English China

Digitalisierung und Automatisierung Digitalisierung im Labor – oder der Laborassistent 2.0

Von Rainer Treptow*

Personal ist auch im Labor Mangelware und das stetig steigende Probenaufkommen wird zur Belastung. Wie wäre es, einen Teil der zeitraubenden Routinetätigkeiten in die verantwortungsvolle Hand eines Roboters abzugeben? Wie die Digitalisierung des Labors mit einem Laborassistent der neuen Art gelingt, lesen Sie hier.

Firmen zum Thema

Abb. 1: Die Zentrifuge bestücken oder Probenröhrchen entnehmen – Arbeiten die künftig ein Roboterarm übernehmen könnte.
Abb. 1: Die Zentrifuge bestücken oder Probenröhrchen entnehmen – Arbeiten die künftig ein Roboterarm übernehmen könnte.
(Bild: Bahead)

Derzeit entwickeln viele größere Unternehmen der Laborbranche eigene Bedienplattformen für ihre Geräte. Das Labor soll digitalisiert und damit effektiver werden. Soweit so gut. Dies ist jedoch die gleiche Vorgehensweise, die auch dazu geführt hat, dass jedes Unternehmen andere, nicht standardisierte Schnittstellen in seinen Geräten nutzt. Der Anwender wird doch aber später nicht mit zehn oder gar 15 Bedienoberflächen seine Geräte monitorisieren und schon gar nicht in Applikationen miteinander verknüpfen wollen. Das wäre keine kundenorientierte Lösung.

Der SILA II Standard versucht dem Schnittstellenchaos ein Ende zu setzen. Aber selbst wenn sich alle einig wären und ab heute neue Produktentwicklungen auf den SILA-II-Standard aufsetzen würden, würde es zehn Jahre brauchen bis die Gerätepaletten der Hersteller darauf angepasst wären und weitere zehn Jahre bis diese Geräte mehrheitlich im Labor durchgetauscht wären. Das ist sicher ein richtiger Schritt, der aber nur wenig dabei helfen kann, die überfällige Digitalisierung jetzt in Angriff zu nehmen. Jedes mittlere und größere Labor hat viele Millionen in gutes Equipment investiert und muss diese Investitionen natürlich auch erst einmal amortisieren. Die Geräte müssen also weiter genutzt werden.

Der Großteil der Geräte im Labor hat aber gar keine oder nur eine unzureichende Schnittstelle implementiert. Das heißt, dass der Kunde trotz einer sehr teuren Digitalisierung mit LAN/WLAN-Netzen und mehreren Bedienoberflächen seine Prozesse nicht ansatzweise durchgängig monitorisieren, dokumentieren und schon gar nicht automatisieren kann.

Laborassistent 2.0: Kombination aus Roboterarm und KI

Für diese Problematik gibt es nun eine neue und umfassende Lösung: Das vom Hamburger Startup Bahead (sprich: be ahead) entwickelte Konzept erlaubt es, nahezu jedes Gerät zu digitalisieren und in eine Plattform zu integrieren. Die Lösung ist eine Kombination von drei hochentwickelten Industrietechnologien mit enormem Potential da jeweils große Mainstream-Industrien dahinter stehen.

Abb. 2: Das vom Hamburger Startup bAhead entwickelte Konzept erlaubt es, nahezu jedes Gerät zu digitalisieren und in eine Plattform zu integrieren. Die Lösung vereint einen collaborierenden Robotarm (Cobot) mit einer 3D-Kamera an dem Arm mit einer cloudbasierten künstlichen Intelligenz.
Abb. 2: Das vom Hamburger Startup bAhead entwickelte Konzept erlaubt es, nahezu jedes Gerät zu digitalisieren und in eine Plattform zu integrieren. Die Lösung vereint einen collaborierenden Robotarm (Cobot) mit einer 3D-Kamera an dem Arm mit einer cloudbasierten künstlichen Intelligenz.
(Bild: Bahead)

