Особенности проектирования

Особенности проектирования

Особенности проектирования пневмопочты. 

Статья описывает процесс разработки конфигурации пневматической почты.

Для примера рассматривается проектирование для медицинского учреждения, однако описываемые принципы распространяются и на проектирование систем для других отраслей. Вопросы качества оборудования и монтажа не рассматриваются в данной статье.

 

Современная пневматическая почта (PTS) с 1960 годов применяется в медицинских учреждениях. При этом на сегодняшний день интерес к применению пневмопочты в больницах наиболее высокий, и ее значение для общей эффективности больницы постоянно возрастает. Пневматическая почта все в большей степени обеспечивает эффективное решение многих основных транспортных задач в медицинских учреждениях.

 

В России практикуется примитивный подход к проектированию пневмопочты. Обычная ситуация заключается в том, что, хотя заказчик (больница) понимает, что PTS «принесет пользу», на самом деле заказчик не определился, что конкретно будет пересылаться по пневмопочте, с какой частотой и в каких направлениях. Техническое задание на поставку PTS, составленное потенциальными пользователями в процессе закупки, имеет тенденцию фокусироваться на функциях, технических и эстетических деталях, а не на структуре системы и ее производительности. Там же, где приведены критерии эффективности, данные часто слишком общие, чтобы можно было провести подробный анализ производительности.

Последствия подобного проектирования, если проект реализуется, создают долгосрочные, сложно и дорого исправляемые проблемы с пневматической почтой для конечного пользователя, репутационные риски для поставщика, производителя и технологии в целом. Система пневмопочты не справляется с задачами, для которых она и планировалась заказчиком. В итоге мало эксплуатируется и, что не редко, не по основному назначению. Инвестиции в такое решение не окупаются. Негативный опыт служит примером для других заказчиков, ставя под сомнение целесообразность внедрения технологии. В некоторых случаях PTS оказывается и вовсе не пригодной для целевого применения, например при критическом воздействии на транспортируемый материал.

Распространенная фраза в технических заданиях на разработку пневмопочты о том, что «система предусматривает расширение, увеличение количества станций и протяжённости трассы», вовсе не означает, что будущая система будет способна справиться с расширением. Подобное расширение, как правило, не предусматривает модернизацию ключевых участков, производительность которых изначально была заложена низкой, из-за ошибок проектирования и/или из-за экономии. Дополнительный «обвес» системы новыми станциями и линиями возможен, но это, скорее всего приведет к тому, что пневмопочта не будет соответствовать потребностям предприятия в объемах пересылки, без серьезной модернизации. Все более внятно будут выявляться слабые места – важные участки системы с ограниченной пропускной способностью.

 

Успешное внедрение PTS зависит от того, соответствует ли ее конфигурация объективным требованиям учреждения. Понимание особенностей проектирования PTS приводит к более качественным реализациям, которые обеспечивают высокий уровень производительности и высокий уровень удовлетворенности пользователей оборудованием, быстрой окупаемости инвестиций.

 

Основные критерии для разработки конфигурации системы пневмопочты:

  1. Четкое понимание о том, что будущий пользователь потенциально собирается транспортировать по пневмопочте;
  2. Прогноз вероятной потребности в объемах пересылки материалов по PTS на основе оценки методов работы предприятия, и того, как система будет фактически использоваться персоналом больницы;
  3. Виртуальное моделирование будущей конфигурации пневмопочты для обработки прогнозируемых объемов пересылки, с учетом вероятного роста трафика и расширения системы;
  4. Оценка необходимости и целесообразности внедрения дополнительных функций;
  5. Оценка окупаемости.

 

Требования к производительности

Благодаря повышению уровня автоматизации лабораторий и электронному документообороту, физическая транспортировка образцов из точки забора в лабораторию напрямую влияет на эффективность работы учреждения. Пневмопочта в больнице предназначена в том числе повысить качество преаналитического этапа лабораторной диагностики, сокращая время от момента забора до начала обработки образцов.

В типичной крупной больнице: центральная лаборатория, станция переливания крови, центральный аптечный склад, могут находиться на большом удалении от палатных и реанимационных отделений, операционных блоков, приемного отделения, поликлиники. Часто эти службы располагаются в отдельно стоящих зданиях. Логистика материалов в таких ситуациях также осложняется потоком пациентов, наличием зон с ограничением доступа, шлюзов, загрузкой лифтов, этажностью зданий.

Тщательно спроектированная сеть PTS способна доставлять материалы за несколько минут в любую точку больницы. Особенно это важно для экстренных отправок.

в больницах СПб, применяющих пневмопочту Swisslog, данные показатели не превышают 6 минут для самых удаленных участков системы, при штатной работе.

Эта производительность реально достижима, но для многих установок производительность жертвуется в угоду экономии затрат. Это часто не осознанное решение, непонимание влияния, которое оказывает урезание спецификации на общую производительность пневмопочты. По мере того, как размер, сложность системы PTS и потребность в ней будут увеличиваться, возрастет и ее неэффективность из-за плохо проработанной и реализованной конфигурации. Подобная система пневмопочты может создать больше новых трудностей, чем тех, для устранения которых она и была внедрена.

 

Материалы для пересылки

Список потенциальных полезных нагрузок будет включать: лабораторные образцы, аптечные заказы, препараты крови, документацию и многое другое. Основной задачей систем пневмопочты является пересылка лабораторных образцов.

Чтобы правильно приступить к проектированию сети PTS, недостаточно оценить общие количественные показатели по объемам и частоте пересылки за временной период, необходимо применить некую классификацию.

