Digital Lab auf der Achema

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Digitalisierung in Prozess und Labor

Im Fokus eines gemeinsam vom VUP und Fraunhofer IPA veranstalteten Online-Workshops standen Prozessdigitalisierung, Automatisierung und Robotik sowie die Bildverarbeitung zur Optimierung von Laborprozessen.

Kevin, der Laborroboter, der vom Fraunhofer IPA entwickelt wurde, um die Mitarbeiter im Labor zu entlasten, war eines der Highlights des Online-Workshops „Das digitale Prüflabor von morgen“, der am 21.07.2021 vom Deutschen Verband Unabhängiger Prüflaboratorien (VUP) in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut IPA veranstaltet wurde. An dem Online-Workshop nahmen ca. 50 Laborvertreter teil. Sehr groß war das Interesse der Teilnehmer zu erfahren, welche Herausforderungen die Digitalisierung und Automatisierung im Labor mit sich bringen, aber auch, welche Lösungen und Einsatzmöglichkeiten diese für das „Labor von morgen“ bieten.

Das Labor als komplexe Datenfabrik Bereits zu Beginn des Workshops hielt Andreas Traube, Abteilungsleiter Laborautomatisierung und Bioproduktionstechnik beim Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in seinem Vortrag fest: Wir befinden uns im Zeitalter der Daten und das Labor ist in diesem Zeitalter nichts anderes als eine „Datenfabrik“. Die Digitalisierung und Automatisierung helfen dabei, die stetig wachsende Komplexität in dieser „Datenfabrik“ beherrschbar zu machen.

Mit welchen Herausforderungen die Laboratorien dabei konfrontiert werden, aber auch welche Chancen die neuen Entwicklungen bieten, das wurde im Impulsvortrag des VUP-Vertreters, Dr. Alexander Ruderisch, deutlich: Eine bedingungslose Technikgläubigkeit und überzogene Erwartungen können z. B. zu „Gefahren“ werden, genauso wie die unzureichende Einbindung der Menschen und die fehlende Akzeptanz.

Wo liegen dabei die Chancen für Prüflaboratorien? Mit Digitalisierungs- und Automatisierungslösungen können Prozesse im Labor effizienter gestaltet und Mitarbeiter unterstützt werden, sodass sich diese auf ihre Kernkompetenzen fokussieren können. Neue Technologien eröffnen neue Möglichkeiten für digitale Produkte und Verbesserungen bei Analytikdienstleistungen. Und nicht zuletzt kann die Nutzung des „Internets der Dinge“ (Internet of Things) zu eine bessere Vernetzung von Mensch, Maschine und Wissen erreichen.

Ein Roboter allein im Labor? Mit Spannung verfolgten die Teilnehmer die Anwendungsbeispiele des IPA zum Thema Automatisierung, Digitalisierung und Bildverarbeitung im Labor. Der Roboter Kevin, der die Mitarbeiter bei ihren Aufgaben entlastet, den Probentransport erledigt und durch seine Live-Routenplanung niemandem „in die Quere“ kommt. Oder die intelligente Scanstation zu Aufnahme und Analyse dreidimensionaler Objektmodelle, die auch im Labor (z. B. beim automatischen Erfassen von Laborproben) eingesetzt werden kann. In der anschließenden Gruppenarbeit hatten die Teilnehmer die Möglichkeit, die Kernthemen Prozessdigitalisierung, Automatisierung & Robotik sowie Bildverarbeitung interaktiv anzugehen und sich mit den Experten des IPA und den anderen Laborvertretern zu konkreten Fragestellungen auszutauschen.

Prozessdigitalisierung Hier wurden konkrete Anwendungsbeispiele für die Digitalisierung im Labor präsentiert und deren Nutzen und Limitierungen diskutiert. Schnell wurde klar, dass durch die digitale Infrastruktur ein Mehrwert entsteht und die Digitalisierung keineswegs einen Selbstzweck darstellt. So können neue Geschäftsmodelle generiert und bessere Produkte und zusätzliche Dienstleistungen am Markt angeboten werden (z.B. „Digitale Übermittlung von Zwischenmeldungen aus der Prüfkammer an den Kunden“). Auf dem Weg zu einer Digitalisierungsstrategie ist die Modularisierung der Schlüssel zum Erfolg („klein starten“): Digitalisierungsanwendungen mit kleinen „Modulen“ ausprobieren, neue Geschäftsmodelle generieren, mit (potenziellen) Anwendern testen, anpassen… Die Digitalisierung ist ein Prozess, kein Projekt, so die Meinung der IPA-Experten.

Automatisierung In der Arbeitsgruppe wurde die Automatisierung als „sehr weites Feld mit vielen unterschiedlichen Aspekten“ definiert. Diskutiert wurden Beispiele zur Automatisierung von Einzelaufgaben (Messaufgaben, automatisierte Handhabung und Beladung), die digitale Vernetzung von Laborgeräten und auch die Prozessautomatisierung. Vertieft wurden Aspekte zum Einsatz von Robotern im Laborumfeld, z.B. für Spezialaufgaben, Nachfüllen und Transport von Gefahrstoffen etc. Wichtig war den Teilnehmern zu betonen, dass die Roboter als „Ergänzung“ im Laborumfeld zu sehen sind und dass auch der Faktor Akzeptanz des neuen „Mitarbeiters“ im Betrieb eine sehr große Rolle spielt. Die hybride Automatisierung schien bei vielen Teilnehmern ein aktuelles Thema zu sein, die Vollautomatisierung hingegen weniger.

Bildverarbeitung Auch eine gute Bildverarbeitungslösung mit einer automatisierten Scanstation kann im Labor einen Mehrwert darstellen. So können Proben (Umweltproben, Lebensmittel, Kosmetikverpackungen, Wasserbehälter, elektronische Geräte etc) fotografiert, Barcodes, Texte und Nährwerttabellen von Verpackungen gelesen, Siegel (CE-, BIO-Kennzeichnung etc) erkannt werden, und das völlig automatisiert. Große Datenmengen und mehrere tausend Proben sind dabei kein Problem. In der Arbeitsgruppe wurden aber auch Limitierungen diskutiert, die entstehen können, wenn z.B. die Qualität von Fotos in Einzelfällen nicht ausreichend ist und diese manuell „nachbearbeitet“ werden müssen. In ihrem Schlusswort bedankten sich Dr. Alexander Ruderisch (VUP) und Herr Andreas Traube (IPA) für die guten Impulse und Ideen aus der Runde. Aufgrund der hohen Resonanz des Workshops in der Laborbranche planen die Organisatoren für den Herbst einen weiteren Workshop zum Thema Digitalisierung und Automatisierung im Labor.

Digital Lab auf der Achema

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