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Aus dem Labor in den Prozess

08.02.2007 | Autor / Redakteur: Redaktion PROCESS /

Laborinformations- und Managementsysteme (LIMS) liefern den IT-Rahmen für eine effiziente Prozessplanung und Organisation im Labor. Ihre entscheidenden Vorteile sind die durchgängige Datenerfassung und -bereitstellung an den verschiedenen Arbeitsplätzen bzw. den Stationen innerhalb einer Prozesskette.

Laborinformations- und Managementsysteme (LIMS) liefern den IT-Rahmen für eine effiziente Prozessplanung und Organisation im Labor. Ihre entscheidenden Vorteile sind die durchgängige Datenerfassung und -bereitstellung an den verschiedenen Arbeitsplätzen bzw. den Stationen innerhalb einer Prozesskette.

Der Druck, kostenorientiert und in immer engeren Zeitrahmen zu arbeiten, erfordert im gesamten Unternehmen kontinuierliche Rationalisierungsmaßnahmen. Um dieser Anforderung Genüge zu leisten, haben sich die ursprünglich für das reine Probenmanagement konzipierten LIM-Systeme zu flexiblen Werkzeugen für die administrative Steuerung von Prozessabläufen entwickelt. Die effiziente Analyse, Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, Integration und Kommunikation wissenschaftlicher Ergebnisse stehen hierbei im Vordergrund. Darüber hinaus können Zeitverluste, durch z.B. unvollständige und nicht eindeutige Erfassung von Analysenaufträgen während der Auftragsabwicklung, vermieden werden. Eine Schlüsselposition nehmen LIM-Systeme in großen Unternehmen ein, die über Niederlassungen an mehreren Standorten verfügen. In großen Anlagen ist die Koordination der Produktionsstrukturen für einen effizienten Prozessablauf besonders entscheidend.

Für jeden das Richtige

Es gibt mittlerweile ein sehr breites Spektrum von Plattformen und LIMS-Anbietern. Hierbei richtet sich das Angebot sowohl gezielt an Labore mit hohem Probenaufkommen und überwiegend Routineapplikationen wie in der Qualitätskontrolle, aber auch an kleinere analytische Auftragslaboratorien mit häufig variierenden Aufträgen und spezieller Auftragsanalytik. Im Routinelabor gilt: Da die Arbeitsabläufe, das Probenaufkommen und die Anforderungen in der Regel überschaubar und vorhersehbar sind, werden hier hauptsächlich komplette LIM-Systeme eingesetzt.

Während die Mehrheit der LIM-Systeme aufgrund der Vergleichbarkeit der Arbeitsschritte in den verschiedenen Laboratorien branchenneutral ausgerichtet ist, haben sich andere Unternehmen bewusst auf bestimmte Marktbereiche und -nischen fokussiert. Die Grundausstattung der LIM-Systeme wird durch die Kerntätigkeiten charakterisiert. Funktionen wie Stammdatenverwaltung, Proben- und Auftragsmanagement, analytische Qualitätssicherung, Resultaterfassung oder Benutzer- und Zugriffsverwaltung gehören zum Basispaket der Systemlösungen.

Die LIMS-Anwendungen zeichnen sich häufig durch ihre Flexibilität aus. Individuell variierende Anforderungen, die aus den unterschiedlichen Aufgabenspektren bzw. Größen und Infrastrukturen der jeweiligen Labore resultieren, werden durch viele Zusatzfunktionen abgedeckt.

Auf die Bedürfnisse eines Labors abgestimmt, verfügen die LIM-Systeme über ergänzende Module und Applikationen, z.B. externe Auftragserfassung, Entwicklung und Verwaltung von Rezepturen oder Leistungsfakturierung und Qualitäts-Controlling. Neben der zunehmenden Bedienerfreundlichkeit und Zuverlässigkeit hat der Kunde teilweise selbst die Möglichkeit, Änderungen an den für ihn entwickelten Systemerweiterungen vorzunehmen. „Der ständige Dialog und eine umfassende Beratung stehen im Vordergrund und bilden die Basis für ein erfolgreiches Projekt.

Ob bei der Erstellung der Lasten- bzw. Pflichtenhefte oder der Umsetzung des Installationskonzeptes - entscheidend ist, vom Anwender ein Feedback zu erhalten und ebenso die Kunden über Neuigkeiten und Systemerweiterungen zu informieren und so zu einer beidseitigen ständigen Weiterentwicklung beizutragen“, erläutert Ingo Baumann, zuständig für Vertrieb und Beratung beim LIMS-Anbieters IBS.

Aufwändig implementiert

Häufig kann der Rahmen zur Umsetzung der geforderten Kern- und Zusatzfunktionen erst „vor Ort“ ermittelt werden. So lassen sich theoretisch die verschiedenen Arbeitsstationen eines Labors von der Auftragserfassung bis zur Datenauswertung zu einer LIMS-gesteuerten Prozesskette kombinieren. Ob sich die teilweise sehr aufwändige Implementierung rechnet, hängt jeweils vom Probenaufkommen ab. Hierbei kann die Ansteuerung von Messgeräten ein Engpass sein.

Während die Geräte eigene Software für Gaschromatographie- oder Massenspektrometriesysteme Parameter wie Laufmittel, Probenprozessierung, Detektion und Auswertung regelt, ist es in der Regel recht aufwändig, die Systeme in ein LIMS zu integrieren, sodass es je nach Probenanzahl sinnvoller sein kann, die Schnittstelle händisch zu überbrücken oder einen einfachen Dateiaustausch zu etablieren.

