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<title>Laborautomatisierung</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Laborautomatisierung</span></h1>

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<p><b>Laborautomatisierung</b> ist ein spezielles Gebiet der <a href="Automatisierungstechnik" title="Automatisierungstechnik">Automatisierungstechnik</a>. Sie befasst sich mit der <a href="Automatisierung" title="Automatisierung">Automatisierung</a> von Laborprozessen in der Chemie, Bio-, Pharma- und Lebensmitteltechnologie sowie in der Medizin.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Ursprung">Ursprung</h2></div>

<p>Der Begriff Laborautomatisierung (auch Laborautomation) wurde in den 1970er Jahren in der chemischen Industrie geprägt. Die Laborautomatisierung ist ursprünglich entstanden, um die bei <a href="Synthese_(Chemie)" title="Synthese (Chemie)">Laborsynthesen</a> bis dahin manuell durchgeführten chemisch verfahrenstechnischen <a href="Verfahrenstechnische_Grundoperationen" class="mw-redirect" title="Verfahrenstechnische Grundoperationen">Grundoperationen</a> wie Rühren, Temperieren, Dosieren etc. sowie das Registrieren und Überwachen der Messwerte automatisiert durchzuführen. Ziel war es, durch automatisierte Fahrweise die Reproduzierbarkeit zu verbessern, und Kosten zu sparen. Die ersten „Automatischen Laborreaktoren“ bestanden aus einem Glas<a href="Chemischer_Reaktor" title="Chemischer Reaktor">reaktor</a>, einem Heiz/Kühl-Thermostat, mindestens einem Dosiersystem (z. B. <a href="Dosierpumpe" title="Dosierpumpe">Dosierpumpe</a>) für die definierte Zugabe von <a href="Edukt" title="Edukt">Edukten</a> oder für die <a href="PH-Wert" title="PH-Wert">pH</a>-Regelung, einem elektrischen Rührantrieb und eventuell weiteren Glasaufbauten, <a href="Sensor" title="Sensor">Sensoren</a> und <a href="Laborger%C3%A4t" title="Laborgerät">Laborgeräten</a>. Die Sensoren (z. B. für Temperatur und pH), <a href="Aktor" title="Aktor">Aktoren</a> (Pumpen und <a href="Ventil" title="Ventil">Ventile</a>) und Geräte (Rührer und Heiz/Kühl-<a href="Temperaturregler" title="Temperaturregler">Thermostat</a>) wurden über ein so genanntes Prozessinterface mit einem Rechner verbunden, der die Abläufe steuern, die Messwerte erfassen und ggf. Prozessgrößen (pH, Temperatur) regeln konnte.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendung">Anwendung</h2></div>

<p>Heute überspannt der Begriff Laborautomatisierung ein weites Feld in der chemischen, biotechnischen sowie der Nahrungs- und Getränke-Industrie und ist keinesfalls mehr eindeutig. Die Geräte und Programme für die Laborautomatisierung unterscheiden sich wesentlich, je nachdem ob sie zur Automatisierung eines verfahrenstechnischen Laborprozesses, z. B. eines Laborreaktorsystems oder zur Automatisierung eines Analytiklabors eingesetzt werden. Entsprechend haben sich die Laborautomatisierungs-Anbieter in der Regel auf die Bereiche <a href="Synthese_(Chemie)" title="Synthese (Chemie)">Synthese</a> oder <a href="Analytik" title="Analytik">Analytik</a> spezialisiert. Arbeitsschritte im Labor zu automatisieren ermöglicht nicht nur eine Entlastung der Mitarbeiter, um dem <a href="Fachkr%C3%A4ftemangel" title="Fachkräftemangel">Fachkräftemangel</a> entgegenzuwirken, sondern auch, die Zuverlässigkeit zu erhöhen.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Hierbei wird die Genauigkeit maschineller Ausführungen von repetitiven Tätigkeiten genutzt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Digitalisierung_der_Abläufe"><span id="Digitalisierung_der_Abl.C3.A4ufe"></span>Digitalisierung der Abläufe</h2></div>

