Pokročilé integrované automatizační řešení zvyšuje výrobní kapacitu a kvalitu a drží kontaminaci na uzdě

Společnost Rychiger AG přetváří náročný výrobní proces s využitím asynchronního přepravního systému a centralizovaných dat

Úkol

Náročný výrobní proces vyžadoval nahrazení manuálních procesů plně automatizovaným a plně integrovaným řídicím a automatizačním řešením

Řešení

► Technologie nezávislých vozíků MagneMotion

► Programovatelná automatická řídicí jednotka Allen-Bradley ControlLogix L8

► Programovatelná automatická řídicí jednotka Allen-Bradley GuardLogix L7S

► Servoměniče Allen-Bradley Kinetix

► Dva tencí klienti Allen-Bradley VersaView 5200

► Software FactoryTalk View SE SCADA

► ThinManager

► Síť EtherNet/IP

► Přepínače se správou Stratix 5400 a 5700

Výsledky

► Méně manuálních zásahů

► Zvýšená opakovatelnost a kvalita

► Snížená možnost kontaminace

► Plně integrované řídicí/výrobní řešení

► Vysoce škálovatelná a přizpůsobitelná architektura

Pozadí

V boji proti nakažlivým onemocněním mohou přesné a včasné výsledky rozhodnout mezi životem a smrtí.

Jedním z nejzásadnějších pokroků medicíny je tak právě rychlá diagnóza, která často vychází z diagnostiky.

I když ve vás pohled na zdravotnický personál s tácem plným stříkaček může vyvolat paniku, tyto testy jsou směrodatné pro vaši diagnózu i léčbu – a s nástupem pokročilých technologií vám také mohou zachránit život.

Díky novodobým činidlům a technologiím pro automatizovanou analýzu došlo v diagnostice a syndromovém testování infekčních chorob (SIDT) za posledních několik desítek let k výraznému pokroku. Nemoci jsou tak na základě laboratorních výsledků rychleji identifikovány a život zachraňující léčba je nasazena dříve.

Design s důrazem na kvalitu

Stejně jako u všech vědeckých postupů je tento procesní řetězec tak silný, jak silný je jeho nejslabší článek, a proto zdravotnictví podléhá celé řadě předpisů a soustředí se na kvalitu. V případě infekčních chorob jsou zásadní rychlé a přesné výsledky. Nejdůležitější je optimální dodávka vzorků pacienta, aby se zaručilo, že vzorek není poškozený, zkažený nebo zničený. Při dodávce vzorků je zásadní zajistit, že nic z toho, co přijde se vzorkem pacienta do styku, není kontaminováno.

Jeden z předních hráčů v odvětví diagnostiky a SIDT se při výrobě svých jednorázových testovacích kazet, tj. jednorázových modulů s uzavřeným systémem, které obsahují veškeré chemické látky potřebné k izolování, amplifikaci a detekování nukleové kyseliny ze vzorku pacienta při IVD testování, spoléhal do značné míry na manuální procesy.

U všech manuálních výrobních procesů – zejména takových procesů, které se silně spoléhají na pracovníky – existuje možnost vstupu znečišťujících látek. Manuální procesy mohou také ovlivnit kvalitu, opakovatelnost a výnosy výroby.

Právě motivace zvýšit kvalitu a výrobní kapacitu a zároveň omezit ztráty přiměla tuto společnost obrátit se na švýcarskou společnost Rychiger AG, která je odborníkem na navrhování, vývoj a výrobu zakázkových řešení pro balicí stroje ve zdravotnictví a potravinářském a nápojovém průmyslu.

