Die digitale Transformation: Wie können Labore die Digitalisierung für sich nutzen?

Umstellung von Papier auf digital

Immer mehr Labore stellen von papierbasierten Prozessen auf fortschrittliche digitale Lösungen um, was dazu geführt hat, dass immer mehr Wissenschaftler das digitale Zeitalter für sich entdeckt haben. Digitale Tools helfen bei der Rationalisierung der Dokumentation, bieten nachvollziehbare und sichere Backups, auf die die Forscher von jedem Ort aus zugreifen können, und unterstützen die Wissenschaftler bei der Verwaltung großer Datenmengen, einem wichtigen Eckpfeiler für effektive und zuverlässige Forschung. Die Vorteile der Digitalisierung verschaffen den Wissenschaftlern mehr Freiheit, da sie ihre Zeit auf wertvolle Experimente und nicht auf die Dokumentation konzentrieren können.

Um Wissenschaftler zu beraten, die sich auf die Digitalisierung vorbereiten, sprachen wir mit Mike Tarselli, Chief Scientific Officer bei TetraScience, einem Cloud-Anbieter für wissenschaftliche Daten. "Wir helfen Biopharma-Unternehmen bei der Migration ihrer Daten in die Cloud, machen sie durchsuchbar, flüssig und fair (auffindbar, zugänglich, interoperabel und wiederverwendbar), harmonisieren sie dann und bereiten sie für nachgelagerte Maßnahmen wie Veröffentlichung, Speicherung, künstliche Intelligenz (KI), maschinelles Lernen (ML) und Visualisierung vor", erklärt Tarselli. "Für mich geht es weniger darum, 'digital zu werden' - obwohl papierbasierte Arbeitsabläufe Risiken in Bezug auf Datenverlust, einfache Zusammenarbeit und langfristige Speicherung bergen - als vielmehr um die ganzheitliche Nutzung von Daten. Denken Sie an die nachgelagerte Nutzung: Wenn Wissenschaftler alle Daten über ein bestimmtes Projekt finden müssten, könnten sie das? Wenn ein Datenwissenschaftler mehrere Läufe, Chargen oder Kulturen miteinander vergleichen möchte, wird dies dann zu einem Excel- oder PowerPoint-Albtraum?", fragt Tarselli.

Aneesh Karve, Chief Technology Officer und Mitbegründer von Steppdatenteilt auch seine Gedanken zur digitalen Transformation. "Bei Quilt sind wir davon besessen, wie Daten von Menschen für vertrauenswürdige Entscheidungen genutzt werden können. Ich habe meinen Mitbegründer, Kevin Moore, während des Studiums an der UW-Madison. Wir waren gleichzeitig fasziniert von der Leistungsfähigkeit von Datenbanken und frustriert darüber, wie schwer sie zu benutzen waren - vor allem für Wissenschaftler. Quilt macht Hochleistungsdatensysteme für eine möglichst große Zahl von Menschen zugänglich, indem es siloartige Wissensbestände zu einem einzigen Gewebe verbindet. Daher hat unser Unternehmen, Quilt, auch seinen Namen. Jede Person, jedes Instrument und jede Pipeline hat einen Teil der Wahrheit, und Quilt bringt diese Teile zusammen", fährt Karve fort, "unsere Aufgabe ist es nun, Unternehmen dabei zu helfen, alle ihre Daten in verständliche, umsetzbare und vertrauenswürdige Einheiten zu integrieren, die wir Datenpakete nennen."

Karve erklärte weiter, dass das Wichtigste sei, sich daran zu erinnern, dass die Transformation, ob digital oder nicht, eher ein menschliches als ein technologisches Problem sei, und dass es problematisch sein könne, menschliches Verhalten zu ändern. "Es kann nur funktionieren, wenn es einen echten Anreiz und Grund für die Veränderung gibt. Ich empfehle den Labors, die 'Switch'-Formel zu studieren. Die Grundidee besteht darin, den Elefanten zu beruhigen (die Emotionen der Menschen zu besänftigen), den Reiter anzusprechen (den intellektuellen Verstand anzusprechen) und den Weg zu erhellen (ihnen eine bessere Zukunft zu zeigen). Unternehmen, die die digitale Transformation mit Technologie beginnen, verfehlen das Ziel und enden mit teuren, cloudbasierten Systemen, die niemand nutzt. Stattdessen ist es viel effektiver, einen Weg mit einfachen und überzeugenden Anwendergeschichten aufzuzeigen, die Sie liefern möchten, und von dort aus an der digitalen Transformation zu arbeiten", rät Karve.

