Laut einer Studie des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, die den Digitalisierungsgrad in Life-Science-Laboren untersucht hat, bremsen vor allem mangelnde Akzeptanz und Änderungsbereitschaft sowie die Unwissenheit über die Möglichkeiten neuer Technologien die Labordigitalisierung derzeit aus. Die Analytica Sonderschau „Digitale Transformation“ will solche Hürden abbauen, indem sich die Besucher live von kollaborativen Robotern und anderen Technologien überzeugen können.

Die Sonderschau ist als wabenförmiges Laborsystem IHEX gestaltet, das ein Team um Dr. Felix Lenk, CEO der Smartlab Solutions und Forschungsgruppenleiter Smartlab-Systeme an der Technischen Universität Dresden, entworfen hat. Die innovativen sechseckigen Module sind mit diversen Funktionen ausgestattet, lassen sich flexibel anordnen und sind nach dem Plug-and-play-Konzept elektrisch und über Datenverbindungen zu einem Gesamtsystem verknüpft.

Helfende Roboter

Essenzieller Bestandteil des smarten Labors der Sonderschau sind kollaborative Roboterarme. Sie unterstützen das Laborpersonal bei einfachen Tätigkeiten wie dem Einsetzen von Caps in eine Zentrifuge oder dem Verschließen von Probengefäßen. „Das Ziel lautet, zukünftig mit weniger Ressourcen mehr Experimente oder Analysen in einer höheren Qualität durchzuführen“, erklärt Felix Lenk, der das Labor der Sonderschau zusammen mit mehreren Ausstellern realisiert. So beteiligen sich unter anderem Mettler Toledo mit Mess- und Präzisionsinstrumenten, Düperthal mit Sicherheitsschränken und Lagersystemen sowie 2mag mit Rühr- und Heiztechnik und Integra Biosciences.

Beim Gang durch die Messehallen werden die Besucher vermutlich auch Kevin treffen, einen mobilen Laborroboter, den Forscher vom Fraunhofer IPA entwickelt haben. Ausgestattet mit Roboterarm, Kamera, Bildverarbeitung und Lernalgorithmus kann Kevin z. B. Proben von einem Gerät zum nächsten transportieren oder Reagenzien aus dem Lager holen. „Kevin will das Laborpersonal entlasten, nicht ersetzen“, betont Matthias Freundel, Leiter der Gruppe Digital Lab Services am Fraunhofer IPA. „Es geht darum, den hochqualifizierten Labormitarbeitern einfache Aufgaben abzunehmen, damit sie mehr Zeit für wertschöpfende Tätigkeiten haben.“

Einheitliche Schnittstellen

Eine weitere Herausforderung im Labor 4.0: Alle Geräte müssen miteinander kommunizieren und Daten austauschen. Außerdem sind sie mit den mobilen Endgeräten der Nutzer, teils auch mit externen IT-Stellen verbunden. Umsetzen lässt sich diese Vision nur, wenn die gesamte Software und Labortechnik vernetzungsfähig ist und alle Geräte eine standardisierte Schnittstelle besitzen.

Der in der industriellen Automation etablierte Standard OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) eignet sich als Basis für die Vernetzung im Labor, wie der Branchenverband Spectaris im Analytica Forum Digitale Transformation erläutern wird. Eine Spectaris-­Arbeitsgruppe erarbeitet aktuell den Laboratory Agnostic Device Standard, kurz LADS, der OPC UA ergänzt und fit für das Laborumfeld macht. Die Sonderschau Digitale Transformation wird zeigen, wie die standardisierte Gerätekommunikation mit OPC UA LADS die nahtlose Auftragsbearbeitung im Routinelabor möglich macht.

Erweiterte Laborrealität

Viele Labortätigkeiten lassen sich nicht ohne weiteres automatisieren, da sie zu komplex sind oder variables Handeln erfordern. Digitale Unterstützung wäre hier dennoch hilfreich. Deshalb rückt das Forum Digitale Transformation auch Technologien in den Fokus, die bislang kaum Einzug in die Laborwelt gehalten haben, wie die Sprachsteuerung von Geräten und Instrumente der Virtual oder Augmented Reality. Augmented-Reality-Brillen etwa könnten Labormitarbeitern Anweisungen zu Arbeitsabläufen geben, die durchgeführten Schritte zugleich automatisch aufzeichnen oder Warnungen beim falschen Befüllen von Probenröhrchen einblenden.

Synergieeffekte für das Labor 4.0

Egal ob im Forschungs- oder Routinelabor: Der digitale Wandel eröffnet ungeahnte Möglichkeiten, stellt die Laborbranche aber auch vor eine enorme Herausforderung, die sich nur im engen Zusammenspiel von Geräteherstellern und Softwareentwicklern, Forschern und Laborbetreibern meistern lässt. Die Messe mit ihrer Kombination aus Fachmesse, Analytica Conference und umfangreichem Rahmenprogramm versteht sich als Plattform, die alle diese Akteure zusammenbringt. Dieses Jahr bietet die Messe München den Besuchern einen besonderen Mehrwert: Mit ihrem Ticket erhalten sie kostenfreien Zugang zur parallel stattfindenden Automatica, Leitmesse für intelligente Automation und Robotik in der Produktion.

„In der Laborbranche besteht ein klarer Wunsch nach mehr digitaler Unterstützung und Automatisierung."