Die Welt des Labors ist im Wandel. Vor dem Hintergrund der zunehmenden Digitalisierung müssen im Labor der Zukunft verschiedene Prozesse und Strukturen neu überdacht werden. Unverzichtbar für den Beginn der neuen Ära sind netzwerkfähige Laborgeräte mit intelligenten und smarten Funktionen, komplexe ganzheitliche Automatisierungskonzepte und effiziente Schnittstellenlösungen. Im Zeitalter der Personalisierung stellt die kontinuierliche Verfügbarkeit gigantischer Datenmengen neue Anforderungen an das Datenhandling und die sichere Datenspeicherung.

Die Digitalisierung ist im Labor angekommen und mit ihr zeichnet sich ein Paradigmenwechsel ab. Getrieben durch steigende Komplexität der Laborprozesse und Zunahme gesetzlicher Regelungen wird ein effizientes und sicheres Arbeiten im Labor immer wichtiger. Automatisierte Laborschritte und optimierte Arbeitsprozesse tragen wesentlich dazu bei, diese Zielsetzungen zu erfüllen. Es gilt eine flexible Laborumgebung zu schaffen, die individuell auf die aktuellen Bedürfnisse der Anwender ausgerichtet ist. Gleichzeitig wird ein Qualitätszuwachs der Analysenergebnisse angestrebt, verbunden mit der Möglichkeit größere Datenmengen zu erfassen, zu organisieren und automatisiert auszuwerten.

Im intelligenten Zukunftslabor sind Analysen- und Messgeräte, Sensoren, Prozesse und Daten miteinander vernetzt. Automatisierungs- und Labor-Informations-Managementsysteme regeln und steuern dieses Netzwerk. Für eine solche Integration bedarf es entsprechender Schnittstellen in Hardware, Elektronik und Software.

Über geeignete Netzwerkzugänge und Treiber für integrierte Laborautomatisationssysteme müssen die Geräte miteinander kommunizieren können. Mit dem Anspruch permanenter Verfügbarkeit beispielsweise bezüglich Fernsteuerung und Fernwartung werden Automatisierungs- und bedarfsgerechte Vernetzungslösungen unverzichtbar.

Laborautomatisierung als Innovationstreiber
Grundlage für ein erfolgreiches Automatisierungs- und LIMS-Netzwerk ist eine funktionierende IT-Struktur. Nur so können die verschiedensten Prozesse nachhaltig gesteuert und überwacht werden. Zudem kann Sicherheit in der Auswertung, Speicherung und Verwaltung gewährleistet werden, was heute und in Zukunft von zentraler Bedeutung sein wird: Im Labor von morgen wird es gigantische Datenmengen geben. Die daraus resultierende Datenflut wird nicht nur für die Labordatenverwaltung, sondern auch für die gesamte Laborverwaltung zu einer großen Herausforderung. Das Labor wird sich zu einer regelrechten Datenfabrik wandeln und im Hinblick auf Regularien und Normen gewinnt die Thematik „Big Data“ zunehmend an Bedeutung.

Heute entwickeln namhafte Institutionen wie das Fraunhofer IPA in der SiLA-Initiative (Standardization in Lab Automation) Kommunikationsschnittstellen, Softwarelösungen und Standards von morgen, um Gerätekomponenten und Laborutensilien oder Laborbedarf und Verbrauchsmaterialien unterschiedlicher Hersteller auf einfache Weise zu integrieren.

Optimal entwickelte Automatisierungsgrade und integrierte Gerätemodule für dynamische Einsatzfähigkeiten ermöglichen eine effiziente und reproduzierbare - sprich validierbare -Prozessgestaltung mit ganzheitlicher Datenverwaltung. Es gilt manuelle Abläufe in automatisierte Prozesse zu transferieren und bestehende Labor-Informations-Management-Systeme zu integrieren, um die Denkfabrik Labor noch effizienter zu machen.

Intelligente Laborsysteme und eine individuelle Vernetzung sowie die nachhaltige Integration des Labors in die Unternehmensstruktur erhöhen nicht nur die Flexibilität sondern auch maßgeblich die Wirtschaftlichkeit eines Unternehmens.

