Onshape を使って Rise Emergency Ventilator をゼロから 21 日間で構築する方法

2020 年 3 月下旬、医療専門家が COVID-19 患者に必要な人工呼吸器の大幅な不足を予測していた時（最悪のシナリオでは、スプリッターで複数の患者を同じ人工呼吸器に装着させる必要がありました）、米国政府当局はボストン地域のハードウェアスタートアップ企業Meterに支援を求めました。

スタートアップ企業はステルスモードでしたが、既存の人工呼吸器ですでに需要が高まっている特殊なパーツに頼ることなく、大量に迅速に製造できる、より手頃な価格の人工呼吸器の設計に挑戦しました。ワシントンポスト紙によると、従来の病院用人工呼吸器の価格は、1ユニットあたり25,000ドルから50,000ドルの範囲です。

3月28日、Meterは会社の一時停止ボタンを押し、チーム全員でRise Emergency Ventilatorの開発に方向転換しました。エンジニアの1人は以前、マサチューセッツ総合病院で手動バッグ蘇生器制御（バッグから患者の肺に流れる空気の流れを正確に監視する方法）を研究した経験があり、他のチームメンバーは他のハードウェア製品を大規模に製造した経験が豊富でした。

チームの主な焦点の1つは、人工呼吸器のモニタとアラームシステムの改善でした。これにより、医療スタッフはWebダッシュボードとテキストアラートを通じて複数の患者を一度にリモートで監視できるようになりました。

しかし、Meterチームのユニークな専門知識と経験では、最も手ごわい障害に備えることはできませんでした。パンデミックによるシェルター・イン・プレイスの義務により、エンジニア全員が在宅勤務を余儀なくされました。

成功にはリアルタイムの CAD コラボレーションが不可欠でした

メーターのコアチームである十数人のエンジニアを含め、約50人がRise Emergency ベンチレーターの開発に携わっていました。拡張されたチームには、3Dプリントの専門家、病院の臨床医、ソフトウェア開発者、板金加工業者が含まれていました。長い採用プロセスはありませんでした。個人的なネットワークから友人や同僚を募集することで、チームは急速に拡大しました。

Meterの共同創設者兼CEOであるEduardo Torrealbaは次のように回想しています。「多くの点で、開発プロセスは通常と同じアプローチに従っていましたが、それを数日ではなく数時間、数か月ではなく数日に短縮する必要がありました。「私たちがこれを実現した最大の方法は、コミュニケーションの頻度を増やすことでした。個々のコントリビューターが Slack やビデオチャットを毎日何度も確認していたので、私たちは常に質問を投げかけ、問題を発見して解決していました。」

「最初の7日間で、私たちはすでに機械**設計**の2つの**リビジョン**を行い、週末に最初の**パーツ**の3Dプリントを開始しました」と彼は付け加えます。「私も少しオールドスクールに通っていて、この取り組みの間、1日に50〜60件の電話をかけていました。すぐにフィードバックが必要な場合、通常の音声通話に勝るものがない場合もあります。」

自宅に閉じこもるエンジニアリングチームのメンバーにとって、PTCのクラウドネイティブなOnshape製品開発プラットフォームは、複数の人が同じCADモデルで同時にオンラインで共同作業できるようにするものであり、コラボレーションには不可欠でした。Onshapeを使っている同僚は、Googleドキュメントやソーシャルメディアでコメントするのと同じくらい簡単に、お互いの仕事について即座にフィードバックすることができます。

「ツールが常に稼働しているという事実は、私たちにとって本当に重要でした。8人か10人でZoomを使った設計レビューを何回か行ったのですが、誰かが画面を共有してモデルを操作していました」とTorrealba氏は言います。「誰かが質問したとしても、『オーケー』と言うだけではいけませんでした。向きを変えて。回転させてこれを行ってください。それをしなさい。'デザイナーと一緒にワークスペースにいて、何かを強調したり、編集したりできるのは、他のCADプラットフォームよりもずっとコラボレーションしやすかったからです。」

