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1、医院药房自助取药系统研制与开发项目可行性研究报告1项目的背景与意义药房自助取药系统（Automatic Pharmacy Pick-up System, APPS）属物流传输系统领域，即借助信息技术、光电技术、现代管理技术、机械传动装置等一系列技术和设施，实现药房药品发放、补给、管理的的数字化和自动化。随着医疗科技的发展和市场需求的提升，药房自动化将成为一种必然趋势。目前，国内医院药房模式主要是简单配调供应型，药房的自动化建设已经明显落后。医院的门诊、中西医等药房, 药品的收费、库房管理已经实现了数据库管理,但是药房的其他工作, 如药品的配送、补给等仍由大量医疗人员进行手工操作。这将导致一系列
2、可见和潜在的问题。安全隐患：医院药房是医院为病人服务的重要窗口，担负着药品的调配、发放、管理及药物咨询服务，目前发放过程主要为人工操作。相关统计表明, 每100 个住院患者中, 可发生6.5 起药物不良事件, 其中28% 可以预防, 在可预防的药物不良事件中,处方阶段占56%， 转抄医嘱占 6%、调剂占4%、药品发放为34%。可见，药品发放错误不容小视，且因此导致的重大医疗事故屡见不鲜。保证病人的健康和安全是医院的职责所在，住院和门诊等部门的发药环节是医院职能体现的关键环节之一。通过应用药房自动取药系统可有效提高发药流程的质量，多项国内外前瞻性对比研究表明，药房自动取药相关系统的使用，可使药品
3、发放的错误率减少近30%。效率低：我国医院目前取药一般流程为挂号、开处方、取药，药品发放多采用医护人员手工取药，病人排队等候的方式。对于大型医院门诊量大，就医峰值集中的情形，该方式效率十分有限，远不能满足实际需求，往往造成“医生发药累、患者取药难”的窘态，导致医患关系紧张甚至矛盾激化。因此实现药房自动化，有效提高药品发放效率成为亟待解决的问题。以国内某知名医院为例，该院引入华南地区首间“智慧药房”，其由一台快速发药设备和两台智能存取设备组成，用于根据处方配送药品，使病人单次取药时间从过去的最短三十秒缩减到八秒，大大提高了药品发放效率，节省了人力成本。药师职能的缺失：药师的职责不仅仅是药品调剂和
4、发放，还应包括对病人咨询的应答和病人用药的指导。目前医院实际情况是, 只有在一些大医院有专门的临床药师提供用药咨询,绝大部分基层药师主要工作是药品调剂和发放，每天疲于应付不计其数的处方调配和发药工作 他们首先要对患者的处方严格进行“四查十对”，然后来回奔走于各大药柜取药，并将药品送到患者手中。所有工作都要求药师在很短时间内完成 , 医院调剂窗口排长队是很常见的。长期精神紧张带来的巨大压力使得药师身心疲惫, 很难有时间耐心和热心地为患者提供咨询和指导，从而远离了药师真正的本质。随着医院数字化建设在不断推进，医院的HIS、PACS、LIS和RIS等信息系统等陆续建立，完善了整个医院的信息系统。然而
5、，由于技术设备和空间限制等问题，国内医院的自动化建设已明显跟不上前进的步伐。自动化设备的缺失，导致无法有效地利用各项医疗信息，将信息流转化为物质流。因此，医院数字化和自动化不应分离而应紧密结合，应发挥现代科技的优势，建立医院各项自动操作系统、检测系统和物流系统，从而实现医院自动化，开创21世纪医院发展的新模式。因此，医院药房自助取药系统作为医院自动化系统的重要组成部分，可有效提高医疗水平和医疗效率，适用于现代物流和人力管理，是现代化医院发展的必然要求和趋势。2国内外研究现状与发展趋势2.1 国外医院药房自动化的发展现状物流传输系统起源于上世纪五十年代的战后工业化大生产时期，当时主要应用于汽车、
6、武器等大规模工业化生产的领域。随后，随着科学和信息技术的发展，各式各样的自动化物流传输系统诞生并在机场、商场、银行、工厂、图书馆等领域得到广泛使用。上世纪90年代，自动化物流系统拓展到了医疗领域。其中典型代表有美国、德国、日本等，它们将物流技术与信息技术结合，应用于本国大中型医院，成功开发出医院自动物流系统。该系统近二十年迅速发展并扩展到世界上其他国家和地区。截止上世纪末欧洲就有超过一万套医院物流传输系统在使用，日本有三千家以上的医院装备有物流传输系统。作为该系统的分支，医院药房自动化系统在欧洲、美国、日本、新加坡等地的医院中均可见到。目前，该系统大体可分为三大类型：机械手式自动化药房：机械手