Sie vereint einen collaborierenden Robotarm (Cobot) mit einer 3D-Kamera an dem Arm mit einer cloudbasierten KI (künstlichen Intelligenz). Hiermit ist es möglich, vorhandene Laborgeräte wie ein Mensch zu bedienen: also Knöpfe drehen, Tasten betätigen, Deckel öffnen und schließen, Anzeigen ablesen, interpretieren und digitalisiert an die Bedienoberfläche weiterreichen, Pipettieren sowie Probengefäße öffnen und schließen, Füllstände erkennen und transportieren bzw. umsetzen. Die KI erkennt über die 3D-Kamera automatisch die Geräte und Consumables sowie deren exakte Position. Positionsabweichungen der Consumables z. B. vor und nach dem Mischen oder Zentrifugieren können automatisch festgestellt und korrigiert werden.

Somit können die Con­sum­ables jederzeit sicher gegriffen werden. Daraus folgt, dass Anwender damit nicht nur monitorisieren sondern auch automatisieren können. Gerade diese Kombination hat für alle Beteiligten, Anwender wie Hersteller, den entscheidenden Vorteil, dass sich die teure Digitalisierung nicht nur über das Monitoring rechnen muss, sondern die dadurch mögliche schrittweise modulare Automatisierung ein hohes Payback bringt.

Die Cobot-Lösung kann 24/7 arbeiten und ist in einer Minute an einer Workbench ausgeklinkt und bei einer anderen eingeklinkt. Die Effizienzsteigerung liegt bei Faktor sechs bis zehn, was dazu führt, dass die Amortisierung i. d. R. unter sechs Monaten liegt. Bei so einer Effektivität besteht großer Spielraum für Hersteller und Anwender: Es können komplette Applikationen aus austauschbaren Einzelgeräten für den Kunden zusammengestellt werden. Die Reproduzierbarkeit ist besser als 5/100 mm und für das Abfahren einer ganzen 96er-Mikrotiterplatte mit Absenken der Pipettenspitze in jedes Well werden z. B. nur 50 Sekunden benötigt.

Sehen Sie hier wie die Automatisierung mit dem Laborassistent 2.0 gelingt:

Dadurch dass dieses Konzept vorhandenes Equipment weiter nutzt, der Cobot selbst immer wieder flexibel in veränderten Applikationen eingesetzt werden kann, also immer wieder auch bei großen Veränderungen der Applikationen oder Labor­abläufe neu nutzbar ist und durch KI-basierte Erkennung von Consum­ables diese zudem sortenrein trennen kann, ist es darüber hinaus eine außerordentlich nachhaltige Lösung.

Laborpersonal entlasten und sinnvoll ergänzen

Der Cobot, oder auch „Buddy“, dein Assistent und Helfer, kann das immer knappere überlastete Laborpersonal gerade von den lästigen und fehlerträchtigen Routinearbeiten befreien und dazu noch den Job aufwerten und zukunftssicherer machen. Er darf als einziger TÜV geprüft Hand in Hand mit Menschen arbeiten.

Der Roboter als multifunktionaler Helfer:

Allein in Deutschland gibt es über 3.000 unbesetzte MTA-Stellen und die auf den Kopf gestellte Alterspyramide sowie die zunehmende Testanzahl kann zu ernsthaften Engpässen führen. Eine Bedienplattform, die die hier vorgestellte Lösung nutzt, wird sich bei der notwendigen Digitalisierung durchsetzen, weil sie nahezu alles integrieren kann und der Anwender somit – jenseits aller Insellösungen – nur diese eine führende Plattform braucht. Hinzu kommt, dass das Payback der Digitalisierungs-Kosten durch die effektive Automatisierung schnell wieder hereinkommt und dies alles nachhaltiger als andere Lösungen ist. Diese durchgängige Lösung für Bedienung, Monitoring, Dokumentation und schrittweise modular erweiterbare Automatisierung steigert die Effektivität und kann das Problem des Personalengpasses lösen. Jedes Labor, das diesen Weg einschlägt, wird effektiver, fehlerfreier und wettbewerbsfähiger werden, sowie schneller und preiswerter durch bessere Ausnutzung der Investitionen.

* R. Treptow, bAhead GmbH, 22339 Hamburg

(ID:47767210)