S robotikou a automatizovanou výrobou proti pandemii koronaviru

BoKa Automatisierung vyvinula robotickou buňku s robotem Fanuc, aby byla práce s koronavirovými testy v režimu drive-through rychlejší a bezpečnější. (Fanuc) / BoKa Automation vyvinula robotickou buňku s robotem Fanuc, aby testování na koronavirus v režimu drive-through bylo rychlejší a bezpečnější. (Fanuc)

Robotec Solutions aktuálně staví hned několik robotických systémů pro globální společnosti v oblasti zdravotnictví a diagnostiky. (Robotec Solutions PlasticMate)

Aalborgská univerzitní nemocnice využívá automatizovaná řešení, aby roboti ulehčili personálu při manipulaci s krevními vzorky. (Kuka) / Aalborgská univerzitní nemocnice ulehčila laboratornímu personálu od zátěže při manipulaci s krevními vzorky pomocí automatizovaných řešení. (Kuka)

Teamtechnik uvede složitý montážní a testovací stroj pro produkt na diagnostiku koronaviru. (Teamtechnik)

PIA Automation nabízí plně automatické montážní linky pro vysokorychlostní výrobu roušek. (PIA) / PIA Automation poskytuje plně automatické montážní linky pro výrobu roušek vysokou rychlostí. (PIA)

S pomocí inovativních přístupů podporují specialisté na robotiku a automatizaci boj proti pandemii koronaviru. Roboti tak pomáhají při provádění testů na COVID-19 a jejich vyhodnocování v laboratoři, automatizují výrobu zdravotnického vybavení nebo ochranných pomůcek. A na automatizovaných montážních linkách vznikají denně statisíce naléhavě potřebných roušek. Pohled do praxe.

Ačkoliv některé výroby během pandemie COVID-19 stály nebo stojí, existují i firmy, které musí urgentně zvýšit svou výrobní kapacitu – například kvůli výrobě materiálů pro testy na COVID-19 nebo ochranných pomůcek, jako jsou roušky. Zde pomáhají automatizované výrobní procesy a technologie automatizace, které umožňují dosáhnout počtů kusů, jež by manuální výroba nezvládla – zvláště při aktuálních pravidlech odstupu a omezení kontaktu.

A také při realizaci testů na COVID-19 nebo při následných pracích v laboratoři mohou automatizovaná řešení ulevit a ochránit lidi, protože technologie a nikoliv člověk jsou v přímém kontaktu s možnými nakaženými koronavirem. Specialisté na automatizaci přišli s řadou nápadů, což velmi oceňuje Patrick Schwarzkopf, jednatel odborné asociace VDMA pro robotiku a automatizaci: „Ochota pomáhat a kreativita firem nás ohromily,“ chválí Schwarzkopf. „Ze všech stran přicházejí iniciativy a nové nápady, jak využít automatizační techniku k zvládnutí krize s koronavirem. Přitom firmy ukazují neuvěřitelnou rychlost: právě nás obklopuje silný vítr podnikatelského ducha.“

Robotický drive-through pro masové testování na COVID-19

Jedním z nápadů, jak kromě „sociálního distancování“ může přispět i „průmyslový přístup“ k potlačení viru COVID-19, pochází z Dorfprozeltenu v Dolním Franku. Tam společnost BoKa Automatizace vyvinula robotickou buňku, která má urychlit a zpřesnit automatizované provádění testů na COVID-19 v režimu drive-through. Místo zdravotnického personálu jsou zde nasazeny video systém a robot Fanuc, které řídí testování a sběr vzorků.

Řidič se identifikuje přes tablet prostřednictvím bočního okna svého vozu a robot Fanuc LR-Mate mu předá zkumavku na test. Video návod vede při odběru vzorku. „Aby bylo možné zajistit, že každý test bude použitelný, může být odběr vzorku sledován kamerou a dohlížen zdravotnickým personálem,“ vysvětluje Severin Bobon, spolumajitel BoKa Automatizace. Na závěr robot odveze použitou zkumavku – a uloží ji do skladu před transportem do laboratoře.

Testy jsou přiřazovány pomocí čárových kódů na jednotlivých zkumavkách. Každý testovaný musí na začátku naskenovat svůj občanský průkaz, aby robot mohl přiřadit data ke konkrétnímu testu. Jelikož je systém určen pro dva lidi současně, může denně a na jedné stanici bezkontaktně a automatizovaně odebrat přibližně 500 vzorků – a to v nepřetržitém provozu 24 hodin denně. Pro srovnání: drive-in testovací stanice s lékařským personálem dosahují (i kvůli omezené otevírací době) obvykle jen asi 200 testů denně.