7、式自动化药房即以机械手为夹取部件，利用轨道传送或行走机构实现药品输送的一类自动化药房。该药房的特点是由一个机械手进行药品搬运，实现药品的入库和出库。其核心是机械手抓取和控制系统协调运作。机械手式自动化药房主要分为两大类型。一类是集装型，以世界著名物流系统供应商Swisslog为代表，其产品主要针对传统盒装药品的物流传输和集中管理，特点是以机械手抓取标准盒装药品。另一类是散装型，以美国的Parata公司的Parata RDS自动化药房和日本株式会社汤山制作所的YUYAMA全自动片剂摆药机为例，主要针对瓶装或管类非传统药品的输送和喷码贴标签等工作。其特点是以机械手抓取非标准药品物件。两类产品的缺点
8、是机械手单一，一次只能处理一盒（瓶）药，入库和出库不能同时进行，工作效率较低。因此仅适用于处方量较小的国外医院和国内的商业医院，不适合于处方数量大、药品密集发放的国内大中型医院。储药槽式自动化药房：典型代表有法国APOTEKA公司和荷兰RoboPharma公司，其相继推出了储药槽式自动化药房并成为国外盒装药自动发药系统产品的主流。特点是利用储药槽实现盒装药品的大容量存储，依靠出药机构来控制药品进出储药柜。其缺点是机械加工和电气控制成本高。另外，此类药房最大局限是仅仅没有自动入库设备，人工入库工作量大，容易出现药品入库速度跟不上出库速度的问题。数控回转柜式药房：数控回转柜式药房相当于大型工厂用来
9、存放和管理零部件的数控回转式立体仓库，德国Hanel公司是典型代表。最大特点是可回转，取药时经由传动链使某类药柜转到仓库正面并调整到适当高度，经由医护人员将该类药品取出；存药时原理类似。该类药房主要从个体身高和省时省力的角度，为医护人员提供友好的存取药环境，一定程度上提高了效率，且适应于各类药品的存取；缺点是药房本身体积大，往往受到场地空间限制，储药量反而有限，且该药房属于半自动化，效率不高。2.2国内药房自动化系统的发展现状国内在医院药房自动化和信息化的设计思想可以说与欧美国家同期产生，但由于由于受到经济、技术实力不足和国内环境的局限，产品的开发、升级和市场化进程缓慢。对于药房自动化系统的研
10、究，可以分为三个阶段：原创构思阶段：早期国内该领域设计思想可见于1988年航天工业部某院设计的“微机控制自动发药机”专利和1995年中国解放军成都军区总医院和四川大学合作开发“自动发药机及信息处理系统”专利，特点是采用计算机对医院处方进行处理和控制药品的发放，自动化水平较低，但开启了药房物流和管理领域的新思潮。1999年，李伯孝教授发明旋转药盘架专利，采用回转塔式结构，药品分层，依靠手动旋转便捷取药。该装置以其简单实用的特点在国内药房有较广泛应用，但自动化程度低，不能实现数字化管理。2002年胡乃钢医师申报“医院门诊药房自动投药机”专利，该装置采用倾斜储药槽存放药品，以微机进行自动控制，配合直
11、线定位推杆出药机构实现自动出药。该装置结构和控制简易可行，得到了广泛应用并构成了现代化药房的雏形。半自动化阶段：本阶段一个典型应用为如深圳三九集团的盒装药品自动售药机。该装置相当于一个自助售卖机，装置内部装有相当数量药品且机身开有矩阵布局的滑槽出口，当完成投币后，由控制器控制药品从滑槽滑出，以实现无人售药。该阶段产品实现了药品发放的高效性，然而对于药品配送、补给和管理等方面存在技术空白。自动化初始阶段：此阶段引进国外相关先进技术，并结合中国医院药房具体国情，对药房自动化系统做出继承与创新性改进，生产出一系列自动化水平较高的药房自动化产品。其发展过程为：2000 -2006年：代理引进德国、美国
12、、日本等国外设备；2006-2009年，艾隆科技、华康诚信、大庆三维、深圳瑞驰等公司着手研发部分药房设备，；2010-2011年，艾隆科技、华康诚信等公司相继提出药房自动化整体解决方案；2011年，首个“智慧”药房在国内构建。至此，国内药房自动化系统的发展进入初级阶段，开始由萌芽走向产品开发，市场刚刚起步。总结：国内外药房自动化系统和设备核心思想差别不大，关键在于因地制宜，开发出适应中国国情药房自动化系统。数控回转柜式药房储药量受限且自动化程度低；储药槽式自动化药房最大问题在于不能实现药品自动补给且造价高昂；机械手式自动化药房结构简单，实用性强，对于其不能同时出入库和效率较低的问题，可以通过对