Gerade im wachstumsorientierten Industrielabor geht es darum, die Effizienz zu verbessern, Strukturen zu optimieren, Flexibilitäten zu erhöhen. Entscheidende Voraussetzungen und Erfolgsfaktoren zur Erreichung dieser Zielsetzungen sind modernste hochauflösende kommunikationsfähige Analysensysteme, funktionelle Automatisierungslösungen zur Sicherung von Reaktionsparametern und Produktqualität sowie eine schnelle Datenverfügbarkeit und effiziente Datenverwaltung.

Digitale Transformation aus Branchensicht
"Für Mettler-Toledo ist die Entwicklung zum Labor 4.0 bereits im vollen Gange. Mit digitalen, softwaregestützten Systemen und einer direkten Datenvernetzung können schon heute wesentliche Prozesse im Labor auf dem Wege zum ‚Lean Lab‘ optimiert werden. Dabei stehen Datenintegrität, Automatisierung, der schonende Einsatz von Ressourcen und die Anwendersicherheit im Vordergrund", erklärt Michael Schreiber, Head of Marketing Central Europe Mettler-Toledo. Smarte Laborgeräte werden den Laboralltag des Anwenders erleichtern. Ihre Integration in zukunftsfähige Netzwerke wird die Laborwelt massiv verändern.

Labor 4.0 – Brücke zwischen Smart Lab und Life Science
In der Forschungsgruppe SmartLab-Systeme an der Technischen Universität Dresden geht es um die Entwicklung des Smarten Labors der Zukunft. „Dieses wird von drei Trends maßgeblich bestimmt“, erläutert Dr.-Ing. Felix Lenk, Leiter dieser Forschungsgruppe, „nämlich von der Digitalisierung, der Miniaturisierung und der Automatisierung“. „Zu diesen drei Themenkreisen haben wir verschiedene Projekte laufen und wir werden dazu mindestens drei Exponate auf unserem Analytica-Stand A3.528, dem Gemeinschaftsstand Forschung für die Zukunft, ausstellen.“

Beispielhaft für die Miniaturisierung im Labor 4.0 ist das Messsystem Sens-o-Spheres. „Es handelt sich dabei um den weltkleinsten drahtlosen Online-Temperatursensor. Wir haben diesen nur erbsengroßen Temperatursensor in einem BMBF-geförderten Verbundvorhaben entwickelt. Er wurde ausgezeichnet mit der Bionection-Transfer Trophy 2017“, eröffnet Felix Lenk.

Das Pandora-System steht für die Digitalisierung im Labor 4.0. „Damit wird das automatische Erzeugen, Vermessen und Charakterisieren von biologischen Proben mit multiperspektiver automatischer Bildanalyse möglich“ betont Lenk. „Es werden erstmals komplette 3D-Modelle von biologischen Proben erzeugt und diese mit Methoden der automatischen Bildanalyse non-invasiv ausgewertet.“ Präsentiert wird dieses zukunftsweisende System auf der Analytica in der Halle A3.

Exemplarisch für die Automatisierung im Labor 4.0 ist die Petrijet-Plattformtechnologie zu nennen. „Die vollautomatische Inspektion von biologischen Proben in Kulturschalen eröffnet ganz neue Perspektiven für Anwendungen im Routinelabor wie z.B. für die Trinkwasserüberprüfung auf Legionellen etc.“, teilt Lenk mit.

Analytica 2018: Die Zukunft des Labors live erleben
Das Labor 4.0 revolutioniert die Laborwelt von der Probenlogistik bis zur Datenverwaltung und erlaubt neuartige Ansätze für personalisierte Prozesse. Big Data, Cloud Computing, das Internet der Dinge und das mobile Internet werden als Next-Generation-Technologien in Zukunft eine ganz entscheidende Rolle zur Sicherung von künftigem Wachstum spielen. Die Analytica zeigt bereits heute Lösungen für die Laborwelt von morgen. Chancen und Risiken des digitalen Wandels im Labor werden von Experten dargestellt.