Roboti automatizují výrobu testovacího vybavení

Kromě takových odběrů hraje důležitou roli při boji s pandemií i krevní testování na přítomnost protilátek. Ale odkud pochází materiál pro tolik testů na COVID-19? Částečně z zařízení společnosti Robotec Solutions. Švýcarští specialisté na robotiku aktuálně staví několik robotických linek pro globální firmy v oblasti zdravotnictví a diagnostiky.

V takové lince roboti vykládají v čisté místnosti formové díly, které jsou potřebné pro krevní testy. Tyto díly se například vyrábějí vstřikováním u firmy Flex Precision Plastics. Po úspěšném vykládání jsou kontrolovány vysokonapěťovými testy, vizuálními systémy a sofistikovanou senzorikou na kvalitu. Dobré díly jsou následně laserově označeny a vyloženy na dopravník nebo rovnou zabaleny.

Protože poptávka po těchto jednorázových výrobcích, které je nutné po každém testu vyměnit, výrazně vzrostla kvůli pandemii, společnost Robotec realizovala během krátké doby pět takových linek, a to pod velkým tlakem a za přísných hygienických opatření: „Náš tým důsledně plní požadavky švýcarských zdravotnických úřadů – naše roboty nikoliv,“ říká CEO Nick Koch.

Roboti zvládají monotónní třídění a kontrolu testů na COVID-19

Manipulace s velkým množstvím krevních vzorků a testů při vyhodnocování je velmi náročná. To ukazuje například Univerzitní nemocnice Aalborg v Dánsku, která již před pandemií využívala robotickou automatizaci, aby odlehčila personálu laboratoře. Už před krizí zde denně přicházelo až 3 000 krevních vzorků. Ty je třeba zkontrolovat a roztřídit – úkol je na jednu stranu monotónní a časově náročný, na druhou stranu vyžaduje zvláštní pečlivost. Aby mohli zdravotníci v aktuální mimořádné situaci věnovat čas jiným úkolům, nyní zde automaticky zastupují dva roboty Kuka z řady KR Agilus, jeden typu KR 3 a druhý typu KR 10.

V laboratoři umístí zaměstnankyně inteligentní přepravní boxy na dopravník robotické linky. První robot otevře box, odebere krevní vzorky a odloží je na třídění. Poté druhý robot Kuka roztřídí vybalené skleněné zkumavky podle barvy víček. Předtříděné vzorky jsou tak z linky vyvedeny, aby je mohl laborant provést krevní test. Průměrně na jedno balení potřebuje zařízení 1,5 minuty a dokáže tak za hodinu zpracovat až čtyřicet balení. Technicky je tato řešení možné využít i pro třídění jakýchkoliv testů – včetně testů na COVID-19. Podmínkou je pouze, aby testovací materiál, ať už krevní vzorky nebo tyčinky, byl v skleněných zkumavkách, které se dostanou do robotické linky v inteligentních přepravních boxech.

Úprava robotů: 3D tisk ochranných štítů

Kuka roboti jsou rovněž aktivní v řadě dalších aktuálních projektů „antikorona“: například v severní Itálii u firmy Caracol-AM, kde pomocí 3D tisku tisknou každých pět minut držák na hlavu pro ochranné štíty. Denně tak vyrobí více než 1 000 kusů. Tyto držáky, vytisknuté roboty Kuka, jsou doplněny plexisklem, které má chránit před kapénkami. Část produkce věnuje italská firma Caracol-AM místním nemocnicím a institucím.

„Během nouzového stavu COVID-19 chceme přispět našimi 3D tiskovými metodami. Díky našim zkušenostem v této oblasti jsme mohli rychle reagovat a upravit výrobu,“ říká Francesco De Stefano, CEO společnosti Caracol-AM. Příklad ukazuje, jak rychle lze moderní roboty přizpůsobit novým úkolům.

Automatizace pro laboratoře – odlehčení personálu

Na pražské nemocnici Bulovka zase pomáhá lehký robot LBR iiwa od Kuka personálu při testování vzorků na COVID-19. „Covid-testovací buňka“ byla vyvinuta a uvedena do provozu Českým institutem informatiky, robotiky a kybernetiky (CIIRC). Kapacita této robotické buňky je 700 testů denně. V případě potřeby může zařízení běžet i v noci.

