Digitaler Laborzwilling: Konsortialpartner forschen am Labor der Zukunft!

Unter dem Projekttitel "LabTwin" soll das digitale Abbild eines physischen Labors als ganzheitliche Datensicht geschaffen werden.

Startschuss für das Konsortialprojekt "LabTwin"

Zum 1. Januar 2022 ist das vom bayerischen Verbundforschungsprogramm geförderte Projekt LabTwin gestartet. Im Projekt soll ein digitaler Laborzwilling eines physischen Prüflabors aufbauend auf aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen konzipiert, entwickelt, demonstriert und evaluiert werden. An dieser Vision arbeiten sechs beteiligte Konsortialpartner mit verschiedensten Kompetenzen in den Bereichen Digitalisierung, Software und Labormanagement. Die Projektbeteiligten sind die Vogler Engineering GmbH, die RAPA Automotive GmbH & Co, die KIMW Prüf- und Analyse GmbH, die Audittrails Networks GmbH, die Projektgruppe Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer FIT, sowie der Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und wertorientiertes Prozessmanagement der Universität Bayreuth.

Grundlage für smartes Labormanagement: Ganzheitliche Datensicht

Die wissensintensive Laborbranche ist durch eine komplexe und hoch spezifische Prozesslandschaft sowie eine Vielzahl an manuellen Tätigkeiten und immer kürzer werdende Zeitvorgaben gekennzeichnet. Bisher eingeführte Informationssysteme schaffen meist nur einen marginalen Mehrwert, da sie keine durchgängige Ende-zu-Ende Datensicht auf das Prüflabor bieten und keine Interpretation der analog oder unstrukturiert vorliegenden Daten ermöglichen. An dieser Stelle setzt das Projekt LabTwin mit der Idee an, einen digitalen Zwilling des physischen Labors zu entwickeln. Dieser digitale Zwilling soll das physische Prüflabor und seine Aktivitäten in digitaler Form abbilden, um dadurch eine ganzheitliche Datensicht auf das Prüflabor mitsamt seiner Mitarbeitenden, Prozesse und Prüfmittel zu generieren. Darüber hinaus sollen Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) zur prädiktiven und präskriptiven Analyse sowie eine datengetriebene Steuerung des digitalen Laborzwillings eingesetzt werden. Somit sollen die Weichen für ein proaktives Labormanagement gestellt und der Anteil reaktiver Korrekturaufwände im Laboralltag reduziert werden.

Zentrale Komponente des digitalen Zwillings: Anwendungslogik

Die Konnektivität vom physischen Labor zum digitalen Laborzwilling ist die Voraussetzung für sämtliche Analysefunktionalitäten. Die Ende-zu-Ende Datensicht auf das Prüflabor wird durch Schnittstellen zu existierenden Anwendungssystemen (z.B. ERP, CRM, Dokumentenmanagement) und die Überführung bisher nicht abgebildeter und teilweise analog oder unstrukturiert vorliegender Daten (z.B. Textdaten, Sensordaten oder Bilddaten) in strukturierte, digitale Daten sichergestellt.

Schematische Darstellung des Digitalen Laborzwillings
Schematische Darstellung des Digitalen Laborzwillings

International gültige Prozessgrundlage: Die DIN EN ISO/IEC 17025

Grundlage aller Arbeit ist die international angewandte Norm DIN EN ISO/IEC 17025 mit dem Titel “Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien”. Ziel der Norm ist die unparteiliche, einheitliche Arbeitsweise, die zu validen, reproduzierbaren und international vergleichbaren Ergebnissen führt. Die internationalen Akkreditierungsstellen (in Deutschland die DAkkS) sprechen Laboren die Kompetenz auf Basis dieser Norm aus. Egal in welchem Fachbereich Laboratorien tätig sind (technisch-physikalische Labore, forensische Labore, chemische und biologische Labore, Trinkwasser-Labore, Labore in der Lebensmittelüberwachung uvm.) – die DIN EN ISO/IEC 17025 findet überall Anwendung.

Nächste Schritte: Anforderungsanalyse und Anwendungszenarien

Nach dem Kick Off zu Beginn des Jahres ist das Projektteam nun dabei den bestehenden Lösungskontext aus wissenschaftlicher Perspektive zu analysieren und im Konsortialverbund aus einer Anwendungsperspektive einzuordnen. Das gesamte Team freut sich auf die Zusammenarbeit und spannende Projektergebnisse!

Einige Stimmen der Projektpartner

Gebündelte Kompetenzen für ein Ziel!

Maximilian Röglinger

"Die ganzheitliche Datensicht auf Laboratorien ist für uns ein sehr spannendes Thema. "Digitale Zwillinge" sind in der Welt der Produktion als Begriff bereits bekannt. Mit dem Focus auf Laboratorien dringen wir damit in einen neuen Bereich vor!"

Prof. Dr. Maximilian Röglinger

Maximilian Röglinger ist Inhaber des Lehrstuhls für Wirtschaftsinformatik und Wertorientiertes Prozessmanagement an der Universität Bayreuth sowie Adjunct Professor an der School of Management der Queensland University of Technology. Zudem ist er stellvertretender wissenschaftlicher Leiter des Kernkompetenzzentrum Finanz- & Informationsmanagement, Leiter der Projektgruppe Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer FIT sowie stellvertretender Institutsleiter des Fraunhofer FIT. Herr Röglinger ist darüber hinaus Mitgründer der Digitalen Innovationswerkstatt, der Digital Leadership Academy und des Fraunhofer Center for Process Intelligence. Er ist Moderator des Masterstudiengangs Digitalisierung & Entrepreneurship und Ko-Leiter des Studiengangs Finance & Information Management in Kooperation mit der TU München.