13、机械手系统进行改进的方法来解决。综上所述，机械手式药房自动化系统具有实用性、可行性和经济性等特点，更符合我国医院药房特点和市场需求。基于人们对就医环境优良化日益增长的追求与药房自动化程度不足之间的矛盾，自动化程度高的药房自动取药系统必将成为我国医院未来发展的重要方向。3项目实施主要内容、关键技术与创新点、预期目标及成果3.1 项目实施的主要内容为了研发出实用高效的医院药房自助取药系统，本项目总结了国内外数代相关产品研发经验，通过市场调研归纳出现有产品的不足，然后经由技术攻关对现有产品进行改进和创新，最后提出新一代药房自助取药系统整体方案。该方案可直接用于指导本产品的设计和制造。药房自助化取药系
14、统的建立，可有效解决现有药房取药模式效率低、错误率高、不便于管理、自动化程度低等问题，切实为医院带来效益，为患者带来方便，为医护人员带来帮助，同时降低医院设备投入和运营成本。本项目提出的医院药房自助取药系统整体方案如下图1所示，主要包括取药机械手系统、快速定位系统、药品传送系统、药品数据库管理系统和自助取药控制系统五大部分。 图1自助取药系统示意图按照项目提出的医院药房自助取药系统整体方案，本项目实施的研发内容主要分为五个方面：（1）取药机械手系统设计医院药品种类和数量繁多，每种药品的包装、形状各不相同，如何根据药品的多样性，如何通过机械手来识别药品位置、药品外形、抓取和放置药品，是本项目的主
15、要研究内容。机械手未端执行机构很关键，也是技术难点。机械手应该有药品位置识别功能、抓取功能、放置功能、回转功能（两排药柜），存药箱的拾取与放置等功能。通过调研和平利用方案分析；本系统为采用双臂机械手，且主体部分具有回转功能，以实现对双排药柜同时取药；机械手系统主体部分可沿水平和垂直轨道运动，以完成取药位置精确定位；机械手系统关键部分为末端执行机构，用于完成药品的抓取动作。考虑到药品形状的多样性，夹爪式机械手不能满足全部药品抓取要求，由于药品重量较轻，采用真空吸盘式机械手，即在机械手未端安装真空吸盘装置；此外，在主体上设有取药箱，用于药品的临时存放；并且在机械手末端设有检测装置，用于检验所取药品
16、是否正确。设计过程：确定机械手类型、工作环境和技术参数；设计和计算其外形尺寸；设计和选取相关零部件；利用二维软件完成总装图和零部件图设计；通过Pro/E对其进行三维建模；利用Adams其进行运动和动力学仿真。（2）快速定位系统设计据统计，目前国内大中型医院处方量大，日处方量可达10002000个，涉及的药品种类和数量繁多，达1000015000种。快速定位即快速找到药品的存放位置，该系统的开发对提高药房自动发药效率具有显著意义。本产品中，快速定位系统分为平快速移动系统和垂直快速移动系统。考虑考快速响应特性，本系统采用滚珠丝杠结构，由可调速伺服电机驱动。设计过程：确定快速定位系统运动机构类型；计
17、算工作行程、工作载荷和运动速度；完成标准件的选取和非标准件的设计；绘制三维模型；运动和动力学仿真。（3）药品传送系统设计机械手系统完成取药工作后，接着下来是将药品输送至取药口。若全程均由机械手系统运送，必然使得结构冗杂且耗费大量资源。因此，本系统在环绕整个药房四周内壁建立传动带，可大大简化运动，节省资源，且有助于药品运送的高效性。传动带属常规机械装置，重点部分在于如何做好取药箱在机械手系统和药品传送系统的对接问题。设计过程：确定运动参数；传送带主体设计；对接模块设计；功率和效率计算等。（4）构建药品数据库管理系统一般医院涉及的药品种类和数量繁多，为了实现快速取药，有必要建立药品数据库管理系统，
18、对药品进行数字化信息管理。该系统的建立可实现以下三大主要功能。a. 取药准确：将所有类别药品的信息入库，实现药品信息化。即每一类药品对应唯一的管理条形码和在药房的坐标位置（x，y , z），此时药房相当于一个坐标集合。这样一来，取药时只要控制系统给出指令，机械手系统便可在快速定位系统作用下达到相应药品坐标位置，完成准确取药。存药时亦是如此。b. 取药高效：将药房数据库管理系统与医院HIS系统对接，实现医院药房数字化综合管理。也就是说，药房药品信息与医院各个科室信息联通。处方已一经开好，其信息便在第一时间传送到药房数据库系统，控制系统便下达取药指令，病人达到取药区时药品已准备完毕，只须扫描处方卡