Производители систем пневмопочты, как правило, не являются экспертами по отдельным грузам, которые предполагаются к транспортировке посредством PTS. Зачастую, больничная политика диктует, что может быть отправлено через их систему PTS и как это должно быть упаковано.
В общем случае, если материал умещается в контейнере PTS и не превышает его предельных значений по весу, его можно отправить, при условии, что приняты соответствующие меры по упаковке и соблюдены требования для конкретного материала.

Например, но не ограничиваясь:

  1. Объемы и частота плановой пересылки, направление;
  2. Объемы и частота экстренной пересылки. Текущие и прогнозируемые показатели, направление;
  3. Виды образцов, планируемые к пересылке, которые допустимо или не допустимо пересылать в одном контейнере;
  4. Пиковые нагрузки. Например, плановый объем из процедурных кабинетов поликлиники в центральную лабораторию в утренние часы приема;
  5. Пересылка между лабораториями

При этом необходимо учитывать, что план работы служб может быть скорректирован после внедрения пневмопочты. И нагрузка на систему пневмопочты будет отличаться от исходных расчетов.

Например – плановые образцы не аккумулируются на отделении, а сразу небольшими партиями отправляются в лабораторию. Происходит дробление рассчитанных объемов, увеличение частоты пересылки с одновременным уменьшением полезной нагрузки контейнеров.

Не спрогнозированное увеличение нагрузки, из-за сокращения локальных пунктов экспресс диагностики по мере внедрения и эксплуатации пневмопочты, для целей рационального расходования бюджетов учреждения и более полной загрузки мощностей центральной лаборатории.

Детально проработанные данные по объемам, позволят рассчитать более точные показатели потребности производительности системы.

 

Объемы пересылки

Абсолютно важно прогнозирование объема трафика на каждом участке системы в периоды пиковой активности, так как пневмопочта имеет ограниченную пропускную способность. Как правило, по одной линии одновременно можно пересылать только один контейнер. Система, состоящая из нескольких линий, может одновременно транспортировать соответствующее количество контейнеров. При этом максимальная пропускная способность каждой линии зависит от протяженности трассы и скорости пересылки.

Рассмотрим условную систему пневмопочты для больницы на 260 коек. Основная задача системы – пересылка биоматериалов из отделений в лабораторию.

Исходные данные:

  1. Пневмопочта состоит из 6 линий – 2 линии для лаборатории и 4 линии для отделений. Все линии стандартные и предназначены для транспортировки только одного контейнера за одну процедуру пересылки.
  2. Диаметр – 110 мм. 20 автоматических станций – 18 на отделениях, 2 в лаборатории.
  3. Протяженность трассы лабораторной линии – 148 метров.
    Это расстояние путевого трубопровода от пункта перегрузки контейнеров между линиями до лаборатории;
  4. Настроенная максимальная скорость щадящей пересылки сенситивных материалов в сторону лаборатории – до 4 м/с. Это скорость, которую может развить контейнер во время транспортировки в соответствующем режиме. Это не постоянный показатель и во время транспортировки меняется в сторону уменьшения, в зависимости от сложности трассы, в период старта и завершения пересылки, общей массы контейнера. Дополнительно системе требуется время для позиционирования устройств, ожидания очереди отправки.
    Средняя скорость на участке ~ 2,7 м/с. Среднее время транспортировки от пункта перегрузки контейнеров между линиями до лаборатории ~ 55 с.
  5. Максимальная пропускная способность лабораторной линии системы ~ 65 контейнеров в час. Для возврата контейнеров из лаборатории в схеме применена вторая линия.

 

При равномерной пересылке контейнеров между всеми линиями и станциями, общая производительность составит ~ 300 контейнеров в час. Но трафик в больничных системах пневмопочты фокусируется на ключевых пунктах – «лаборатория – отделения», «аптека –отделения», «станция переливания крови – реанимационные, операционные». Соответственно, ключевая производительность рассматриваемой системы пневмопочты на лабораторном участке, при сохранении скоростных характеристик – 65 пересылок. В итоге, с каждой линии в лабораторию в среднем можно отправить – 16 контейнеров в час. C каждой станции – 3-4 контейнера в час. Увеличение скорости позволит повысить производительность на ~ 15-25%, но с вероятным ущербом для качества пересылки чувствительных к перегрузкам материалов.

Расширение системы, добавление количества станций и линий, будет размывать эти показатели, не увеличивая производительность пневмопочты на основном участке, для которого она и предполагалась. Для увеличения производительности лабораторной линии потребуется серьезная модернизация.

Однако, в рассматриваемом примере для лаборатории уже предусмотрено 2 отдельных линии с односторонними станциями на прием и отправку. Данная конфигурация позволит повысить производительность участка до 260 пересылок в лабораторию в час, только установкой дополнительного оборудования, без замены существующего и трудоемкой, дорогостоящей прокладки дополнительной трассы.

 

Подводя итог.

Пневмопочта является хорошим примером системы массового обслуживания. Она имеет ограниченную способность транспортировки, и спрос на нее является случайным и переменным.

Определив, что именно должно транспортироваться в PTS, важно оценить, как объемы материалов будут преобразовываться в объемы пересылок, прогнозируя методы работы и создавая сеть, в которой прогнозируемый трафик занимает от 40% до 70% доступной пропускной способности на каждом участке системы. Чтобы, за исключением нестандартных сценариев, достичь цели временных показателей за пересылку, включая ожидание в очереди, не более 10 минут.

Пневматическая почта может обеспечить преимущество крупным учреждениям, где препятствием для оказания качественных услуг медицинской помощи пациентам является задержка передачи образцов и материалов, лекарственных средств и медицинских изделий, из-за больших расстояний. Хотя внешне, с технической точки зрения, технология PTS не сложна, чтобы получить максимальную производительность от системы, необходимо внимательно относиться к проектированию, чтобы избежать разочарований в конечной производительности из-за ненадлежащего сокращения затрат при закупках.