Comment le ventilateur d'urgence Rise a été construit à partir de zéro en 21 jours dans Onshape

Fin mars 2020, alors que les experts médicaux prévoyaient des pénuries massives de ventilateurs nécessaires aux patients atteints de la COVID-19 (et que certains plans, dans le pire des cas, prévoyaient des répartiteurs pour placer plusieurs patients sous le même ventilateur), des représentants du gouvernement américain ont contacté la start-up spécialisée dans le matériel informatique Meter, de la région de Boston, pour obtenir de l'aide.

Même si la start-up était en mode furtif, elle a relevé le défi de concevoir un ventilateur plus abordable qui pourrait être fabriqué rapidement en grandes quantités sans avoir recours à des pièces spécialisées déjà très demandées pour les ventilateurs existants. Selon le Washington Post, le prix des ventilateurs hospitaliers traditionnels peut aller de 25 000 à 50 000 dollars par unité.

Le 28 mars, Meter a appuyé sur le bouton pause de son entreprise et a mobilisé toute son équipe pour construire le ventilateur d'urgence Rise. L'un de leurs ingénieurs avait déjà étudié les commandes manuelles des réanimateurs à poche, qui permettent de surveiller avec précision le flux d'air entre le sac et les poumons du patient, au Massachusetts General Hospital, et d'autres membres de l'équipe avaient une solide expérience de la fabrication d'autres produits matériels à grande échelle.

L'un des principaux objectifs de l'équipe était d'améliorer les systèmes de surveillance et d'alarme du ventilateur, afin de permettre au personnel médical de surveiller à distance plusieurs patients à la fois à travers des tableaux de bord Web et des alertes textuelles.

Mais l'expertise et l'expérience uniques de l'équipe de Meter n'ont pas pu les préparer à un obstacle des plus redoutables. Tous les ingénieurs ont été contraints de travailler à domicile en raison des mandats de mise à l'abri sur place imposés par la pandémie.

La collaboration CAO en temps réel était essentielle à la réussite

Y compris l'équipe principale de Meter, composée d'une douzaine d'ingénieurs, environ 50 personnes ont participé au développement du ventilateur d'urgence Rise. L'équipe élargie comprenait des experts en impression 3D, des cliniciens hospitaliers, des développeurs de logiciels et des fabricants de tôles. Le processus d'embauche n'a pas été long. L'équipe s'est rapidement agrandie en recrutant des amis et des collègues issus de leurs réseaux personnels.

« À bien des égards, notre processus de développement a suivi la même approche que nous utilisons habituellement, mais nous avons dû le compresser en heures au lieu de jours et en jours au lieu de mois », se souvient Eduardo Torrealba, cofondateur et PDG de Meter. « La meilleure façon d'y parvenir a été d'augmenter la fréquence des communications. Les contributeurs individuels se retrouvaient plusieurs fois par jour sur Slack et participaient à des discussions vidéo. Nous n'avons donc eu de cesse de poser des questions, de repérer les problèmes et de les résoudre. »

« Au cours des sept premiers jours, nous avions déjà révisé deux fois la conception mécanique et commencé à imprimer en 3D les premières pièces au cours du week-end », ajoute-t-il. « Je suis également allée un peu à l'ancienne et je passais 50 à 60 appels téléphoniques par jour pendant cet effort. Parfois, rien ne vaut un appel vocal normal lorsque vous avez besoin d'un feedback immédiat. »

Pour les membres de l'équipe d'ingénierie restés chez eux, la plateforme de développement de produits Onshape, native du cloud, de PTC, qui permet à plusieurs personnes de travailler simultanément sur le même modèle CAO en ligne, était essentielle à la collaboration. Les collègues qui utilisent Onshape peuvent fournir instantanément des commentaires sur le travail de chacun, aussi facilement qu'en publiant un commentaire dans Google Docs ou sur les réseaux sociaux.

« Le fait que l'outil soit toujours actif était très important pour nous. Nous avons effectué plusieurs revues de conception sur Zoom avec 8 ou 10 personnes et quelqu'un partageait son écran pendant qu'il manipulait le modèle », explique Torrealba. « Si quelqu'un avait une question, il ne devait pas simplement dire : « D'accord. Fais demi-tour. Fais-le tourner. Fais ça. Fais-le. » Ils pourraient se trouver dans l'espace de travail avec le concepteur, mettre en valeur des éléments et apporter des modifications de manière beaucoup plus collaborative que ce que j'ai vu sur n'importe quelle autre plateforme de CAO. »

Pour partager des conceptions avec des partenaires externes, tels que les experts en tôlerie de Prototek, l'équipe Rise s'est appuyée sur la fonction de partage d'Onshape, qui permet aux équipes d'accorder un accès instantané à des collaborateurs dotés de différents niveaux d'autorisations. Les partenaires peuvent consulter, modifier ou commenter les conceptions dans un navigateur Web sans avoir besoin de télécharger ou d'installer de logiciel spécial.