19、确认即可。大大提高发药效率。同时及时补充快用完的药品，保证药品物流的连续性。c. 药品的预警与补充：药房数据库管理系统与医院现有HIS对接，可实现药房药品的在线监测和实时补充。医生开具处方时会接收到药品数字化信息，当药品余量不足时会受到提示，从而控制药房自动补充该类药品，保证药品供应的不间断。（5）自助取药控制系统设计自助取药控制系统是为整个系统最核心的部分，采用PLC集选控制。由于控制比较复杂，适合采用模块化编程方法，模块之间用中间寄存器传递信息。本控制系统主要包括机械手自助取药控制、快速定位系统控制、传送系统的运转与停止控制、存药箱的拾取与放置、取药和发药人机交互及信息管理、药品库存管理、
20、处方及收费预处理等七个模块。设计过程：系统总功能框架设计；各模块电工作电路设计；保护电路设计；检测电路设计；系统硬件的选取；各模块动作的PLC编程；安装和调试。3.2 关键技术及创新点3.2.1关键技术（1）取药机械手抓取装置快速定位系统可实现机械手精确定位，到达正确的取药位置。此时，如何实现药品抓取的准确性和稳定性是关键。传统的机械手采用夹爪结构，尺寸大且夹紧力不好控制，在药品抓抓取中容易出现药品抓偏、挤压和掉落等问题。本系统在机械后末端执行部分安装真空吸盘装置，吸盘直径小，数量为四个，呈方形分布。该装置利用真空负压实现药品吸附式抓取，具有无冲击，抓取稳定可靠，小巧灵便等特点。（2）自助取药
21、控制技术本系统包括机械手自助取药、快速定位、存药箱的拾取、放置与传送、取药和发药人机交互及信息管理、药品库存管理、处方及收费预处理等多个动作和功能。因而对控制系统的要求较高，既要满足功能需求，又要协调各项功能并保证效率和稳定性。本系统采用PLC控制技术，本该技术具有可编程、易操作和灵活性等特点。首先依据功能设计机械手自助取药控制、快速定位控制、传送系统的运转与停止控制、存药箱的拾取与放置、取药和发药人机交互及信息管理、药品库存管理、处方及收费预处理等七个模块，然后对各个模块进行衔接，最后将整个控制系统与药房数据系统和医院HIS系统对接。3.2.2 项目的创新点（1）提高发药速度，减少病人等待时
22、间n 通过药品的数字化管理和药品预警系统，在医生开处方时，系统可以告诉医生哪些药在药房有库存，库存数量多少。避免了处方上有药，药房无药的现象，病人不需来回找医生修改处方；n 病人在交完药费后，通过医院的信息管理系统通知药房自助取药系统，进行自动取药，把取得好的药放在待发药区，病人在自助药机上刷处方卡后，可立即取药，减少了病人的排队等待时间。（2）提高准确率，避免人工失误n 自助取药系统可以实现药品的存放、发放等数字化管理，提高发药的准确率，减少因人为因素而导致的药品错发、误发、多发或少发等失误。特别是药品名称相近的药品，在人工发药中容易产生工发药错发、误发等现象，需要在后续环节中发现，更正，影
23、响病人的治疗。自助取药系统完全可发避免这些错误。（3）提升药房自动化，减轻药房员工数量和劳动强度n 一般中等医院药房需要5-10人，如果有自助取药系统，可以实现药品的自动发放，药房只需1-2人值班，对发药进行抽检和核对，不需在药房取药来回走动，大大减轻少了药房员工的劳动强度和员工数量，大幅提升了医院的经济效益。n 同时，由于加快了药品的发放速度，减少了病人的就疹时间，可提高病人的满意度，取得良好的社会效应。3.3 预期目标2015年底，完成整体方案确定，并投入到项目子系统设计工作。截止到2016年9月，完成样机制造，并开始进行样机调试和整改完善。2017年6月完成结题。开始产品批量生产和市场化
24、。3.4 主要技术成果（1）成熟的药房自动取药系统样机。包括取药机械手系统、快速定位系统、药品传送系统、药品数据库管理系统和自助取药控制系统五大部分，可以实现病人自助取药，替代目前的人工取药。（2）药房自助取药系统设计手册一套。（3）申请专利1项4应用或产业化前景与市场需求药房自动化系统已在国外全面普及，其在国内的发展历史虽已达30年，然而，由于国内环境和经济技术等方面的局限，该系统展进程缓慢。因而，本项目的开发具有良好的产业化前景。首先，产业的发展离不开时代背景和国家政策的支持。21世纪科学技术日新月异，信息技术、控制技术与机电液一体化的发展为多领域产业自动化开启了新局面，医院药房自动化系统
