ロボットが医療機器製造を再構築、更なる効率化へ

2019年7月15日

ロボットが医療機器製造に革命をもたらす

• 執筆：Brian McMorris
• カテゴリ：Uncategorized
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Reece Armstrong氏が、医療製造業がインダストリー4.0にどう対応し、ロボットと自動化が最もインパクトを与えると見られているかを考察。

「未来の工場」という言葉は数年前から語られてきましたが、実際のところ何を意味するのでしょうか。第4次産業革命——インダストリー4.0——に突入して久しく、製造業者はインダストリー4.0が包含するデジタル技術の範囲を探求してきました。

産業製造で最も活用されている技術の一つがロボティクスです。欧州は産業用ロボット販売の第2位市場であり、2016年にはロボット導入販売が12%増加しました。

医療製造業におけるロボット導入の正確な把握は難しいものの、医療機器を含むエレクトロニクス業界へのロボット販売が2013年以降大幅に増加していることはデータで示されています（1）。

理由は明確です。ロボティクスは生産ラインを合理化し、生産性向上とワークフロー最適化を実現する手段をメーカーに提供します。医療製造では、組立から検査、包装まで生産ライン全体でロボットが活用されています。厳格な規制下にある医療機器メーカーは、同じ厳しい条件下で同一製品を再現し、ダウンタイムを最小限に抑えるプレッシャーにさらされています。イノベーションのペースに追いつくには、新製品開発時に製造ラインを迅速に変更できる必要があります。ロボティクスと自動化は、効率とワークフローを促進するモジュラーシステムを提供します。モーション制御システムはフレキシブルなワークスペースで医療機器の組立と搬送を支援し、制御センシングとビジョン誘導システムはピックアンドプレースだけでなく、バーコードのスキャンと検証による製品安全性確保にも役立ちます（2）。

例えばKUKAのKR Agilus 6軸ロボット。狭いスペースでの高速動作向けに設計され、床置き、天吊り、壁掛け設置が可能で、メーカーはワークスペースを最大限活用しながらサイクルタイム短縮と生産品質向上を実現できます。クリーンルームを含む多様な分野で使用可能で、潤滑油交換不要による継続的な生産性を目指しています。

ヒューマン・ロボット協働の領域では、Festoが自己学習システム、人工知能（AI）、ロボットベースの自動化を組み合わせたワークステーションを設計しました。同社のBionicWorkplaceは、人間がバイオニックロボットアームと完全にカスタマイズ可能なワークスペースで協働できるようにします。作業者は、疲労や危険を伴うタスクから解放する様々なシステムと周辺デバイスでサポートされます。人間を完全に置き換える他のロボットシステムとは異なり、BionicWorkplaceは人間の作業者が代替不可能な業界向けに設計されています。システムは基点から開始されるすべてのアクションから学習し、自己最適化して生産の一貫性を高めます。さらに、プロセスとスキルを他のBionicWorkplaceに移転可能で、将来的には複数システムをグローバルネットワークに統合し、受注から機械による自律実行まで可能になるとFestoは予測しています。

無菌性は一部の医療機器メーカーにとって重要な考慮事項です。三菱電機ライフサイエンス担当ビジネスマネージャー、Neal Welch氏は説明します。「自動化は常に、大量生産される使い捨て医療機器の製造とサンプルの一括処理に適してきました——主に2つの理由からです。最初はスピードと再現性のため、次に人間の存在がクリーンな生産・加工環境における最大の汚染リスクの一つであるためです。」

ダービー拠点のRiverside Medical Packagingは、ロボティクスで生産性を向上させています。同社は三菱電機と協力し、Shawpakサーモフォームシーリングマシンを開発しました。

クリーンルーム環境向けに設計されたこのマシンは、革新的な成形・包装・シーリングプロセスを、従来のリニアコンベアシステムではなくドラム上で実行します。マシン長がわずか1.5メートルから始まり、2平方メートル未満の占有面積で、従来のフォームフィルシール（FFS）マシンと比較して最大95%の削減を実現しています（3）。

Riverside Medicalのテクニカルマネージャー、Ivor Rowe氏は述べています。「同等のFFSマシンは、包装プロセス要件によって7〜20メートルの長さになり、最大40平方メートルの作業スペースを占有します。その結果、Shawpak設計では同じクリーンルームスペースに6倍の包装マシンを設置でき、生産性とスループットの両方が向上します。」

英国では、メーカーがロボットシステム導入に消極的なようです。昨年の政府報告書は、英国が国際製造競合国に遅れをとっていることを示しています。Made Smarter Reviewによれば、従業員10,000人あたりのロボット台数は英国33台、米国93台、ドイツ170台であり、英国の生産性が他国より低い理由が明らかです（4）。

実際、Protolabs（5）による英国製造業の上級意思決定者301名への調査では、自動化が組織のビジネスモデルにそれほど影響を与えていないことが判明しました。回答者の15%が製造サービスに自動化を導入しておらず、10人に1人（9.7%）が今後5年間で自動化の増加が「全くない」または「わずか（15%）」だと予想しています。技術進歩がメーカーに恩恵をもたらしていることを考えると、これらの統計は憂慮すべきものです。

原文リンク：https://www.medicalplasticsnews.com/news/opinion/how-robots-are-revolutionising-medical-device-manufacturing/

包装マシン上の三菱電機ロボットアーム、ブリスターパックへデバイスを挿入しシーリング準備中。[出典：三菱電機ヨーロッパB.V.]