Was ist Labor 4.0?

Das Labor 4.0 als digitale Zukunft des Labors. Immer wieder liest man auch in der Medizin von neuen technischen Entwicklungen und Eingriffen der Digitalisierung in verschiedene Berufszweige. Analog zur Industrie 4.0 ist nun also auch das Labor 4.0 auf der Höhe seiner Entwicklung und soll in Zukunft die Realität von Labormitarbeitern darstellen.

Tätigkeiten, die bisher manuell ausgeführt wurden, sollen digitalisiert werden. Daten sollen besser verwaltet werden, Kommunikation schneller gelingen, Arbeitsprozesse automatisiert und Zeit gespart werden.

Doch wie genau kann all das funktionieren? Was hat es mit diesem Labor 4.0 auf sich? In diesem Artikel erfahren Sie alles, was Sie über das Labor 4.0 wissen müssen.

Was ist Labor 4.0?

Angelehnt ist der Begriff „Labor 4.0“ an „Industrie 4.0“, womit die Digitalisierung in der Industrie bezeichnet wird. Die Zahl vier steht hier für die vierte Revolution, welche sich auszeichnet durch:

selbst-Steuerung
selbst-Optimierung

Das Ziel dieser Revolution? Vollständig vernetzte Produktion. Ihr Mittel? Digitalisierung. In vielen Teilen unseres alltäglichen Lebens hat uns die Digitalisierung schon vorangebracht. Sie vernetzt Menschen weltweit miteinander, sorgt für grenzüberschreitende Kommunikation, Nachrichtenverbreitung, Entertainment, Zeitersparnis und vieles mehr. Diese Funktionen sollen nun auch in Laboren eingesetzt werden.

Vollständige Vernetzung, Digitalisierung und die Automatisierung von Prozessen in Laboren sind das Ziel der vierten Revolution. Die Digitalisierung stellt somit die Grundlage des Labors 4.0 dar.

Vorteile der digitalen Übermittlung

Den Ursprung hat die vierte Revolution in einem essenziellen Problem der Labore: der mangelnden, fehlerhaften und uneinheitlichen Ausstattung von Laboren. Labore umfassen eine Vielzahl an Aufgabenbereichen: Sie bilden den Ort für Experimente verschiedenster Art, Prozess- und Qualitätskontrollen, Prüfungen, Messungen, Kalibrierungen und viele weitere Tätigkeiten.

Vorteile der digitalen Übermittlung

Ob Chemie-, Biologie-, Physik- oder Kosmetik-Labor, jedes Labor verfügt über eine vielfältige Ausstattung an Geräten, die den unterschiedlichen Arbeitsbereichen dienen. Diese Geräte sind essenzielle und unentbehrlich für die Arbeit von Labormitarbeitern. Allerdings wies diese Ausstattung in der Vergangenheit gehäuft erhebliche Mängel auf, die die Arbeit beeinträchtigen.

Die Ausstattung von Laboren zeigte sich bisher in vielen Fällen in einer heterogenen Gerätelandschaft aus Geräten verschiedenster Hersteller. Außerdem unterstützten elektronische Systeme die Arbeit der Mitarbeiter*innen bisher nur unzureichend, sodass etwa das Zusammentragen und die Kontextualisierung erzeugter Daten sehr komplex, fehleranfällig und zeitaufwendig war.

Durch das Fehlen essenzieller Gerätschaften mussten viele Tätigkeiten bisher manuell ausgeführt werden, was zu einer hohen Fehleranfälligkeit der verwalteten Daten führte.

Vernetzung zwischen allen Geräten: das Laborinformationssystem

Um das Labor 4.0 umsetzen zu können, müssen sämtliche Geräte also digitalisiert werden. Das bedeutet, dass sie digitale miteinander vernetzt werden müssen, um reibungslosen Datenaustausch zu ermöglichen. Außerdem müssen Systeme, mit denen in einem Labor von nun gearbeitet wird, über Schnittstellen mit den Geräten verfügen, um nahtlose Kommunikation zu gewährleisten.

Ein essenzielles System, das einen wichtigen Bestandteil in Laboren 4.0 darstellt, ist das Laborinformationssystem – oder kurz: LIMS.

Was ist ein Laborinformationssystem?