Tobias Wingbermühle, Mitbegründer und Chief Commercial Officer bei ClustermarktWingbermühle hat hart daran gearbeitet, weltweit führende Zeitplan- und Managementsysteme zu entwickeln, die Labors bei der Optimierung von Abläufen helfen, Forscher dabei unterstützen, mehr aus den vorhandenen Ressourcen zu machen und Ergebnisse zu beschleunigen. "Wir statten Forschungsteams mit einer einfach zu bedienenden Softwarelösung aus, die es ihnen ermöglicht, die Nutzung von Geräten zu koordinieren, Wartungsaktivitäten zu planen und Berichte über die Auslastung und Prognosen für die Ressourcenplanung zu erstellen", sagt Wingbermühle. Die Verbesserung der Nachhaltigkeit des Laborbetriebs ist für Clustermarket ebenfalls von entscheidender Bedeutung: "Eine gut organisierte gemeinsame Nutzung von Geräten und Verbrauchsmaterialien durch Kollegen und Teams hilft ihnen, nachhaltiger zu werden, indem sie die Auslastung erhöhen, ungenutzte Instrumente identifizieren und in der Lage sind, Pannen und Zwischenfälle schnell zu beheben. Ähnlich wie die gemeinsame Nutzung von Verbrauchsmaterialien, um deren Verschwendung zu vermeiden, ist die gemeinsame Nutzung von weniger häufig genutzten Laborgeräten eine gute Möglichkeit, um sicherzustellen, dass Ihre Geräte nicht ungenutzt bleiben und Sie kein Geld verschwenden."

Auf die Frage, wie sich Labore seiner Meinung nach am besten auf die Digitalisierung vorbereiten können, empfiehlt Wingbermühle: "Labore sollten ein kleines Projektteam zusammenstellen, dem verschiedene Interessengruppen angehören, z. B. jemand aus der IT-Abteilung, der Laborleiter und ein Wissenschaftler, der hauptsächlich der Endnutzer sein wird. Dann sollten der Umfang, das Budget und der Zeitplan des Projekts festgelegt werden, wobei zunächst Informationen über den Status quo gesammelt werden sollten: welche Prozesse und Tools gibt es, was funktioniert, was nicht, und was fehlt. Auf der Grundlage der Status-quo-Analyse kann das Projektteam nun verfügbare Tools recherchieren, die in die täglichen Abläufe integriert werden können". Wingbermühle betont, dass die folgenden Aspekte in diese Bewertungen einbezogen werden sollten:

• Benutzerfreundlichkeit - Das digitale Werkzeug muss einfach zu bedienen sein, was für die interne Akzeptanz des Systems entscheidend ist.
• Komplexität - Ist das System in der Lage, die Komplexität des Unternehmens zu bewältigen, und wird es mit dem Unternehmen wachsen?
• Einhaltung der Vorschriften - Prüfen Sie, ob das System den gesetzlichen Vorschriften entspricht - für den F&E-Sektor und die Regionen, in denen das Unternehmen tätig ist.
• Integrationen - Prüfen Sie, ob Anwendungsprogrammierschnittstellen (APIs) verfügbar sind, um eine vollständige Integration mit allen Laborgeräten zu ermöglichen.
• Wachstum - Ist das System für ein wachsendes Unternehmen praktikabel? Die Anforderungen können sich ändern, wenn es sich um ein Team mit zehn Mitarbeitern oder ein Team mit fünfhundert Mitarbeitern handelt. Die digitalen Werkzeuge sollten skalierbar sein.
• Preis - Wie hoch sind die Kosten, handelt es sich um eine einmalige Zahlung oder gibt es wiederkehrende Kosten?
• Testen Sie das System - Stellen Sie sicher, dass alle Beteiligten die Benutzerfreundlichkeit des Systems testen und in die Entscheidung einbezogen werden.