25、的发展迎来了巨大机遇。其次，党的十八大也提出要主攻产业结构调整，加快转变经济发展方式。药房自动化系统的开发和普及对促进医院产业结构转型，推进我国医疗事业和国民经济的发展具有战略性意义。同时，市场需求是推动产业发展至关重要的因素。本项目的开发，充分考虑了我国医疗市场对药房自动化系统的需求。根据最新统计，国内大小医院数量达30000余家，目前实施药房自动化的只有200多家，普及率不到10%。对于大部分医院药房药品的发放、补给和管理过程，均由医护人员手工完成。庞大的工作量仅依赖医护人员手工进行，容易带来疲劳作业，发错药和发药不及时等诸多问题。本项目提出的药房自助取药系统的开发和应用可有效解决上述问题
26、，实现药品准确高效发放、及时补给和药房高效管理。另外，通过省内市场调研了解到，湖南省大中型医院数量达1100余家，药房自动化系统应用几乎处于空白。截至目前，尚未发现成熟的自动化设备和系统在本省医院药房应用。省内有几家大型医院近年正在进行药房自动化系统招标，本项目在可行性、实用性和经济性等方面具有一定的竞争优势。本产品市场规划明朗，预期先在本省大中型医院推广，然后扩展到整个国内医院。考虑到我国人口多、患者多、发药量大的国情，本产品未来市场潜力巨大，具有广阔的发展空间。5现有工作基础、条件、特色与优势项目承担单位湖南大学是国家“211工程”、“985工程”重点建设的高水平大学，在机械设计与制造科学
27、研究方面已经取得了一大批研究成果，在国内同行中具有较大的知名度和影响。特别磨削加工工艺与数控磨削装备等方面已经取得了一系列研究成果，在磨削领域形成了独特的科研优势。近10年来先后承担国家科技攻关项目，国家“863”项目，国家自然科学基金项目及部省重大科技项目50多项，取得了一大批国内领先水平和国际领先水平的科研成果，获国家和部省科技奖励和国家专利50多项，获得包括2007年国家科技进步二等奖在内的各种科技奖励30多项。在湖南大学985工程和211工程的支持下，建设了湖南省技术中心，国内一流的超精密磨削/微纳制造实验室，具有一流的检测仪器与设备，可以为本项目的研发提供很好的硬件条件。项目组人员已
28、经成功开发数控磨床多种，在机械产品和数控控制方面积累了丰富的经验。项目组研发的数控磨床自动上下料机械手，在北京第二机厂有限公司得到了应用，受到了用户的好评。上述研究成果的取得为本项目打下了良好的工作基础，也将对本项目提供有力的可靠的技术支撑。图2 研发的数控机床自动上下料系统项目组人员专业结构合理，有高级职称2人，中级职称3人，学历均为硕士以上。有多人有参加科研项目的经历和产品开发成功的经验，为本项目的研发提供很好的人员保证。长沙大方精密机电有限公司，主要从事精密机电产品和自动化设备的研发和制造，在科研成果的转化、工程化应用、市场推广方面有着丰富的经验。湖南大学机械与运载工程学院和长沙大方精密
29、机电有限公司将通过产学研合作，完全具备研发医院药房自助取药系统的技术储备和产业化能力。并已开始着手相关项目的前期研发工作，已经确定了整体方案和局部方案。项目组人员已经完成对机械装置、控制系统、药房数据库系统等关键技术进行前期攻关，目前正在检验和完善。公司研发人员对本省医院药房和产业市场做了大量调研，证实了本系统应用前景广阔。目前公司人员初步完成快速定位系统和药品传动送系统的设计，同时已经制定出相关标准零部件市场采购计划。总体而言，目前各项工作开展顺利，并且完全有信心在预定时间内设计开发出新一代医院药房自助取药系统，填补我省该领域空白，并创造医院效益和社会价值。6项目实施方案、组织方式与课题分解
30、6.1 项目实施方案本项目的总体研究思路是在整合项目的研究内容上提出来的，是为达本项目目标所必须解决的关键问题而设计的。本项目实施方案分为四个阶段：机械部分设计、控制系统设计、数据库构建和系统装配调试与测试。第一步，药房自助取药系统机械部分设计：本系统取药机械手、快速定位、药品传动等子系统涉及纯机械学知识，是整个系统的基础部分，故作为第一阶段项目实施内容。其实施步骤为：根据根能需求设计各零部件技术参数；完成零部件的设计和选取；利用Caxa软件绘制工程图；利用Pro/E完成三维建模；利用Adams进行运动、动力学仿真和结构优化。第二步，药房自助取药系统控制系统设计：控制系统作为本系统的核心部分，
