuellen Gefäßes oder einer Zelle bewegen, einen Vorgang Schritt für Schritt verfolgen und Erläuterungen zu der gerade betrachteten Struktur aufrufen.

Gerade bei diesem Anwendungsfall kommt der Validierung wissenschaftlicher und medizinischer Inhalte eine entscheidende Bedeutung zu, und genau hier treten bei Projekten am häufigsten Probleme auf.

Unserer Erfahrung nach dauert der Überprüfungszyklus von VOKA mit klinischen Experten regelmäßig länger als die 3D-Produktion selbst. Diese zusätzliche Überprüfungszeit ist wichtig, da eine visuell zweckmäßige Vereinfachung wissenschaftlich falsch sein kann. Ein weiterer Aspekt, den wir bei jeder immersiven Erstellung berücksichtigen, ist, dass Standalone-Headsets eine stabile Bildrate benötigen. Man kann Assets aus einer Animation in Kinoqualität nicht einfach in eine VR-Szene einfügen, ohne sie für das Echtzeitformat neu zu erstellen.

Die mögliche Einschränkung. Ein Headset ist ein Gerät für einen einzelnen Nutzer. Planen Sie eine wissenschaftliche VR-Erzählung parallel zu einer nicht-immersiven Version, beispielsweise einem Video, einem Web-Viewer oder einer Tablet-Version. Andernfalls kann die Reichweite durch die Anzahl der verfügbaren Headsets und das für deren Verwaltung erforderliche Personal eingeschränkt sein.

Produktvorführungen, Kongresse und Pharmamarketing

Auf einer Fachveranstaltung kann VR dazu beitragen, Besucher an einen Stand zu locken und dem Team den Einstieg in ein Gespräch zu erleichtern. Außerdem kann sie Ihrem Stand helfen, sich von Dutzenden anderen abzuheben. Über den Stand hinaus unterstützt Virtual Reality im Pharmavertrieb Produkteinführungen und Präsentationen vor medizinischen Fachkräften, indem sie es den Außendienstmitarbeitern ermöglicht, einem Facharzt die Funktionsweise eines Geräts oder eines Wirkmechanismus zu veranschaulichen, anstatt diese nur zu beschreiben.

Zu den Anwendungsbereichen gehören:

• Virtuelle Vorführungen von Geräten und Verabreichungssystemen;

• Eindringliche Erfahrungen mit Krankheitszuständen;

• Produktleitfäden bei Gesprächen mit Interessengruppen.

Ein gut dokumentiertes Beispiel ist die Tagung der American Headache Society im Jahr 2019. Ein interaktives VR-Erlebnis, das für ein Stand von Amgen und Novartis zum Thema wissenschaftliche Angelegenheiten führte Migräne-Spezialisten in Form einer virtuellen Schnitzeljagd mit Quizfragen durch die molekularen Grundlagen der Migräne. Ein physisches 3D-Modell des Gehirns bildete das Herzstück des Standes, und mithilfe von Analysedaten konnte der Kunde erkennen, wo beim Publikum Wissenslücken bestanden. Somit diente das VR-Erlebnis auch als Messinstrument.

Es ist erwähnenswert, dass die kosteneffizientesten Programme dieselben 3D-Elemente sowohl für die VR-Umgebung als auch für die Bildschirmschleife auf der Messe, das MSL-Tablet und die Website wiederverwenden. Der entscheidende Tipp lautet daher, ein skalierbares Erlebnis zu schaffen, das an vielen Orten eingesetzt werden kann.

Die mögliche Einschränkung. Die Logistik rund um die Headsets kann auf einem Kongress zu einer echten Belastung werden. Hygiene, Aufladen, Personal, Warteschlangenmanagement und ein Bildschirm für Zuschauer erfordern zusätzliche Vorbereitungen. Berücksichtigen Sie diese Anforderungen im Standplan und im Budget getrennt von der Produktion der VR-Inhalte.

Vorteile und Grenzen von VR in der Pharmabranche

Jeder Vorteil der VR ist mit einer Einschränkung verbunden. Am ehrlichsten ist es, beide Aspekte nebeneinander darzustellen.

Bei allen VR-Programmen in der Pharmabranche zeigt sich das gleiche Muster: VR macht Inhalte leichter verständlich, doch der Aufwand verlagert sich auf die Vorbereitung, Validierung und Logistik.

Wann ist VR das richtige Format für ein Pharmaprojekt?

VR eignet sich besonders gut, wenn der Nutzer Handlungen ausführen, einen Vorgang sicher üben, sich in einer räumlichen Umgebung bewegen oder mit einem komplexen Objekt umgehen muss.

Wenn keine dieser Interaktionen unverzichtbar ist, ist ein Nicht-VR-Format möglicherweise praktischer. Dennoch müssen Sie die Inhalte an Ihre Bedürfnisse anpassen:

• Wie erklärt man einem breiten Publikum einen Wirkmechanismus? A 3D-MoA-Animation lässt sich leichter verteilen, einfacher genehmigen und funktioniert auf jedem Bildschirm.

• Jemanden bei der Arbeit an echten Geräten anleiten? AR blendet Anweisungen über ein Tablet oder eine Smart-Brille in die Arbeitsumgebung ein, ohne diese zu ersetzen.

• Benötigen Sie Zugriff ohne Hardware? Webbasiertes interaktives 3D erreicht jeden über einen Browser mit einem angemessenen Maß an Immersion.

Wenn man sich frühzeitig für das richtige Format entscheidet, lassen sich unnötige Produktions- und Entwicklungskosten vermeiden. VOKAs Entwicklung von VR- und AR-Anwendungen für den medizinischen Bereich Unser Team kann Ihnen dabei helfen, immersive Optionen mit Alternativen zu vergleichen und – sobald das Format feststeht – ein maßgeschneidertes VR-Erlebnis für die Pharmabranche zu entwickeln.

VR sollte für die richtige Aufgabe ausgewählt werden, nicht nur wegen der Neuheit

In allen fünf Anwendungsbereichen bietet VR drei Arten von Nutzen: sicheres Üben in Umgebungen, in denen Fehler kostspielig sind, räumliches Verständnis komplexer medizinischer und wissenschaftlicher Strukturen sowie immersive wissenschaftliche Kommunikation für ein Fachpublikum.

Die Technologie hat in der Pharmabranche die Proof-of-Concept-Phase hinter sich gelassen, und Beispiele wie das Programm von Takeda an 13 Standorten zeigen, dass sie im industriellen Maßstab eingesetzt wird. Es handelt sich jedoch nicht um ein Standardformat. VR rechtfertigt ihre Kosten, wenn Immersion und Interaktion zur Erfüllung einer bestimmten Aufgabe erforderlich sind, und rechtfertigt sie nicht, wenn diese nur aus Gründen der Neuartigkeit hinzugefügt werden. Viele andere Inhaltstypen können unter bestimmten Umständen ebenso effektiv sein.

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