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Dieser Beitrag ist im Rahmen des Themenspecials "Industrie 4.0" erschienen.

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IoT-Plattformen Der Weg zum Labor der Zukunft

| Redakteur: Sebastian Human

Industrie 4.0 ist mehr als Anlagen- und Maschinenbau. Auch im Pharmalabor können entsprechende Technologien eingesetzt werden, um Prozesse effizienter zu gestalten und Abläufe zu vereinfachen. Wie der Weg zum smarten Labor auf Basis einer IoT-Plattform aussehen kann.

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IoT-Plattformen leisten auf dem Weg zum smarten Labor wichtige Dienste.
IoT-Plattformen leisten auf dem Weg zum smarten Labor wichtige Dienste.
(Bild: gemeinfrei / Unsplash)

Laut eines neuen Leitfadens von PTC, der vor kurzem veröffentlicht wurde, kann auch die Pharma-Industrie von den Potenzialen der vierten industriellen Revolution profitieren, um beispielsweise dezentrales Arbeiten und eine globale Vernetzung zu fördern. Konkret könnten die aufstrebenden Technologien - von der Konnektivität bis hin zu fortgeschrittener Analytik, Robotik und Automatisierung - das Potenzial haben, jedes Element der Pharmaproduktionslabore innerhalb der nächsten fünf bis zehn Jahre zu revolutionieren, so die Unternehmensberatung McKinsey. Auch virtuelle Abbilder der Realität, also digitale Zwillinge, Sprachsteuerung oder smarte Interaktionssysteme werden hier zukünftig gute Dienste leisten.

Die Zukunft des Labors

Beginnend bei der Umstellung auf einen zunehmend papierlosen Arbeitsbetrieb bis hin zu vernetzten Geräten und Daten liegen in der Digitalisierung von Laborumgebungen vielfältige Chancen für Effizienz- und Produktivitätssteigerungen.

Bereits heute demonstrieren erste Use Cases, dass entsprechende Laborumgebungen die Produktivität um 30 bis 40 Prozent steigern können. Ein durchschnittliches mikrobiologisches Labor kann so mit finanziellen Einsparungen von 15 bis 35 Prozent rechnen. Zusätzlich können agilere Arbeitsweisen und verkürzte Testphasen die Vorlaufzeiten im Labor für Qualitätskontrollen um 60 bis 70 Prozent verringern.

Insgesamt lassen sich drei zentrale Trends identifizieren, die das smarte Labor prägen werden.

  • 1. Effizienz & Zuverlässigkeit
    Wo Daten per Hand bearbeitet und in Akten geordnet werden, können Fehler entstehen. Eine zunehmende Digitalisierung von Arbeitsabläufen kann das Risiko von Fehlern minimieren und Prozesse effizienter gestalten.
  • 2. Zunahme von Komplexität
    Da sowohl die Pharma-Branche als auch die Medizin allgemein, den Menschen vermehrt ganzheitlich betrachtet, rücken auch dessen Umgebung, Sozioökonomie oder Genetik zunehmend in den Fokus der Wissenschaftler. Das wiederum fördert eine ohnehin bereits wachsende Nachfrage nach individualisierten, medizinischen Angeboten.
  • 3. Neue Geschäftsmodelle
    Eng mit der Individualisierung von medizinischen Angeboten verbunden aber auch generell rund um die Vernetzung von Menschen und Geräten entstehen neue Geschäftsmodelle. Auch der Pharmabereich kann hiervon profitieren.

Vorsprung durch IoT-Plattformen

Echtzeiteinblicke spielen auch in Labors eine zunehmend zentrale Rolle. Vier Säulen können beispielsweise die Entscheidungsfindung im Arbeitsalltag vereinfachen.

