Quality control by Computer and X-Ray

Det er Peter Harrig Nielsen hos FLSmidth Automation, som har indstillet produktet QCX/RoboLab®, et fuldt automatiseret og robotbaseret laboratoriekoncept, fra samme virksomhed.
Årsagen er at kunder med QCX/RoboLab opnår en forøget kvalitet i analysearbejdet, og en øget konkurrencekraft. En øget konkurrencekraft opnår FLSmidth Automation også med dette produkt, der første gang så dagens lys for 20 år siden.
Innovationshøjden er opnået ved at bruge robotter i en eller flere celler, hvilket har erstattet tidligere sekventielle/lineære laboratorieopstillinger. Dermed kan man opnå en langt højere grad af fleksibilitet ved flere forskellige analyser, udføre analyserne hurtigere, udføre analyserne mere ensartet – eller opnå en kombination.
Som eventuel modtager af Automatiseringsprisen 2007 står produktchef Steen Tokkesdal Pedersen fra FLSmidth Automation, der har været en gennemgående profil under udvikling og salg.

QCX/RoboLab blev udviklet hos FLSmidth Automation i perioden 1988/89, og var blandt pionererne inden for industrirobotter til laboratorieanvendelse. Som en del af FLSmidth-koncernen leverer FLSmidth Automation naturligvis til resten af koncernen, men leverer også til koncernens konkurrenter på lige markedsvilkår. FLS Automation har gennem mere end 30 år håndteret udvikling og produktion af alt der har med elektricitet, elektronik og automation til cementfabrikker at gøre. Lige fra enkle sensorer og simpel instrumentering over kontrolsystemer og laboratoriesystemer til ekspertsystemer.

Fra intern afdeling til global leverandør
FLSmidth Automation blev oprindeligt etableret som et sted, hvor der kunne eksperimenteres med elektronik, og er med tiden blandt andet blevet til koncernens kompetencecenter inden for automation.
QCX/RoboLab – QCX er et akronym for Quality control by Computer and X-Ray – er i dag repræsenteret i Danmark, USA, Australien (hvor mineindustrien er i hastig vækst), Sydafrika, Spanien, Italien, Frankrig og Asien.
– Med QCX/RoboLab ensartes kvaliteten i laboratoriearbejdet. Systemet erstatter den eller de laboranter, som normalt udfører de laboratorieprøver og -analyser, der skal udføres på en fabrik, fortæller produktchef Tina Knudsen fra FLSmidth Automation.

Med robotten i centrum
QCX/RoboLab er et komplet laboratorium, hvor man har erstattet de menneskelige laboranter med en industrirobot omgivet af de procesmaskiner og analyseredskaber, der skal anvendes i den pågældende procesanalyse. Da FLSmidth Automation for 35 år siden kombinerede industricomputere med røntgenapparater til cementanalyse var dette helt nyt og banebrydende. Siden kom automatikudstyret til, og med automatisering af laboranternes arbejde var RoboLab-konceptet ”født”, hvilket skete sidst i 1980’erne. Og det har vist sig at være et holdbart koncept, som naturligvis er blevet videreudviklet op til i dag.
Robotten tager fat i de analyseprøver, som automatisk bringes ind fra fabrikken. Herefter udføres de programmerede processer og analyser sekventielt eller parallelt, alt efter de pågældende analysers beskaffenhed, og laboratoriets muligheder.
– Det robotten foretager sig de første otte timer er fuldstændigt identisk med det den gør de næste otte timer og de følgende otte timer. Hermed bliver kvaliteten ensartet over hele døgnet. Med menneskelige laboranter kan man tydeligt se kvalitetsmæssige forskelle alt efter hvor længe de har arbejdet, og hvor trætte de er. Kunderne får virkelig gavn af denne ensartede kvalitet, og at det er en succes viser vores konkurrenters kopiering, forklarer Tina Knudsen.

