Revolutionierung der Laborautomatisierung mit mobilen Robotern
Hallo Julien, vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, heute mit uns über Laborautomatisierung und mobile Roboter zu sprechen. Lassen Sie uns mit einem kurzen Überblick darüber beginnen, wie Sie, JAG, die Branche heute sehen.
Wie werden mobile Roboter heute in der biowissenschaftlichen und pharmazeutischen Industrie eingesetzt?
Heute halten mobile Roboter wirklich Einzug in die Labors der Pharmaindustrie, der Biotechnologie, des Gesundheitswesens und der chemischen Industrie. Wir beobachten, dass diese mobilen Roboter für laborübergreifende Tätigkeiten - wie den Transport von Proben und Laborgeräten - und für einige laborinterne Tätigkeiten eingesetzt werden, bei denen Lösungen wie "mobile Manipulatorroboter" direkt mit Formulierungs- und Analysegeräten verbunden sind.
Bei JAG stellen wir fest, dass der Einsatz von mobilen Robotern beispielsweise in der Pharmaindustrie stark zunimmt. Das gilt sowohl für die großen Namen als auch für kleinere Unternehmen. Beide wollen mit ihren bestehenden Teams mehr erreichen, was bedeutet, dass neue Werkzeuge und neue Arbeitsabläufe bereitgestellt werden müssen. Die Idee ist, endlich eine bessere Qualität, Effizienz und Rückverfolgbarkeit in den Labors zu erreichen.
Warum wollen Unternehmen die Labortransporte mit mobilen Robotern automatisieren?
Traditionell wird in den Labors mit SBS-Platten gearbeitet. Diese werden mit Röhrchen oder Fläschchen verschiedener Formate befüllt. Wenn die Mitarbeiter mit dem Befüllen der Platten fertig sind, legen sie diese in der Regel auf einen Wagen und transportieren sie dann selbst oder ein anderer Kollege manuell zum nächsten Schritt, sei es ein anderes Labor, die Qualitätskontrolle, die Zwischenlagerung usw.
Diese Gebäude können sehr groß sein, so dass die Mitarbeiter fast den ganzen Tag mit dieser Art von Proben unterwegs sein können. Deshalb haben wir unsere so genannten mobilen Manipulatoren entwickelt, damit sich die Mitarbeiter auf ihre eigentlichen Aufgaben konzentrieren können - über die Ergebnisse nachdenken, das nächste Experiment planen - und nicht zum nächsten Bereich laufen müssen.
Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von autonomen mobilen Robotern (AMR) ist, dass die von ihnen durchgeführten Transporte außerhalb der normalen Arbeitszeiten erfolgen können. Auf diese Weise können die Mitarbeiter ihre Proben oder Laborgeräte bereits an Ort und Stelle haben, wenn sie morgens oder kurz nach dem Mittagessen eintreffen, was die Effizienz erhöht.
Welche mobilen Roboter bietet die JAG an?
Wir haben zwei verschiedene mobile Roboterlösungen speziell für die Pharmaindustrie entwickelt.
Der erste ist ein Transportwagen oder Transporter AMR. Er ist für den Transport einer Vielzahl von Laborgeräten wie Bechergläsern, Spritzen, Flaschen, Rohmaterialien, Handschuhen usw. konzipiert. Er kann auch verwendet werden, um gebrauchte Materialien zu transportieren, z. B. um sie automatisch zu Waschmaschinen oder Sterilisatoren und von dort zurück zu den Benutzern zu befördern.
Der Transporter AMR von JAG ist für den Transport von Laborgeräten und anderen Materialien in und zwischen Laboren und Logistikbereichen konzipiert.
Der andere mobile Roboter, den wir entwickelt haben, ist ein so genannter "mobiler Manipulator" oder MoMa. Er ist für die Bewegung und den Transport von Materialien im SBS-Plattenformat konzipiert, was in der pharmazeutischen, biologischen und chemischen Industrie sehr verbreitet ist.
Um ein wenig mehr ins Detail zu gehen: Der MoMa ist im Grunde ein kompakter autonomer mobiler Roboter (AMR). Wir haben ihn jedoch angepasst, indem wir größere Batterien und Bordcomputer hinzugefügt haben. Außerdem haben wir ein spezielles geschlossenes Speichersystem und einen kollaborativen Roboterarm mit einem Plattengreifer hinzugefügt.
Der Standardarm ist ein 4-Achsen-Modell, aber wir haben auch 6-Achsen-Versionen für komplexere Operationen und Manipulationen im Angebot. Außerdem haben wir die Wahl zwischen 2D- oder 3D-Vision-Systemen, einer integrierten Beleuchtung und einem Lagerfach, das bis zu 40 SBS-Platten aufnehmen kann, die für spezielle Anwendungen gekühlt oder beheizt werden können.
Obwohl SBS das Standardformat ist, kann dieses Speichersystem auch an das vom Kunden bevorzugte Format angepasst werden. Außerhalb der Biowissenschaften gibt es beispielsweise interessante Anwendungsfälle in der Uhren- und Kunststoffindustrie, die andere Plattenformate verwenden, die in der Regel zwei- bis viermal so groß sind.
Schließlich kann der MoMa allein oder als Teil einer Roboterflotte arbeiten, die verschiedene Stockwerke und Gebäudebereiche abdeckt; es hängt wirklich von den Proben und den Anforderungen des Kunden ab.
Der Mobile Manipulator (MoMa) von JAG ist für den Transport von Probenplatten und Fläschchen im SBS-Format konzipiert. Er verfügt über eine Lagereinheit, die bis zu 40 solcher Platten aufnehmen kann, und einen vier- oder sechsachsigen Roboterarm.
