A menudo conocido como Industria 4.0, la digitalización y conexión a redes continúa expandiéndose por cada sector de la economía. La convergencia de los mundos físicos y virtuales progresa rápidamente en algunas industrias más que en otras. En general, los laboratorios no han podido mantenerse al corriente con los desarrollos actuales. Aún hay mucho trabajo por hacer en estrategias, infraestructura, equipo y tecnología, sin tener en cuenta ambientes de IT y automatización de procesos. Los laboratorios ahora se encuentran en modo de actualización.
En el laboratorio del futuro, los sistemas y tecnologías se comunicarán de manera autónoma y los procesos también se automatizarán. Los gabinetes de seguridad, por ejemplo, detectarán el sobre flujo en tanques de colección y se comunican con otros acoples y equipos. Las cámaras podrán controlar el equipo de laboratorio y procesar secuencias. Los módulos inteligentes podrán encender y apagar el equipo. A un grado de extensión infinita, el control de los flujos de proceso se basará en comunicación entre diversos equipos de laboratorio. Esta es la visión detrás de Lab 4.0.
Meta: desarrollo y estandarización de tecnologías innovadoras de laboratorio
La red nacional de innovación alemana smartLAB tiene la intención de lograr que el inteligente e integrado a redes Lab 4.0 se convierta en una realidad. El financiamiento está siendo proporcionado por el Ministerio Alemán de Asuntos Económicos y de Energía (BMWi) bajo el programa de innovación nacional SME (ZIM). Aproximadamente 20 compañías e instituciones han unido fuerzas en la red entre las que se encuentran: Eppendorf AG, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Herr M, iTiZZiMO, Köttermann, labfolder, Lorenscheit, LUPYLED, PreSens Precision Sensing, Sartorius, Schmidt + Haensch, Zühlke Engineering and Deutsche Messe AG. El proyecto se maneja por el Instituto de Química Técnica (Institute of Technical Chemistry) en Leibniz University Hannover. “smartLAB nos da la oportunidad de trabajar con otros para lograr una visión del mañana del laboratorio para que sea una realidad. La información compartida entre compañías y con clientes en sitio genera valiosos estímulos para futuros proyectos" afirmó el Dr. Tanja Musiol, gerente de proyecto de mercadotecnia de administración del portafolio en Eppendorf AG.
La meta de la red es impulsar el desarrollo y estandarización de tecnología innovadora de laboratorio junto con aplicaciones y soluciones asociadas. Los resultados esperados incluyen flujos simplificados de procesos, mejor calidad, mayor eficiencia y una confiabilidad mejorada de procesos. Un ambiente de laboratorio que cumple con todas esas necesidades requiere componentes y funcionalidades que trabajen en conjunto, y sistemas robóticos realizarán muchas de las tareas manuales. “El futuro, incluyendo el futuro del laboratorio, recae en la combinación interactiva de conexión a redes digitales y dinámicas, automatización, robótica, superficies inteligentes y modernos diseños y estrategias” acotó el Dr. Simon Bungers, CEO y representante de smartLAB Group.
El laboratorio inteligente del futuro en Hannover
Un prototipo de Lab 4.0 está en exhibición en Hannover. Se conoce como smartLAB, y fue presentado como un modelo visionario de laboratorio en 2015 en el programa de tecnología de laboratorios LABVOLUTION.
smartLAB innova visualmente y en lo que sucede detrás del proceso. El hecho de que smartLAB no tiene tablas y bancos de laboratorio inmediatamente llama la atención. En lugar de eso está formado por módulos individuales hexagonales tipo panal, cada uno de 90 centímetros de altura. Esto ahorra espacio y agrega flexibilidad de manera significativa al acomodo del laboratorio. La lista de características innovadoras incluye dispositivos activados por medio de la red, automatización, robótica, superficies con funciones de pesaje y medición, impresoras 3D y goggles activados con datos que pueden dar instrucciones y activar una alarma de ser necesario. La real tecnología innovadora en smartLAB es la interacción entre distintos dispositivos y equipo, así como el software especialmente desarrollado. Lab 4.0 está completamente integrado a la red, algo que ha sido la excepción en ambientes de laboratorio en el tiempo real. "El proyecto smartLAB funciona como un modelo para el sector de laboratorios no solamente en Alemania, sino también en el resto del mundo", destacó el Dr. Thomas Scheper, líder de TCI. “En smartLAB, los distintos componentes tecnológicos se conectan a la red proporcionando soporte digital para todos los flujos de trabajo. Esto simplifica operaciones y mejora la seguridad y confiabilidad”.
Los oficiales gubernamentales se han impresionado con el laboratorio inteligente del futuro. “smartLAB es un excelente ejemplo de la excelencia de investigación en Lower Saxony”, afirmó el Ministerio de Economía de Lower Saxony, Olaf Lies. “smartLAB merece mucho apoyo, ya que los socios de negocios y la comunidad investigadora están creando soluciones integradas a redes que podrían cambiar la manera en que los laboratorios operarían en el futuro". El Ministerio de Ciencia y Cultura de Lower Saxony y el Ministerio de Trabajo y Transportación proporcionan financiamiento para el proyecto. smartLAB está en exhibición permanente en Deutsche Messe Technology Academy en las instalaciones de la feria de Hannover, y puede usarse para presentaciones y entrenamiento de la compañía.