Start-up-Unternehmen zum Erfolg verhelfen

Diejenigen, die am Anfang ihrer unternehmerischen Reise stehen, fragen sich vielleicht, wie und warum sie in den digitalen Bereich einsteigen sollten. Wingbermühle erklärt: "Digitale Werkzeuge steigern die Effizienz in allen Branchen, indem sie Aufgaben automatisieren, manuelle Fehler reduzieren und enorme Zeit- und Geldersparnisse sowie eine höhere Genauigkeit ermöglichen. In der Forschung und Entwicklung, wo Wissenschaftler kreativ neue Grenzen bei Techniken, Behandlungen und Erkenntnissen erforschen, bieten digitale Tools die einzigartige Möglichkeit, Abläufe zu verändern und die entsprechende Standardisierung und Einhaltung von Vorschriften zu gewährleisten. Je früher ein Unternehmen die richtigen digitalen Werkzeuge einführt, desto weniger Probleme wird es haben, die Einführung zu einem späteren Zeitpunkt voranzutreiben."

Die Leitung eines neu gegründeten Unternehmens gilt weithin als große Herausforderung, die mit hartem Wettbewerb, Skalierung, mangelnder Nachfrage und finanziellen Rückschlägen verbunden ist. Nichtsdestotrotz haben diese kleinen Unternehmen ihre eigenen einzigartigen Vorteile, da sie die Möglichkeit haben, mit neuen Ideen und Lösungen zu experimentieren und die Dinge aus einer neuen Perspektive zu betrachten. Laut Tarselli haben "Biopharma-Start-ups die Qual der Wahl: Sie können langsame und einmalige Experimente durchführen oder vom ersten Tag an Cloud-nativ arbeiten. Mit einem kohärenten digitalen 'Fundament' ist Ihr Unternehmen für eine schnelle Skalierung und eine schnellere Technologieeinführung gerüstet." Die Cloud-Technologie hilft Unternehmen bei der Skalierung und schnellen Anpassung, während sie gleichzeitig die Abläufe rationalisiert und die Innovation fördert, erklärt Karve: "Quilt wurde in der Cloud geboren. Wir haben buchstäblich keine einzige Codezeile, die nicht in erster Linie für die Cloud geschrieben wurde. Die digitale Transformation ist wichtig, denn sie ist unsere Chance, unseren Kunden einen Vorteil zu verschaffen. Anstatt die gleiche Unternehmensinfrastruktur immer wieder neu zu erfinden, bieten wir die Quilt-Plattform als Ausgangspunkt für ein humanes Datenmanagement."

Große Pharmaunternehmen vs. kleine Pharmaunternehmen

Beim Vergleich der Probleme, mit denen ein großes Pharmaunternehmen im Vergleich zu einem innovativen Start-up-Unternehmen konfrontiert ist, stellt Karve fest: "Die Menschen sind in ihren nicht-digitalen Arbeitsweisen verhaftet, weil die richtigen Anreize zur Veränderung nicht durchdacht wurden. Die Führungskräfte in der Pharmaindustrie müssen erkennen, dass der Druck und die Anreize für Wissenschaftler darin bestehen, Experimente durchzuführen". Die Organisation und Speicherung des Wissensgewinns steht ganz unten auf der Liste der zu erledigenden Aufgaben", so Karve weiter, "daher sollte sich die digitale Transformation darauf konzentrieren, Anreize und nicht Verfahren zu schaffen, damit die Wissenschaftler im Zuge ihrer eigenen Organisation auch ihre Daten für die Wiederverwendung im Laufe der Zeit, unter Kollegen und durch die Einhaltung von Vorschriften organisieren."

