Z robotyką i zautomatyzowaną produkcją przeciwko pandemii koronawirusa

BoKa Automatisierung opracowała komórkę robotyczną z robotem Fanuc, aby przyspieszyć i zwiększyć bezpieczeństwo przeprowadzania testów na koronawirusa w procedurze drive-through. (Fanuc) / BoKa Automation has developed a robot cell with a Fanuc robot to make corona testing faster and safer in a drive-through procedure. (Fanuc)

Robotec Solutions obecnie buduje kilka systemów robotycznych dla globalnych firm w sektorze opieki zdrowotnej i diagnostyki. (Robotec Solutions PlasticMate)

Uniwersytecki Szpital w Aalborgu korzysta z rozwiązań zautomatyzowanych, aby roboty odciążyły personel w obsłudze próbek krwi. (Kuka) / Uniwersytecki Szpital w Aalborgu odciążył personel laboratoryjny od obowiązków związanych z obsługą próbek krwi za pomocą rozwiązań zautomatyzowanych. (Kuka)

Teamtechnik uruchamia złożony system montażowy i testowy dla produktu diagnostycznego COVID-19. (Teamtechnik)

PIA Automation oferuje w pełni zautomatyzowane linie montażowe do szybkiej produkcji masek na twarz. (PIA) / PIA Automation provides fully automatic assembly lines for high-speed production of face masks. (PIA)

Innowacyjne podejścia wspierają specjalistów ds. robotyki i automatyki w walce z pandemią koronawirusa. Tak roboty pomagają w przeprowadzaniu testów na COVID-19 i ich analizie w laboratorium, automatyzują produkcję sprzętu medycznego lub odzieży ochronnej. A na zautomatyzowanych liniach montażowych codziennie powstają setki tysięcy pilnie potrzebnych maseczek ochronnych. Krótki wgląd w praktykę.

Chociaż w trakcie pandemii COVID-19 niektóre produkcje stanęły lub stoją, to są też firmy, które muszą pilnie zwiększyć moce produkcyjne — na przykład ze względu na produkcję materiałów do testów na koronawirusa lub sprzętu ochronnego, takiego jak maseczki. Tu pomagają zautomatyzowane procesy produkcyjne i technologie automatyzacji, umożliwiające osiągnięcie liczby sztuk, które przy produkcji ręcznej byłyby niemożliwe — zwłaszcza przy obowiązujących obecnie zasadach dystansu i ograniczeń kontaktu.

A także przy realizacji testów na COVID-19 czy przy pracach w laboratorium automatyczne rozwiązania mogą odciążyć i chronić ludzi, ponieważ technologia i nie człowiek mają bezpośredni kontakt z potencjalnie zarażonymi. Specjaliści od automatyzacji wymyślili wiele rozwiązań, co bardzo cieszy Patricka Schwarzkopfa, dyrektora zarządzającego stowarzyszenia branżowego VDMA ds. robotyki i automatyki: „Gotowość do pomocy i kreatywność przedsiębiorstw nas zaskoczyły” — chwali Schwarzkopf. „Z każdej strony napływają inicjatywy i nowe pomysły na wykorzystanie technologii automatyzacji w walce z kryzysem wywołanym przez koronawirusa. Firmy wykazują przy tym oszałamiającą szybkość: to jakby wiatr w żagle niósł ducha przedsiębiorczości.”

Robotyczny drive-through do masowych testów na COVID

Jednym z takich pomysłów, jak oprócz „social distancing” może przyczynić się do ograniczenia rozprzestrzeniania się koronawirusa, jest rozwiązanie z Dorfprozelten w Bawarii. Tam firma BoKa Automatisierung opracowała komórkę robotyczną, aby zautomatyzować szybciej i bezpieczniej przeprowadzanie testów na COVID-19 w systemie drive-through. Zamiast personelu medycznego używa się systemu wideo oraz robota Fanuc, które kierują testami i zbierają próbki.

Za pomocą tabletu kierowca identyfikuje się przez boczne okno pojazdu, a robot Fanuc LR-Mate podaje mu probówkę. Instrukcja wideo prowadzi przez pobranie próbki. „Aby zapewnić, że każdy test jest użyteczny, pobranie wymazu może być nadzorowane przez wykwalifikowaną osobę za pomocą transmisji z kamery” — wyjaśnia Severin Bobon, współwłaściciel BoKa Automatisierung. Na końcu robot zabiera używaną probówkę i magazynuje ją do transportu do laboratorium.

Przydział próbki odbywa się za pomocą kodów kreskowych na poszczególnych probówkach. Każda osoba testowana musi na początku zeskanować swój dowód osobisty, aby robot mógł przypisać dane do konkretnego testu. System jest przystosowany do obsługi dwóch osób jednocześnie, co pozwala na bezkontaktowe i zautomatyzowane pobranie około 500 próbek dziennie na jednej linii — i to w trybie 24-godzinnym. Dla porównania: stacje drive-in obsługujące testy z personelem medycznym (ze względu na ograniczone godziny otwarcia) zwykle wykonują około 200 testów na COVID-19 dziennie.

