Digital Lab auf der Achema

Das smarte Labor von morgen erleben

In den Laboratorien in Industrie und Forschung finden sich immer mehr IoT-Geräte. Roboter, die dem Personal monotone Aufgaben wie serielles Pipettieren abnehmen, sind schon Stand der Technik. Zum voll vernetzten Labor mit smarten, digitalen Abläufen befinden wir uns noch auf dem Weg. Denn dafür bedarf es mindestens einer leistungsfähigen IT-Umgebung und digital voll integrierbarer Geräte mit erweiterter Konnektivität. Gegebenenfalls muss auch die Architektur des Laborraums geändert werden. Wie das smarte Labor von morgen aussehen kann, zeigt die Achema auf der Aktionsfläche Digital Lab.

Möglichkeiten eines smarten Labors werden auf der Achema erlebbar. © DECHEMA / Markus Püttmann

Selten standen Laboratorien unter einem derartigen Druck, Ergebnisse zu liefern, eine scheinbar unendliche Anzahl von Proben zu interpretieren und zu analysieren und dabei riesige Datenmengen zu generieren, die alle schnell und mit einem konstanten Qualitätsanspruch benötigt werden. Und da dieser Druck in Zukunft höchstwahrscheinlich noch zunehmen wird, wächst die Erkenntnis, dass veraltete Prozesse wie schriftliche Dokumentationen in einer zunehmend komplexen und digitalisierten Welt nicht ausreichen werden.

Der Schlüssel: das digitale Labor. Modular, automatisiert und voll vernetzt ist das digitale Labor die Datenmine für Prozessentwicklung und Qualitätssicherung. Forschungs- und Entwicklungslabors verfolgen vielleicht ganz unterschiedliche Ansätze als Qualitätssicherungslabors. Ein modularer Aufbau ist daher für das Labor ebenso wünschenswert wie für Produktionsanlagen. Beide Labortypen generieren eine große Datenmenge, deren Analyse einen Big-Data-Ansatz erfordert.

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Fünf Use-Cases für das vernetzte und digitalisierte Labor

Auf der Achema lässt sich vom 22. bis zum 26. August 2022 das smarte Labor von morgen erleben, anfassen und ausprobieren: In fünf Use-Cases zeigen 14 Partner mithilfe innovativer Produkte und Software ihre herstellerübergreifenden Lösungen für das vernetzte und digitalisierte Labor. Das Spektrum reicht dabei von Cobot-assistierten Arbeitsprozessen für die Probenvorbereitung und -analyse über benutzerorientierte Prozessführung mit Laboratory-Execution-Systemen bis hin zu horizontal und vertikal vernetzten und trotzdem modular anpassbaren Gerätelösungen mit der Perspektive zur gemeinsam genutzten Laborinfrastruktur und der nahtlosen Integration vom Probeneingang bis zum qualitätsgesicherten Analyseergebnis.

Im Augmented Reality (AR) Lab können Besucher mit einer sog. Mixed-Reality-Brille des Typs „Holo-Lens“ in eine erweiterte Realität eintauchen und erleben Sprach- und Gestensteuerung, virtuell eingeblendete Experimentier-Schemata oder Technical Support mit Live-Übertragung von ihren Geräten.

Bei der Lösung „Digital Transformed ELISA“ leitet der Workflow den Benutzer durch einen ELISA-Assay und assistiert den Laboranten für eine zeit- und qualitätsoptimierte Durchführung. Die Software übernimmt die Protokollführung, steuert prozessrelevante Geräte, berechnet Verbrauchsmaterialien und speichert die Messdaten zur automatisierten Dokumentation. Und mit dem gezielten Einsatz von Cobots können Labormitarbeitende ihre Arbeit deutlich beschleunigen, gleichzeitig ist die Flexibilität wie bei rein manuellem Experimentieren gegeben.

Visionen werden Realität

Aber wo genau stehen wir derzeit bei der Realisierung des digitalen Labors? Fragt man Dr. Felix Lenk, der mit seinem Team von der TU Dresden seit einiger Zeit am „SmartLab-Projekt“ arbeitet, befinden wir uns derzeit in einer Art Aufbruchsphase: Es gibt viele Unternehmen, die darüber nachdenken, wie sie ihre traditionellen Labore in das digitale Labor der Zukunft überführen können, aber im Moment nur wenige Beispiele, an denen man die vollständige Umwandlung wirklich sehen kann.

In den letzten Jahren ist jedoch ein deutlicher Anstieg der Zahl an Proben sichtbar geworden, z. B. bei Wasser-, Lebensmittel- und Arzneimittelkontrollen. Es werden nicht nur mehr Proben benötigt, auch müssen mehr Experimente durchgeführt werden. Der Prüfprozess der Experimente wird dabei von Runde zu Runde komplexer und auch die Geräte dafür werden komplexer. Den einzigen Ausweg sieht Lenk im Lab 4.0 – das Synonym steht für: Digitalisierung, Automatisierung und Miniaturisierung.

Die Vorteile eines digitalen Labors liegen dabei auf der Hand: Big Data und KI können eingesetzt werden, Automatisierung und digitale Dokumentation helfen auch, Fehlerquellen auszuschließen, und alles zusammen macht die Abläufe effizienter. Gleichzeitig muss aber die notwendige Flexibilität gewahrt bleiben, das betont auch Lenk. So zeigt Smartlab Solutions eine Lösung, bei der sich das ganze Labor den Gegebenheiten anpasst – weg vom „klobigen“ und fest installierten Labortisch hin zu modularen Möbelkonzepten, die je nach Bedarf neu zusammengeschoben werden können und Konnektivität bieten. Auch das lässt sich bei der Achema vor Ort auf der Aktionsfläche Digital Lab begutachten.

AUTORIN
Simone Angster
DECHEMA, Frankfurt
www.dechema.de

Informationen zur ACHEMA unter:
www.achema.de

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