专题:呼吸机挑战英国如何组装几十年来最雄心勃勃的工程项目

3月9日，英国有321例Covid-19确诊病例，3例死亡。病毒仍有控制的希望。

迪克·埃尔西(Dick Elsy)说高价值制造弹射器(HVMC)正期待着8月份的退休。他说:“对于继续前进，我的心情有点复杂，因为我们正在进入一个令人着迷的变革时期，我们将面临巨大的社会和环境挑战。专业工程当时。他强调了弹射器“独立管理”的重要性，并以将其发展成为欧洲最大的制造机构而自豪。

整整一周后，埃尔西与内阁办公室部长迈克尔·戈夫(Michael Gove)以及大约100名其他行业专家通了电话。英国目前有1543例确诊病例，65人死亡。当天早些时候，英国首相鲍里斯·约翰逊呼吁制造商建造“尽可能多的新呼吸机”。这个国家已经有5000个，但是政府说需要更多的人来帮助NHS拯救生命。

埃尔西的退休被推迟了。

联盟成立

在电话会议上，官员们在戈夫开门之前分享了通风机的规格。“他说:‘好吧，好吧，交给你们了。有问题吗?’，”埃尔西回忆道。

一阵长时间的、真空般的沉默。“我能听到人们脑子里的齿轮在旋转，他们想做点什么。但我们究竟是如何把所有这些组合在一起的呢?”

迪克·埃尔西暂停退休来领导这项挑战

埃尔西走了进来。他说:“我认为HVMC在这里可以发挥作用，把一些感兴趣的各方聚集在一起。”“所以我做出了一个承诺，那就是形成一群人或一群公司的原则，他们可能想要在一个财团中合作。”

这就是开始呼吸机挑战英国这是美国自二战以来最雄心勃勃的合作工程项目。航空航天制造商、一级方程式车队、数字专家和其他许多人走到了一起，目标是建造2万个呼吸机。

内阁办公室与临床医生和药品和保健产品监管机构合作，制定了快速制造呼吸机系统(RMVS)的规范，包括所需的通风模式、压力设置和呼吸频率的细节。其他要求包括不透水外壳、内置报警器、连续操作超过14天，以及易于培训使用。

埃尔西立即开始打电话给他认为可能对这个项目感兴趣的人，并愿意承担公司和个人的风险。微软(Microsoft)、PTC和迈凯轮(McLaren)等合作伙伴开始了对话，该集团还与围绕麦格特组建的一个小型航空航天财团展开了合作。该团队立即决定，满足RMVS规范的最快方法是支持现有的通风机设计并扩大生产，而不是从一张白纸开始——其他公司，如戴森，采取了这种方法，但最终由于冗长的审批时间和低于预期的需求而取消了项目。

理想人选

在大流行之前，英国唯一一家制造呼吸机的公司是史密斯夫妇．Parapac Plus已经在英国国家医疗服务体系中试用和测试了10年，每周在史密斯医疗公司位于卢顿的工厂生产数量相对较少。

史密斯公司的首席运营官克里斯·珀西瓦尔(Chris Percival)表示，由于Parapac轻便、功能丰富和可运输的设计，它是理想的选择。它可以在核磁共振扫描期间使用，有一个内部长寿命电池冗余，并且在设计时考虑了快速和直观的训练。

在大流行之前，英国唯一一家制造呼吸机(如Parapac Plus)的公司是Smiths

当冠状病毒首次成为国际头条新闻时，该公司已经开始了应急计划。到今年1月，该公司开始采购额外材料，并计划培训新的制造员工。它还为其在亚洲的工厂做了一份关于大流行期间安全工作做法的报告——换句话说，它是该财团的理想选择。这个挑战马上就开始了与Smiths的合作，由该公司领导项目的“链”。

全脂还是半脱脂?

3月20日星期五，内阁办公室要求Elsy和他的同事调查另一种选择。Penlon该公司曾表示，通过重新配置麻醉机中包含的子系统，它可以“轻松”满足高端规格。

第二天，一个小组被派去调查，并有24小时的时间尽可能多地了解生产过程和所涉及的材料。西门子(Siemens)卓越业务顾问马特•拜罗姆(Matt Byrom)表示:“我们真正能看到的，只能是我所谓的产品的全脂版。”“我们打算做一个半脱脂版本。”

Penlon还制作了首席执行官古鲁·克里希那莫西(Guru Krishnamoorthy)所说的“松散组合的原型”。该联盟团队调查了系统、电子设备以及供应链和产量提升的选择。一天结束的时候，有一个电话，挑战同意在现场支持它。艰苦的工作即将开始。

Penlon公司调整了现有的子系统来制造通风设备

随着设计的选定和政府订单的到位——15000台Penlon设备和5000台Smiths Parapacs——迈凯轮在采购方面占据了主导地位，并开始为Penlon链采购材料和部件。重点转向了如何以及在哪里建造呼吸机。

