Development of a pharmacy robot for Far East hospitals (summary)

Development of a pharmacy robot for Far East hospitals J.J.M. de Kraker 2013.TEL.7781 Chap te r: Su m m ary

4

Summary

A summary of the assignment about the development of a pharmacy robot for Far East hospital is given below and is divided in the problem description, design process and conclusions.

Problem description

RoboPharma has developed a pharmacy robot for hospitals and pharmacies in Holland, which is capable of dispensing scripts, consisting of packs, automatically and is filled manually. A group of Far East hospital decision makers are interested to use such a pharmacy robot in their Far East hospitals. Although is implementation of the currently used pharmacy robot not preferred, because the significantly higher medicine consumption of Far East hospitals result in a large and inefficient design. Besides are the most important preferences of Far East hospitals, the separation of the filling and dispensing part of the pharmacy robot which are both fully automatic, not fulfilled in the currently used pharmacy robot, which is preferred to sell more pharmacy robots to Far East hospitals.

A new pharmacy robot design for Far East hospitals is therefore required, for which RoboPharma has developed an existing concept based at the stated preferences. In this existing concept of the pharmacy robot are cassettes used, holding a vertical orientated row with packs, which are filled in the cassette filling machine, transported to the dispenser and used in a vertical unit to dispense packs for the composure of scripts. The vertical unit consists of a vertical dispensing module capable of dispensing packs from the cassette placed on top. The space efficiency is not optimal for the existing concept, although must the cassette and cassette handling in the dispenser, which are designed in the assignment, be based at the existing concept and are all choices relative to the restricted use.

Design process

A global consideration of the whole dispenser is done before the detailed designs, because the dispenser enclose all to be designed subsystems. The most important part of the global consideration is the layout of the dispenser, in which the optimal location of all systems is considered. Besides is a conceptual design of all subsystems chosen, such influences between the subsystems in the detailed design are minimized. These conceptual and detailed design of each subsystem are described below. To hold a row with packs consists the cassette of two long profiles connected with connection blocks and a inside construction covering the forth side. The cassette can be adapted to the varying pack width and length by mounting connection blocks with another length or relocating the inside construction. The connection blocks are also used for the precise placement in a vertical unit and the hang/transport system at the top is used for the remaining transport and placements. A slide is opened during the placement in a vertical unit and allows dispensing of the lowest pack. All subsystems are optimized at a high space efficiency and using little and simple parts. For adaptation to the diversity of packs sizes is an optimal distribution determined. The width of the cassette is fixed and therefore is the distribution with all cassette width, used to place the whole diversity of pack widths, optimized for the resulting space efficiency. The cassette can automatically adaptable to the

Development of a pharmacy robot for Far East hospitals J.J.M. de Kraker 2013.TEL.7781 Chap te r: Su m m ary

5

differing pack length and height and the corresponding distributions, of the inside length and height of the slide must be opened, are therefore optimized at functioning for the pack length and height. Cassettes are transported to the dispenser at a trolley, fed to the dispenser with the in- and output and stored temporary in the buffer before placement in a vertical unit. For the in- and output buffer is the highest automation degree and space efficiency achieved by moving the whole trolley with cassettes into the dispenser. Besides are two rows with cassettes used as additional buffer capacity, to increase the space efficiency. The placement of the cassettes is based at a small interval, such the placement is independent of the different cassette widths. The trolley is positioned using positioning block and is fixated very precise by lifting the blocks at the end of the placement in the dispenser. The handling robot transports cassettes in the dispenser, like a ‘gantry robot’, as proposed in the existing concept. All cassettes in the dispenser are accessible by the head of the handling robot, at which all equipment for the placement of a cassette are located below each other, which moves in a N- shaped arm moving in orthogonal direction. Only one cassette can be hold at a time, but the resulting longer replacement cycle is outweighed by the higher space efficiency and lower complexity. 549 vertical unit are placed, representing each one line, in the dispensing unit in opposite rows at drawers for the highest space efficiency and to allow operators to reach each vertical unit in case of emergency. The fixation of the vertical units at the drawers is based at an interval for a precise position, high space efficiency and easy adaptable layout of vertical unit.

