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三甲医院的物流配送体系,正在被这些行李箱一般的机器人替代

医疗健康 来源:动脉网 作者:郝雪阳

近两年,每每参加医疗信息化的相关Manbetx手机网页版,动脉网总能看到一些医院物流机器人的身影。通常,它们有着行李箱一般的身形,无需人工操作,就能像扫地机器人一般自主地往返工作。本篇文章,将对时下热门的医院物流机器人进行深入分析。

和工业一样,医疗行业同样需要物流机器人

工业4.0和“中国制造2025”的推动下,智能物流迎来了重大的发展机遇,智能物流也是构建未来智能工厂的基石。AGV是智能物流装备的关键核心设备。智能物流的任务是要找到一条尽可能地降低库存、提高灵活性、降低 成本、生产时间和资源耗费方面的优化之路, 也是企业智能升级的必由之路。

2011年-2016年,中国AGV新增长量与增长率(单位:台)


注:2016年销量统计均来自各家企业上报数据,核心部件供应商透露数据,含AGV、AGC以及仓储机器人。 资料来源:新战略机器人产业研究所

除了工业外,医院同样是智能物流的一大热门领域。随着医药分离等医疗体制改革的不断深化,医院在建设发展中除了不断提高自身的诊疗实力外,医院内部结构的优化和医院运营成本的降低得到越来越多医院管理者的关注。

医院物流在现代医院管理中拥有战略性地位,几乎涵盖了医院所有业务部门的日常作业和管理活动,如医院文书档案传输(包括病历、医生处方、检验报告单、医疗收费单据和账目等)、医用物资传送(药品、药械器材、无菌医用材料、手术器械等)、医用标本送达(化验标本、病历标本等)以及医院后勤部门的采购、装卸搬运、储存保管、供应等保障活动。

随着现代物流技术在降低成本、改善服务方面的战略价值日益为人们所认知及重视,通过引入现代物流理论与技术,可以改善医院整体运营绩效。

目前医院现有的物流体系仍较低效,且成本较高。据估计,国内约有46%的医院将预算花费在与物流有关的地方,其中27%花费在材料设备,19%用于人力劳动。且有关研究显示,护士将10%的时间用于运输物品而不是照顾病人,长时间的劳累,让护理人员心力交瘁。

传统医院的物流方式是院内各种物品的传输基本由病人、医护人员或专职递送队伍完成,人流流线和物流流线缺乏明确的区分,人、物流交叉情况较为严重,经常导致人物流混乱的现象,存在各类人员交叉感染的潜在可能性以及物品受污染、受损、丢失的现象。

正是基于种种原因,近两年,物流机器人才逐渐开始在一些大医院崭露头角。

一个顶十个,24小时执勤的医疗AGV机器人

作为本篇文章主角的AGV自动导航运输车,其英文缩写为Automated Guided Vehicle,是指在计算机和无线局域网络控制下的无人驾驶自动导航运输车,经磁、激光等导向装置引导,并沿程序设定路径运行、停靠到指定地点,完成一系列物品移载、搬运等作业,从而实现医院物品传输。

目前,AGV 机器人传输系统主要应用于工业生产和物流行业,在医疗领域,发达国家医院引入较早、使用较多,如德国、北欧国家、新加坡、日本等。AGV 机器人主要用于代替劳动密集型的手推车,运送病人餐食、衣物、医院垃圾、供应室消毒物品等,能实现楼宇间和楼层间的传送,国内医院应用该系统进行运输的实例还并不多。

欧美医院一般把医院的各项物流活动视为一个整体,为了压缩医院的运营成本,重点改善医院的物流总成本。考虑到各项院内物流活动的紧密关系,在成本改善方案中非常重视物流流程重组优化,以节省成本并提高医疗效率。

荷兰的Orbis 医疗中心,其物流传输的效率是评价医院运营效率的重要指标之一。该中心引进了Swisslog 公司生产的AGV 机器人并应用于全院范围,医院日常运营中后勤服务随时待命临床医疗的需求,物资放在AGV 机器人上随时待命出发,不同人流和物流严格分流设置,满足AGV 机器人在院内的运行。

当患者就医时,所有的需求结合物流渗透到建筑的每一个角落,通过全院范围的物流传输系统满足患者的物流需求,最大化的满足患者的需求和方便性,并且提升运行效率,Orbis医疗中心使用三年后,由于流程的创新已成为荷兰运营效率排名第二的医院。

在美国克利夫兰(俄亥俄州)诊所的服务中心,有超过81个5英尺长的AGV 机器人,包括垃圾车、食品推车,亚麻推车和重型设备推车。所有推车都带有射频识别标签,以确保推车到达正确的位置。医务人员可以用手持设备扫描推车上的条形码,以验证材料的正确交付规格。