31、是保证实现药房自助取药准确性和高效性的关键。本实施阶段是在第一阶段的基础上进行的，相当于对上述机械部分实现自动化控制。控制方式采用PLC控制，按照功能本系统分为机械手自助取药控制、快速定位控制、传送系统的运转与停止控制、存药箱的拾取与放置控制、取药和发药人机交互及信息管理、药品库存管理、处方及收费预处理等七个模块。其实施步骤为：系统总功能框架设计；各模块电工作电路设计；保护电路设计；检测电路设计；系统硬件的选取；各模块动作的PLC编程；安装调试。第三步，药品数据库系统构建：药房数据库系统用于储存所有类别药品信息，实现药品信息检索和数字化管理，本阶段数据库系统的建立十分必要，用于保证上述控制系统
32、对药品抓取位置的精确定位，以及参与药品在线监测和实时补充功能的实现。本数据库在SQLsever2000软件环境下建立，其实施步骤为：运行SQLsever2000数据库；进入SQLsever2000的企业管理器；新建数据库，完成全部药品信息输入，包括药品名称、类别、数量、位置等；完成数据库创建，并数据库的ODBC连接。第四步，系统装配调试与测试：按照药房自助取药系统机械部分和电路控制部分的总体方案进行详细设计，零部件的加工制造、外购件的采购，药房自助取药系统样机的组装与调试。药房自助取药系统样机的性能检测，包括：取药速度、取药准确率、无故障运行时间等，对其性能做综合性评价，为产品中试打好基础。6
33、.2 拟采用的技术路线根据项目的总体研究思路和主要研究内容，设计了所对应的研究路线，技术研究路线见图3。图3技术研究路线6.3 项目组织方式项目承担单位湖南大学将按照国家科技项目管理的相关规定对项目进行了统筹管理，考核和协调，配备相关的条件，推动项目的研发能顺利进行，也保证项目能顺利完成；对项目资金进行专项管理，实行专款专用，资金使用符合相关规定。如果项目获批立项，将成立项目组。项目负责人对项目的进度、技术指标等总负责。项目组将研发任务和进度进行分解，落实到人，定期进行了总结，将业绩与绩效挂钩，提高研发人员的积极性。项目组定期向高新区和市科技局等主管部门进行汇报项目的进展情况。6.4 项目主要
34、研究人员及分工根据总体安排和研究团队的专业和研究经历，对项目主要研究人员的任务进行了分工和安排，具体分工见表1。表1 主要研发人员及任务分工项目组主要研发人员姓名性别年龄职称/学历从事专业项目任务分工余剑武男46教授/博士机械制造总体研发方案龙小兵男42工程师机械设计快速定位系统设计雷吉平男46高工/硕士机械制造总体机械系统方案及设计胡天男31工程师电气电气控制系统设计罗红男25助理工程师机械制造药品传送系统设计何利华男28在读博士机械设计取药机械手及未端执行机构设计罗嗣春男26工程师机电一体化控制系统方案、设计开发黄帅男25在读硕士机械制造取药机械手及未端执行机构设计沈湘男24在读硕士机电一
35、体化自助取药控制系统软件开发易成男24在读硕士机电一体化药品数据库管理系统7进度安排与年度计划内容7.1实施进度安排项目计划在2年内完成，进度如下：表2 项目进度安排序号阶段名称时间1完善技术方案2015.07-2015.102自助取药系统研发与设计2015.11-2016.033自助取药系统样机制造、装配与调试2016.04-2016.094自助取药系统样机性能测试2016.10-2016.125样机整改完善2017.01-2017.036项目结题2017.04-2017067.2 年度工作内容表3 年度工作内容序号工作内容时间1自助取药系统总体方案设计及完善：自动取药方案和控制系统方案。2
36、015.07-2015.102对确定下来的机械系统、控制系统、药品数据库及控制软件进行详细结构设计。2015.11-2016.033机械零部件外委加工制造，功能部件和元器件的选型、采购。电气控制系统的制造，自助取药系统样机的加工与调试。2016.04-2016.094对自助取药系统样机进行取药速度、准确性、可靠性等性能进行测试。2016.10-2016.125对自助取药系统样机在性能试验过程中暴露的问题进行整改，改进完善其设计，并进行性能测试。2017.01-2017.036结题资料的准备与整理，验收。2017.04-2017067.3 年度主要目标表4 年度主要目标序号工作目标时间1总体方案