Dispensed packs fall at a plate below the vertical units and are transported by a pusher moving over the plate, because all packs are combined and transported fast and due to the high space efficiency. All packs of a script are transported to a drop point, where the script can be taken out.

The required area of the proposed pharmacy robot design, consisting of all systems described above, is larger as preferred by Far East hospitals. With an additional global analysis is concluded the proposed design is a good implementation of the requirements, but the space efficiency is limited by the required use of the vertical dispensing module. With adaptation of the vertical dispensing module and the usage of two different cassette lengths can the required space be decreased a lot.

Conclusions and recommendations

The proposed design of the cassette and cassette handling does fulfill all requirements and is optimal referring the decision criteria provided by the group of Far East hospital decision makers. Completing the design of the pharmacy robot and starting the sales would therefore be recommendable. Although is the resulting area larger as preferred by Far East hospitals and is recommendable to implement the proposed improvement to decrease the required space. Besides is advisable to apply the proposed design in situations where space is less important, like wholesalers and distribution centers.

Development of a pharmacy robot for Far East hospitals J.J.M. de Kraker 2013.TEL.7781 Chap te r: Su m m ary in D ut ch

6

Summary in Dutch

Een samenvatting van de opdracht over de ontwikkeling van een apotheek robot voor ziekenhuizen in het Verre Oosten is beschreven en gescheiden in een probleem beschrijving, ontwerp en conclusies.

Probleem beschrijving

RoboPharma heeft een apotheek robot ontwikkeld voor Nederlandse ziekenhuizen en apotheken, die instaat is om recepten, bestaande uit verpakkingen, automatisch uit the geven en handmatig wordt bijgevuld. Ziekenhuizen in het Verre Oosten zijn geïnteresseerd in het gebruik van dergelijke apotheek robots, maar het gebruik van de huidige robot is niet handig, omdat de robot te groot en inefficiënt wordt door het significant hogere medicijn gebruik voor ziekenhuizen in het Verre Oosten. Daarnaast zijn de belangrijkste eisen van ziekenhuizen in het Verre Oosten, het scheiden van het vul en uitgifte gedeelte die volledig automatisch werken, niet aanwezig, wat wel wenselijk is doordat het de verkoop van de robot in ziekenhuizen in het Verre Oosten zal verhogen.

Een nieuw ontwerp van een apotheek robot voor ziekenhuizen in het Verre Oosten is daarom vereist en hiervoor heeft RoboPharma een voorgesteld ontwerp ontwikkeld gebaseerd op de genoemde eisen. Dit voorstel bestaat uit cassettes, die een vertikaal georiënteerde rij met verpakkingen bijeenhoudt, wordt gevuld in een vul machine, wordt getransporteerd naar de uitgifte machine en wordt geplaatst in een vertical unit zodat verpakkingen kunnen worden uitgegeven. Een vertical unit bestaat uit een uitgifte module die instaat is om een verpakking uit de cassette, die bovenop wordt geplaatst, uit te geven. De ruimte efficiency van het voorgestelde ontwerp is niet optimaal, maar desondanks moet het voorgestelde ontwerp worden gebruikt in het ontwerp van de cassette en systemen voor het hanteren van de cassette en zijn alle keuzes dus relatief ten opzichte van het vereiste gebruik.

Ontwerp proces

Er is gestart met een globale analyse van de gehele uitgifte machine, omdat hierin alle te ontwerpen subsystemen voorkomen. Het belangrijkste deel van de globale analyse is de indeling van de uitgifte machine, waarin de optimale locatie van alle systemen is bepaald. Daarnaast is een conceptueel ontwerp van alle subsystemen gekozen, zodat onderlinge invloeden in de gedetailleerde ontwerpen zijn geminimaliseerd. Deze zijn beneden beschreven samen met de uitleg van elk subsysteem.