<p>Viele Arbeitsprozesse in einem modernen Labor können von rechnergestützten Laborautomatisierungssystemen durchgeführt werden. Dazu gehört die automatische Durchführung von Messungen aller Art (mit Hilfe geeigneter Sensoren und Analysatoren), die Ansteuerung der Aktoren (Pumpen, Ventile, <a href="Roboter" title="Roboter">Roboter</a> etc.), das automatische Führen des <a href="Laborjournal" title="Laborjournal">Laborjournals</a> sowie die Filterung, Auswertung und Darstellung von Information aus Datenbanken. Um einen Rechner dazu zu bringen, die erforderlichen Operationen automatisch durchzuführen, werden einfache und dennoch leistungsfähige und vielseitige <a href="Programmiersprache" title="Programmiersprache">Programmiersprachen</a> benötigt. Standard-Programmiersprachen wie <a href="BASIC" title="BASIC">BASIC</a>, <a href="C_(Programmiersprache)" title="C (Programmiersprache)">C</a> oder <a href="Embarcadero_Delphi" title="Embarcadero Delphi">Delphi</a> eignen sich nur schlecht für diese Aufgaben, da ihnen als wichtige Eigenschaften die zeitabhängigen Befehle zur Realisierung von zeitgesteuerten Abläufen und die <a href="Multitasking" title="Multitasking">Multitaskingfähigkeit</a> fehlen. Normale <a href="Speicherprogrammierbare_Steuerung#Programmiersprachen" title="Speicherprogrammierbare Steuerung">Automatisierungssprachen</a> eignen sich im Prinzip, sind aber für den normalen Laboranwender zu kompliziert in der Anwendung.

</p><p>Nachdem man erkannt hatte, dass im Labor- und Technikumsbereich über die von den klassischen <a href="Prozessleitsystem" title="Prozessleitsystem">Prozessleitsystemen</a> (PLS) geleisteten Grundfunktionen, wie Erfassen von Messwerten, Steuern und Regeln hinaus, sich die Anforderungen zunehmend auf gehobene leittechnische Funktionen erweitern, hat der Arbeitskreis 2.4 der Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regelungstechnik der chemischen Industrie (<a href="NAMUR" title="NAMUR">NAMUR</a>) die Anforderungen für an die Prozessleittechnik im Bereich Forschung und Entwicklung im Arbeitsblatt NA 27 systematisch zusammengestellt. Dazu zählen u. a. Möglichkeiten zur Protokollierung und Auswertung, zur Optimierung des Verfahrensablaufes, oder zur komfortablen Konfiguration durch Nicht-Fachkräfte. In der NAMUR Empfehlung NE 28 „Empfehlung zur Ausführung von elektrischen Steckverbindungen für die analoge und digitale Signalübertragung an Labor-MSR-Einzelgeräten“ des Arbeitskreises 2.4 wird gefordert, dass die Instrumentierungskomponenten (Sensoren, Aktoren, Laborgeräte etc.) durch das Laborpersonal ohne Verdrahtungsarbeiten verwechslungssicher an das Automatisierungssystem angeschlossen werden können.

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<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Autonome_Forschungssysteme">Autonome Forschungssysteme</h2></div>

<p>Forscher demonstrierten 2020 einen modularen, mobilen Chemiker-Roboter, welcher Laborinstrumente bedienen, nahezu ununterbrochen arbeiten und selbstständig, entsprechend experimenteller Ergebnisse, über seine weiteren Aktionen entscheiden kann.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Das „Robot Scientist“ Projekt, welches 2004 gestartet wurde, hatte ein ähnliches Ziel.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">christiangerstner: <i>Labor-Automatisierung: Quo vadis?</i> In: <i>Innovative Consulting and Education for Laboratories | Geniu.</i> 18. Juni 2018, ehemals im <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r250917974">

