用于制药制造的机器人:在制药生产中部署机器人的三个考虑

制药制造的根源可以追溯到15^th在那里，熟练的医生不知疲倦地工作，在当地的药剂师创造药物。那时候，生产过程是手工的，仅仅开发一瓶药就需要数小时的劳动。不出所料，相比之下，今天的制造实践节奏很快。随着制药商投资于自动化以提高产量，TM Robotics董事总经理奈杰尔•史密斯解释说，制药商在将机器人部署到工厂之前需要考虑三个因素。

这些因素包括为机器人提供正确的应用，确保简单的编程和适当的视野以及必要时，选择专门用于清洁室环境中的机器人。

根据执行摘要世界机器人2018年根据国际机器人联合会(IFR)发布的一份报告，制药行业的机器人销售正在上升，自2016年以来增长了26%。机器人技术在制药制造方面有几个优势，包括提高生产水平和协助满足该部门的某些监管要求。

随着全球机器人供应持续增加，未来10年，该行业很可能会看到更广泛的自动化应用——尤其是在制药企业在这样一个财务竞争如此激烈的环境中运营的情况下。

尽管药品制造具有利润丰厚的性质，但完整的自动化大修是大多数制造商的可行选择。相反，许多人通过制作小型增量投资，将自动化和机器人融入生产中。为有效地做到这一点，制造商必须首先决定其设施的最佳过程，无论是采摘，放置或包装应用程序。

1. 定义应用程序

自动化的好处包括提高效率，从重复性任务中保存工人，减少开销和增加生产线的重复性和再现性。事实上，制药制造商在其设施中使用了不同类型的自动化，例如传送系统和碗馈线，以分类和运输植物周围的药物。但是，机器人在哪里适合诉讼？

这些应用中机器人使用的增加在配药、分类、组件组装和轻工机器护理方面尤为重要。然而，机器人在制药制造中最常见的应用之一是产品包装，特别是线端包装。

事实上，PMMI商业智能(PMMI Business Intelligence)的一项研究显示，61%的制药商已在包装过程中使用机器人。在目前没有使用机器人的39%的受访者中，有三分之一的人表示，他们计划在未来这么做。

用于包装的机器人所需的关键因素是有效载荷，灵活性，重要的是，机器人本身的速度。在药物制造设施中速度特别相关，例如破碎的安瓿或溢出的糖浆可能意味着违反无菌环境 - 这可能导致昂贵的失败时间和显着的损失。

有趣的是，药品制造设施通常需要比其他机器人操作更高的速度，精度和循环时间。例如，汽车生产通常旨在循环时间大于四秒钟。在药物应用中，所需的循环时间通常少于四秒钟。

有效载荷通常是与重工业应用相关的规范，也是制药商必须考虑的问题。虽然很少有实验室应用需要大量的有效载荷，但在药品包装应用中，经常需要机器人举起重物。

东芝机器最近发布了最新的TVM六轴系列，以满足制药市场的这一需求。垂直铰接系列工业机器人有三种尺寸可供选择，以满足不同制造商的有效载荷要求。

TVM系列中最大的机器人TVM900可以承受高达20公斤的有效载荷。较小的型号，TVM1200和TVM1500，可以分别管理15kg和10kg。

虽然像这样的六轴机器人在大型包装应用中很有优势，但它们并不是用于制药制造的唯一类型的机器人。根据应用，制药商也可以选择笛卡尔或SCARA模型来自动化他们的部分设施。通过自动化生产线的一部分，这对于加快生产过程本身尤其有利。

不幸的是，投资机器人的常见反对意见之一与安装和编程机器人的潜在挑战有关。对于直接部署到生产线的机器人来说，这可能更加令人生畏，因为编程中的错误可能导致不利的停机费用。

为了缓解这一问题，制造商们需要考虑的另一个重要问题是选择一种能提供简化编程的机器人模型。

2. 简化编程

制药企业经常面临着使用一条生产线生产多种产品的独特挑战。例如，一个合同制药商可能需要生产一种特定的药物几个月，然后在另一段时间内转向完全不同的配方。因此，制药机器人的设计必须考虑到灵活性。

编程的便捷性是需要考虑的关键因素，特别是对于像这样的合同制药商来说。促进一批和另一批之间的转换应该尽可能简单，因为机器人经常需要重新编程，以实现这一变化。

工业机器人在编程方面经常得到一个糟糕的说唱。考虑到目前世界上有超过1,500种不同的编程语言，这几乎没有令人惊讶。对于新的自动化用户，包括许多制药行业中的用户，这可能是令人难以置信的令人艰难的。

