Geräte an digitales System anbinden
Effiziente Datenverwaltung im Labor 4.0
Das "Labor 4.0" ist ein hoch automatisiertes und vernetztes Labor, das auf der Symbiose von modernster Hard- und Software basiert. Die Umsetzung dieser modernen Laborvision ist nur durch eine kontinuierliche Modernisierung möglich. Deshalb sind Labore weltweit und in vielen Industrien seit geraumer Zeit im Wandel – die Digitalisierung ist längst im Arbeitsalltag der Labore angekommen. Sie führt zu Steigerungen der Effizienz, der Agilität und der Flexibilität, wodurch neue Arbeitsmodelle ermöglicht, die Produktivität gesteigert und die Wettbewerbsposition gestärkt werden.
Der Weg zur Umsetzung des Labors 4.0 ist kein einfacher, insbesondere durch die Heterogenität der generierten Daten – egal ob in Prüflaboren im industriellen Umfeld oder bei Forschung und Entwicklung im akademischen Sektor, die Datendiversität ist überall eine Herausforderung. Ein gemeinsames Merkmal aller Labore ist jedoch der klar definierte Zweck jeder Messung, wie z. B. zur Freigabe eines Prüfloses, zur Absicherung gegen Reklamationen oder zur Nachweisbarkeit von Analyseergebnissen, Forschungsergebnissen etc.
Ein Blick auf die Rohdaten
Als Rohdaten können grundsätzlich alle Daten bezeichnet werden, die für Qualitätsentscheidungen herangezogen werden. Sie erstrecken sich von den relevanten Rohdaten der Probenerfassung bis hin zum Messergebnis. Um mit diesen Daten eine qualitativ hochwertige und effiziente Arbeit im Labor zu gewährleisten, sind einige Punkte essenziell:
Um eine fehlerfreie Übertragung der Metadaten und Resultate über den gesamten Prozess sicherzustellen, ist eine manuelle Datenübertragung auf Papier bzw. mit Excel nicht optimal, da das Fehlerpotenzial hoch ist. An dieser Stelle spielen digitale Lösungen ihre Stärke aus: Werden bereits die Probeninformationen und Metadaten von einer zentralen Datendrehscheibe digital an das Messgerät übertragen und die vollständigen Resultate von diesem direkt abgefragt, wird jeglicher manueller Übertragungsfehler ausgeschlossen und die Datenqualität gesichert. Zusätzlich zur Qualitätssteigerung trägt das auch zur Steigerung der Effizienz im Labor bei, da nochmalige Messungen wegen fehlerhaft übertragener Daten (sofern hier Fehler überhaupt erkannt werden) von vornherein vermieden werden.
Bei manuellen Übertragungen werden oft nur die wichtigsten Ergebnisdaten übertragen. Zusätzliche Informationen, die eventuell erst bei einer Fehleranalyse, z. B. im Reklamationsfall, benötigt oder bei einem Audit abgefragt werden, gehen möglicherweise verloren. Auch im Hinblick auf die raschen Fortschritte im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) ist es zielführend, einen weitestgehend vollständigen generierten Datensatz als Grundstock für potenzielle KI-Anwendungen zu sichern. Es gibt viele Möglichkeiten für den KI-Einsatz im Labor, ob "Vorhersage" von bald notwendigen Gerätewartungen, automatisierte Erkennung von Unregelmäßigkeiten bis hin zur Fehlerklassifizierung bei Messungen und mehr. Ein zentraler Rohdatenspeicher, der sowohl Messergebnisse, Metadaten und Prüfprotokolle beinhaltet, kann hier eine gewisse Zukunftssicherheit geben. Daten sind schließlich das "Gold" des 21. Jahrhunderts.
Diversität beherrschen
Einschränkungen, was die Vollständigkeit der Daten betrifft, gibt es aber nicht nur bei der manuellen Übertragung von Gerätedaten: Die Gerätedaten müssen auch vollständig von einer Softwarelösung erfasst bzw. verarbeitet werden können. Hier ist auch die Vielzahl an Messgeräten unterschiedlichster Hersteller, wie sie oft in Laboren zu finden sind, eine große Herausforderung am Weg zum volldigitalisierten Labor. Den Laborverantwortlichen stellen sich damit zwei entscheidende Probleme: Die Labormitarbeiterinnen und -mitarbeiter sind mit vielen verschiedenen Benutzeroberflächen und Berichtsformaten konfrontiert, was entsprechend hohen Schulungsaufwand bedeutet und nicht immer effizient ist. Und die Vielzahl an Datenstrukturen und physikalischen Schnittstellen führt dazu, dass die Integration in zentrale Systeme wie LIMS, CAQ und ERP sehr aufwendig ist. Mit der Softwarelösung AP Connect ist eine einfache Integration von Laborgeräten unterschiedlichster Hersteller und Datenstrukturen möglich. Alle generierten Daten einer Messung unabhängig vom Gerätehersteller können hier berücksichtigt werden. Dazu gehören neben den Ergebnissen auch die zugehörigen Metadaten. Aber auch die Geräteeinstellungen, Messgeräteinformationen und, wenn möglich, der Audit Trail des Gerätes werden berücksichtigt. Dieser Ansatz ist besonders entscheidend für Labore, die Regularien unterliegen.