Særdeles fleksibel løsning
Konceptet med industrirobotten fysiske placeret i midten af en celle, eller et decideret lokale indrettet til formålet, og med proces- og analyseudstyr placeret rundt om i periferien, blev navngivet med den første levering til en spansk cementfabrik.
Da man kan opbygge en sådan laboratoriecelle med præcist de proces- og analyseværktøjer den pågældende analyseopgave fordrer, og i øvrigt kan ændre det indgående udstyr lige så tit der er behov for det, må RoboLab siges at være en særdeles fleksibel analyseløsning.
– Gennem de omkring 20 år RoboLab har eksisteret er den største udvikling sket omkring robotten. Fra starten valgte vi en ABB robot, der har vist sig at være en stabil ”fætter” og et godt valg. I starten automatiserede vi de mest almindelige processer, man har behov for i et produktionslaboratorium på en cementfabrik. Fra prøven modtages og formales, over pillepresning til analyse i et røntgenspektrometer. Men robotten har langt større kapacitet, og kan samtidig eksempelvis udføre en partikelstørrelsesmåling. De første år gik udviklingen med at finde frem til de muligheder der ligger i RoboLab, uddyber Tina Knudsen.
– Grundlæggende startede vi i sin tid med prøver, hvoraf en del var halvautomatiserede eller manuelle, og i dag foregår tingene mere og mere fuldautomatisk med prøver ind. Desuden er der kommet en mængde nye analysemetoder og -maskiner som vi interfacer til. Så fra en tid med et par systemtyper til dagens nærmest uendelige muligheder er der sket en enorm udvikling. Vi differentierer os på at vi kan interface og integrere så godt som tilfældet er, med alt det udstyr en cementfabrik kan forestilles at investere i af analyseapparater og prøvetagningsudstyr, tilføjer salgs-, kunde- og marketingchef Peter Harrig Nielsen fra FLSmidth Automation.

Sammenbygger flere celler
Blandt de seneste udviklingsprojekter har FLSmidth Automation idriftsat RoboLab i mineindustrien. Det sker efter at man har arbejdet med at sammensætte flere robotceller til én samlet robotstyret analysestruktur.
– Vi ser det lidt ligesom et Lego-system, hvor man rimeligt nemt kan opbygge systemer ved hjælp af forskellige klodser. Plus vores tiltag inden for mineindustrien, hvor de har behov for lidt større mængder, og de har behov for at køre lidt flere prøver igennem. Nu har vi konstateret at det er muligt at koble flere robotceller sammen, hvor hver enkelt celle samarbejder med den eller de øvrige om at løse opgaven. I et tilbudt projekt har antallet af associerede robot-celler været 11 med totalt ca. 100 robot betjente prøvetilberednings- og analyseenheder. Aktuelt er vi i gang med et andet stort projekt i Australien, hvor vi har sammenkoblet fire associerede robotceller. Gange to – for kunden har investeret i to analyseanlæg for at være sikker på at have tilstrækkeligt med kapacitet, siger Tina Knudsen.

Egenudviklet software som byggeklodser
Enhver form for styringssoftware udvikler FLSmidth Automation selv. Gennem tiden har platformen ændret sig, og aktuelt er det Microsoft Windows, der afvikler styringsprogrammellet med de nødvendige funktionaliteter.
– Efterhånden som verden udvikler sig bliver der større og større krav til certificeringer; ting som vi løbende har fuldt med i, og sørget for at indbygge i RoboLab. For 10 år siden skete der en større omstrukturering af softwaren, hvor vi i høj grad gik målrettet efter at opnå en standardisering. For med ”byggeklodser” er det meget nemt at sammensætte den ønskede løsning, og senere udvide eller ændre den samlede løsning. Alt efter det tilsluttede udstyr sammensættes løsningen af generisk og/eller specifik software, fortæller Tina Knudsen.