37、和子方案确定；制作完备的方案图纸和文档。2015.07-2015.102机械系统工程图、控制系统电路图制作完备；药品数据库应用程序建成。2015.11-2016.033全部零部件的制造和购买完成；样机装配和调试完毕。2016.04-2016.094系统样机取药速度、准确性、可靠性等性能测试完毕。2016.10-2016.125系统样机得到完善2017.01-2017.036顺利结题2017.04-2017068项目承担单位和主要承担人员简况8.1 项目承担单位：湖南大学湖南大学是国家“211工程”、“985工程”重点建设的高水平大学。湖南大学机械与运载工程学院的前身为1908年兴办的机械科，是
38、湖南大学历史最悠久的院系之一。机械工程学科是一级学科国家重点学科；建有国家高效磨削工程技术研究中心和汽车车身先进设计制造国家重点实验室等多个国家级、部省级科研机构。全院现有教职工230人，其中中国工程院院士2人，国家“千人计划”特聘教授2人，青年“千人计划”特聘教授3人，“长江学者奖励计划”特聘、讲座教授2人，国家“863”领域专家1人，国家杰出青年基金获得者4人，教授70人，副教授45人，博士生导师61人，硕士生导师83人，具有博士学位的教师101名。湖南大学机械与运载工程学院在学科建设、人才培养、教学科研、社会服务等方面取得了一系列标志性成果。近几年来获得国家级科研奖励4项、部省级科技奖励
39、30多项；获得国家级教学成果奖3项、部省级教学成果奖10余项，承担两个国家大学生人才培养试验区建设项目；在国际国内大学生科技竞赛中多次获奖。学院与多所国际知名大学建立了合作关系，与多家国内外知名企业建立了良好的产学研合作机制。学院目前在机械设计与制造科学研究方面已经取得了一大批研究成果，在国内同行中具有较大的知名度和影响。8.2 项目合作单位：长沙大方精密机电有限公司长沙大方精密机电有限公司筹建于2012年7月，成立于2013年1月，是一家主要从事精密机电产品的研发和制造为主的新企业，主要依托和利用长沙高校的技术优势进行一些前沿机电一体化产品的开发，目前与湖南大学合作研制自动化领域相关智能装备
40、。公司具有一支专业素质较高的技术研发队伍，共有研究和技术人员16人，其中高级职称3人，中级职称4人，博士2人，硕士6人。8.3 项目负责人：余剑武 教授湖南大学教授，博士生导师， 1991年7月毕业于南京航空航天大学，2001年赴波兰留学，2005年波兰华沙工业大学获得工学博士学位，2006年回湖南大学工作，任湖南大学微纳制造研究所副所长。研究领域涉及高速磨削加工技术及数控加工装备、超精密加工技术及数控装备、机电一体化产品开发、机器人研究。目前致力于磨削、超精密加工技术及高档数控装备研发，机器人动力学研究和智能视觉检测。2006年回国至今，主持和参加国家及省部级纵向项目12项。已经完成7项。发
41、表论文50余篇，参编专著1部，申请专利15项，其中授权6项。“微小非球面纳米级精度复合加工技术及装备”获2011年度中国机械工业科技进步一等奖。 主要学术兼职包括：全国金属切削机床标准化技术委员会委员、中国机械工程学会生产工程分会光整加工专业委员会委员、中国机械工业精密磨削装备技术工程实验室副主任、国家863项目通讯评审专家、国家奖励委员会项目评审专家、科技部支撑计划项目评审专家等。表3 主持和参与项目情况序号项目号项目题目角色12006BAF02A21国家科技支撑计划：基于电火花放电沉积的金属基体砂轮再制造技术及装置研发与应用示范负责人22007BAF29B02国家科技支撑计划：汽车关键零件
42、精密加工装备与工艺负责人32009ZX04001-102“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项：难加工材料轴类零件150m/s超高速精密外圆磨床研发参与42007BAF29B03国家科技支撑计划：车用光学透镜及模具超精密研磨加工装备与工艺参与52010ZX040001-151“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项：小口径非球面光学玻璃透镜模具超精密数控复合机床子课题负责人62006AA04Z335863项目：微小非球面超精密复合加工机床原型样机研制参与72009ZX04001-102重大专项子课题 “光学元件模压模具”纳米级超精密磨削用系列砂轮的磨削试验和性能评价子课题负责人82012