幸运的是，空中客车公司有了一个理想而及时的答案。“我已经意识到了这一点新的AMRC设施它于2月中旬在布劳顿开业，距离空中客车公司推出新的“明日之翼”(项目)还有10天。如果他们已经安装了……那就不可能了，因为(改装)将花费数百万英镑，”位于柴郡康格顿的西门子数字工厂(Siemens Digital Factory)董事总经理安德鲁•彼得斯(Andrew Peters)表示。

西门子使用其NX Line Designer为布劳顿工厂创建了一个工厂车间的数字双胞胎，用它来模拟所需的生产在一个社会遥远的单向系统上。然后，该团队将数字双胞胎改造成现实生活中的工厂，拥有八条生产呼吸机吸收器的生产线和八条生产流量计的生产线。西门子使用标准的制造解决方案，将所有设备都安置在AMRC的一半空间内。

站点网络

在其他地方，福特使用达格南的一个地点进行组装。GKN和劳斯莱斯在卢顿、格洛斯特郡和怀特岛为史密斯的设备提供了地点，还有许多其他公司在全国各地工作。布劳顿和达格南的设施在大约一个月内就装备好了。

这样一个分散的项目意味着巨大的后勤挑战。该财团在第一个月内采购了1100万个零件，所有零件都需要由DHL进行分拣和配送。在Penlon和其他地方进行最终测试之前，汉普郡的表面技术国际公司将呼吸机组件组合在一起。

防错

与该财团面临的另一个巨大挑战相比，建立新工厂和庞大的供应链几乎是直截了当的——培训大规模增加产量所需的数百人。在过去，这需要装配操作员、工程师和技术人员在教室里学习培训材料。在大流行期间，这一选项被排除在外。

相反，该联盟采用了数字技术。增强现实(AR)技术，尤其是微软的全息眼镜(Hololens)，在收集专家知识并将其打包成便于知识转移的方式方面发挥了重要作用。

西门子NX Line Designer等新型数字技术对项目的成功至关重要

团队参观了现有的生产现场，使用Hololens拍摄生产过程的肩拍视频，并使用PTC的语音控制Vuforia软件将其切割成步骤。生产线上的员工可以通过平板电脑或Hololens耳机观看。

PTC增强现实销售工程师亚历克斯•伍尔纳(Alex Woolner)表示，数字化过程防止了疾病传播，但也使培训效率大大提高。由于学员与信息之间的“认知距离”缩短，专家知识的收集速度比以往任何时候都要快，而且比老式的打印文件更容易消化。

Byrom说，简单的软件编辑培训技术也使西门子能够优化生产，改变或重新排序步骤，并最大限度地提高成本防错-在日语中是“防错”的意思，通过防止犯错的机会。该公司还量化了一些测量和流程，以确保资深制造商的知识可以安全地复制。例如，‘Hand tight’变成了1000nm。

F1思维模式

彭伦机器的强大也是它的弱点之一。麻醉机的吸收器、流量计、计算结构、几个气动部件和电子设备在新的呼吸机中被重复使用。这实际上确保了监管部门的批准，但并非所有部件都能满足所需的数量。其中一个芯片组已经停产，有可能使项目脱轨。埃尔西说:“我在想，‘这可能会使程序失效’。”

在24小时内，迈凯轮说服了以色列的一家制造商从零开始生产先前过时的部件，产量比以往任何时候都要高得多。

迈凯轮技术服务首席合伙人马克•马西森(Mark Mathieson)表示，f1思维模式是迈凯轮策略的关键。“我们只需要把事情做好，”他说。“周日下午你不可能不在发车区。所以你不能拖延任何事情，你必须把它完成。”

下一个挑战是什么?

生产迅速增加，到5月底，布劳顿的空客工厂每天生产400架。值得庆幸的是，我们避免了冠状病毒带来的最坏情况，但许多人的生命得以挽救，这一挑战留下了丰富的遗产。

埃尔西说:“幸运的是，呼吸机容量不足、人们在医院外排队的可怕情况并没有发生。”“因此，我们正在建设复原力……这是一个很好的地方。”

第一批呼吸机离开彭伦

他表示，财团成员“决心”不忘记汲取的教训。原则包括授权人们做出正确的决定和团队的自我组织。

埃尔西说:“到2050年实现零碳排放，这同样是一个紧急情况。”“我们决心利用我们已有的一些经验来支持这样的大型项目。”整个财团的成员都表达了同样的愿望，希望将项目的长期利益最大化。Byrom说:“如果这个联盟的运作方式可以应用于气候变化等问题，那不是很好吗?”“一切都是公开的，有共同的目的和目标。我们一直在朝着同一个方向努力。”

该项目是英国工程界的一个里程碑，其影响将持续几十年。“GKN、劳斯莱斯和史密斯公司上一次合作项目是在20世纪40年代，当时他们生产了喷火战斗机，”史密斯公司的珀西瓦尔说。

Elsy说，这个紧张而快速的项目已经“改变了每个人的生活”。“‘可以做’的精神非同寻常……这是工程师们聚在一起，围绕巨大挑战展开合作的经典案例。”他仍在计划退休，但最早要到明年才会离开。与此同时，工业需要一只手重新站起来——这看起来像是Elsy和HVMC的另一项工作。

本文发表于《专业工程》2020年第5期。

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