En kommerciel succes
Der findes næppe noget cementproducerende land i verden, hvor FLSmidth Automation ikke har solgt QCX-udstyr, og referencelisten på QCX/RoboLab er både lang og omfattende.
Omkring 80 systemer, svarende til en salgsværdi på over en halv milliard kroner, har kunderne aftaget siden introduktionen af RoboLab.
– De seneste fem år har vi været den suveræne nummer ét inden for vores branche – robotautomatiseret laboratorieudstyr. Mange af vores konkurrenter er udstyrsbyggere, der blot kombinerer standardiseret PC- og PLC-teknologi uden den store viden om hvad det er for nogle materialer der skal analyseres, og hvordan de skal behandles. Vi har hele F.L. Smidth-koncernens samlede ekspertise at trække på. Dermed kan vi udvikle et bedre produkt, for vi ved alt om hvordan disse prøver opfører sig under ethvert tænkeligt forhold, uddyber Peter Harrig Nielsen.

Første industrielle robot i et laboratoriemiljø
RoboLab introducerede anvendelsen af industrielle robotter til anvendelse i et laboratoriemiljø, og i dag sætter den standarden inden for analysearbejde af cement og mineraler. Konceptet er blevet ’kopieret’ af talrige konkurrenter i markedet, hvilket beviser konceptets succes.
Fra udelukkende at have været anvendt inden for cementproduktion har FLSmidth Automation udvidet anvendelsesområdet til også at omfatte udvinding af mineraler som jernmalm, kobber, guld, platin og nikkel. Og i det hele taget ethvert mineral, der fra en åre udvindes af jorden.
– Også her handler det om at produktionen omfatter tørring, knusning, formaling og analysering. Uanset hvad det er der skal analyseres handler det blot om at koble det rigtige udstyr på robotten. Ofte er to tredjedele af den samlede løsning ens, fortæller Tina Knudsen.

Sparer mennesker for toksiske miljøer
Især i mineindustrien anvendes ofte meget giftige processer, som ikke kendes tilsvarende fra cementproduktion. Det kan eksempelvis handle om at arbejde i blydampe. Her er FLSmidth Automation aktuelt ved at udvikle RoboLab til erstatning for de operatører, der arbejder med analyser under disse meget vanskelige og belastende forhold.
– Det er samme koncept, der skal blot anvendes nye ovne, som kan ekstrahere blyet. Og doseringerne er naturligvis anderledes. Det indebærer også at virksomhederne slipper væsentligt nemmere om ved de ret skrappe arbejdsmiljøregler, som findes mange steder. Både med hensyn til ergonomi, og hvad der må være af giftige stoffer i arbejdsmiljøet, udtaler Tina Knudsen.

Store besparelser per prøve
RoboLabs store fleksibilitet, ensartede arbejdsmetode og manglende sygefravær, ferier, kaffepauser med mere indebærer i sig selv store besparelser i forhold til at bemande analyselaboratorierne med medarbejdere af kød og blod.
I mineindustrien er der desuden det aspekt at miner ofte fysisk er placeret meget afsides i forhold til alting. Det er derfor forbundet med store omkostninger at fragte medarbejdere ud til minerne, og analysemedarbejdere er desuden højtlønnede.
– De første argumenter gik meget på besparelser i mandetid og andre menneskeligt relaterede omkostninger. I dag handler det mere om de stigende krav til kvaliteten. Derfor er RoboLab genial. En kunde kan være startet med RoboLab for 10 år siden, hvor løsningen blot skulle håndtere et par prøver. De kan i dag bygge videre på løsningen og forøge deres kvalitet. Om nogle år handler det sikkert om helt andre parametre, slutter Peter Harrig Nielsen.

Produktchef Steen Tokkesdal Pedersen fra FLSmidth Automation har været den gennemgående profil under udvikling og salg af QCX/RoboLab. Enhver form for styringssoftware udvikler FLSmidth Automation selv. Gennem tiden har platformen ændret sig, og aktuelt er det Microsoft Windows, der afvikler styringsprogrammellet med de nødvendige funktionaliteter.

QCX/RoboLab er et komplet laboratorium, hvor man har erstattet de menneskelige laboranter med en industrirobot omgivet af de procesmaskiner og analyseredskaber, der skal anvendes i den pågældende procesanalyse.