Mit Blick auf die Herausforderungen der Pharmaindustrie hat Wingbermühle mit mehr als zehntausend Laboren weltweit zusammengearbeitet, darunter auch große Pharmaunternehmen. Diese Unternehmen haben ihm viele interessante Einblicke in ihre Engpässe gewährt, die für Clustermarket bei der Implementierung von Software-Tools von unschätzbarem Wert sind. Wingbermühle stellt fest, dass große Unternehmen bei der Implementierung neuer digitaler Lösungen vor allem zwei Herausforderungen haben:

• Die Änderung des Status quo wird bei den derzeitigen Mitarbeitern Widerstand hervorrufen und eine zufriedenstellende Annahme des Systems im gesamten Unternehmen bewirken.
• In größeren Teams gibt es Menschen mit unterschiedlichen Interessen, die sich möglicherweise gegen Veränderungen sträuben und eine zufriedenstellende Einführung digitaler Werkzeuge verhindern.

"Wenn diese Herausforderungen nicht gelöst werden, entstehen Datensilos in verschiedenen Teams, Gebäuden oder Standorten". Wingbermühle unterstreicht, dass eine wichtige Lösung zur Überwindung dieser Herausforderungen darin besteht, Menschen zu finden, die bereit sind, die digitalen Werkzeuge zu implementieren, und sie zu nutzen, um die Akzeptanz von unten nach oben zu fördern.

Um diesen Punkt weiter zu vertiefen, bemerkt Tarselli: "Große Pharmaunternehmen haben einfach mehr von allem: mehr Wirkstoffe, historische Daten, physischen Raum, Infrastruktur und mehr Mitarbeiter. Das ist zwar in der Regel ein Vorteil, aber dieser Überschuss kann auch zu Datensilos, der Anhäufung von Altsystemen und der endlosen Umgestaltung von Systemen führen. Nach einigen Fehlstarts in den ersten Jahren des Jahres 2010 scheinen die Pharmaunternehmen bereit zu sein, eine vollständige Umstellung auf die Cloud vorzunehmen, um die oben beschriebenen Vorteile für kleinere Start-ups zu nutzen."

Umstellung auf digital: Treffen Sie die Technologie

Sobald ein Labor die Entscheidung getroffen hat, "digital zu werden", ist es an der Zeit, die richtigen Automatisierungs- und KI-Tools auszuwählen, die dabei helfen, die Ziele nachhaltig zu erreichen. eLabNext hat das eLabJournal entwickelt, eine All-in-One-Lösung, die KI-Funktionen, automatisierte Arbeitsabläufe und Robotik nutzt, um Wissenschaftlern die Möglichkeit zu geben, Daten für weitere Analysen effektiv zu aggregieren. Das eLabJournal eignet sich für jedes Labor, egal ob es sich um ein Start-up-Unternehmen oder ein großes, etabliertes Unternehmen handelt. Diese Lösung kann die Produktivität und die Zusammenarbeit verbessern, indem sie es den Nutzern ermöglicht, ihre genauen Laborabläufe zu verfolgen, abzugleichen und zu visualisieren.

Tarselli verweist auf die übliche Design-Make-Test-Analyze-Schleife (DMTA), die in Cloud-Systemen gestrafft werden kann. "Wir sehen eine sehr gute Übereinstimmung damit, wie dieser Arbeitsablauf nicht nur die therapeutische Produktionslinie in der Biopharmazie abbildet, sondern auch, wie die Daten zurück in unsere Plattform fließen, um den nächsten Schritt der Entscheidungsfindung zu informieren", erklärt Tarselli. Karve wendet diese Plattform auch bei seiner Arbeit an: "Mit einem standardisierten Container für Daten wird die Einhaltung von Vorschriften zum Kinderspiel, da jede Version des Datensatzes nachverfolgt und versioniert wird und einen Stammbaum hat - ähnlich wie bei einem modernen Code-Repository. Was die Sicherheit anbelangt, so wird die nächste Generation von Datenverwaltungsanwendungen 100% in den privaten Clouds des Kunden laufen, so dass Datenplattformen, deren Kontrollplan und Datenebene im Kundenkonto laufen, das höchste Maß an Cloud-Sicherheit bieten, ohne dass ein Risiko für Dritte besteht. Was die Sicherheit anbelangt, so wird das Team beim Übergang von der Forschung zur Klinik und darüber hinaus umso bessere Entscheidungen treffen können, je korrekter und vollständiger sein Wissen ist", erklärt Karve.

