協(xié)作機器人如何征服制藥業(yè)？

文/ Gary Huck

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即使連續(xù)工作數(shù)天，協(xié)作機器人仍可以集中精力工作——一旦對其編程，其工作精度就無法被超越。這是協(xié)作機器人被越來越多制藥企業(yè)應(yīng)用于生產(chǎn)過程的一個原因。該行業(yè)目前正在經(jīng)歷著什么呢？

實驗室助理專心地看著她的顯微鏡，分析樣品。她不時地抬起頭，將新樣品插入顯微鏡。在她旁邊的桌子上，她的同事正在操作其它的試管。它正在為她準備一批新樣品。

即使在她下班之后，她的同事仍可以繼續(xù)工作。它甚至可以整夜工作，這完全沒有任何問題，因為它是機器人。更確切地說，是協(xié)作機器人（cobot）。

機器人制造商ABB的視頻中的這一場景展示了協(xié)作機器人的潛力。它們可以在制藥技術(shù)的多個領(lǐng)域中為物料流動提供支持。

協(xié)作機器人并不是傳統(tǒng)意義上的機器人

“支持”是一個很好的關(guān)鍵字，因為這正是協(xié)作機器人的任務(wù)。與為了實現(xiàn)工藝流程完全自動化的傳統(tǒng)工業(yè)機器人不同，協(xié)作機器人旨在實現(xiàn)部分自動化。德國賽諾菲-安萬特公司工程及HSE主管Rainer Bernhardt說道：“在這里，協(xié)作機器人從托盤中取出貨物，然后將其裝入機器中。員工只需將貨物帶到協(xié)作機器人面前，然后就可以去做其他事情了?！?/p>

與此不同的是，日本的制藥公司武田則利用協(xié)作機器人將生產(chǎn)出來的貨物堆垛起來。例如，在奧拉寧堡工廠，每年會生產(chǎn)數(shù)十億的藥片和膠囊。一條生產(chǎn)線每班要收集大約5 t貨物。作為一名人類員工，當機器人同事協(xié)助其完成任務(wù)時，他會感到很高興。

這兩種應(yīng)用都表明：協(xié)作機器人，正如其名，可以成為人類最好的助手和幫手，它們可以處理重復(fù)和單調(diào)的工作。這聽起來確實不錯。但是，工業(yè)領(lǐng)域使用的機器人中只有約4%～5%是協(xié)作機器人。

新的有效成分，新的生產(chǎn)方式

協(xié)作機器人在制藥行業(yè)的應(yīng)用可能很快就會超過整個工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的均值，甚至可能會遠遠超過這一數(shù)字。原因歸結(jié)如下：制藥行業(yè)正在以日新月異的變化持續(xù)發(fā)展。根據(jù)弗勞恩霍夫制造工程與自動化研究所（IPA）Tobias Brode的說法，有效成分的開發(fā)即將發(fā)生范式轉(zhuǎn)換。包括細胞和基因療法在內(nèi)的先進治療藥品（ATMP）也在不斷增加。

這些高度個性化的產(chǎn)品無法在既定的生產(chǎn)線上生產(chǎn)。這是因為許多工藝過程需要人工手動完成，協(xié)作機器人可以協(xié)助其操作，開展更多任務(wù)。它們可以從設(shè)備中取樣，然后將其轉(zhuǎn)移到其他設(shè)備中，或者如上文中的案例所述，為實驗室工作人員準備樣品。

這樣一來，實驗室技術(shù)人員就可以完全專注于他們的工作。他們可以將所有時間用于分析和進一步開發(fā)有效成分。物料流動由機器人接管，可以降低成本。而且單純就單位時間的薪資而言，協(xié)作機器人比受過專業(yè)訓練和有職稱的實驗室技術(shù)員更便宜。