Riseチームは、Prototekの板金加工の専門家などの外部パートナーと設計を共有するために、Onshapeの共有機能を利用しました。これにより、チームはさまざまなレベルのアクセス許可を持つ共同作業者に即座にアクセス権を付与できます。パートナーは、特別なソフトウェアをダウンロードまたはインストールしなくても、Web ブラウザでデザインを表示、編集、コメントできます。

「Onshapeは私たちにとって信じられないほど価値がありました」とトレアルバは付け加えます。「ファイルの電子メール送信やサーバーのセットアップなど、他の CAD パッケージを使用していた場合と同じレベルのコラボレーションを行うために必要な多くの作業には、動きが速すぎました。」

バージョン管理:3 週間で 6 回の設計反復

Rise Emergency Ventilatorは、3週間で6回の設計反復を行いました。これは、3.5日ごとに新しい改良版を導入するのと同じです。Onshapeのリアルタイムデータ管理により、設計チームの全員が変化をその場で見ることができます。総合編集履歴により、誰がいつどのような変更を加えたかを追跡できるため、チームは必要に応じて設計を以前の状態に即座に戻すことができます。

Torrealbaによると、OnshapeはRiseチームに常に最新バージョンの設計に取り組んでいるという自信を与えてくれ、製造ミスの可能性を大幅に減らしたという。

「間違ったリビジョンのデザインをメーカーにリリースしたことは一度もありませんでした」と彼は回想します。「それは巨大です。プロトタイピング段階のすべてのステップで、すべての部品が一致し、適切なバージョンでした。圧縮ファイルなどをエクスポートしていた古いCADの世界を思い浮かべます。間違ったものを送ると、パーツの半分が収まりません。」

「私がこれまでに作ったほとんどすべての製品で、このようなことが起こりました。ですから、これは私たちにとって初めてのことです。Onshapeがこのような合理化された設計を実現するのを手伝ってくれたのは素晴らしいことでした」とTorrealba氏は付け加えます。

よりレジリエントなサプライチェーンの構築

Rise Emergency Ventilatorプロジェクトの最も重要な目的の1つは、同じ資源をめぐって競合する米国のさまざまな州からすでに大きな負担にさらされている既存の医療サプライチェーンを弱体化させないことでした。そのため、この設計は、特殊な医療用途には指定されていない、すぐに入手できる他のコンポーネントを使用して作成されました。

目標は、家電製品を製造できるすべての工場が、需要に応じて数万台の人工呼吸器を迅速に製造できるようにすることでした。

プロトタイピングの初期の頃、RiseチームはDesktop Metalの3Dメタルプリンティングに頼って、サプライチェーンの問題ですぐには入手できなかった標準の既製部品を製造していました。

「サプライヤーからも注文した部品を実際に印刷しましたが、物流ネットワークの混乱により、金属3Dプリンターから部品を24時間または48時間早く取り出すことができることはわかっていました」とTorrealba氏は言います。

「通常なら、24時間、48時間を節約するためにあんなに苦労することはないだろうけど、私たちが歩いていたスピードを考えれば、それはとてつもないことだった。COVIDのせいで、私たちは常に協力している非常に信頼できるサプライヤーに複数の遅延アイテムを注文しました。彼らは明日配達すると言い、それから次の3日間続けてそれを言うでしょう。プロトタイピングの段階では、金属3Dプリンティングの信頼性を持つことが非常に重要でした」と彼は付け加えます。

サプライチェーンの問題はさておき、チーム全体で睡眠を犠牲にする意思があることも成功に不可欠でした。

「これが終わる頃には、私たちのほとんどが週120時間連続で3回働いていましたが、これはそれほど長くは続かないでしょう」とトレアルバは指摘します。「しかし、危機の時代に、それを実現する必要があるとしても、私たちのチームがステップアップしてそれを行うのを見るのは嬉しかったです。」

Rise Emergency Ventilatorは、 PTC 、 Desktop Metal 、 CANCAN 、Rigado、Formlabsなどのヘルスケアおよびテクノロジーパートナーの連合と提携して開発されました。 プロトテック 、ファゾム、チューリップ、プレシジョン・グラフィックス、サーキットハブ