Om een rij met verpakkingen bijeen te houden bestaat de cassette uit twee lange profielen verbonden met connectie blokken en een binnen constructie. Aanpassing van de cassette aan de variërende verpakking lengte en breedte kan door het monteren van connectie blokken met een andere lengte of het verplaatsen van de binnen constructie. De connectie blokken zijn ook gebruikt voor precieze plaatsing in een vertical unit en het hang/transport systeem aan de bovenkant is gebruikt voor de overige plaatsingen en transporten. Een schuif wordt tijdens de plaatsing van de cassette geopend en laat uitgifte van de onderste verpakking toe. De subsystemen zijn geoptimaliseerd voor een hoge ruimte efficiency en het gebruik van weinig en simpele onderdelen. Voor het aanpassen aan de diverse verpakking groottes is een optimale verdeling gemaakt. De cassette breedte is vast, maar

Development of a pharmacy robot for Far East hospitals J.J.M. de Kraker 2013.TEL.7781 Chap te r: Su m m ary in D ut ch

7

automatisch aan te passen aan de verpakking lengte en hoogte, daarvoor is de verdeling van de breedtes geoptimaliseerd voor de ruimte efficiency en op functioneren voor de lengte en hoogte. Cassettes worden getransporteerd naar de uitgifte machine op een trolley, geplaatst met de in- en uitput en tijdelijk bewaard in de buffer voor de plaatsing in een vertical unit. Het plaatsen van de gehele trolley in de uitgifte machine en gebruik voor zowel in- en uitput en buffer is het meest ruimte efficiënt en heeft de hoogste automatisering graad. Daarnaast zijn twee rijen met losse cassettes toegevoegd als extra buffer capaciteit, voor het verhogen van de ruimte efficiency. De plaatsing van de cassette is gebaseerd op een kleine interval, zodat de plaatsing is onafhankelijk van de verschillende cassette breedtes. Voor de positionering van de trolley wordt gebruikt gemaakt van positionering blokken en voor de precieze plaatsing wordt de trolley opgetild op deze blokken.

De handling robot transporteert cassettes in de uitgifte machine als een portaal robot, zoals bepaald in the bestaande ontwerp. Alle cassettes zijn bereikbaar door het hoofd van de handling robot, waarop alles aanwezig is voor de plaatsing van een cassette, bewegend in een N-vormige arm die beweegt in de andere richting. Slechts één cassette kan worden vastgehouden, maar de resulterende langere vervangingscyclus weegt niet op tegen de hogere ruimte efficiency and lager complexiteit. All 549 vertical units, vertegenwoordigen één verschillend medicijn, en zijn geplaatst in rijen op lades in tegenovergestelde richting voor de hoogste ruimte efficiency en de vereiste bereikbaarheid van elke vertical unit in geval van nood. De plaatsing van de vertical units op de lades is gebaseerd op een interval voor een precieze plaatsing, hoge ruimte efficiency en gemakkelijk aan te passen indeling. Uitgegeven verpakkingen worden getransporteerd door een pusher die beweegt over een plaat waarop de verpakkingen zijn gevallen onder de vertical units, omdat alle verpakkingen zo snel kunnen worden verzameld en door de hoge ruimte efficiency. Alle verpakkingen behorend tot een recept worden getransporteerd naar een uitgifte punt, waar het recept uitgenomen kan worden.

De benodigde ruimte van het voorgestelde apotheek robot ontwerp, bestaande uit alle beschreven systemen, is groter dan wenselijk voor ziekenhuizen in het Verre Oosten. Met een extra globale analyse is concludeert dat het voorgestelde ontwerp een goede implementatie van de eisen is, maar dat de ruimte efficiency is gelimiteerd door de uitgifte module. Door aanpassing van de uitgifte module en het gebruik van twee verschillende cassette lengtes is significant minder ruimte nodig.

Conclusies en aanbevelingen

Het voorgestelde ontwerp van de cassette en de systemen voor het hanteren van de cassette voldoet aan alle eisen en is optimaal betreffende de beslissing criteria van ziekenhuizen in het Verre Oosten. Voltooiing van het ontwerp van het gehele apotheek robot en het starten van het verkoop is daarom aan te bevelen. Aangezien de benodigde ruimte groter is dan wenselijk is aan te raden om de voorgestelde verbeteringen om de benodigde ruimte te verlagen te implementeren. Ook kan het ontwerp worden toegepast in groothandels of distributie centra, waar ruimte minder belangrijk is.