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Digitalisierung

Technologien für das smarte Labor der Zukunft

Automatisierte Herstellung von Hautzellen in einer „Tissue Factory“ – nur eine Form des smarten Labors der Zukunft. Foto: Rainer Bez / Fraunhofer IPA
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Auch in modernen Laboren dominiert oft noch die Handarbeit: Geräte und Prozesse sind nicht vernetzt, Proben werden händisch prozessiert. Große Datenmengen übersteigen jedoch zunehmend die Kapazität klassischer Labore – eine Herausforderung, welcher sich das Fraunhofer IPA annehmen will. Am 23. März tritt das dazu gegründete Projektteam erstmalig in Stuttgart zusammen.

Automatisierungslösungen werden derzeit nur in einem Bruchteil der Labore weltweit eingesetzt; ein Grund hierfür sind strenge Regularien sowie multivariante, nicht-standardisierte Prozesse im Laboralltag: „Die Proben und Produkte, die in Laboren prozessiert werden, unterliegen strengsten Qualitätsanforderungen. Für Unternehmen ist es entsprechend teuer und aufwendig, neue Technologien zu etablieren“, meint Mario Bott vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA).

Bott ist Leiter des Projektes „niCLAS“ – des Innovation Center für Laborautomatisierung Stuttgart. Zusammen mit Partnern aus der Industrie sollen hier neue Technologien für ein smartes Labor der Zukunft entwickelt werden.
Labore werden zu Datenfabriken
Ein weiterer Grund für das hohe Maß an Handarbeit: Lange Zeit wurde die manuelle Arbeitsumgebung der Labore mehrheitlich als Vorteil betrachtet, da sich Prozesse damit vermeintlich schneller und flexibler anpassen lassen als mit automatisierten Geräten und Plattformen.
Allmählich findet bei Unternehmen jedoch ein Umdenken statt: „Labore werden immer mehr zu vernetzten Datenfabriken, die an zentralen Schnittstellen im Unternehmen stehen: sei es als Diagnostiklabor, in der Lead-Discovery für neue Medikamente oder in der Qualitätssicherung und Produktfreigabe. Sie generieren Informationen, die für die Unternehmenssteuerung äußerst wertvoll sind“, so Bott.
Darüber hinaus stellt die wachsende Personalisierung von Produkt und Prozess durch personalisierte Diagnostik und Therapie die Labore vor neue Herausforderungen. Um die aufkommende Komplexität beherrschbar zu machen, müssen nachhaltige, modulare Lösungen für Hard- und Softwaresysteme entwickelt werde – und hier soll nICLAS ansetzen.
Das Innovation Center auf dem Fraunhofer-Campus in Stuttgart bietet Unternehmen und Forschungseinrichtungen eine Plattform, sich zu vernetzen und gemeinsam innovative Technologien und Automatisierungslösungen zu entwickeln. Unter den Projektmitgliedern sind industrielle Anwender und Entwickler vertreten sowie Partner, welche die Brücke zu Forschung und akademischer Ausbildung schlagen. „Das fächerübergreifende Aufgabenfeld benötigt ein multidisziplinäres Team, um erfolgreich im internationalen Wettbewerb zu bestehen. Wir freuen uns daher, mit den Firmen Precise Automation, Tecan, Liconic, Thermo Fisher, Promega sowie Festo starke Partner gefunden zu haben, die uns beispielsweise neueste Geräte und innovative Technologien zur kooperativen Entwicklung zur Verfügung stellen“, freut sich der Projektleiter. Damit könne das Team stets auf das neueste Equipment und die erforderliche Expertise zurückgreifen, um die Grundlagen für das Labor von morgen zu schaffen.
Virtuelle Labore und vernetzte Forschung
Erste Impulse und Denkanstöße durch das sogenannte FutureLab gibt es bereits: Im Bereich der Intralogistik werden etwa Anwendungen für das Tracking von Materialien entstehen. „Auf diese Weise ist die Position kostbarer Proben oder Patientenmaterial stets bekannt. Das digitale Abbild kann für Planung, Prozessüberwachung und Dokumentation eine wertvolle Assistenz für die Laborkräfte bilden“, schildert Bott.
Ein zweiter Schwerpunkt stellt die Mensch-Maschine-Interaktion im regulierten Umfeld dar. Mit „TeachIt“ soll zum Beispiel der Einlernprozess für Roboterlösungen drastisch vereinfacht werden. Zudem geht das Projektteam der Frage nach, wie sich Augmented Reality zur Unterstützung in regulierten Prozessen einbringen lässt: „In vielen Laboren ist das handschriftliche Laborbuch weiterhin zentrale Informations- und Dokumentationsschnittstelle. Mit Augmented Reality könnten sich die Mitarbeiter in Zukunft die benötigten Informationen bedarfs- und personenbezogen anzeigen lassen“, so Bott.
Darüber hinaus widmen sich die Experten der Frage, wie durch serviceorientierte Plattformen eine Virtualisierung von Laborprozessen erfolgen kann. Mit Cell-Share wird beispielsweise die Bestellung von Zellsystemen per Lab-Store erprobt. Das Ergebnis kommt unkompliziert, schnell und kostengünstig zum Kunden.
Die Fraunhofer-Gesellschaft legt mit einer Anschubfinanzierung von mehr als 600 000 Euro die Basis für das Projekt. Interessierte Unternehmen und Forschungseinrichtungen können sich der Gemeinschaft anschließen, um gemeinsam das Laborumfeld von morgen zu gestalten. Die Auftaktveranstaltung am 23. März 2017 gibt erste Einblicke in nICLAS und ermöglicht es den Teilnehmern, die Projektpartner persönlich kennenzulernen. Weitere Informationen finden Sie über unten stehenden Link.
Ramona Hönl ist für das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) im Bereich der Pressekommunikation tätig.
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