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Labore werden zu vernetzten Datenfabriken

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Fraunhofer IPA treibt Laborautomatisierung voran – Neuartiges Trackingsystem auf Labvolution

09.05.2017

Auf dem Weg zur vernetzten Datenfabrik: Neue Technologien für ein smartes Labor der Zukunft entwickelt das Fraunhofer IPA gemeinsam mit Partnern aus der Industrie im Innovation Center für Laborautomatisierung Stuttgart, kurz nICLAS.

 - Im Innovation Center nICLAS entwickeln die Mitglieder Technologien für das smarte Labor der Zukunft. Hier zu sehen: die automatisierte Herstellung von Hautzellen in der Tissue Factory
© Fraunhofer IPA
Im Innovation Center nICLAS entwickeln die Mitglieder Technologien für das smarte Labor der Zukunft. Hier zu sehen: die automatisierte Herstellung von Hautzellen in der Tissue Factory

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 nICLASProjektleiter Mario Bott vom Fraunhofer IPA.

Allmähliches Umdenken

Außerdem galt die manuelle Arbeitsumgebung der Labore viele Jahre lang als Vorteil, denn hier lassen sich Prozesse vermeintlich schneller und flexibler anpassen als mit automatisierten Geräten und Plattformen. Allmählich findet bei den Unternehmen 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“, sagt Bott.

Immer komplexer

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 werden. Hier setzt nICLAS an. 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, die die Brücke zu Forschung und akademischer Ausbildung schlagen. „Das fächerübergreifende Aufgabenfeld benötigt ein multidisziplinäres Team, um erfolgreich im internationalen Wettbewerb zu bestehen“, betont der Projektleiter. Dank der Zusammenarbeit mit einer ganzen Reihe an Industriepartnern greife das Team stets auf das neueste Equipment und die erforderliche Expertise zurück, um die Grundlagen für das Labor von morgen zu schaffen. Erste Impulse und Denkanstöße durch das sogenannte nICLAS-FutureLab gibt es bereits – zum Beispiel können Anwendungen für intelligentes Tracking entstehen.

So wurde am Fraunhofer IPA ein Trackingsystem entwickelt, das Handbewegungen mit 3D-Bildverarbeitung automatisch dokumentiert und intelligent auswertet. Das spart Zeit, entlastet die Mitarbeiter und liefert bessere Ergebnisse. Auf der Labvolution wird die Innovation in Halle 20, Stand A45 vorgestellt. Das neue Trackingsystem macht es Labormitarbeitern einfacher: Eine intelligente 3D-Kamera, die über einer Sterilbank angebracht ist, zeichnet ihre Handbewegungen lückenlos auf und leitet die Daten live an ein Informationssystem weiter.

Hier werden sie mit Bewegungserkennungsalgorithmen ausgewertet, klassifiziert und in ein Protokoll überführt. Das System erfasst somit die einzelnen Prozessschritte genau. Das spart Ressourcen und die Mitarbeiter können sich besser auf die Arbeit konzentrieren. Ein weiterer Vorteil: Das Trackingsystem kommt mit einfacher Soft- und Hardware aus und eignet sich daher auch für kleine Labore.

Laborroboter einlernen

Eine weitere Lösung der IPA-Wissenschaftler, die sie „TeachIT“ nennen, spart Zeit im Laboralltag. Die Anwendung ermöglicht es, Laborroboter in kürzester Zeit automatisiert einzulernen. Dafür werden die Multititterplatten in der Arbeitsfläche mit Barcodes ausgestattet. Eine 3D-Kamera am Roboterarm erkennt die Markierung und zeigt dem Roboter, wohin er greifen muss.