Einführung einer digitalen Lösung für Chemikalien- und Geräteinventarisierung Digitale Transformation in der Praxis

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Im Alltag eines Labors sind eine eindeutige und rückführbare Identifizierung von Proben, Reagenzien und Geräten von entscheidender Bedeutung. Elektronische Systeme zur Inventarisierung und zum Labeling ermöglichen es, dass das Laborpersonal einen Überblick über ihre Experimente und Analysen behält.

Dass auch Labore zunehmend digital werden ist Fakt. Doch wirklich papierlos sind die meisten – Stand heute – noch nicht. Wie die digitale Transformation gelingt, zeigt ein Praxisbeispiel aus NRW: Im Rahmen der Digitalisierungsstrategie des Projektes Futurelab.NRW des Instituts für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V. (IUTA) sollte ein Labeling- und Inventarisierungssystem eingeführt werden, welches sowohl den hohen Qualitätsmanagement-Anforderungen eines akkreditieren Prüflabors als auch der Rückführbarkeit von Forschungsergebnissen gerecht wird. Darüber hinaus musste dieses über offene Schnittstellen zur neuen, im Rahmen von Futurelab.NRW entwickelten Softwareumgebung verfügen. Abgesehen von den Eigenschaften der Label, wie Form, Temperatur-, UV- und Lösemittelbeständigkeit, nimmt die Bedeutung von zusätzlichen „smarten“ Features, wie das Tracking von Verbräuchen, die Lokalisierung von Chemikalien, oder das Scannen mit mobilen Endgeräten, immer mehr zu. Essenziell ist die Integrierbarkeit in eine bestehende Laborumgebung und die nahtlose Kommunikation zu bestehenden Datenbanken. Eine solche „smarte“ Lösung stellt u. a. „Fluics Connect“ dar.

Die Ausgangssituation

Das IUTA hat bisher in einem rein papierbasierten Labor und QM-System gearbeitet. Zu den „Symptomen“ der rein papierbasierten Dokumentation (s. Abb. 2) gehörte, dass beispielsweise Kalibrierzertifikate, Gerätehandbücher und Sicherheitsdatenblätter nicht an einem zen­tralen Ort abgelegt wurden. Einige Dokumente wurden in Papierform in Ordnern abgeheftet, Dateien wie Exceltabellen wiederum elektronisch auf einem zentralen Server gespeichert. Zwar wurden Ablageorte und Pfade dokumentiert, das Heraussuchen der Dokumente und Dateien hat jedoch sowohl in der Arbeitsroutine als auch in Audits sehr viel Zeit in Anspruch genommen.

Dieser Sachverhalt soll an einem konkreten Beispiel veranschaulicht werden: Bei einem Audit prüft ein Auditor z. B. den Prozess zum Ansetzen einer Stammlösung. Dabei fordert der Auditor Einblick in sämtliche Dokumentationen, um zu überprüfen, wie und durch wen die Stammlösung hergestellt wurde. Dies umfasst Zertifikate und Sicherheitsdatenblätter der Chemikalien, aus welchen die Stammlösung angesetzt wird. Anschließend möchte der Prüfer beispielsweise wissen, welche Pipetten verwendet wurden und wann die nächste Prüfung für diese ansteht. Welche Pipette für einen konkreten Arbeitsschritt verwendet wurde, ist handschriftlich auf dem entsprechenden QM-Formblatt dokumentiert, jedoch müssen Prüf- und Wartungsintervalle für jede einzelne Pipette manuell aus der in Excel gepflegten Geräteliste ausgelesen und abgeglichen werden. Letztlich muss eindeutig und rückführbar dokumentiert sein, woraus QC-Standards, Kalibrierstandards oder Zwischenverdünnungen hergestellt wurden. Obwohl die Mitarbeitenden mit der Ordnerstruktur vertraut sind, stellt dies immer einen sehr zeitaufwendigen Prozess dar. Dadurch, dass ein dezentrales Ordnersystem genutzt wurde, kam es mitunter vor, dass z. B. Sicherheitsdatenblätter oder Zertifikate an der falschen Stelle abgeheftet worden sind.

Benötigt wird daher eine zentrale Datenbank, die von allen Mitarbeitenden einfach und intuitiv bedient und verwaltet werden kann. Insbesondere das Verknüpfen von Einträgen untereinander sowie die Möglichkeit, Dateien direkt an einen Eintrag anzuhängen, sind von übergeordneter Priorität. Zudem sollen über die Datenbank auch die Standorte von beispielsweise Chemikalien nachverfolgt werden können.

Aller Anfang ist schwer…

Durch die Einführung von Fluics Connect können Chemikalien und Proben nun direkt in der Software angelegt werden. Dazu werden Vorlagen genutzt, die zuvor in Fluics erstellt wurden. Hierzu gehören verschiedene Informationen wie der Lagerort. Die Sicherheitsdatenblätter und Zertifikate werden unmittelbar in den Eintrag hochgeladen. Nach dem Erstellen und Drucken eines Labels wird das Gebinde fotografiert, sodass das Foto mit diesem Eintrag verlinkt ist (s. Abb. 3). Dies erleichtert die Lokalisierung von Chemikalien und Proben. Die weiteren Vorteile sind die zentrale Ablage der Dokumente und die digitale Verknüpfung von Reinsubstanzen, Kalibrierlösungen, QC-Proben, Proben und Geräten.