Blick nach vorn

Unsere Expertenrunde teilt ihre Ziele für die Zukunft: "Ich hoffe, dass Cloud-Anbieter schlüsselfertige Software anbieten, die die Probleme der Datenintegration, der Datenverwaltung und der Auffindbarkeit löst, damit sich unsere Kunden darauf konzentrieren können, Medikamente und Therapien auf den Markt zu bringen. Die Vorteile sind weitreichend, nicht zuletzt die Linderung menschlichen Leids", erklärt Karve. Wingbermühle hat ebenfalls große Pläne: "Clustermarket wird 'Internet of Things'-Funktionen hinzufügen, so dass die Kunden in der Lage sind, Echtzeit-Parameter und zusätzliche Nutzungseinblicke in der Software zu sehen. Dies wird es Forschern ermöglichen, Parameter wie Feuchtigkeit und Temperatur direkt auf unserer Plattform zu überprüfen. Clustermarket hat auch Integrationen zu elektronischen Labornotizbüchern (ELNs) und Finanzsystemen eingeführt, so dass Forscher die Möglichkeit haben, nahtlos zwischen ihren täglich genutzten digitalen Tools zu wechseln."

In seinem Schlusswort, in dem er sich direkt zu seinen Zielen und Zukunftsplänen äußert, erklärt Tarselli: "Wie der große Baseballspieler Yogi Berra schon sagte: 'Es ist schwierig, Vorhersagen zu treffen, vor allem über die Zukunft'. Wir hoffen, dass wir unser Angebot erweitern können, um die End-to-End-Herausforderungen in der gesamten Biopharma-Landschaft anzugehen, einschließlich aller Datentypen, Instrumente und Ergebnisse, von der Entdeckung bis zur Herstellung. Wir beabsichtigen auch, durch unsere produktbezogenen wissenschaftlichen Anwendungen und wiederverwendbaren, durchsuchbaren Datenformate operative und wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen, die die pharmazeutische Entwicklung beschleunigen und sicherstellen, dass Labordaten das zentrale, zentrale Gut bleiben.

Erwin Seinen, Mitbegründer von eLabNext, teilt seine Gedanken mit: "In der Wissenschaft geht es um den Kern konsistenter und reproduzierbarer Ergebnisse, was mit der digital unterstützten Generierung von Big Data, die in vielen Bereichen zur Norm geworden ist, immer schwieriger wird. KI bietet die notwendigen Werkzeuge für eine ebenso beschleunigte Analyse und Versuchsplanung, die die Standards aufrechterhält, nach denen wir bisher gelebt haben. KI-Anwendungen werden uns dabei helfen, den unausweichlichen nächsten Schritt in der Wissenschaft zu machen." Zareh Zurabyan, Leiterin von eLabNext, erläutert abschließend die Notwendigkeit, die Digitalisierung auf die richtige Art und Weise voranzutreiben: "Was wir heutzutage beobachten, ist, dass Labore nicht zögern, digital zu werden, sondern es auf die falsche Art und Weise tun. Am Ende kaufen die Labore fünf oder sechs verschiedene Softwareprogramme, die nicht miteinander kommunizieren, was zu dezentralisierten Daten, Datenverlust und Geldverlust führt. Dies ist etwas, das wir in der Branche als "Digital Health" bezeichnen. Bei eLabNext bieten wir nicht nur diese ganzheitliche und umfassende Software für das elektronische Laborjournal und die Probenverwaltung (LIMS) an, sondern wir beraten Labore, damit sie von Anfang an auf einem gesunden digitalen Fundament stehen. Mit unserem Marktplatz haben wir es den Laboren ermöglicht, eine Reihe von Software von Drittanbietern zu nutzen, die in den Mix integriert ist, so dass die Labore innerhalb des Systems wachsen können und nicht aus ihm herauswachsen. Genau dieses Modell ermöglicht es uns, mit Tetrascience, Quilt und Clustermarket zusammenzuarbeiten, denn die gemeinsame Nutzung von Daten zwischen Systemen ist heutzutage absolut entscheidend, wenn man sein Labor automatisiert und versucht, digital gesund und nachhaltig zu sein."