Für das Management prozessorientierter Strukturen in großen Produktionsanlagen, z.B. in der Petrochemie, werden besondere Anforderungen an die LIM-Systeme gestellt. „Hier werden oft IT-Lösungen verwendet, die auf einem hochflexiblen LIM-System aufbauen, eine hohe Integrationsfähigkeit besitzen und die eine große Anzahl an gleichzeitigen Benutzern zulassen“, bestätigt Guido von Dahlen, Vertriebsleiter LabWare LIMS Solutions, Weinheim.

Die Implementierung eines LIM-Systems im Umfeld der Prozess-Industrie beginnt typischerweise mit einer Anforderungsanalyse, bei der zunächst im Rahmen einer Pilotphase alle gewünschten Basisfunktionen und Schnittstellen zu externen Systemen ermittelt werden. Dort werden die für den Workflow erforderlichen Geräte in einen Ablauf integriert, externe Software-Produkte (z.B. PIMS) eingebunden und das System im Labor getestet. Nach erfolgreichem Ablauf einer Testphase können über das Pilotlabor hinaus weitere Laboratorien und deren Abläufe implementiert werden.

Die Kernfunktionen werden ausgeweitet und das System und die im Labor gesammelten Erfahrungen in dem als „Roll Out“ bezeichneten Prozess auf das gesamte Unternehmen übertragen.Um die Leistung von Produktionsanlagen zu steigern und den Produktionsprozess optimal zu steuern, werden in der Prozessindustrie häufig so genannte Prozess orientierte, integrierte Managementsysteme, PIMS, eingesetzt. Diese Systeme helfen, Anlagen durch z.B. optimierten Kapitaleinsatz, höhere Sicherheit oder durch geringeren Energieverbrauch besser zu nutzen. Moderne LIM-Systeme haben häufig fertige Schnittstellen zu den bekannten PIM-Systemen.

Darüber hinaus bieten einige größere Anbieter von LIM-Systemen fertige OPC-Module (OPC = online process control) an, die Basisfunktionen von PIM-Systemen besitzen. Es können z.B. grafische Darstellungen von betrieblichen Anlagen im LIMS aufgerufen und mit LIMS-Funktionen (z.B. Probenzug) verknüpft werden. Wird das bestehende LIM-System aus dem Laborbereich mit dem PIMS aus dem Anlagenbereich über Schnittstellen verbunden, können z.B. Proben aus dem laufenden Prozess mit weiteren Informationen wie der Reaktortemperatur ins Labor zur Analyse geschickt werden. Dies steigert die Kontrollmöglichkeiten während einer Prozesskette deutlich.

Welche Zeit ist nötig?

Der zeitliche Aufwand, ein LIMS zu implementieren, hängt erwartungsgemäß stark von Größe, instrumenteller Ausstattung und Vielfältigkeit der anfallenden Aufträge im Labor ab. Besonders in der Anfangsphase sollte man viel Zeit für das Projekt einplanen. „Allein die Anforderungsdefinition und Systemauswahl erfordert oft mehrere Monate. Das frisch installierte LIMS-Grundpaket ist zwar lauffähig, jedoch nicht nutzbar.

Der Weg zum Produktivsystem erfordert häufig einen Zeitrahmen von einem Jahr und mehr, insbesondere zur Abstimmung, Stammdatenerfassung, Anpassung der LIMS-Applikation und Mitarbeiterschulung“, ergänzt Dipl.-Ing. Rainer Jonak, Geschäftsführer der Beraterfirma imcor.Mittelfristig stellen sich dann jedoch deutliche Kostenersparnisse, Effizienzsteigerung und eine spürbare Erleichterung der Arbeitsabläufe ein.

Ebenfalls nicht unterschätzt werden sollte der Aufwand für das Einpflegen bereits bestehender Stammdaten, obwohl die LIMS-Anbieter natürlich in der Regel Tools und Service-Leistungen zum Import von Datenbanktabellen oder Files anbieten. Auch hier kann eine Kosten-/Nutzenrechnung die unmittelbaren und langfristigen Vorteile gegen den kurzzeitigen Aufwand stellen, um das optimale System für den jeweiligen Bedarf zu ermitteln.

Da der Kostendruck und die Dokumentationspflicht weiterhin zunehmen werden, ist jedes Labor bestrebt, den administrativen Aufwand zu verringern. Es ist davon auszugehen, dass die Integration der Analysengeräte und die Verknüpfung mit Dokumentenmanagement- bzw. Rohdatenarchivsystemen wachsen werden. Um diesen Anforderungen zu genügen, wird sich die Komplexität der Systeme steigern. Voraussichtlich führt eine Konsolidierung im Markt zu einer Konzentration auf wenige große Anbieter, die auch die Nischenmärkte abdecken werden.

„Der Trend geht zur Integration von LIMS und ERP-Systemen. Das Ziel, die Betriebskosten zu senken, führt zu einer Modernisierung und Vereinfachung der IT-Landschaft. Unsere Kunden streben eine Effizienzsteigerung im Labor an, um Kosten zu sparen und Durchlaufzeiten verringern zu können“, bestätigt Dr. Max Schaifers, Leiter des Geschäftsbereiches Prozessindustrie der SAP Deutschland.

Überblick

Um eine Übersicht über den weiten Markt der LIMS zu bieten, haben PROCESS und LaborPraxis 23 Anbieter befragt (verfügbar als Download über InfoClick). In dieser Übersicht sind Informationen zu Preis, Leistung, Umsetzung von Individuallösungen, Zeitaufwand für die Einführung, Hinweise zu Schnittstellen und Vernetzungsmöglichkeiten sowie besondere Service-Leistungen aufgeführt.

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