机器人技术以空前的速度在食品、制药行业得到普及

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》(制药) 发布时间:2011-08-03


功能强大的机器人不仅能够在电影中除暴安良,同时,在为人类生产药品的过程中,高精度的机器人不但能够满足严格的安全标准,更是提升生产效率的有效手段,尽展它的神奇能力。

在刘镇伟的电影新片《机器侠》中,代号为“K-1”的第一代人工智能机器人,能够代替警察执行危机任务,保障执法人员的安全,成为正义的化身。而在药厂的生产线上,神奇的“机器侠”也能够不断给我们带来惊喜。

一“人”多用

在意大利托斯卡纳区锡耶纳市附近的罗希亚小镇,瑞士诺华旗下的诺华疫苗和诊断试剂公司主营各类疫苗产品的生产和包装,专门对抗狂犬病、脑膜炎、霍乱、黄热病等疫病及小儿麻痹症、白喉、破伤风等病症。诺华公司是世界第五大疫苗生产商,美国第二大流感疫苗供应商。

为了保持安全、无菌的生产环境,罗希亚诺华制药厂的每一个人都必须遵守GMP的相关规定,旨在确保食品、药品的安全开发和生产。该厂制备、包装的疫苗多达35种,发往全球70个国家。而在整个厂内,只有3个“人”可以不遵守GMP的强制性着装规范,那就是3台“任劳任怨”的ABB机器人。


图1 “这台机器人拥有非凡的创新性和先进性,我们是第一家将它投入实际应用的制药公司。”
——Carlo Romani先生,诺华公司辅助技术操作部工艺工程经理

IRB 660 Flex Palletizer于2005年率先进厂。该机器人配备两台扫描器,通过读取条码的方式对传送带上的包装箱进行分类,按不同产品和发货目的地,将每个箱子堆上3个货盘之一。“供应世界各地的包装箱在形状上差异很大”,辅助技术操作部工艺工程经理Carlo Romani先生介绍说,“机器人的设计可确保货盘堆垛达到最高的稳定性。”实践证明,这台机器人操作既快又稳,可顶3个人工。公司决定不久后将它迁移到一个工作范围更大的区域,同时进行6个货盘的堆码。

IRB 340 FlexPicker于2006年“上岗”,主要负责小儿麻痹症口服疫苗的包装。该机器人配备的先进视觉系统成为这道生产环节的核心技术之一。借助该系统,机器人能够从传送带上逐一拾起疫苗瓶,正确地放入20件装的箱子内。随着机器人的成功“上岗”,数种正确度与精确度检控机制也顺利融入了这道环节。

粗中有细

3台机器人中,最具创新意义的要数IRB 260机器人,2008年3月投用,负责拾取注射器插盘。“这台机器人拥有非凡的创新性和先进性,我们是第一家将它投入实际应用的制药公司。”Romani先生称赞道。IRB 260驻守在一条新建的40m流感与脑膜炎疫苗包装线旁,每分钟最多可处理500支注射器。机器人3个动作一气呵成,并能有效杜绝手工操作中可能出现的人为错误。

无菌化处理(和检验)后的流感疫苗注射器插在100支装的插盘上,经有盖塑料槽输送到包装线。机器人首先通过真空装置吸起塑料槽的盖子,然后提起插盘,逐一放上传送带。“这是一个细巧活儿,每个塑料槽内的产品可能价值几千欧元”,Romani先生介绍说。


图2 采用卫生设计的ABB新型IRB 360机器人。

空槽和槽盖另行放置在专门的货盘上。容器的放置不允许出现任何错误,根据GMP对制药行业的规定,该厂每年数百万套容器须按所盛装的产品严格分类。机器人顶部的远距离摄像机通过读取二维条码,可确保塑料槽与疫苗相互匹配,实现专槽专用,避免交叉污染。整个过程包含3道检验程序,万一出现闪失,操作员将立即收到报警提示。

灌装检验员Claudio Boncompagni评价道:“ABB机器人是超大号的,虽然它的载荷远远大于我们产品的重量,但它的速度和精度对我们再合适不过了。”