« Onshape a été incroyablement précieux pour nous », ajoute Torrealba. « Nous allions beaucoup trop vite pour nous occuper de l'envoi de fichiers par courrier électronique ou de la configuration de serveurs, ainsi que de nombreuses autres choses que nous aurions dû faire pour avoir le même niveau de collaboration si nous avions utilisé d'autres progiciels de CAO. »

Contrôle de version : 6 itérations de conception en 3 semaines

Le respirateur d'urgence Rise a subi six itérations de conception en trois semaines, soit l'équivalent de l'introduction d'une nouvelle version améliorée tous les 3,5 jours. Grâce à la gestion des données en temps réel d'Onshape, tous les membres de l'équipe de conception peuvent voir les changements au fur et à mesure qu'ils se produisent. Un historique complet des modifications permet de suivre qui a effectué quelles modifications et à quel moment, permettant aux Équipes de revenir instantanément à l'état antérieur de la conception si elles le souhaitent.

Torrealba explique qu'Onshape a donné à l'équipe de Rise l'assurance qu'elle travaillait toujours sur la dernière version de sa conception, réduisant ainsi considérablement le risque d'erreurs de fabrication.

« Nous n'avons jamais communiqué à un fabricant des conceptions dont la révision n'était pas la bonne », se souvient-il. « C'est énorme. À chaque étape de la phase de prototypage, toutes les pièces correspondaient et constituaient la bonne version. Je pense à l'ancien monde de la CAO où l'on finissait par exporter des fichiers compressés et toutes ces choses dingues. Vous envoyez la mauvaise chose et la moitié de vos pièces ne vont pas. »

« C'est ce qui s'est produit avec presque tous les produits que j'ai fabriqués. C'est donc une première pour nous. C'était formidable de voir Onshape nous aider à proposer une conception aussi épurée », ajoute Torrealba.

Création d'une chaîne d'approvisionnement plus résiliente

L'un des objectifs les plus importants du projet Rise Emergency Ventilator était de ne pas saper les chaînes d'approvisionnement médicales existantes, déjà soumises à de fortes pressions de la part de différents États américains qui se disputent les mêmes ressources. Par conséquent, la conception a été créée avec d'autres composants facilement disponibles qui ne sont pas destinés à un usage médical spécialisé.

L'objectif était de permettre à toute usine capable de fabriquer des appareils grand public de construire rapidement des dizaines de milliers de ventilateurs à la demande.

Au début du prototypage, l'équipe Rise s'appuyait sur l'impression 3D sur métal chez Desktop Metal pour fabriquer des pièces standard prêtes à l'emploi qui n'étaient pas immédiatement disponibles en raison de problèmes de chaîne d'approvisionnement.

« En fait, nous avons imprimé des pièces que nous avions également commandées auprès de fournisseurs, mais nous savions que nous allions les extraire de l'imprimante 3D métallique 24 ou 48 heures plus rapidement en raison de la perturbation des réseaux logistiques », explique Torrealba.

« Normalement, je n'aurais jamais eu autant de mal à gagner 24 ou 48 heures, mais compte tenu de la vitesse à laquelle nous nous déplacions, c'était énorme. En raison de la COVID, nous avons eu plusieurs éléments en retard que nous avons commandés auprès de fournisseurs très fiables avec lesquels nous travaillons en permanence. Ils disaient qu'ils livraient demain, puis ils le disaient pendant les trois prochains jours d'affilée. La fiabilité de l'impression 3D métallique était extrêmement importante pour nous lors de nos étapes de prototypage », ajoute-t-il.

Au-delà des problèmes liés à la chaîne d'approvisionnement, la volonté de toute l'équipe de sacrifier le sommeil était également essentielle à la réussite.

« À la fin de cette période, la plupart d'entre nous avaient travaillé trois semaines consécutives de 120 heures, ce qui n'est tout simplement pas durable », note Torrealba. « Mais en temps de crise, si cela devait se produire, c'était gratifiant de voir notre équipe intervenir et le faire. »

Le respirateur d'urgence Rise a été développé en partenariat avec une coalition de partenaires du secteur de la santé et de la technologie, notamment PTC, Desktop Metal, CANCAN, Rigado, Formlabs, Prototek, FATHOM, Tulip, Precision Graphics et CircuitHub.