Herr Röglinger arbeitet in Forschung, Lehre und Praxis an der Schnittstelle von Kunde, Prozess und IT sowie querschnittlich im Bereich Digitalisierung. Im Prozessmanagement untersucht Herr Röglinger, wie Entscheidungen im Prozessmanagement betriebswirtschaftlich fundiert und datenbasiert getroffen werden können (z.B. mittels Process Mining), wie das Digitalisierungspotenzial von Prozessen (im Speziellen von Produktions- und Innovationsprozessen) gehoben werden kann und wie Prozessmanagement im Digitalzeitalter konzipiert sein muss. Im Customer Relationship Management beschäftigt sich Herr Röglinger damit, wie digitale Technologien (z.B. Internet der Dinge und Künstliche Intelligenz) die Interaktion zwischen Unternehmen und Kunden beeinflussen und wie Omnikanalstrategien geplant sowie Customer Journeys analysiert werden können. Zudem arbeitet Herr Röglinger im Strategischen IT-Management an der Strukturierung von (digitalen) Transformationsprojekten, an Betriebsmodellen für moderne IT-Organisationen sowie an der Messung des Digitalisierungsfortschritts von Unternehmen und deren Anfälligkeit für digitale Disruption.

Jörg Günther

"Die Digitale Transformation von Prozessen im Labor ist fester Bestandteil unserer Strategie zur kontinuierlichen Verbesserung. Als assoziierter Partner im Projekt "LabTwin" wollen wir unser Erfahrung aus über 20 Jahren als akkreditiertes Labor beisteuern und ganz früh dabei sein, wenn etwas Innovatives und Neues entsteht."

Dipl. Ing. Jörg Günther, Geschäftsführer KIMW-P GmbH

Dipl.-Ing. Jörg Günther, Jahrgang 1969, studierte Maschinenbau mit der Fachrichtung Kunststofftechnik an der Märkischen Fachhochschule Iserlohn.

Seit 1995 ist er tätig am Kunststoff-Institut Lüdenscheid GmbH. Er arbeitete anfänglich in den Bereichen Qualitätsmanagement und Werkstoffprüfung/Schadensanalyse. Parallel dazu beschäftigte er sich mit der Technologie der Beschichtungs- und Dekorverfahren für Kunststoffformteile und leitete von 2000 bis 2013 den Bereich Oberflächentechnik.

Seit 2004 vertritt der das Kunststoff-Institut Lüdenscheid als Prokurist und Mitglied der Geschäftsleitung. Seit 2009 kümmert er sich um die interne Einführung von Lean-Management und wurde in 2014 wurde er als Mitglied in die Cluster Excellence Expert Group aufgenommen (CEEG, by European Secretariat for ClusterAnalysis)

Seit 2013 ist er als Geschäftsführer der KIMW Prüf- und Analyse GmbH tätig und kümmert sich übergeordnet für alle Gesellschaften des Kunststoff-Instituts um das Qualitätsmanagement und die Digitaliserung.

Tobias Pflock

"Auch wenn die Umsetzung geforderter Prozesse der ISO 17025 in jedem Labor anders erfolgt, ist der Zweck dieser Prozesse sehr klar: Das valide, reproduzierbare Ergebnis. Heute wird dieses Ziel noch durch viele "manuelle Prozesse" - insbesondere im Hinblick der Einbindung aller Stakeholder des Prozesses - von der Akkreditierungsstelle, über Normungsstellen und die Metrologie bis hin zum End-Kunden. Digitalisierungspotentiale aufzudecken und zu heben ist die Motivation von "LabTwin"."

Dr. Tobias Pflock, Geschäftsführer der AUDITTRAILS Networks GmbH

Dr. Tobias Pflock, Jahrgang 1980, studierte Biophysik und technische Physik an der Universität Bayreuth und promovierte dort zum Thema Laserspektroskopie.

Seit 2011 war er bei der NETZSCH-Gerätebau GmbH in Selb als Application Scientist im Labor tätig und dort verantwortlich für den Bereich der Dynamisch-Mechanischen Analyse. 2014 übernahm er dort die Leitung des Geschäftsfeldes Polymere. Mit dem Blick in die Zukunft beschäftigte er sich als Mitglied des Strategie-Teams des Unternehmens mit der Digitalen Transformation und dem Aufbau digitaler Geschäftsmodelle.
Im Rahmen seiner Kooperationen mit weltweit tätigen Laboratorien hat Dr. Pflock erkannt, dass der Bereich “Akkreditierung nach ISO 17025” und die ganzheitliche Datensicht auf das Labor enorm viel Potential für die Steigerung der Effektivität und Qualität im Labor birgt. 2020 hat er zusammen mit seinem Gründer-Kollegen Alexander Frenzl und weiteren Investoren die AUDITTRAILS Networks GmbH gegründet. Die AUDITTRAILS Networks GmbH beschäftigt sich mit der digitalen Transformation des Prozesses zum Erreichen und zur Aufrechterhaltung einer Labor-Akkreditierung. Darüber hinaus beschäftigt sich Tobias Pflock mit wissenschaftlichen Ansätzen zum Wissensmanagement und dem Kompetenzaufbau im akkreditierten Labor.