Fluics wird v. a. auf mobilen Endgeräten verwendet. Zwar bringt dies viele Vorteile, wie die Möglichkeit, im Labor alle Informationen durch einen Scan abrufen zu können, jedoch ist die Arbeitsweise natürlich eine ganz andere als mit einer desktopbasierten Software. Es gab zunächst praktische Hürden, die in einer leicht unterschiedlichen Bedienweise zwischen iOS und der Android-Applikation begründet lagen. So erforderte das Freigeben von Fotos, die mit dem mobilen Endgerät aufgenommen wurden und an einen Eintrag angehängt werden sollten, bei Android-Endgeräten eine einmalige Freigabe der Kameraberechtigung. Bei iOS hingegen war die Freigabe in den Systemeinstellungen „versteckt“ und musste bei den entsprechenden Endgeräten manuell erfolgen. Um solche Komplikationen zu vermeiden, bietet sich an, das System mit möglichst einheitlichen Endgeräten auszurollen.

Da das Tagesgeschäft durch die Implementierung nicht beeinflusst werden durfte, hat sich der Prozess über einen längeren Zeitraum hingezogen. Nach einer freiwilligen Einführungsphase, in der weder komplett papierbasiert noch komplett digital gearbeitet wurde, erfolgte dann über einen Zeitraum von drei Monaten eine verpflichtende Nutzung. In dieser Zeit sind durch den neuen Umgang mit dem System und der parallel durchgeführten doppelten Dokumentation einige Mehraufwände entstanden. So wurden zwar beispielsweise alle Chemikalien digital erfasst und auch schon Reinsubstanzen mit Stammlösungen digital verknüpft, jedoch wurde weiterhin eine papierbasierte Dokumentation aufrechterhalten. Die ausgedruckten Begleitformulare wurden dann nach und nach um Fluics-Label mit QR-Code ergänzt. In der Übergangszeit resultierte kein direkter Zeitgewinn. Die Verpflichtung der Mitarbeitenden, zunächst nur die jeweils aktuell eingesetzten Chemikalien und Lösungen zu erfassen, hatte den Vorteil, dass nicht in einer aufwendigen Einmalaktion der Laborbetrieb für mehrere Tage stillstand und zum anderen am Ende der Einführungsphase entschieden werden konnte, ob bisher nicht erfasste Chemikalien entsorgt werden können. Der Chemikalienbestand wurde signifikant reduziert, sodass weniger Lagerkapazitäten benötigt werden.

… aber die Mühe wird belohnt!

Nach Abschluss der Implementierungsphase wurden alle Chemikalieninformationen in einer Datenbank abgelegt, die sich neben der App-Anwendung auch über einen Browser abrufen lassen. Die schnelle Verfügbarkeit der Informationen und insbesondere der Zertifikate hat in externen Audits bereits zu einem erheblichen Zeitgewinn und sehr positiven Eindruck in Hinblick auf die Organisation der Laborprozesse geführt. Über eine Web-Schnittstelle (REST-ful API) sind alle Datenbankeinträge abrufbar, sodass eine einfache Anbindung an bereits bestehende Systeme und weitere Laborautomatisierungen möglich sind.

In unserem Fall erfolgte beispielsweise die Anbindung an ein Laborausführungssystem (LES, Laboratory Execution System) und ein elektronisches Laborjournal der Firma Labforward. Über das LES (Laboperator) ist ein digitaler „Workflow“ zum Ansetzen von Stammlösungen erstellt und eine rein papierbasierte Standardarbeitsanweisung digital abgebildet worden. Im Laborausführungssystem sind bereits Sensoren und Geräte integriert, sodass wichtige Metadaten während des Arbeitsablaufs digital aufgezeichnet werden können. Die Geräte und Chemikalieninformationen werden über Fluics problemlos in das LES importiert. Nach dem Wiegen und Lösen der Substanz wird ein entsprechender Fluics-Eintrag erzeugt und mit den Einträgen der verwendeten Geräte und Chemikalien inklusive der automatisierten Konzentrationsberechnung verknüpft. So wird eine lückenlose Rückverfolgbarkeit aller Materialien und Prozessschritte gewährleistet.

Fazit

Die Einführung von Fluics kann als voller Erfolg gewertet werden. Insbesondere in der Einführungsphase ist es jedoch wichtig, dass mit den Mitarbeitenden gemeinsam daran gearbeitet wird, etwaige Hürden zu überwinden. Zwar bedingte die Einführung zunächst einen höheren Zeitaufwand, jedoch ermöglicht ein so flexibles System wie Fluics eine Vielzahl von Automationen und somit auch eine Entlastung bei der Dokumentation, die in Zukunft einen immer höheren Stellenwert einnehmen wird.

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