Wie werden diese Roboter vor Ort integriert und verwaltet?
Alle unsere mobilen Roboter werden über den ANT-Server von BlueBotics verwaltet und arbeiten mit der ANT-Navigationstechnologie des Unternehmens. Wir verbinden diese Systeme dann mit unserem JAG Manufacturing Execution System. So können wir das gesamte Ökosystem mit Bedienern, Aufsichtspersonal, Produktionsmaschinen, Lagersystemen und anderen Softwaretools wie WMS, ERP oder, in der Pharmaindustrie, LIMS und Betriebsplanungssystemen koordinieren.
Warum haben Sie sich dafür entschieden, diese Roboter mit BlueBotics-Technologie zu betreiben?
Wir haben uns für eine exklusive Partnerschaft mit BlueBotics entschieden. Wir verwenden ihre Software, um die Einsatzorte der Roboter zu kartieren, die Einsätze zu planen und die Flotten aller Roboter zu verwalten. Durch die Zusammenarbeit mit BlueBotics erhalten wir auch Zugang zu vielen anderen AMR- und FTS-Marken, was bedeutet, dass wir bei der Zusammenarbeit mit einem Kunden, der einen größeren Bedarf an mobilen Robotern hat, eine Vielzahl verschiedener ANT-gesteuerter" Roboter von verschiedenen Herstellern zur Verfügung haben, die wir je nach Bedarf des Kunden auswählen und installieren können. Diese können dann über dasselbe ANT-Server-Flottenmanagerprojekt verwaltet und vom ANT-Server mit dem MES eines Unternehmens für Schnittstellen und Verfahren verbunden werden.
Wie funktionieren die mobilen Roboterprojekte in der Praxis?
In der Pharmaindustrie beginnen wir unsere Projekte gerne mit vielen Gesprächen mit unseren Kunden und zeigen Beispiele dafür, was man tun kann, manchmal auch branchenübergreifend. Die Idee ist, einige Ideen vorzuschlagen und die Denkweise des Kunden zu verstehen sowie ein gewisses Engagement der Betriebsteams zu erreichen. Dieses Engagement ist sehr wichtig, um ein effizientes, komfortables und zuverlässiges Roboter-Ökosystem zu entwickeln.
Von dort aus entwickelt sich ein Projekt von einer anfänglichen Idee über einige Vorkonzepte bis hin zu einer detaillierteren Entwurfsphase und schließlich zu einem echten Produkt mit echten Funktionen, das später weiter ausgebaut werden kann. Letztlich handelt es sich um einen sehr flexiblen Prozess, insbesondere in der Pharmaindustrie, die heute in Bezug auf Robotik und Automatisierung hinter vielen anderen Branchen zurückbleibt.
Manchmal führen wir auch einige Proof-of-Concept-Projekte mit Kunden durch. Dies kann erforderlich sein, um zu beweisen, dass ein technischer Aspekt funktioniert, wie z. B. die Interaktion mit bestimmten Geräten oder das sichere und präzise Navigieren in einer engen Umgebung, oder als Mittel, um mehr Engagement, mehr Beteiligung, mehr Motivation vom operativen Team des Kunden zu erhalten.
Was sollten Unternehmen wissen, bevor sie eine Automatisierung mit AMRs in Betracht ziehen?
Wenn man ein Projekt mit mobilen Robotern startet, vor allem in der Pharmaindustrie, ist es sehr wichtig, intern einen guten Leiter zu haben; eine Person, die in der Lage ist, mit den operativen Kollegen zu sprechen und gemeinsam mit ihnen zu definieren, wie sie derzeit arbeiten, was ihnen gefällt und was nicht, wie Prozesse verbessert werden können und welche Art von Konzepten zu ihrem eigenen Automatisierungsprojekt passen könnten.
Es ist sehr wichtig, dass die Beziehung eines Pharmaunternehmens zu seinem Roboterintegrator eine langfristige Zusammenarbeit ist, nicht nur zwischen dem Integrator und dem internen Teamleiter eines Unternehmens, sondern auch mit allen Mitarbeitern in den Labors und denen, die zwischen den Labors arbeiten, um die richtigen Konzepte und Verfahren zu implementieren, damit die Anlage genau so funktioniert, wie sie soll.
Welche Fehler sollten Unternehmen vermeiden?
Können Sie uns Beispiele für aktuelle mobile Roboterprojekte nennen?
Bei einem Kunden haben wir transporter Roboter, die jedes Jahr mehr als 2.000 Kilometer zurücklegen. Eigentlich hat das Unternehmen drei davon, also sind es insgesamt mehr als 6.000 Kilometer pro Jahr.
Bei einem anderen Kunden haben wir einen größeren Roboter, der Aufträge mit einer Länge von bis zu 1,5 Kilometern ausführt und dabei EU-Paletten transportiert.
Und drittens haben wir in der Pharmaindustrie einen JAG Mobile Manipulator, der jedes Jahr bis zu drei Millionen Proben transportiert.
Wie geht es weiter mit der Laborautomatisierung?
Neben dem Einsatz von Robotern für den Transport von Laborgeräten und Proben, und der Interaktion mit Formulierungs- und Analysegeräten , sind die Hauptakteure der Pharmaindustrie nun sehr daran interessiert, mobile Roboter direkt in die Produktionsbereiche zu bringen. Dies könnte bedeuten, dass das Gießen und Mischen von Flüssigkeiten und Pulvern automatisiert wird, dass der Transfer von Tanks - von denen einige sehr groß sind - automatisiert wird und dass die Kalibrierung von Sonden und Sensoren automatisiert wird. Wie ich schon sagte, halten mobile Roboter jetzt wirklich Einzug in die Labors!