Jinde se rovněž aktivně vyvíjejí robotická řešení, která mají odlehčit personálu laboratoří. Například tým dceřiné společnosti Hahn-Cobot Rethink Robotics právě testuje řešení cobot pro automatizaci laboratorních činností. Používají k tomu kolaborativního robota Sawyera. S pomocí cobotu jsou pracovníci laboratoře uvolněni od opakujících se úkonů a chráněni před nebezpečnými činnostmi. Díky podpoře Sawyera je také možné lépe dodržovat odstupy v menších pracovních prostorách. První instalace této technologie pro laboratoře je plánována na léto 2020.

Další firmy skupiny Hahn chtějí pomoci zvýšit počet testů na COVID-19 a díky automatizované výrobě zajistit větší výrobu spotřebního materiálu, například pipetových špiček. Během čtyř týdnů navrhly sesterské firmy Hahn Robotics a Waldorf Technik robotickou automatizaci, která odebírá pipetové špičky z plastové vstřikovací formy.

Diagnostika COVID-19: montážní linky pro zdravotnickou techniku jsou v rozkvětu

V oblasti zdravotnické techniky je také trendem umožnit diagnostické analýzy přímo na místě, například v ordinacích praktických lékařů, místo časově náročného posílání vzorků do centrálních laboratoří. Aby mohly být takové rychlé testy pro pacientsky blízkou diagnostiku (Point-of-Care-Testing) vyráběny ve velkém, musí být sestavovány na automatizovaných linkách. Takové linky například staví i strojírenská firma Teamtechnik. Nedávno například pro jeden produkt na diagnostiku COVID-19 vyrobila první automatickou montážní a testovací linku.

A ve Freibergu na Neckaru je to žhavé: „Poptávka po kapacitách pro takové montážní a testovací linky pro diagnostické produkty je obrovská a urgentní. Dostáváme dotazy z Česka i ze zahraničí,“ uvádí Frank Hack, který je výkonným ředitelem v oblasti medtech ve společnosti Teamtechnik. Také strojírenská firma Contexo z regionu Remstal okamžitě reagovala na zvýšenou poptávku po montážních linkách pro zdravotnická zařízení a zvýšila kapacity. V minulosti již společně s diagnostickým specialistou Curetis navrhla automatické minilaboratoře a postavila odpovídající montážní linky pro decentralizaci testů na zápal plic.

Plně automatizovaná masová výroba roušek

Dalším důležitým aspektem při potlačování pandemie je kromě testování a diagnostiky také rychlá a masová výroba ochranných pomůcek, například roušek. Výrobce montážních linek PIA Automation proto nabízí plně automatické výrobní linky pro vysokorychlostní výrobu roušek. Od rychlého šíření viru přišlo na PIA v Amberg více než 100 poptávek z celého světa.

Mnoho domácích firem také reaguje na výzvu a zakládá národní výrobu osobních ochranných pomůcek. Mezi nimi je firma Zettl Automotive, která ve spolupráci s PIA rozjíždí výrobu roušek. Společně s firmou Sandler AG, jež vyrábí netkanou textilii pro jednorázové masky, založily PIA a Zettl „Maskový svaz Bavorska“. Tento svaz chce za několik týdnů denně vyrábět statisíce roušek. Každá plně automatická výrobní linka od PIA může denně dodat až 140 000 roušek (v závislosti na typu a materiálu), což je mnohonásobek toho, co se aktuálně vyrábí ručně.

Bosch & Co: ještě více automatizovaných výrobních linek na roušky

A nejen v Bavorsku běží automatizované výrobní linky na roušky: také Fraunhoferův ústav pro výrobní technologie IPT z Aachenu společně s IBF Automation z Freudenbergu na základě zakázky od společnosti Moss z Lennestadtu v Sauerlandu buduje výrobní linku na roušky. Cílem je vybudovat zařízení, které denně vyrobí 50 000 roušek. Následně mají být v Německu zřízeny ještě tři další linky, aby se výroba mohla rozšířit na denní kapacitu 200 000 roušek.

Také ve firmě Bosch začali s výrobou roušek a ochranných masek. 13 závodů Bosch v devíti zemích začalo samostatně vyrábět roušky pro svůj místní potřebu. Dále Bosch aktuálně buduje dvě plně automatické výrobní linky v závodě ve Stuttgartu-Feuerbachu – další mají následovat v Eberbachu (Odenwald) a v Indii či Mexiku. „Naše speciální strojírenská divize během několika týdnů navrhla odpovídající zařízení,“ říká šéf Bosch Volkmar Denner. Konstrukční plány Bosch také zdarma poskytla dalším firmám. Celkově tak může být denně vyrobeno více než 500 000 masek.