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inLiMS - Automatisierte Messdatenerfassung mittels LIMS

Kurzbeschreibung

Deutsch
Die Thematik des Projektes befasst sich mit der automatischen Datenerfassung und Datenverwaltung, sowie der Einbettung von Laborgeräten in analytischen Laboren und wird in Kooperation mit der Firma Procter & Gamble durchgeführt. Die Laborgeräte werden in das Netzwerk integriert, um dann die Daten automatisch in das Labor-Informations- und Managementsystem der Firma einzutragen. Die Analytiker und Analytikerinnen der Firma Procter & Gamble greifen die Daten der Laborgeräte bisher händisch mit einem Datenträger ab und drucken das darauf gespeicherte Dokument mit den Messdaten aus. Anschließend werden die Daten vom Papier mit der Tastatur in das Labor-Informations- und Managementsystem eingetragen. Diese Methode der Datenerfassung ist sowohl ineffizient als auch fehleranfällig, da das Abtippen der Daten eine große Fehlerquelle darstellt. Daher soll ein Konzept bzw. eine Lösung entwickelt werden, die diesen Vorgang automatisiert und so der Firma wirtschaftliche und zeitliche Ressourcen lukriert, welche anderswertig genutzt werden können.


English
The topic of the project deals with the automatic data acquisition and data management, as well as the embedding of laboratory equipment in analytical laboratories and is carried out in cooperation with the company Procter& Gamble. The laboratory equipment is integrated into the network and then automatically enters the data into the company’s laboratory information and management system. The analysts of Procter & Gamble used to manually access the data of the measuring instruments with a data medium and print out the document of the measured data stored thereon. Subsequently, the data from the paper with the keyboard are entered in the laboratory information and management system. This method of data collection is both inefficient and prone to error, since typing the data is a major source of error. Therefore, a concept or a solution is to be developed, which automates this process and so the company earns economic and temporal resources that can be used in other ways.

Unser Projekt wird bearbeitet und erstellt an der HTL Mössingerstraße



Dieses Projekt wird gemeinsam mit einem Wirtschaftspartner durchgeführt:

Details

Hier finden Sie genauere Informationen zu den Aufgabenbereichen des Projekts.

Es wurden zwei grundlegende Lösungsansätze zur Automatisierung des Laborbetrie-bes entwickelt, die beide in dem Projekt ausgearbeitet und dokumentiert sind. Der erste Lösungsansatz bezieht sich auf einfache Laborgeräten, die mit Hilfe von integrierten Funktionen im Labor-Informations- und Managementsystem über das Netzwerk angesprochen werden können. Das System stellt also eine direkte Kommunikation zu dem Laborgerät her, um die Daten automatisch zu übertragen. Der zweite Lösungsansatz basiert auf komplexeren Laborgeräten und behandelt vor allem die Thematik Dateisysteme. Hierbei wird ein externes Programm benötigt, welches Daten vom Gerät erfasst, diese in einer Datei speichert und jene anschließend in einem Verzeichnis ablegt. In dem Verzeichnis speichert das Labor-Informations- und Managementsystem Dateien zum Starten der Messung ab und liest anschließend die Daten wiederum in Form einer Datei ein und verarbeitet sie schlussendlich.


Projektübersicht

Automatisierte Messdatenerfassung mittels LIMS

In der nebenstehenden Abbildung sind diese zwei grundsätzlichen Herangehensweisen an die Problemstellung ersichtlich.
Für die Automatisierung wird bei den Simple Instruments immer ein Konverter verwendet, außer das Laborgerät besitzt eine Ethernet-Schnittstelle, mit der eine direkte Verbindung zum Netzwerk aufgebaut werden kann. Bei den Complex Instruments wird eine proprietäre Software verwendet, welche Dateien erzeugen und verwalten kann. Diese Dateien werden über das Netzwerk auf einem Laufwerk gespeichert und vom LIMS beziehungsweise von der Software dort abgegriffen.
Seitens des LIMS wird bei den Simple Instruments ein Interface, welches vom LIMS bereitgestellt wird, verwendet. Dieses kann Befehle an das Laborgerät senden und Ergebnisse desselbigen empfangen. Für die Complex Instruments werden Import und Export Treiber benötigt, welche Dateien mit Befehlen und Dateien mit Messdaten erzeugen.

Laborgeräte-Anbindung

Netzwerkstruktur (Simple/Complex Instruments)

Als ein Simple Instrument wird ein Laborgerät definiert, welches ein oder mehrere Ergebnisse für nur eine Probe generiert und am Ende der Messung ein meist einfaches Messprotokoll liefert. Diese Art von Laborgerät kommuniziert in den meisten Fällen über eine Ethernet-Schnittstelle (TCP/IP) oder über eine serielle Schnittstelle (RS232). Um eine Kommunikation mit einer seriellen Schnittstelle zu ermöglichen, wird ein Konverter (RS232 auf RJ45) benötigt. Ein Simple Instrument antwortet auf Kommandozeilen oder auf Kommandoblöcke, die vom LIMS an das Laborgerät geschickt werden. Mit Antwort ist in diesem Zusammenhang das Messergebnis der Messung auf ein gerätespezifisches Kommando gemeint. Beispielsweise antwortet eine Analysewaage mit dem Gewichtswert, ein pH-Meter mit dem pH-Wert, usw.
Als ein Complex Instrument wird ein Laborgerät definiert, welches ein oder mehrere Ergebnisse für mehrere Proben generiert und am Ende der Messung ein oft umfangreiches Messprotokoll liefert. Diese Art von Laborgerät kommuniziert ausschließlich über eine Ethernet-Schnittstelle (TCP/IP). Ein Complex Instrument lässt sich nicht, wie bei einem Simple Instrument, durch Befehle ansprechen, sondern verwendet Dateisysteme als Medium für die Datenübertragung.

Simple Instrument (1/2)
Complex Instrument (2/2)
Simple Instrument (1/2)
Complex Instrument (2/2)
LIMS-Anbindug

LIMS-Konfiguration (Simple/Complex Instruments)

Seitens des LIMS wird bei den Simple Instruments ein Interface, welches vom LIMS bereitgestellt wird, verwendet. Dieses kann Befehle an das Laborgerät senden und Ergebnisse des-selbigen empfangen. Für die Complex Instruments werden Import und Export Treiber benötigt, welche Dateien mit Befehlen und Dateien mit Messdaten erzeugen.
Das LIMS besteht in seiner Grundstruktur aus einer Internet-Applikation, welche in einem Internet-Browser abrufbar ist und einer Datenbank, die im Hintergrund die Daten speichert und verwaltet. Die Datenbank arbeitet auf SQL-Basis und wird von Oracle bereitgestellt. Auf diese Datenbank kann vom Benutzer nicht direkt zugegriffen werden. Der Zugriff erfolgt immer nur über die Internet-Applikation, um eine einheitliche und sichere Bedienung zu gewährleisten.

Our Awesome Team

Erjan Schaller

LIMS-Konfiguration, Entwicklung der Treiber

E-Mail: erjan.schaller@htl-klu.at

David Schmid

Laborgeräte-Konfiguration, Netzwerkanbindung

E-Mail: david.schmid@htl-klu.at

Ing. Erich Schwaiger

Projektbetreuer bei P&G

Dr. Markus Heinrici

Projektleiter bei P&G

Prof. Dipl.-Ing. Martin Käfer

Schulbetreuer