Die Analysen im Umweltlabor sind komplex und vielfältig. Kann man sie trotzdem automatisieren? Dieser Frage geht der Chempark-Betreiber Currenta gemeinsam mit dem Robotik-Unternehmen Wandelbots und der Telekom jetzt nach. Das Projekt heißt Elara, das steht für Environmental Laboratory Automation and Robotics for Analytics. Klar ist, dass in absehbarer Zeit Roboter Routineaufgaben wie Pipettieren und Probenbehandlung übernehmen sollen, heißt es bei Currenta. Ein Vorteil: Die Maschinen könnten problemloser mit möglicherweise gefährlichen Substanzen in Kontakt kommen. Insofern stehe „Arbeitssicherheit klar im Fokus des Projekts“; Fachkräfte sollen beim Handling mit gefährlichen Stoffen entlastet werden. Ein weiteres Ziel seien kürzere Bearbeitungszeiten und höhere Verfügbarkeit.

Die Daten der Versuchsanordnung sind sensibel und müssen geschützt werden. Dabei setzt Currenta auf die Telekom, die ihre Cloud für Industrieunternehmen in Europa betreibt. Der Versuch, das Umweltlabor zu automatisieren, beruhe auf dem Prinzip: erst simulieren, dann automatisieren. „Bevor Roboter im Labor zum Einsatz kommen, üben sie ihre Handgriffe im digitalen Zwilling“, heißt es bei Currenta. Die Simulation solle helfen, mögliche Fehler früh zu erkennen. Der Partner Wandelbots hat ein Verfahren entwickelt, das Roboter-Bewegungen simuliert und testet, bevor die Arbeitsabläufe auf physische Roboter übertragen werden. Die Arbeitsabläufe im Labor seien bereits nachgebildet worden, ihre Wirtschaftlichkeit berechnet und der technische Aufbau definiert. Das sei die Grundlage für eine spätere Umsetzung mit realen Robotern.

Currenta will digitaler und automatischer werden

„Für Currenta als Chemie-Partnertreiber sind Digitalisierung und Automatisierung wesentliche Entwicklungsfelder. Sie ermöglichen höhere Arbeitssicherheit, bessere Verfügbarkeit und damit letztendlich einen deutlich höheren Kundennutzen“, sagt Hans Gennen, Technik-Chef von Currenta. Im Laborbereich seien die Anforderungen allerdings „sehr spezifisch“. Umso wichtiger sei die Zusammenarbeit im Projekt Elara mit Wandelbots und der Telekom-Systemsparte.

Denn im Umweltlabor des Chempark müssen kleinere Mengen unterschiedlicher Proben mit wechselnden Arbeitsschritten und Anforderungen verarbeitet werden. Trotzdem gibt es Dinge, die sich wiederholen. Mit der Laborautomation sollen die Beschäftigten davon entlastet werden. Stattdessen sollen sie mehr Zeit für die fachlich anspruchsvolle Bewertung und Beratung haben, ist das Ziel.

Am Anfang steht ein digitaler Zwilling

„Vollautomatisierte Analytik gibt es bereits etwa bei großen Mengen gleichartiger Proben in der klinischen Analytik. Unsere Laborarbeit ist dagegen durch vielfältige Proben und variierende Prozessabläufe geprägt. Mit einem digitalen Zwilling wollen wir untersuchen, wie sich auch solche variantenreichen Laborprozesse flexibel automatisieren lassen“, sagt Thomas Westfeld, der das Projekt bei Currenta leitet.

Die Robotik-Software von Wandelbots ermöglicht es nicht nur, Abläufe zu simulieren, später auf reale Computer zu übertragen und diese zentral zu steuern. In Zukunft sollen auch Daten aus dem Laborbetrieb zurück in die Simulation fließen. So ließen sich die Abläufe laufend verbessern, hoffen die Mitarbeiter des Projekts Elara. Ziel ist, die technischen Voraussetzungen für zukünftige robotergestützte Laborprozesse zu schaffen.

Die erforderliche Rechenleistung dafür soll aus der Industrial AI Cloud der Telekom kommen. Die Arbeitsteilung sieht also so aus: Wandelbots liefert die Software, T-Systems die KI-Infrastruktur und die Rechenleistung sowie die Netzwerktechnik. Currenta schließlich steuert sein Wissen über Laborprozesse bei.