Roboty automatyzują produkcję sprzętu do testów

Oprócz takich testów wymazowych, ważną rolę w walce z pandemią odgrywają testy krwi na obecność przeciwciał. Ale skąd pochodzi materiał na liczne testy na koronawirusa? Między innymi z urządzeń firmy Robotec Solutions. Szwajcarscy specjaliści od robotyki obecnie budują kilka linii robotycznych dla globalnych firm z branży opieki zdrowotnej i diagnostyki.

W takiej linii roboty rozładowują w czystym pomieszczeniu elementy formujące, potrzebne do testów krwi. Elementy te są produkowane między innymi metodą wtrysku w firmie Flex Precision Plastics. Po pomyślnym rozładunku są poddawane testom wysokiego napięcia, kontroli wizualnej i zaawansowanej technologii sensorowej, aby sprawdzić ich jakość. Dobre elementy są następnie laserowo oznaczane i wyprowadzane na taśmę lub od razu pakowane.

Bo zapotrzebowanie na te jednorazowe elementy, które trzeba wymieniać po każdym teście, znacznie wzrosło w związku z pandemią. Ze względu na dużą potrzebę automatyzacji, Robotec zrealizował w krótkim czasie aż pięć takich linii, działających pod presją i przy ścisłych normach higienicznych: „Nasz zespół ściśle przestrzega wytycznych szwajcarskich służb zdrowia — nasze roboty nie muszą tego robić” — mówi CEO Nick Koch.

Roboty przejmują monotonne sortowanie i sprawdzanie testów na COVID-19

Obsługa wielu próbek krwi i testów w analizie jest bardzo czasochłonna. Widać to na przykładzie szpitala uniwersyteckiego w Aalborg w Danii, który już przed pandemią korzystał z rozwiązania automatyzacji opartego na robotach, aby odciążyć personel laboratorium. Już przed kryzysem COVID-19 do placówki trafiało nawet do 3 000 próbek krwi dziennie. Muszą być one sprawdzone i posegregowane — zadanie to jest monotonne i czasochłonne, a jednocześnie wymaga dużej staranności. Aby odciążyć personel szpitalny, szczególnie w obecnej wyjątkowej sytuacji, automatycznie przejęły je dwa roboty Kuka z serii KR Agilus, jeden typu KR 3, drugi typu KR 10.

W laboratorium pracownik umieszcza inteligentne pojemniki transportowe na taśmie podającej robotów. Pierwszy robot otwiera pojemnik, pobiera próbki krwi i odstawia je do sortowania. Następnie drugi robot Kuka sortuje wyjęte z opakowań probówki według koloru nakrętki. Wstępnie posegregowane próbki są wyprowadzane z urządzenia tak, aby personel mógł przeprowadzić badanie krwi. Średnio na jedną skrzynkę potrzeba 1,5 minuty, co pozwala na obsłużenie do 40 skrzynek na godzinę. Technicznie rozwiązanie to można wykorzystać do sortowania dowolnych testów — także testów na COVID-19. Warunkiem jest jedynie, aby próbki, czy to krwi, czy wymazów, znajdowały się w probówkach i trafiały do robotycznych pojemników transportowych w urządzeniu.

Robotyczne przystosowania: druk 3D maseczek ochronnych

Ponadto roboty Kuka są aktywne w wielu innych aktualnych projektach „anty-Corona”: na przykład w północnych Włoszech, w firmie Caracol-AM, gdzie co pięć minut drukują za pomocą druku 3D opaski na głowę do maseczek ochronnych. Codziennie powstaje ponad 1000 sztuk. Drukowane przez roboty Kuka opaski są uzupełniane przez przezroczystą osłonę z plexiglasu, która ma chronić przed zakażeniem kroplami. Część produkcji firma włoska Caracol-AM przekazuje lokalnym szpitalom i instytucjom.

„Podczas kryzysu wywołanego COVID-19 chcemy wnieść wkład za pomocą naszych metod druku 3D. Dzięki doświadczeniu w tej dziedzinie mogliśmy szybko zareagować i zmienić naszą produkcję” — mówi Francesco De Stefano, CEO Caracol-AM. Przykład ten pokazuje również, jak szybko nowoczesne roboty można przystosować do nowych zadań.

Automatyzacja w laboratorium — odciążenie personelu

W czeskim szpitalu Bulovka w Pradze wspiera personel medyczny robot lekki Kuka LBR iiwa. Tamtejsza „komórka testowa na COVID-19” została opracowana i uruchomiona przez Czech Institute of Informatics, Robotics and Cybernetics (CIIRC). Może przeprowadzić do 700 testów dziennie. W razie potrzeby może działać także nocą.