43、ZX04003101“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项：超硬磨料砂轮数控精密修整技术与装备负责人951275165国家自然科学基金：微光学玻璃元件超声振动辅助超精密热压成型基础研究负责人102012ZX04003-081重大专项子课题：弧面凸轮磨削工艺研究负责人8.4 项目主要参与者：龙小兵 工程师1996年7月毕业于湖南大学机械制造及其自动化专业，主要从事数控机床的设计开发与制造。1996年7月-2000年8月，湖大海捷制造技术有限公司，助理工程师，主要从事磨床设计与开发。2000年9月-2004年3月，湖南大学材料工程学院，工程师，主要从事材料测试设备设计与开发。2004年4月-至
44、今，湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心，工程师，主要从事数控磨床设计与开发，研制了4种型号的数控磨床。做为主要研究人员，还参与了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题4项，国家支撑计划项目2项，国家自然科学基金项目1项等课题的研究。 8.5 项目主要参与者：雷吉平 高级工程师1991年7月毕业于湘潭大学机械制造专业，主要专业领域：机电一体化产品开发。曾在中南制药机械厂、楚天科技等单位从事制药机械方面的产品开发设计工作，先后参与了洗瓶、灌瓶、封装流水线的设计。在非标机械设计方面有经验丰富。2013年6月，加入长沙大方精密机电有限公司从事机电一体化设计。8.6 项目主要参与者：何利华 博
45、士湖南大学在读博士，在攻读研究生期间，曾参与探月工程机器人项目，主从事机构设计与运动分析。8.7 项目主要参与者：罗红 工程师毕业于燕山大学机械制造及其自动化专业。目前主从事机电产品设计与开发。9资金预算(来源、使用及筹资能力分析) 本项目研发总经费预算为50万元，由于大学生是事业单位，拟申请科研经费50万元。主要用于药房自助取药系统的研发设计、样机制造、装配调试、性能测试、软件开发等支出。经费预算支出：向市科技局申请科研经费50万元主要用于：材料、燃料费：18.5万元，药房自助取药系统机械零部件原材料费、标准件、轴承、伺服电机、PLC、电气元件等外购器材。加工费：12.0万元，药房自助取药系
46、统机械零部件的制造与加工，电气控制系统的制造等。研究开发费：5.0万元，主要用于研发过程中产生的仪器、设备折旧，试制费用，软件及控制系统部分外包费用，技术培训、与项目相关的办公费用，成果的验收、评估以及知识产权的申请费、注册费、代理费等开支。试验费：4.5万元，药房自助取药系统调试与性能测试，需要委托外单位协作。国内、外调研费：2.0万元，用于项目在执行过程中，必要的调研、材料及关键部件选型采购、加工制造过程中的协调、测试调试等出差。劳务费：5.0万元，支付给参加项目研发的没有过收入的研究生的劳务津贴，本项目有1名博士生和3名硕士研究生参加，参照科技部相关标准进行预算。资料印刷费：0.5万元，
47、设计图纸及技术资料的打印费用、复印等费用。管理费：2.5万元，由于学校是事业单位，提取5%的管理费，主要用于项目在研发过程中，消耗的不可单独计量的水、电等，及学校的管理等费用。具体经费预算投入和经费预算支出科目见表4。表4 经费预算表经费预算投入（万元）经费预算支出（万元）合 计50.0合 计50.01、申请科研经费50.01、土建费0.02、单位自筹0.02、仪器、设备购置费0.03、银行贷款0.03、材料、燃料费18.54、其他0.04、加工费12.00.05、研究开发费5.56、试验费4.57、国内、外调研费2.08、引进软、硬件费0.09、劳务费5.010、人员培训费0.011、会议费0.012、资料印刷费0.513、各种税费0.014、不可预见费