此外，在特殊情況下，機器人完全可以保持連續(xù)工作的狀態(tài)。降低ATMP生產(chǎn)成本的方法有很多?！澳壳?，病人花費在ATMP上的治療費用甚至可以高達30萬歐元?！盩obias Brode解釋道，“當然，保險公司會部分報銷這些治療費用。只有在其他治療選擇都用盡了的情況下，才會產(chǎn)生如此高昂的費用?！币患夜就ㄟ^實施部分自動化降低了生產(chǎn)成本，使這樣的治療方式更加易于被患者接受?？梢哉f，這家公司找到了“醫(yī)療技術(shù)的圣杯”。

協(xié)作機器人也可以用于制藥行業(yè)如今已經(jīng)成熟的生產(chǎn)過程中。Rainer Bernhardt解釋說道：“我們也看到了行業(yè)對于產(chǎn)量小，但是靈活性高且可以相對快速轉(zhuǎn)換的小型系統(tǒng)的需求越來越多。”

協(xié)作機器人可以在灌裝和包裝時為生產(chǎn)過程助力，這兩種應(yīng)用場景可由同一個機器人來執(zhí)行。在隨后的堆垛步驟中也可以由協(xié)作機器人來完成。因此，對協(xié)作機器人進行必要的調(diào)配，可減輕某個工藝過程工作人員的負擔。

自動化的起點

在制藥行業(yè)以及許多其他行業(yè)中，支持協(xié)作機器人用于生產(chǎn)過程的另外一個觀點是它的可訪問性。一些制造商可提供簡單的協(xié)作機器人，價格低至5 000歐元。此外，還有花費在一些外圍系統(tǒng)上的費用。優(yōu)傲機器人公司的西歐總經(jīng)理Andrea Alboni表示：“單獨一臺協(xié)作機器人很適合在車間里穿梭?！眱H需不到5位數(shù)的成本投入就可以實現(xiàn)一些簡單的應(yīng)用。

優(yōu)傲機器人公司產(chǎn)出的機械臂價格在25 000～45 000歐元之間，編程也相對容易。Rainer Bernhardt說道：“即使操作者并非自動化技術(shù)專業(yè)，也能夠操作協(xié)作機器人?！?/p>

德國Fanuc公司常務(wù)董事Ralf Winkelmann也這樣認為：“對于以前從未涉及自動化的公司來說，協(xié)作機器人是很好的破冰者。它們易于編程和操作?！?/p>

根據(jù)Andrea Alboni的說法，經(jīng)過2～3天的培訓，員工就可以與協(xié)作機器人一起工作。而需要控制和管理協(xié)作機器人的員工則需要5～20天的培訓。20天的時間似乎很長，但只要員工參加了后續(xù)由優(yōu)傲機器人公司組織的培訓課程，就能夠在工作中熟練地操作這些機器人。前文中提到的靈活性也說明了機器人易于訪問。

人與機器互動：這就是使用協(xié)作機器人的方式

協(xié)作機器人可以執(zhí)行多種不同的任務(wù)，所有適合自動化應(yīng)用的場景都可以進行試驗和探索。Andrea Alboni說道：“有意向的客戶可以向我們借用協(xié)作機器人一周時間，在這段時間里，他們自然就能清楚可以在哪些場景對其進行應(yīng)用?！?/p>

協(xié)作機器人并非無所不能

白色機械臂在指定路徑中緩慢移動著。時不時地會有一名展會參觀者來到展位旁，觀看展示。隨著參觀者向機器人不斷靠近，機器人的動作會逐漸減慢直至完全停止。與常見的機器人不同，人們可能會因此而感到詫異。這種感覺就像是流行于1960年代的舞蹈又重新進入人們的視野并受到追捧。

協(xié)作機器人并不是普通的機器人，這就是為什么大家必須對它們另眼相待的原因。但這也導(dǎo)致了協(xié)作機器人沒有得到大范圍的應(yīng)用。廣義來說，就像傳統(tǒng)的工業(yè)機器人一樣，協(xié)助機器人也不是無所不能的。因為，前面提到的某些優(yōu)點也同時限制了它的適用性。

如前文所述，協(xié)作機器人相對靈活。如果使其可以移動，那么與無人駕駛運輸系統(tǒng)配合使用將是不錯的選擇——它將不再在固定位置工作。為每種應(yīng)用都配備新的機器人的方式已經(jīng)過時了。