Dave Miano是克利夫兰诊所服务中心建筑工程的项目建筑师,他声称,在短短一天时间内,这些AGV 机器人在近5000次往返中总共行驶了1000多英里。

Schachinger称这些机器人“非常高效”,并且它们不需要固定的工作时间表。“绝大部分情况下,这81辆AGV 机器人中,都至少有约65辆在执行工作。“他补充说。

美国Greenville(南卡罗来纳州)纪念医院,共有6层,为了AGV 机器人的正常使用,医院专门建设了狭窄的AGV电梯,它没有任何按钮,人也不能乘坐。

按照Greenville纪念医院卫生环境服务总监Mike Bailey的说法,自20世纪70年代末以来,Greenville纪念医院一直的都在使用AGVS,该系统是全美最古老的两个医院系统之一。首次安装时,AGV 机器人通过跟随埋地线发出的信号进行操作。但在几年前的系统升级后,它升级为了激光制导遥感技术。

“AGV 机器人在15分钟内充电前大约需要三到四个小时,如果一个单位的电量完全耗尽,可能需要长达30分钟才能完成充电。在任何时间点,医院内都有32到34个AGV机器人在运行。“Bailey补充道。

Bailey表示,Greenville的AGVS安装费用约为1000万至1500万美元,每年运营费用约为100万美元。

国内主要AGV机器人和其应用技术

下图为国内主要AGV机器人的企业和产品:


由此可以看出,目前医疗AGV机器人的公司大部分都成立于2014年左右,且市场参与者并不多。其中还不乏业务涉及全行业,隶属中国科学院,国内机器人产品线很广的新松机器人。从箱体多样性来看,瑞华康源和钛米机器人的产品场景适用性最强,能够满足更多类型的医疗物品运输。

根据使用场景和用途的不同,现阶段AGV机器人主要有着如下几种形态类别:


以下为某款AGV机器人的技术参数:


一般来说,AGV机器人系统以移动机器人为载体,是一种以电池为动力,全自主式导航的无人驾驶自动化搬运系统, 属于随着各种先进定位、避障、身份识别、自动充电等物联网传感器技术、信息技术普及推广而发展起来的一种新型智能化物流解决方案。通过将机器人相关模块与医院HIS系统对接,有效的帮助医院配送系统实现信息化、数字化、网络化、集成化、智能化、自动化等。


AGV机器人系统涉及的物联网技术

AGV机器人的转向、起步、停车及倒车装置,由车上的微机智能系统控制,还有相应的可编程序录入功能。小车可根据输入的程序指令,由激光导航自动前进、后退、转向、开门等到达指定送物地点,并自动返回,全程无人操作。小车上还装有相应的传感器,为智能系统提供参照信号,以发出校正小车位置的信息。

随着最近几年SLAM技术的逐渐成熟,AGV机器人的定位导航也变得更加精准。

SLAM(Simultaneous Localization and Mapping),同步定位与地图构建,最早在机器人领域提出。它指的是:机器人从未知环境的未知地点出发,在运动过程中通过重复观测到的环境特征定位自身位置和姿态,再根据自身位置构建周围环境的增量式地图,从而达到同时定位和地图构建的目的。由于SLAM的重要学术价值和应用价值,一直以来都被认为是实现全自主移动机器人的关键技术。

目前主流的SLAM有两种,一种是视觉SLAM,一种是基于激光雷达的SLAM(Lidar SLAM),通常采用2D或3D激光雷达(也叫单线或多线激光雷达)。在室内机器人(如扫地机器人和AGV机器人)上,一般使用2D激光雷达,在无人驾驶领域,一般使用3D激光雷达。激光雷达的优点是测量精确,能够比较精准的提供角度和距离信息,可以达到<1°的角度精度以及cm级别的测距精度。相比于激光雷达,作为视觉SLAM传感器的相机更加便宜、轻便,而且随处可得(如人人都用的手机上都配有摄像头)。

AGV机器人动力来源为电池,由无废气和免维护的铅蓄电池供给动力,传送小车本身的计算机对其进行实时监控。当电池电压达到最低电压时,传送小车将继续执行完最后一次传送任务,然后控制中心将把传送小车送回充电站点。每次任务结朿后, 小车自动返回停车场进行职能充电,无需操作人员值守。

AGV机器人的工作站通常有 3 种不同类型,即发送工作站、接收工作站、发送/接收工作站。不同设计的工作站,可满足不同的运行需要。

AGV机器人在到达目的地的过程中通常需要穿过防火门,通过之前给防火门发出信号,AGV机器人利用医院的无线网络将信号发送至控制中心,控制中心确认该防火门没有火警报告后,给防火门发出指令允许AGV机器人通过,若该防火门处存在火警报告,控制中心将给发出指令,命令其运行至特定区域。