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</style><span class="dewiki-iconexternal"><a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=https%3A%2F%2Fwww.geniu.com%2F2018%2Flabor-automatisierung-quo-vadis%2F">Original</a></span> (nicht mehr online verfügbar)<span>;</span><span class="Abrufdatum"> abgerufen am 6. Januar 2020</span> (amerikanisches Englisch).<span style="display:none"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://deadurl.invalid/https://www.geniu.com/2018/labor-automatisierung-quo-vadis/">@1</a></span><span style="display:none"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.geniu.com/2018/labor-automatisierung-quo-vadis/">@2</a></span><span style="display:none">Vorlage:Toter Link/www.geniu.com</span> <small>(Seite nicht mehr abrufbar. <a rel="nofollow" class="external text" href="http://timetravel.mementoweb.org/list/2010/https://www.geniu.com/2018/labor-automatisierung-quo-vadis/">Suche in Webarchiven</a>)</small></span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ALaborautomatisierung&rft.title=Labor-Automatisierung%3A+Quo+vadis%3F&rft.description=Labor-Automatisierung%3A+Quo+vadis%3F&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.geniu.com%2F2018%2Flabor-automatisierung-quo-vadis%2F&rft.creator=christiangerstner&rft.date=2018-06-18&rft.language=en-US"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Manfred Lindinger: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.faz.net/aktuell/wissen/computer-mathematik/helferlein-fuers-chemielabor-ein-roboterarm-wird-zum-forscher-16855710.html"><i>Der verlängerte Arm des Chemikers.</i></a> In: <i><a href="FAZ.net" class="mw-redirect" title="FAZ.net">FAZ.net</a>.</i> 10. Juli 2020,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 28. Januar 2024</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ALaborautomatisierung&rft.title=Der+verl%C3%A4ngerte+Arm+des+Chemikers&rft.description=Der+verl%C3%A4ngerte+Arm+des+Chemikers&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.faz.net%2Faktuell%2Fwissen%2Fcomputer-mathematik%2Fhelferlein-fuers-chemielabor-ein-roboterarm-wird-zum-forscher-16855710.html&rft.creator=Manfred+Lindinger&rft.date=2020-07-10"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Benjamin Burger, Phillip M. Maffettone, Vladimir V. Gusev, Catherine M. Aitchison, Yang Bai, Xiaoyan Wang, Xiaobo Li, Ben M. Alston, Buyi Li, Rob Clowes, Nicola Rankin, Brandon Harris, Reiner Sebastian Sprick, Andrew I. Cooper: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">A mobile robotic chemist</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Nature</cite>. 583. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>7815</span>, Juli 2020, <a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%221476-4687%22&key=cql">1476-4687</a></span>, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>237–241</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/s41586-020-2442-2">10.1038/s41586-020-2442-2</a></span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32641813?dopt=Abstract">PMID 32641813</a> (englisch, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.nature.com/articles/s41586-020-2442-2">nature.com</a> [abgerufen am 16. August 2020]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Laborautomatisierung&rft.atitle=A+mobile+robotic+chemist&rft.au=Benjamin%26%2332%3BBurger%2C%26%2332%3BPhillip+M.%26%2332%3BMaffettone%2C%26%2332%3BVladimir+V.%26%2332%3BGusev%2C+...&rft.date=2020-07&rft.doi=10.1038%2Fs41586-020-2442-2&rft.genre=journal&rft.issn=1476-4687&rft.issue=7815&rft.jtitle=Nature&rft.pages=237-241&rft.pmid=32641813&rft.volume=583.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

</ol>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ipa.fraunhofer.de/de/Kompetenzen/laborautomatisierung-und-bioproduktionstechnik.html">Webpage über Laborautomatisierung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung</a></li></ul></div><div><div class="zim-footer">

Dieser Artikel wurde von <a class="external text" title="Zuletzt bearbeitet am 2024-01-28" href="https://de.wikipedia.org/wiki/?title=Laborautomatisierung&oldid=241632712">Wikipedia</a> herausgegeben. Der Text ist unter <a class="external text" href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de">Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0</a> verfügbar, sofern nicht anders angegeben. Für die Mediendateien können zusätzliche Bedingungen gelten.

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