  • 1. Analytics und Dashboards
    Dashboards, die auf Basis von Datenanalysen, übersichtlich aufbereitete und somit schnell verständliche Informationen bereitstellen, können die Leistungs-, Workflow- und Kapazitätsanalyse vereinfachen.
  • 2. Predictive Maintenance
    Die vorausschauende Wartung ist auch für den reibungslosen Laborbetrieb eine wertvolle Unterstützung. Denn Ausfälle von wichtigen Geräten kosten nicht nur Zeit sondern auch Geld. Predictive Maintenance hilft bei der Vorhersage von Störungen und ermöglicht Gegenmaßnahmen, bevor es zur Downtime kommt.
  • 3. Optimierter Materialfluss
    Die Vernetzung von benötigten Assets und deren Verfolgung kann einen reibungslosen Materialfluss unterstützen. Arbeitsschritte können so nahtlos ineinander greifen, Verzögerungen reduziert werden.
  • 4. Augmented Reality
    AR-Anwendungen ermöglichen eine virtuelle Erweiterung von Labor- und Reparaturarbeiten. Hierüber wird ein neues Maß an fachlicher Unterstützung ortsungebunden möglich, was gleichermaßen der Sicherheit – von Mensch und Produkt – wie auch der Effizienzsteigerung dient.

Was gilt es zu beachten?

Gegenüber einer händischen Verwaltung offenbart eine IoT-Plattform deutliche Vorteile, wenn es darum geht, Labordaten zu bündeln, zu analysieren und diese anschließend auch zu verknüpfen. Der PTC-Leitfaden zum Thema identifiziert ein paar zentrale Eigenschaften, die man bei der Auswahl einer Plattform beachten sollte:

  • Offene Plattformarchitektur für Interoperabilität
  • Schnelle und unkomplizierte Features zur Anwendungsentwicklung verfügbar
  • Edge-Anbindung zur Datenanalyse direkt auf dem Gerät möglich
  • Verbundene Systemarchitektur für den konsolidierten Informationsaustausch auf Laborebene
  • Industrie-Know-how seitens des Anbieters
  • Skalierbarkeit
  • Daten- und IT-Sicherheit

Um die Implementierung im Praxisalltag möglichst schnell umsetzen zu können, empfiehlt es sich

  • 1. entsprechend der vorhandenen Umgebung zwischen Cloud-basierter Plattform (Hybrid, Multi, Public, Private) und On-Premise-Angebot zu entscheiden und
  • 2. erfahrene und sachkundige Partner für Beratung und Implementierung zu konsultieren.

Fokus auf Security

Steigt die Anzahl der Geräte, die über eine IoT-Plattform verbunden sind, wächst folglich auch die Menge an gesammelten Daten. Das ruft zunehmend Cyberkriminelle auf den Plan und mit jedem weiteren vernetzten Gerät vergrößert sich das Risiko für Sicherheitslücken zusätzlich. Gerade auch in sicherheitskritischen Branchen muss also ein Höchstmaß an Datensicherheit gewährleistet sein. Unter Berücksichtigung einer bereits vorhandenen Rechenzentrumsinfrastruktur sollte man bei der Suche nach einem Dienstleister für Daten-Hosting auf folgende Kriterien achten:

  • Zertifizierung für bewährte Sicherheitsstandards wie ISO-27001
  • Unabhängiger Audit-Prozess
  • ISO-14001- und ISO-9001-Zertifizierungen für Rechenzentren
  • 24/7-Support-Verfügbarkeit
  • Datentrennung durch isolierte Speicherung

Der Weg in die Zukunft verläuft über Plattformen

IoT-Plattformen werden auch auf dem Weg zum Labor der Zukunft eine entscheidende Rolle spielen. Vernetzt man Laborgeräte und –systeme konsequent und sammelt beziehungsweise analysiert die erhobenen Daten gezielt auf einer Plattform, lassen sich die so gewonnen Erkenntnisse für eine Vielzahl verschiedener Aufgaben nutzen. Die Möglichkeiten reichen hier von einer reinen Visualisierung der Laborabläufe über die Verfolgung einzelner Assets bis hin zu prädiktiven Störungsmeldungen.

Mit all diesen Chancen sind jedoch auch Risiken verbunden. Hacker mit krimineller Absicht werden von den zusehends wachsenden Datenmengen geradezu magisch angezogen. Umso wichtiger ist es, in sensiblen Bereichen, zu denen auch Laborumgebungen zählen, die Sicherheit dieser Informationen vor Diebstahl oder böswilliger Manipulation garantieren zu können.

Ein Fokus auf entsprechendes Know-how bei der Auswahl eines IoT-Plattformanbieters kann bösen Überraschungen vorbeugen und den Erfolg eines smarten Labors nachhaltig stärken.

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