还需要补充一点,机器人“下班”时可不用像其他工人一样换工作服,因为它们既不用戴无菌帽,也不用穿无菌服。

今非昔比

在如今这个竞争日趋白热化的时代,每一家企业都在千方百计地挖掘新商机,开拓新市场。比如,德国香肠不单要满足欧洲各地的消费需求,还要供应远隔大西洋的北美市场。这意味着,卫生达标范围正在不断扩大。安全卫生问题已成为备受关注的重点课题。

那么,以效率与稳定性见长的自动化生产在食品卫生与医药领域将扮演什么样的角色呢?过去,促使企业投资机器人拾料、包装、货盘堆垛系统的动力往往是节省劳动力。ABB机器人业务部消费品工业市场经理Frank-Peter Kirgis指出:“现在,其他方面因素的重要性日益显现。随着卫生型、易用型拾料包装机器人的推出,随着集成视觉系统的可冲洗版高速机器人的问世,人们越来越关注机器人在提高产量、稳保质量、改善卫生条件等方面的优势。”


图3 机器人的卫生化设计不仅有利于改善食品质量与安全,还能延长机械设备的使用寿命,同时降低人力和维护成本。

以前,人们或许担心机器人不适合有冲洗要求的食品或制药工艺。生产线的卫生设计应考虑若干方面的因素,其中,生产机械的清洗便利性就是一项基本设计原则。然而今非昔比,现在已没有任何理由拒绝自动化带来的诸多效益了。制造商们需要重新评估经营战略,积极探究在包装、搬运环节中引入机器人自动化的可行性。

卫生化设计

机器人解决方案能够创造切切实实的效益,这一点已渐成共识。可以预测,机器人技术将以空前的速度在食品、制药等行业得到普及。采用卫生设计的产品、满足各项卫生标准的生产系统及生产环境,已越来越受到人们的欢迎。尤其对于食品和制药公司,生产设备的卫生设计在很大程度上决定了企业的竞争力。机器人的卫生化设计不仅有利于改善食品质量与安全,还能延长机械设备的使用寿命,同时降低人力和维护成本。

长久以来,机器人公司未曾开发出一种专用于食品饮料工业的自动化解决方案,采用的往往是汽车制造机器人的改良品。“但ABB FlexPicker机器人却是一个罕见的例外”,ABB机器人业务部消费品工业技术经理Klas Bengtsson先生自豪地说。

Bengtsson先生介绍说,FlexPicker是实现物体在两点间迅速、精确、逐一移动的最先进的机器人之一。可冲洗版FlexPicker以抗腐蚀材料制成,覆有专用涂层,配备密封部件,设有特殊设计、带滑动轴承的第4轴,便于洗涤剂清洗。FlexPicker采用食品卫生专用设计,适用于肉类、乳制品、熟食等散装食品的包装。若要满足最严格的卫生标准,还可提供不锈钢可冲洗版。

小结

投资机器人与投资其他机械设备一样,都需要评估经济回报。使用机器人较明显的效益包括节省人力、减少疾病津贴、解决当前及将来的劳动力短缺问题、提高产品质量、降低伤病风险以及改善工作条件;潜在效益则包括因员工总数减少而缩减生产办公用面积,在许多情况下,这意味着大幅削减物业租购成本。

题图 IRB 340 FlexPicker于2006年“上岗”,主要负责小儿麻痹症口服疫苗的包装。该机器人配备的先进视觉系统成为这道生产环节的核心技术之一。借助该系统,机器人能够从传送带上逐一拾起疫苗瓶,正确地放入20件装的箱子内。

效率与精确之源

意大利罗希亚诺华疫苗公司辅助技术操作部工艺工程经理Carlo Romani先生总结了IRB FlexPicker 340和IRB 260机器人的优势:

对来自灌装工段的塑料槽实现全面控制;

以恒定如一的精确度操作每个疫苗插盘;

降低包装机械周边的安全风险。

机器人自动化系统还能:

改善货盘管理;

额外承担材料控制任务;

显著降低交叉污染风险;

减少不适合人工操作的环节。

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