Laborinformationssystem ist der Oberbegriff für sämtliche EDV-Anwendungen – EDV steht für elektronische Datenverarbeitung. Zum Einsatz kommen LIMS in der Regel in probenorientierten Laboren. Hier dienen sie der …

… Datenverarbeitung
… Bereitstellung von Informationen
… Schaffung eines Zuganges zur Datenbank
… Dokumentation von Labortätigkeiten
… Steuerung von Geräten
… Analyse wissenschaftlicher Experimente
… Speicherung und Erstellung eines Verzeichnisses der erhobenen Daten

Aufgebaut sind Laborinformationssysteme modular, was bedeutet, dass Sie verschiedene Funktionen (Module) bei einem LIMS zur Verfügung haben, welche Sie je nach Bedarf hinzufügen oder entfernen können. Zudem gibt es Fachgebiets-übergreifende und – spezifische Module, wie etwa das Probentracking, die Stammdatenverwaltung und die Dokumentation von Stammdatenänderungen. Somit können Laborinformationssysteme individuell an verschiedene Labore angepasst und genau auf die jeweiligen Aufgabengebiete abgestimmt werden.

Die Kernaufgabe stellt die Verwaltung von Laboraufträgen dar, welches das LIMS im Labor abarbeiten lässt, um dann die Ergebnisse der Aufträge an weitere medizinische Einrichtungen, wie etwa Arztpraxen, zu übermitteln. Labore sind durch ein Laborinformationssystem mit anderen medizinischen Einrichtungen in beide Richtungen verbunden, was die Kommunikation erheblich verbessert und auch über weite Distanzen hürdenlos ermöglicht.

Wie funktioniert die Digitalisierung im Labor?

Wie wird die Digitalisierung eines Labors nun erfolgreich umgesetzt? Neben dem Laborinformationssystem gibt es zunächst noch weitere wichtige Komponenten, die dazu beitragen, dass das Labor 4.0 richtig funktionieren kann. Dazu gehören Proben, Laborgeräte, Bedien-Stationen und Maschinen oder Produktions-Anlagen.

Proben: Die Proben im Labor 4.0 sollen maschinell identifiziert werden und somit den vorhandenen digitalen Daten unverkennbar zugeordnet/gekoppelt werden. Ermöglicht wird dies beispielsweise durch Barcodes oder RFID-Tags.
Laborgeräte: Laborgeräte müssen miteinander vernetzt werden, damit sämtliche gesammelten Daten direkt über das Laborinformationssystem einsehbar sind.
Bedien-Stationen: Bedien-Stationen kommen dort zum Einsatz, wo die elektronische Übertragung von Daten noch nicht möglich ist.
Maschinen oder Produktions-Anlagen: Zu guter Letzt können mithilfe von Maschinen und Produktions-Anlagen Daten aus externen Quellen digital in das Labor überführt werden.

Wichtig ist außerdem, dass das Laborinformationssystem zwar als zentrale Laborsoftware gilt, jedoch auch an weitere, etwa bereits verwendete Systeme des Labors, angebunden werden muss. Durch die Anbindung wird der Austausch digitaler Daten zwischen verschiedenen Systemen ermöglicht, welcher für diverse Arbeitsprozesse von größter Wichtigkeit ist.

Die Digitalisierung des Labors bringt viele Vorteile mit sich. So kann das LIMS beispielsweise dank der Anbindung an die Laborgeräte, Vorhersagen bezüglich Ausfällen oder Probenqualitäten treffen. Alles in allem werden Arbeitsschritte wesentlich nahtloser aneinander angebunden, Zeit wird erheblich gespart und Fehlerquoten können minimiert werden.

Zusammengefasst

Das Labor 4.0 stellt eine Revolution des herkömmlichen Labors auf Grundlage von Digitalisierung dar. Um Arbeitsabläufe nahtlos aneinander anzubinden, Kommunikation zu erleichtern, Daten sicher und geordnet zu verwalten und Arbeitsschritte zu automatisieren, werden sämtliche Laborgeräte digital miteinander verbunden.

Der Einsatz einer zentralen Laborsoftware ermöglicht die übersichtliche und strukturierte Speicherung und Verwaltung von Daten sowie die Steuerung der Laborgeräte. Arbeitszeit, welche zuvor mit manuellen Tätigkeiten verbracht wurde, wird gespart und der Workflow gestaltet sich wesentlich angenehmer und gezielter.

Erfolgreich kann der Wandel des herkömmlichen Labors in ein Labor 4.0 durch die Vernetzung von sämtlichen Laborgeräten und Systemen – zentral dem LIMS – geschehen.

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