LADS-Initiative Vernetztes Labor: Nahtlos Daten und Kommunikationsdaten integrieren

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Seit 2021 entwickelt ein Konsortium einen Schnittstellenstandard für das Labor auf Grundlage des Industriestandards OPC UA. Der Latlboratory and Analytical Device Standard (LADS) kann nun nahtlos Kommunikationsdaten zwischen Geräten und Messdaten integrieren.

Der Industrierverband Spectaris, die Allotrope Foundation und die OPC Foundation haben am 12. Mai einen wichtigen Meilenstein für smartere Labore bekannt gegeben: den Fortschritt in Richtung semantischer Interoperabilität und strukturierter Datenstandards in Laborumgebungen.

Beim jüngsten, mittlerweile 8. Hackathon am 11. April 2025 in Deutschland kamen erneut zahlreiche Akteure zusammen – darunter Gerätehersteller, Softwareanbieter und Laborbetreiber. Im Rahmen dieses Events wurde erfolgreich demonstriert, wie sich die Allotrope Foundation Ontologies (AFO) und das Allotrope Simple Model (ASM) in das OPC UA (Unified Architecture) -Framework integrieren lassen.

Die Demonstration wurde von Dr. Matthias Arnold, Chief Technical Officer der LADS OPC UA Joint Working Group, im Rahmen der umfassenderen Spectaris-Initiative für vernetzte Laborgeräte umgesetzt. Gezeigt wurde, wie sich die Allotrope Foundation Ontologies (AFO) dynamisch in OPC UA-Nodesets abbilden lassen und sowohl für generische als auch anwendungsspezifische Kennzeichnungen von Gerätedaten im Labor genutzt werden können – eine skalierbare, semantisch leistungsstarke Grundlage für das Datenmanagement.

OPC UA ist eine moderne Industrial Internet of Things (IIoT)-Architektur, die eine sichere, plattformunabhängige Kommunikation und den kontextbezogenen Datenaustausch zwischen intelligenten Geräten und Systemen ermöglicht.

„Kommunikations- und Datenstandards für Labor- und Analyseanwendungen sind zwei Seiten derselben Medaille: Kommunikationsstandards erfassen Live-Daten, die während Experimenten und der Ergebnisgenerierung entstehen, während Datenstandards die Ergebnisse dokumentieren – zusammen mit wichtigen Kontextinformationen wie: Wer hat das Experiment durchgeführt? Wann? Mit welchen Materialien? Und nach welchen Methoden? Idealerweise sollten beide Ansätze auf gemeinsamen Definitionen von Entitäten und Informationselementen basieren“, erklärte Dr. Matthias Arnold.

FAIR-Prinzip für Daten anwenden

Erstmals ermögliche die Kombination des OPC UA LADS-Frameworks mit dem Allotrope Foundation Framework eine nahtlose Integration zwischen Kommunikationsdaten und dokumentierten Daten. Ontologien wie die AFO liefern dabei das konzeptionelle Fundament, das notwendig ist, um wirklich FAIR-Daten (auffindbar, zugänglich, interoperabel, wiederverwendbar) in Laborumgebungen zu erreichen, beschreibt der Experte die Vorteile.

gesponsert Auffindbar, zugänglich, interoperabel und wiederverwendbar

Wie es gelingt, Daten FAIR zu machen

Der Erfolg dieser Integration unterstreicht die Kraft organisationsübergreifender Zusammenarbeit, wenn es darum geht, die digitale Transformation im Labor voranzutreiben.

„Die Integration der Allotrope-Modelle in OPC UA stellt einen bedeutenden Fortschritt für die semantische Interoperabilität im Labor dar“, sagte Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation. „Sie ermöglicht es Endanwendern, sowohl von offenen Informationsmodellen als auch von einer offenen, sicheren Kommunikationsplattform zu profitieren. Diese Zusammenarbeit beschleunigt den Weg hin zu harmonisierten und zukunftsfähigen Laborökosystemen.“

Das Allotrope Simple Model (ASM) wurde außerdem genutzt, um Analyseergebnisse in zwei Formaten darzustellen:

• als herunterladbare Dateien über sichere OPC UA-Dateidienste sowie

• als in OPC UA eingebettete JSON-Objekte (JavaScript Object Notation, ein textbasiertes Dateiformat), die direkt über OPC UA-Clients zugänglich sind.

Dieser Ansatz stellt sicher, dass jedes ASM-Element direkt mit seiner zugrunde liegenden AFO-Definition verknüpft ist, was maschinenlesbare Semantik, Nachverfolgbarkeit und die Ausrichtung an den FAIR-Datenprinzipien ermöglicht.

„Offene Standards wie Allotrope und OPC UA spielen jeweils eine entscheidende Rolle in den heutigen Laboren – sie verbessern die Datenqualität und ermöglichen eine nahtlose Kommunikation zwischen den Systemen. Doch je komplexer die Herausforderungen im Labor werden, desto mehr erfordert echte Innovation die Interoperabilität über mehrere Standards hinweg. Indem wir diese offenen Standards miteinander verbinden, schaffen wir eine skalierbare, semantisch leistungsfähige Grundlage für den Aufbau des vernetzten, digitalen Labors der Zukunft. Dieser kollaborative Ansatz beschleunigt nicht nur den Fortschritt, sondern bereitet auch den Boden für tiefere, vorwettbewerbliche Partnerschaften, die den Wandel in der gesamten Branche vorantreiben“, sagte Janet Cheetham, Vorsitzende der Allotrope Foundation.

Diese Demonstration spiegelt die wachsende Zusammenarbeit zwischen der Allotrope Foundation und Spectaris e.V. in den vergangenen Jahren wider und unterstreicht den praktischen Nutzen der Harmonisierung offener Standards in den Bereichen Instrumentierung, Datenmodellierung und Laborautomatisierung, heißt es in einer gemeinsamen Pressemitteilung.

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