Um den Arbeitsalltag der Labormitarbeiterinnen und -mitarbeiter zu erleichtern, hat AP Connect eine intuitive Benutzeroberfläche als Schnittstelle zu den unterschiedlichsten Geräten. Durch diesen einheitlichen Zugang werden der Schulungsaufwand und die Fehlerhäufigkeit im Labor reduziert. Die Anbindung von Geräten erfolgt out of the box für Anton-Paar-Geräte und per dialogbasierter Konfiguration für Geräte anderer Marken. Die Gerätekonfiguration erfordert keine Skripting- bzw. Programmierkenntnisse.
Insbesondere bei Kleingeräten wie pH-Meter, Waagen und Titratoren bestehen aber oft große Hürden bei der Integration in zentrale Systeme, da von den Herstellerfirmen selten eine lückenlose digitale Anbindung unterstützt wird. Auch Kleingeräte können hier über einen "Instrument Adapter" angebunden werden. Sobald die Daten an AP Connect übermittelt sind, bestehen keinerlei Unterschiede im Datenmanagement zwischen Anton-Paar-Messgeräten und jenen der angebundenen Geräte anderer Hersteller. Ebenso einheitlich wird die Ausgabe der Datenstruktur gehandhabt – AP Connect kann so als Middleware zum zentralen System (z. B. LIMS, ERP) eingesetzt werden.
In der arbeitsteiligen Welt ist die Messung am Gerät oft losgelöst von der Analyse der Daten und der Freigabe der Messergebnisse. Die Messresultate werden am Messgerät generiert, werden dort aber oft nicht benötigt und dürfen in manchen Laboren je nach geltenden Regulatorien nicht einmal am Gerät sichtbar werden. Die Client-Server-Architektur von AP Connect erfasst alle Daten an einem zentralen Ort, und alle berechtigten Userinnen und User können zu jedem Zeitpunkt von ihrem persönlichen Arbeitsplatz aus auf alle relevanten Daten zur weiteren Analyse zugreifen.
Bei den von Unternehmen im Labor eingesetzten Softwaretools zur Steuerung der Unternehmensprozesse geht es ebenso facettenreich zu wie bei den Laborgeräten. Eine weitere wesentliche Anforderung für die durchgängige Digitalisierung ist es deshalb, dass sich eine Software für das Labordatenmanagement auch flexibel an verschiedene Systeme anbinden lässt. Auch hierfür gibt es Integrationsoptionen.
Digitalisierungsprojekt bei Fresenius Kabi Austria
Beim Unternehmen Fresenius Kabi Austria, das Arzneimittel und auch Nährinfusionen herstellt, konnte durch die Integration von etwa 100 Laborgeräten unterschiedlichster Hersteller, Typen und Generationen die Betriebseffizienz erheblich verbessert, die Datenintegrität gewährleistet und die Gesamtproduktivität gesteigert werden. "Wir sind sehr überzeugt von AP Connect Pharma zur nahtlosen Integration verschiedener Laborgeräte in LIMS", so Andreas Birnstiel, Senior Director Quality Control Fresenius Kabi Graz. Unter Verwendung von AP Connect zusammen mit dem "Instrument Adapter for AP Connect" wurden verschiedenste Geräte geschickt integriert. Das erleichterte nicht nur die effiziente Datenübertragung, sondern stärkte auch die allgemeine Zuverlässigkeit der Daten. Unabhängig von der Lösung mit AP Connect konnte das Unternehmen in einer eigenen Studie nachweisen, dass die vollständige Digitalisierung des Labors (papierloses Labor) eine Effizienzsteigerung von 8 – 10 % mit sich bringen kann. Dieser Vision vom papierlosen Labor ist man mit Hilfe von AP Connect einen großen Schritt näher gerückt.
Flexible und nahtlose Einbindung in die IT-Landschaft
Ungeachtet der bereits genannten Vorteile, wird ein Softwareprodukt erst dann zur Lösung für Kundinnen und Kunden, wenn es sich nahtlos in die Geschäftsprozesse einbinden lässt.
Essenziell ist hier die zielgenaue Integration in die IT-Landschaft eines Unternehmens. Da oft dieselben Laborgeräte von der Kleinbrauerei bis hin zum Großkonzern eingesetzt werden, muss auch die begleitende Softwarelösung skalierbar sein.
Viele Branchen sind auch mit zunehmenden regulatorischen Anforderungen konfrontiert und der Einsatz der verwendeten Messmittel und die damit verbundenen Daten unterliegen strengen Richtlinien zur Datenintegrität. Eine intelligente Laborsoftware bietet für alle Anwender genau so viel regulatorische Unterstützung, wie es die jeweiligen Geschäftsprozesse erfordern.
Fazit
Das Labor 4.0 ist ein hoch automatisiertes und vernetztes Labor, das auf der Symbiose von moderner Hard- und Software basiert. Vor diesem Hintergrund kann eine geeignete Softwarelösung dabei helfen, die Laborarbeit durch effizienteres Datenmanagement und höhere Ergebnisqualität für eine Vielzahl von Laboranwendungen zu verbessern.
AUTOR
Thomas Kamrat
Produktmanager
Anton Paar GmbH, Graz, Österreich
[email protected]
www.anton-paar.com
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