AGV机器人的垂直方向运输通过专用电梯进行,其传送和接收数据是通过位于电梯井道和电梯舱的连接点天线或远红外线发送接收单元。对于通过远红外线发送接收单元的传送,该单元安装在电梯井的天花和电梯舱的顶部。在每个电梯机房都需要一个连接器,此外,还需要一个为红外线发送接收单元供电的安装在电梯舱内或顶部的220v的电源。电梯轿厢的门的宽度和内部尺寸必须与AGV机器人的尺寸匹配。

AGV机器人的应用场景和价值

从目前市场应用情况来看,AGV机器人主要被用在了以下六个场景中:


以武汉协和医院为例,医院从2016年9月就开始试用钛米机器人团队研发的“大白”智能医用物流机器人。其主要工作是配送手术室医用耗材,它会根据指令领取器械、将器械从库房运送到手术室,平均每次耗时1.75分钟,每天平均运送140趟,可抵4个配送员的工作。

据副院长张志尧介绍,在手术室配送方面,物流配送机器人运输医疗器械与高值辅材、低值耗材和手术包,降低运输过程中携带感染病菌的风险和交叉感染的可能性。在药品配送方面,机器人根据病区需求,往返于医院静脉药物配置药房与病房护士站运输药品,满足病人例行及临时用药需求。

同样的,中国医学科学院阜外医院引入的洁净物资配送机器人。2台洁净物资配送机器人,分别负责8个手术室的配送任务。每天40多台手术特殊器械的配送工作量,2台机器人轻松3趟即可跑完。随后,机器人还可灵活调度用于配送无菌物品及耗材。

再比如,RoboGo的医用无人车在某医院的检验科每天运输量约150次,折合约6-7小时,且全年全天24h不间断独立工作,年节约人力成本约30万元。


RoboGo医用无人车的工作流程

从实用性来看,AGV机器人对于医院物流主要有9大价值:

1、7*24小时配送,为医院节省运输时间;

2、数量、电子签收、扫码核对等功能,有效降低人为出错风险;

3、可有效减少人工运输成本;

4、设置成本低,适合新老医院从局部到全院的渐进式投资

5、降低医护人员工作强度,提升幸福感;

6、减少非直接护理工作时间,提高医疗服务质量;

7、洁/物资分开运输,有效降低交叉感染或疾病传播的危险性;

8、提高医院智能化、自动化水平,提升医院品牌和竞争力;

9、满足病人例行和临时用药需求。

医院PIVAS建设,AGC机器人的重要推手

PIVAS,也称静脉药物配置中心或配置中心,是专注于医院合理用药及用药安全的全新药学服务内容。PIVAS建立的初衷是实现闭环管理,规范用药保证安全。整个流程包括:医生开医嘱、护士确认生成医嘱、药师审方、配液、配送、病房接收、护士执行、执行结束,这也被称为PIVAS的闭环管理。

近几年,PIVAS(静脉药物配置中心)在国内三甲医院发展迅速,这也在一定程度上加速了AGV机器人在医院内的应用。

世界上第一个静脉用药集中调配的服务是由美国俄亥俄州立大学附属医院于1969年提出并实践。由于当时只是初步的探索,因此没有相关的标准,并且相关的服务范围、技术条件、人员要求等方面也十分简单。但该尝试,却开启了人类静脉用药物安全保障的新纪元。

自此以后,静脉用药集中调配的服务在全世界范围内都逐渐开展起来,主要发达国家和地区更是建立起了相对完善的规章制度、法律法规和相关设施。至1999年,美国79%的非政府医院和90%以上的政府医院均开展了静脉用药的集中调配;澳大利亚80%以上的公立及大学附属医院开展静脉用药集中调配;在日本的部分政府医院中,也已实现了区域性集中配置。百特在全球加拿大、澳大利亚、波多黎各等7个国家,拥有超过25年商用集中调配卓越运行的实践经验。

为了实现PIVAS科学的闭环管理,除了传统意义上的加强冲配环境管理、改进及规范临床输液操作过程、加强器材的选用和管理外,采用AGV机器人来确保药品和试剂运输过程中的安全,同样很有必要。

最近,国家卫生健康委、国家发展改革委等11部门联合发布了《关于促进护理服务业改革与发展的指导意见》(以下简称“指导意见”)。


《指导意见》中提到:在信息技术方面,强调加强护理信息化建设,借助大数据、云计算、物联网和移动通讯等信息技术的快速发展,大力推进护理信息化建设,积极优化护理流程,创新护理服务模式,提高护理效率和管理效能。推动护理领域生活性服务业态创新,改进服务流程,积极发展智慧健康护理等新型业态。

可以预见,随着越来越多的相关Manbetx.com出现,医疗AGV机器人在三甲医院有望迎来爆发式增长。

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