实验室4.0:将数字转换为您的实验室工作

数字转换发生在我们的日常生活的许多方面,从控制家用电器通过应用程序的能力,通过可穿戴设备来监测我们的健康。但不只是发生在家里:我们在第四次工业革命——行业4.0 -数字技术连接自动化过程和设备,监视和控制供应链,和一起工作的机器人编程利用人工智能(AI)。

这种转变称为“数字化”。它不同于数字化,这是将信息转换成数字格式的过程。数字化是指使用数字技术来收集数据,建立趋势,自动化过程和做出更好的业务决策。

在科学实验室的应用行业4.0 - 4.0原则——通常被称为实验室有可能加速创新通过简化和自动化过程和驾驶更深刻的数据分析。然而,生命科学产业落后在数字转换,继续依赖遗留系统和孤立的信息。4.0意识到潜在的实验室,组织需要提高他们的数字成熟——他们使用数字技术创造价值的能力。关键的第一步是连接人、设备、耗材、系统和数据。在这里,我们探讨这个连接的好处,以及如何开发一个实验室适合未来。

数字转换的旅程

新兴技术,如人工智能、机器人和对象的内置传感器和连接(统称为物联网或物联网),正越来越多地进入我们的家庭和工作场所。尽管许多实验室环境有一些支持物联网和使用部分自动化几个流程,如样品制备和分析、生命科学产业处于初级阶段的数字转换的旅程。这部分是因为大多数来自不同供应商的实验室仪器和系统,其中每个依赖于私有软件创建断开连接的数据筒仓。整合这些系统及其数据提出了一个挑战,大多数科学组织,是一个障碍有效的数据管理和共享。

COVID-19大流行在实验室里强调了数字化的重要性,以确保业务连续性,使全球合作。组织在使用数字技术更先进,也许有某种形式的自动化或远程访问实验数据,都能更好地应对中断和迅速适应新的工作方式。在大流行期间,公司领导意识到他们的组织需要更敏捷,这鼓励拥抱数字化。200年的一项调查,实验室领导人,77%的人说COVID-19危机加速他们的数字转换计划。¹

大流行也说明的重要性全球数据和信息共享,同时朝着一个共同的目标——例如疫苗的快速发展。现代数字基础设施可以支持全球分布,高技能的劳动力,允许从任何地方访问数据和使科学家能够进行远程数据分析。

每个组织将在其数字在不同的阶段转变的旅程。那些一开始他们的旅程可能有限数字功能和几乎完全手工操作。相比之下,组织数字化成熟将利用完全集成和连接技术,以最大的自动化。在最成熟的数字化的组织中,人工智能和机器学习(ML)将帮助优化实验室流程,管理供应链的耗材维护设备。

有三个关键步骤实现这种级别的数字成熟度:

1。连接所有

2。建立端到端的工作流程

3所示。实现先进的分析

通过实现这个第一步实现尽可能多的连接,您将构建基础,使您的组织能够获得回报4.0实验室。

连接在实验室的重要性演讲

成功的数字化实验室中需要连接尽可能多的流程、工具、人、系统和耗材。从这个连接实验室的框架,您可以构建自动化端到端工作流,加速科学和提高生产力。

实现连接所需的投资在全球组织有许多独特的实验室环境似乎是件很难的事,但是带来的好处是多方面的:

改进的实验室数据质量

连接技术可以减少甚至消除一些重复的体力劳动,科学家和技术人员需要开展。如果科学家使用连接仪器进行实验,数据可以立即送入实验室信息管理系统(LIMS)。这消除了需要手动数据输入或转让,并减少风险的转录错误,提高数据质量。

使用标准化和自动化流程的数据捕获从连接允许元数据工具——比如分析设置一致,始终包含在分析数据集。这样可以确保数据和元数据符合公平的原则——一组共享标准,如果应用,使数据可发现的,访问,可互操作和可重用(公平)。这确保数据完整性,使数据访问和可操作的每个人都在一个组织。