Centro de innovación nICLAS para la automatización de laboratorio en Stutt-gart
Fraunhofer IPA, en conjunto con socios de la industria, también están desarrollando nuevas tecnologías para el laboratorio inteligente del mañana. La escena de la acción es el Centro de Innovación nICLAS, en Stuttgart. La lista de contribuidores activos incluye usuarios industriales y desarrolladores, así como socios, quienes construyen puentes para los sectores de investigación y educación. “Debido al amplio espectro de la tarea, se requiere de un equipo multidisciplinario para competir de manera exitosa en la escena internacional. Nos complace tener socios altamente capaces de industrias como Precise Automation, Tecan, Liconic, Thermo Fisher Scientifc, Promega y Festo de nuestro lado, ya que nos permiten tener equipo moderno y tecnología innovadora disponible para nosotros”, comentó el gerente de Proyectos de nICLAS Mario Bott de Fraunhofer IPA.
El antecedente es el siguiente: la automatización es una prioridad sólo en una minoría de laboratorios a nivel mundial. Esto se debe a estrictas regulaciones y diversas variantes, flujos de proceso no estandarizados en operaciones diarias. “Las muestras y productos en el laboratorio deben cumplir con criterios de calidad extremadamente estrictos. La introducción de nuevas tecnologías le cuesta a las compañías mucho dinero y tiempo”, explicó Mario Bott. También, la naturaleza manual del trabajo realizado en los laboratorios era considerado una ventaja, ya que se consideraba más rápido y flexible.
En camino a la fábrica con datos integrados en redes
En muchas compañías está sucediendo un cambio de mentalidad. “En un grado cada vez mayor, los laboratorios ubicados en interfaces centrales de compañías se han transformado en fábricas de datos, funcionando como laboratorios diagnósticos o para liderar descubrimientos en nuevo desarrollo de medicamento, control de calidad y liberación de productos. Generan información que es extremadamente valiosa para administrar la compañía”, mencionó Mario Bott. “No solamente eso, sino que la personalización de productos y procesos basados en diagnósticos personalizados y terapia está creando nuevos retos para los laboratorios. El desarrollo de soluciones de hardware modulares y software es esencial para administrar la complejidad de la compañía. Aquí es donde interviene nICLAS”.
Proporciona resultados cooperativos de Investigación y Desarrollo
nICLAS FutureLab ya está proporcionando un ímpetu inicial y genera información interesante de qué hablar. El rastreo inteligente es un ejemplo.
Un sistema de rastreo fue desarrollado en Fraunhofer IPA el cual documenta y analiza de manera automática movimientos de la mano usando análisis de imágenes en 3D. Una cámara 3D montada sobre una superficie estéril registra los movimientos de mano de los empleados y transmite los datos en vivo a un sistema de información. La información después se analiza con la ayuda de algoritmos de reconocimiento de movimiento, los clasifica y registra en una bitácora. El sistema captura de manera precisa cada paso de proceso sin que se pierda nada. Esto ahorra tiempo, reduce cargas de trabajo de los empleados y proporciona mejores resultados. Esta metodología también tiene otra ventaja. El sistema de rastreo opera con hardware y software sencillo, lo que lo hace adecuado para laboratorios pequeños.
TeachIT, otra solución desarrollada por los investigadores en IPA, también ahorra tiempo en operaciones diarias en el laboratorio. Los robots de laboratorio pueden configurarse rápidamente usando aprendizaje automático. Para apoyar esto, los códigos de barras se aplican sobre múltiples placas en la superficie de trabajo. Una cámara 3D en el brazo robótico detecta las marcas y le indica al robot dónde sujetar.
Iniciativa de estándares uniformes SiLA
El equipo en muchos laboratorios de biotecnología, farmacéuticos y diagnósticos es altamente especializado y heterogéneo. La infraestructura IT ha evolucionado con el tiempo, haciendo que la coordinación entre los diversos dispositivos sea difícil y a veces imposible. Esto crea la necesidad de drivers para los dispositivos y plataformas que cumplan con estándares uniformes. Debido a que pueden comunicarse con productos de cualquier otro fabricante, son compatibles con la integración de componentes heterogéneos. Proporcionando una base uniforme para el desarrollo de soluciones automatizadas de IT en laboratorios para las instalaciones del mañana, los fabricantes de sistemas, proveedores de servicio de software, integradores de sistema, productores farmacéuticos y compañías de biotecnología trabajan juntos en la Iniciativa SILA (por sus siglas en inglés) en un conjunto de estándares definitivos. La meta de la iniciativa es una integración sistematizada de equipo de laboratorio y sistemas IT de diferentes proveedores. La interfaz de comunicación estandarizada, drivers de dispositivo y consumibles de laboratorio serán necesarios para lograr esto. Expertos altamente especializados de miembros del consorcio sin fines de lucro se organizan en grupos de trabajo técnico, en donde desarrollan estándares definitivos de manera conjunta. De acuerdo con Fraunhofer IPA, quien también es miembro del consorcio SiLA, se requerirá una nueva certificación de conformidad SiLA para equipo y componentes. El instituto ofrece consultoría inicial así como pruebas automatizadas de cumplimiento y certificación.
Más información: www.achema.de