„Zajišťujeme rychlejší a kvalitnější výsledky, které poskytovatelům zdravotní péče pomáhají zlepšit péči o pacienty i jejich spokojenost,“ vysvětluje zástupce koncového zákazníka. „Naše řešení v podobě testovacích kazet představuje standard syndromové diagnostiky infekčních onemocnění. Pacienti a lékaři spoléhají na to, že jim rychle předáme přesné výsledky, a my si ceníme partnerství, která nám umožňují neustále zlepšovat své procesy a péči poskytovanou lidem hledajícím odpovědi.“

Nižší variabilita a vyšší kvalita

„Cílem našeho zákazníka bylo plně automatizovat proces výroby kazet a zároveň snížit kontaminaci na absolutní minimum,“ objasňuje Bruno Lauener, manažer pro klíčové zákazníky oddělení odbytu ve zdravotnictví společnosti Rychiger. „Řešení muselo plně automatizovat manipulaci s kazetami, aby se zajistila konzistentnost procesu, snížila možnost kontaminace a zvýšila výrobní kapacita.“

Koncový uživatel měl stejně jako společnost Rychiger AG předchozí zkušenost s automatizačními řešeními společnosti Rockwell Automation. Dokonce měl i zkušenost s technologií nezávislých vozíků (ICT) MagneMotion®, protože v minulosti v rámci své firmy vyvinul systém, který tuto technologii využíval. V konečném důsledku se tak tyto dvě společnosti dohodly, že s ohledem na flexibilitu, přesnost a opakovatelnost, kterou tato technologie nabízí pro náročné vícestupňové montážní procesy, jako je tento, bude nový stroj vycházet z ICT MagneMotion.

Zákazník společnosti Rychiger hledal řešení, které by usnadnilo přesun lehkých nákladů, jako jsou komponenty kazet, a zároveň plně zachovalo možnosti sledování a monitorování a kratší doby cyklů. Přesnější řízení a inteligentní pohyb by mohl optimalizovat účinnost a rychlost montáže a zároveň předejít narušení. Vzhledem k tomu, že má systém MagneMotion méně pohyblivých částí než tradiční systémy, mohl by pomoct zkrátit čas strávený údržbou a odstávkami, zjednodušit manipulaci s kazetami a zvýšit tak celkovou produktivitu a také by mohl navýšit opakovatelnost procesů na vyšší kvalitativní úrovni.

Přesnost, flexibilita, opakovatelnost

Systém MagneMotion využívající přesné kolejnice vnáší do prostředí automatizace, která vyžadují vyšší rychlost a méně odstávek, mimořádnou přesnost a flexibilitu. Řada nezávislých nosičů vytváří účinný dopravníkový systém s variabilním pohybem, jehož celková rychlost nezávisí na nejpomalejším procesu.

„Toto řešení zdvojnásobuje – nebo v tomto případě ztrojnásobuje – nejpomalejší proces a zajišťuje tak plynulost celého provozu, systém už tedy nebrzdí nejpomalejší fáze montáže kazety,“ vysvětluje Lauener. „V případě systému MagneMotion mohou všechny tyto faktory výrazně zvýšit rychlost a dodávka život zachraňujících produktů do laboratoří tak bude rychlá a přesná.“

Škálovatelnost a přizpůsobitelnost

Christian Sigrist, vedoucí inženýr automatizace společnosti Rychiger, říká: „Když navrhujeme a konstruujeme stroje, vždy usilujeme o to, aby bylo technologii možné škálovat i přizpůsobit nebo modernizovat. To nám výrazně usnadňuje plošné nasazení integrovaného servosystému, jako je ICT řešení MagneMotion. Své výhody má i z hlediska údržby, kdy můžeme stanici odpojit a nechat stroj běžet, takže dopad na výrobu je nepatrný.“

Kromě systému MagneMotion je stroj MC 1400 vyvinutý společností Rychiger vybaven také několika servoosami a vše řídí servopohony Allen-Bradley® Kinetix®, dva tencí klienti Allen-Bradley VersaView® 5200 a software FactoryTalk® View SE SCADA. Veškerá rozhraní HMI specifická pro danou stanici řídí software ThinManager® společnosti Rockwell Automation, který centralizuje informace a data a nabízí k nim také vzdálený/mobilní přístup.

