Das Labor der Zukunft – das SMART-Labor

In modernen Labors zeichnet sich ein Paradigmenwechsel ab.

Da Laborprozesse immer komplexer werden, sind Automatisierungslösungen unabdingbar, um die Prozessgenauigkeit und -konsistenz zu gewährleisten und die Effizienz zu verbessern.

Um gesetzliche und behördliche Auflagen zu erfüllen, müssen die Prozessbedingungen überwacht und die Daten über immer größere Netzwerke gespeichert werden. Die Informationstechnologie eröffnet neue Möglichkeiten zur Nutzung der enormen Datenmengen, die in modernen automatisierten Labors gesammelt werden. Das Labor der Zukunft wird ungeahnte Herausforderungen und Möglichkeiten bieten, da ein höherer Durchsatz, präzise gesteuerte automatisierte Prozesse und die Sammlung und Analyse von Informationen die heutigen Probleme lösen und neue Ideen ans Licht bringen.

Das SMART-Labor beginnt mit der Automatisierung manueller Verfahren in Systemmodulen und Instrumenten, die sich leicht in komplette Prozesse integrieren lassen. Diese Komponenten sind zur Steuerung und Datenerfassung über eine Laborintegrationssoftware (LIMS) miteinander vernetzt. Das Labor der Zukunft baut auf diese Software auf, die hilft, das Prozesslayout zu definieren und das digitale Datenmanagement in den Prozess zu integrieren. Das Ergebnis ist ein flexibles, effizientes System, das sich schnell einrichten und leichter validieren lässt als manuelle Prozesse.

Das SMART-Labor

Automatisierte Probenvorbereitung: Identifizieren von Proben und Pipettieren von Flüssigkeiten

Mit der zunehmenden Digitalisierung müssen viele Prozesse und Strukturen im Labor neu überdacht werden. Laborgeräte und -systeme müssen netzwerkfähig sein und über gemeinsame Hardware- und Software-Handshakes verfügen, um den Austausch von Proben und Daten zu erleichtern. Dies erfordert komplexere und umfassendere automatisierte Lösungen mit einfacher Chargensteuerung und -überwachung, die für das Laborpersonal über leicht verständliche lokale grafische Anzeigen zugänglich sind, während Produktion und Daten an übergeordnete Netzwerke übertragen werden. Die Industrie reagiert bereits auf diese Anforderungen: Die Zahl der netzwerkfähigen Laborgeräte mit intelligenten Funktionen steigt rapide an. Die Zahl der LIMS-Lösungen nimmt zu, und offene Standards für die Übertragung von Laborinformationen wie SiLA werden immer beliebter. Das Labor 4.0 beginnt Realität zu werden.

Viele der Ideen für das automatisierte Labor von heute und morgen stammen aus der Automatisierung in anderen Branchen – so haben beispielsweise viele Roboterkonzepte ihre ersten kommerziellen Wurzeln in der Automobil- und Leichtmontageindustrie. Nur wenige automatisierte Prozesse auf der Welt werden so streng kontrolliert wie die Herstellung von Halbleiterchips. Als Automatisierungsführer in diesen Branchen hat Festo seine Erfahrungen gemacht und setzt sie um. Das Industrie 4.0-Fertigungswerk von Festo in Ostfildern bei Stuttgart ist ein Lernzentrum für neue Technologien und Prozesse und einer der wichtigsten Produktionsstandorte von Festo.

Creating buffer solutions and serial dilutions

Herstellung von Pufferlösungen und seriellen Verdünnungen

Inspiriert durch die Umsetzung und das Verständnis von Industrie 4.0 entwickelt Festo Automatisierungspakete, um Laborpartner und Kunden beim Aufbau intelligenter Subsysteme/Module zu unterstützen, die für die Erstellung von Instrumenten, Systemen oder automatisierten Prozessen für zukünftige intelligente Labore verwendet werden können. Diese maßgeschneiderten Pakete basieren auf optimierten und validierten Komponenten von Festo und spezialisierten Anbietern von Laborautomatisierung und sind so konfiguriert, dass eine offene und intelligente Bewegungssteuerung zwischen den Modulen möglich ist. Modernste Motion-Control-Softwaremodule erlauben es dem Systembauer, Module zu parametrieren und zu verknüpfen, anstatt einzelne Prozessschritte immer wieder neu zu programmieren.

Die Spezifikationen für jedes Teilsystem werden gemeinsam mit unseren Partnern und Kunden festgelegt, so dass Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit maximiert werden können. Das Verständnis für die Anwendung und die frühzeitige Einbindung führen zu den besten Ergebnissen. Festo arbeitet mit Ingenieuren vieler Partnerunternehmen zusammen, um sicherzustellen, dass die Module nahtlos zusammenpassen und die erforderlichen Schnittstellen und Software in die optimale Funktionslösung integriert werden.

Compact controller concept with a wide range of predefined interfaces

Kompaktes Steuerungskonzept mit einer Vielzahl von vordefinierten Schnittstellen

Das Engineering- und Applikationsteam von Festo MedLab setzt sich aus Experten vieler Automatisierungsbereiche (Instrumente, Systeme und Prozesse) zusammen und verfügt über das Know-how von Kunden aus vielen Branchen sowie aus der eigenen Fertigung, um einsatzbereite, validierte Plug & Work-Module für das SMART-Labor der Zukunft zu entwickeln. Zu den aktuellen Modulen von Festo gehören Robotik in Form von 2D- und 3D-Handling, Liquid Dispense und Capping/Decapping-Systeme. Probenhandhabung, Pipettierung, Identifizierung und vieles mehr wird mit Partnersystemen durchgeführt, die durch intelligente, programmierbare Festo Software (CODESYS) unterstützt werden.

Zusammenarbeit bei der Entwicklung, Genauigkeit und Konsistenz in Ihren Prozessen - wir sind Ihr Partner für Produktivität und Erfolg.

Über den Autor

Wolfgang Trautwein
Business Development MedLab
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Februar 2018

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