特別是當工藝過程在不同時間段進行時，一個協(xié)作機器人可以完成多個任務(wù)。固定式的工業(yè)機器人無法做到這一點。通常，它們只需要完成一項特殊的任務(wù)。

協(xié)作機器人的移動速度較慢。Ralf Winkelmann說道：“協(xié)作機器人也會受到物理定律的限制。為了安全起見，必須始終在移動速度和移動重量之間進行權(quán)衡。這就導(dǎo)致了協(xié)作機器人運動緩慢以及必須降低工作過程中的單個負載?！?/p>

在可預(yù)見的將來，將無法在全自動工藝流程中使用協(xié)作機器人。而在大批量生產(chǎn)線上，最為常見的是應(yīng)用多個機器人，以傳統(tǒng)工業(yè)機器人為主。

由于協(xié)作機器人是一款出色的入門級機器人，因此它在小型企業(yè)中可能會變得越來越受歡迎。在制藥領(lǐng)域，它也可以應(yīng)用于單間實驗室中。一兩個機器人便能完成我們無法完成的工作量。

與其他機器人一樣，協(xié)作機器人同樣不可代替人類員工，但它們可以完成更多的其他任務(wù)。

人類員工不可忽視

沒有協(xié)作組件，協(xié)作機器人就只能是部“機器”。在使用協(xié)作機器人時，人為因素也很重要。Tobias Brode說道：“在我們的團隊中，擁有心理學家和互動設(shè)計師。雖然技術(shù)已經(jīng)成熟，但還欠缺用戶。”技術(shù)條件是應(yīng)用機器人的基礎(chǔ)，但是運營者才是決定是否使用的關(guān)鍵。

這就是為什么需要從一開始就將所有項目參與者都考慮在內(nèi)的原因。在工作中需要與機器人合作的員工必須在測試階段就要了解機器人同事的特性。

對于尚未涉獵機器人技術(shù)的公司而言，消除偏見尤其重要。Rainer Bernhardt說道：“機器人已經(jīng)越來越容易被人們所接受。當員工意識到機器人正在減輕他們的不愉快和單調(diào)的工作時，他們就會思考是否應(yīng)該購進更多的協(xié)作機器人?！?/p>

安全性也是需要考慮的因素之一，不論是否從操作者的角度來看。展示視頻和展會上的演示可以消除企業(yè)對協(xié)作機器人安全性的顧慮。需要注意的問題是，協(xié)作機器人是否符合法規(guī)要求。這需要對協(xié)作機器人的實際工作進行風險評估。Rainer Bernhardt說道：“裝載有200 g安瓿瓶包裹的協(xié)作機器人的安全標準與運輸1 t貨物的無人駕駛運輸車輛幾乎相同。”

法規(guī)應(yīng)更接近現(xiàn)實工況，同時還需要對員工負責。即使機器人本身并不會傷害到任何人，但也可能會在移動過程中傷害到粗心的員工。尖銳的物體被機器人抓住也很危險。解決此問題的最佳方法是對員工進行培訓，以消除潛在的危險。

有了協(xié)作機器人，人類便成為自動化的一部分

盡管如此，協(xié)作機器人在未來幾年里仍然會受到企業(yè)的歡迎。在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，協(xié)作機器人的銷量將增加。隨著行業(yè)的發(fā)展，它將成為人機協(xié)作的理想選擇。

越來越個性化的醫(yī)學對實驗室技術(shù)和下游生產(chǎn)提出了更高的要求。為了保持經(jīng)濟效益，我們必須對工藝過程實施自動化。人類是這個復(fù)雜價值鏈中不可或缺的一部分。因此，其必須被納入到自動化進程中。只有協(xié)作機器人才能做到這一點。也許未來幾年，實驗室技術(shù)人員和藥品生產(chǎn)技術(shù)人員在早上上班的路上會想：“幸運的是，我的機器人助手正在執(zhí)行我以前需要做的工作?！崩蠈嵳f，我們不是都覺得這樣非常好嗎？ ●