根据TM Robotics的研究结果全球机器人技术报告在美国，79%的机器人分销商表示，简单编程是客户在选择机器人时，在控制技术方面最看重的5个因素之一。虽然这并不只适用于制药应用，但批量生产和定制生产需求的增加将使这一做法在该部门更加普遍。

BASIC和Pascal是几种工业机器人语言的基础，任何崭露头角的机器人程序员都倾向于首先学习它们。BASIC是初学者通用符号指令代码的缩写，它相对简单，但对于当今要求苛刻的机器人应用程序来说，它也可能被认为过时了。

东芝机器的控制器是用scl编程的。这是一种类似于BASIC的编程语言，但具有更高级的特性。事实上，东芝机器最新的机器人编程软件TSAssist就是围绕可用性设计的。通过选择直观的屏幕设计和可定制的操作面板，初学者很容易理解。

对于制药行业来说，这种易用性可以提供更大的生产灵活性，允许制造商在一条生产线上生产多种产品，而不需要复杂的程序。

有趣的是，该报告还指出，55%的分销商认为，在选择机器人时，集成视觉是终端用户的另一个优先事项。与简化编程类似，集成视觉系统可以为机器人的性能增加灵活性。这些系统的高级版本还可以减少操作员的编程要求，减少了手动输入数据的需要，而摄像机可以捕获数据。

机器人愿景也可以在质量保证和药物检查中发挥关键作用。该行业取决于自动化过程控制和质量保证系统，以确保批量生产是可重复的，可靠的，可靠地进行的。对这种控制水平至关重要是标签的入境材料检查和校对。

根据美国食品和药物管理局(FDA)的指导方针，制药厂生产的每个包装必须携带制造商最初批准的准确标签。这个过程仍然通常由人工校对完成，但这也给错误留下了空间。作为一种替代方法，在这个过程中使用一个配备视觉的机器人可以消除错误的机会。

在制药制造中，机器人有几个潜在的过程，与机械和基于视觉的任务相关。然而，有些应用程序需要专门设计用于这些环境的机器人。洁净室就是一个例子。

1. 自动化洁净室

维持受控的洁净室环境，严格限制该地区的空气颗粒数，对某些类型的药物制造至关重要。投资自动化时，制药制造商必须首先考虑机器人是否需要满足清洁的房间标准，如果是，请选择一项经过认证以在这些领域运营的机器人。

一个非洁净房间的机器人可能会释放出相对较少的粒子——至少与在洁净房间环境中工作的人类相比是这样。然而，考虑到一个抓手在其生命周期中打开和关闭10,000次，机器人工作寿命中粒子发射率问题的潜在可能会增加。

与任何机制一样，机器人可以从带的颗粒脱落，从软管和灰尘颗粒的气体从末端效应器的运动中脱落。这是这种粒子支付，这可能是洁净室机器人的关键问题。

这包括灰尘、蒸汽和湿气污染物。控制这些颗粒对减少易受伤害产品的损害至关重要，这依赖于正确的工艺和设备来维持必要的控制水平。

洁净室的洁净度水平各不相同，从ISO 1级列为最干净，到ISO 9级，这是洁净室标准中最低的水平。一般来说，洁净室ISO Cl??n 7或? l ? ? ?R有一个独立的变化中庭，用于更衣，远离主要工作区。

这减少了通过工人的移动进入的污染物。然而，工人持续和脱掉防护服需要的时间是企业的时间和金钱，这是实现自动化作为替代方案的巨大动力。

机器人技术可以在一些洁净室环境中发挥作用，比如电子制造业。然而，制药制造业是自动化如何降低污染风险的一个主要例子，污染风险可能带来灾难性的后果。

例如，一个单一的颗粒进入一个药剂配方可能会破坏这批药剂的效力。这不仅会影响产品本身，导致再制造的高成本，还可能导致制造商违反监管要求。为确保合规，制药企业应确保其使用的机器人符合特定洁净室标准。

为洁净室应用选择正确的机器人取决于机器人的分类，而不是洁净室环境的严格程度。根据机器人在运动时产生的粒子数量，机器人被认证为适用于不同的行业和洁净室水平。在制药行业，客户应确保机器人通过生物技术、制药和医疗行业的认证。

近年来，制药生产变得越来越复杂，今天的制造业实践不能进一步从第十五世纪的实验形式。与所有行业一样，对产品的不断增长的需求创造了增加生产力 - 自动化迅速成为制药制造业生产的理想方式。

然而，在投资机器人技术之前，制造商应该考虑这些机器的最佳应用，它们的编程要求，以及机器人在特定环境下的表现，比如洁净室。