Sigrist dodává: „Software ThinManager umožňuje zákazníkovi udržovat stroj a získat přehled a přístup ke všem parametrům z jednoho centrálního místa. Obzvláště nápomocný je v případě zapojení několika rozhraní HMI. Centralizovaný HMI server nám také pomohl při navrhování a vývoji systémů zajišťujících vzájemnou komunikaci a řízení.“

Celkové řízení tohoto stroje, včetně integrace robotů Staubli třetí strany, má na starosti programovatelná automatická řídicí jednotka (PAC) Allen-Bradley ControlLogix® L8, přičemž nezbytnou bezpečnostní funkci zajišťuje PAC Allen-Bradley GuardLogix® L7S. Veškerá primární komunikace probíhá prostřednictvím sítě EtherNet/IP™ s využitím přepínačů Stratix® 5400 a 5700.

Sigrist vysvětluje: „Hlavním důvodem, proč jsme nasadili Ethernet přepínače Stratix se správou, bylo zajistit, že stroj může být pevně začleněn do sítě zákazníka s ohledem na zabezpečení, bezpečnost a dodržování předpisů. Dále splňovaly požadavky zákazníka na CPwE (konvergovaná celozávodní síť Ethernet).“

Čisté linky předcházejí kontaminaci

Aby se zabránilo kontaminaci, stroj je uzavřený, takže se obsluha strojů nedostane do kontaktu s kazetami. Toto uzavření je díky pokročilému osvětlení také „bezstínové“, takže jsou všechny aspekty vnitřních prvků dobře viditelné pro účely čištění, a veškeré vnitřní povrchy byly navrženy tak, aby se snadno otíraly a měly minimum míst a dutin, kde se zachycují nečistoty.

Lauener vysvětluje: „Už od samého začátku projektu se naše spolupráce se zákazníkem rychle proměnila ve skutečně sdílený vývoj dvou konstruktérských týmů. Navštívili jsme je, abychom si prohlédli stávající manuální výrobní linky a také stroj vybavený systémem MagneMotion, a poté jsme začali pracovat na vývoji nového stroje. Před vylepšením a rozšířením konceptu jsme prováděli zkušební testy v laboratořích, dokud nevznikla konečná iterace návrhu. Uplatnění řešení MagneMotion při vývoji bylo bezpochyby nápomocné, protože lze přepnout do režimu simulace, takže jsme ještě před zkonstruováním fyzického modelu mohli odhadnout doby cyklů a otestovat různé funkce a rychlost stroje.“

Moderní řešení pro moderní potřeby

Toto integrované automatizační a řídicí řešení pomáhá snížit potřebu manuálních zásahů, je neuvěřitelně flexibilní, agilní a přesné, značně zvyšuje výrobní kapacitu a zároveň zlepšuje úroveň kvality. Tento stroj je dále možné výrazně upravit, aniž by to vyžadovalo takové technické úsilí jako u jiných řešení na trhu. Inženýři tak mohou při navrhování popustit uzdu své představivosti, protože vědí, že existuje řešení, které jejich nápady promění v realitu.

„Naším cílem je nyní vzít poznatky získané v rámci toho projektu,“ říká Lauener závěrem, „a aplikovat dané odpovědi a technologie na procesy, stroje a řešení, které vyvíjíme pro tento i další trhy, na kterých působíme.“

„Ceníme si podpory společností Rockwell Automation a Rychiger,“ uzavírá zástupce zákazníka, „které nám poskytly rychlé, ucelené a přesné výsledky, které naši zákazníci od našeho testovacího řešení očekávají.“

Doplňující informace

Výše uvedené výsledky se týkají výhradně používání produktů a služeb Rockwell Automation společností Rychiger a jejím zákazníkem ve spojení s dalšími produkty. Konkrétní výsledky se u ostatních zákazníků mohou lišit. (11.8.2020)