让实验室人员

释放时间手册,重复的任务也将科学家和实验室人员的角色,赋予他们把重点放在更有意义的和复杂的工作。在数字化实验室,他们可以快速、轻松地与连接仪器,份额,合并或链接来自不同数据源的数据并无缝地与他人合作。这个未来的工作环境将有助于吸引高度熟练的工人,而激励现有员工扩展他们的技能。

简单的实验室审计和遵从性

与连接技术可以访问、管理和报告数据实时在实验室工作流程,而不是结束。这可能是特别重要的生物制造等行业,在每一个过程必须遵守良好生产规范(GMP)。通过连接一个LIMS的一切就可以管理、跟踪和报告样本,每一步测试和测试结果,从原材料到成品分析,并支持审计需求,使其更容易证明合规。

浮油和无缝的实验室用品

连接系统也更容易管理样品和耗材使用通过跟踪和提供见解。这种系统可以监视和控制原材料库存,使用进程内和成品,确保供应优化整个实验室工作流开放潜在的自动重新排序。

从实验室数据识别更深入的见解

最后,提高数据的质量和完整性通过连接为更高级的分析提供了一个健壮的基础。例如,机器-和深度学习方法可以识别之前察觉趋势和更深入的见解从你的数据来支持决策或工作流优化。进一步使用和培训,这些算法可以用于构建人工智能为改善实验室工作流流程,或自动管理工具或设备的维护。

这一步,最成熟的数字化实验室将寻求优先连接在所有环境中。例如,扩展现实(XR)工具为科学家提供免提LIMS而进行实验,以便-即使在洁净室工作的科学家可以很容易地输入数据或查看协议。

实现这些好处,实验室必须从一个坚实的连接框架,包括一个数据管理基础设施,支持连接在实验室操作。

如何构建连接在你的实验室吗

在许多情况下,遗留数据基础设施防止科学家受益于连接的见解和自动化实验室可以带来。全球实验室领导的一项调查显示,67%的人说他们的努力,他们的实验室自动化规模阻碍了他们目前的实验室设备,71%的人说他们的实验室软件防止这些努力。¹

意识到潜在的实验室4.0中,您需要一个有效的LIMS提供高质量的必要基础,高完整性的数据。要有一个系统,管理整个工作流和坚持美国铝业+原则(图1)。

图1: 美国铝业(ALCOA) +原则

一个先进的LIMS可以提供:

1。连通性:通过连接到仪表传感器和消除手动数据输入通过电子实验室设备(如笔记本电脑或先进的工具,如增强现实(AR),一个有效的LIMS可以支持实时集成的高质量的数据流之间的流程、设备和人们实现真正的连接,自动和智能实验室。

2。遵从性和安全:通过一个安全的系统和数据访问控制、版本控制和自动记录事件,LIMS提供即时审核跟踪和监管的数据管理,确保所有原始数据和相关的元数据可以为整个数据生命周期。

3所示。工作流和耗材管理:LIMS不仅对数据集中的安全位置。最近的迭代还包括实验室执行功能,管理实验室工作流从样本到最终结果,指导分析师通过标准操作程序和文档一致,和维护供应可用性通过管理库存耗材,试剂和其他化学物质。

结合的文化支持数字化,LIMS,使实验室连接是必不可少的任何组织的数字转换的旅程。

结论

未来的实验室是一个连接,自动的环境,使科学家们能够迅速参与设备、数据和合作者无论他们在哪里。进展数字成熟,实现承诺的生产力和质量的提高实验室4.0,关键的第一步是连接。这个连接实现的关键是实施LIMS集成组织和实验室系统和仪表,不管生产或技术,提高数据质量和保持数据完整性。这将允许您的组织受益最大自动化、先进的分析技术和高技能的劳动力全球分布。

引用:

1。Forrester。未来的实验室来了。https://assets.thermofisher.com/tfs - assets/cmd/reference materials/wp - 95975实验室- - wp95975 en.pdf未来。2021年1月出版。2021年12月访问。