W innych miejscach specjaliści od robotyki aktywnie opracowują rozwiązania odciążające personel laboratorium. Na przykład firma Hahn Group, której spółka córka Rethink Robotics testuje obecnie rozwiązanie cobot do automatyzacji prac laboratoryjnych, wykorzystując kolaboracyjnego robota Sawyera. Dzięki temu pracownicy laboratorium są odciążeni od powtarzalnych czynności i chronieni przed niebezpiecznymi zadaniami. Wsparcie od Sawyera pozwala także na lepsze przestrzeganie zasad dystansu w mniejszych pomieszczeniach roboczych. Pierwsze instalacje tej technologii dla laboratoriów planowane są na lato 2020.

Inne firmy z grupy Hahn chcą pomóc w zwiększeniu liczby testów na COVID-19 i zapewniają automatyczną produkcję materiałów zużywalnych, takich jak końcówki pipet. W ciągu czterech tygodni siostrzane firmy Hahn Robotics i Waldorf Technik zaprojektowały i uruchomiły automatyczne rozwiązanie, które wyjmuje końcówki pipet z wtryskarki z tworzywa sztucznego.

Diagnostyka COVID-19: linie montażowe dla sprzętu medycznego rosną w siłę

W branży medycznej rośnie także trend umożliwiania bezpośredniej diagnostyki na miejscu, na przykład w gabinetach lekarzy rodzinnych, zamiast czasochłonnego wysyłania próbek do centralnych laboratoriów. Aby takie szybkie testy do diagnostyki na miejscu (Point-of-Care-Testing) mogły być dostępne na dużą skalę, muszą być montowane na zautomatyzowanych liniach. Takie linie produkuje między innymi firma Teamtechnik. Niedawno firma ta wyprodukowała pierwszą automatyczną linię montażową i testową dla produktu diagnostycznego na koronawirusa.

I druty w Freibergu nad Neckarem świecą gorąco: „Zapytania o moce produkcyjne takich linii montażowych i testowych dla produktów diagnostycznych są ogromne i pilne. Otrzymujemy zgłoszenia z kraju i zagranicy” — mówi Frank Hack, dyrektor zarządzający działem Medtech w Teamtechnik. Również firma Contexo z regionu Remstal zareagowała natychmiast na rosnące zapotrzebowanie na linie montażowe dla urządzeń medycznych i zwiększyła moce produkcyjne. W przeszłości firma ta wspólnie z firmą Curetis zaprojektowała automatyczną mini-laboratorium i wyprodukowała odpowiednią linię montażową do decentralizacji testów na bakterie wywołujące zapalenie płuc.

W pełni zautomatyzowana masowa produkcja maseczek ochronnych

Kolejnym ważnym aspektem ograniczania pandemii, obok testów i diagnostyki, jest szybka i masowa produkcja sprzętu ochronnego, takiego jak maseczki. Producent linii montażowych, PIA Automation, oferuje zatem w pełni zautomatyzowane linie montażowe do szybkiej produkcji maseczek ochronnych. Od początku gwałtownego rozprzestrzeniania się wirusa w PIA w Amberg zgłoszono ponad 100 zapytań z całego świata.

Wiele krajowych firm również odpowiada na apel i buduje krajową produkcję odzieży ochronnej. Wśród nich firma Zettl Automotive, która we współpracy z PIA rozwija produkcję maseczek ochronnych. Wspólnie z firmą Sandler AG, produkującą włókninę do masek jednorazowych, PIA i Zettl założyły „Masken-Verbund-Bayern”. Celem jest w ciągu kilku tygodni produkcja setek tysięcy maseczek dziennie. Każda w pełni zautomatyzowana linia produkcyjna PIA może dostarczyć do 140 000 maseczek ochronnych (w zależności od typu i materiału) dziennie, co jest wielokrotnie więcej niż obecnie produkcja ręczna.

Bosch i inni: jeszcze więcej zautomatyzowanych linii produkcyjnych maseczek

Automatyczne linie produkcyjne maseczek nie działają tylko w Bawarii: również Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT z Aachen, we współpracy z IBF Automation z Freudenberg, buduje na zlecenie firmy Moss z Lennestadt w Sauerlandzie linię produkcyjną maseczek ochronnych. Partnerzy projektu mają na celu uruchomienie linii, która codziennie będzie w stanie wyprodukować 50 000 maseczek. Następnie planuje się uruchomienie kolejnych trzech linii w Niemczech, aby zwiększyć produkcję do 200 000 maseczek dziennie.

W firmie Bosch także rozpoczęto produkcję maseczek na twarz i nos. 13 zakładów Bosch w dziewięciu krajach samodzielnie produkuje maski na potrzeby lokalne. Dodatkowo Bosch obecnie uruchamia dwie w pełni zautomatyzowane linie produkcyjne w Stuttgarcie-Feuerbach — kolejne powstaną w Erbacher (Odenwald), Indiach i Meksyku. „Nasz dział specjalistycznych maszyn zaprojektował w zaledwie kilka tygodni odpowiednią linię” — mówi szef Bosch Volkmar Denner. Plany konstrukcyjne Bosch udostępnił także innym firmom bezpłatnie. W sumie dziennie można wyprodukować ponad 500 000 maseczek.