Cobomation

by CETONI

Automatisierung manueller Laborprozesse

Die Wettbewerbssituation erfordert in vielen Branchen eine hohe Forschungs- und Entwicklungsgeschwindigkeit. Gleichzeitig steigt der qualitative Anspruch bei gleichermaßen schonendem Umgang mit Ressourcen. Wenn auch Sie nach einer Lösung suchen, die Ihnen aufwendige manuelle Prozesse oder Standard-Methoden abnimmt, damit Sie Ihre wertvolle Zeit eher in die eigentlichen Herausforderungen Ihres Metiers investieren können, dann finden wir eine Automationslösung für Sie!

Automatisierung von Batch-Prozessen

Unser Portfolio umfasst hochmoderne Flow-Systeme und Mikrofluidikkomponenten, welche eine weitreichende Automatisierung mittels innovativer mikrofluidischer Technologien ermöglichen. Zusätzlich bieten wir für alle Prozesse, die wir nicht in den Flow bringen können, unseren einzigartigen Cobomation Ansatz. Darunter verstehen wir die Roboter-basierte Verknüpfung von Standardmethoden oder Batch-Prozessen mit Ihrer vorhandenen Synthese- sowie Analysetechnik. Für die Steuerung alle Geräte im Prozess nutzen wir unsere sehr flexible Automatisierungssoftware CETONI Elements.

Basierend auf unserem Knowhow im Bereich der Automatisierung und Ihrer individuellen Prozesskenntnis entwicklen wir gemeinsam eine flexible Lösung, die Sie nicht begrenzt, sondern Ihnen neue Möglichkeiten öffnet und schnell angepasst werden kann. Dabei spielt es für uns keine Rolle, ob es sich um eine Standardmethode, oder einen Batch- oder Flow-Prozess handelt, wir automatisieren Ihre etablierten manuellen Prozesse mithilfe von flexiblen Cobots unter der Regie unserer CETONI Elements Software. Dafür nutzen wir fortschrittliche Kommunikationsstandards zur Steuerung der einzelnen Hardwarekomponenten bishin zur gesamten Prozessorchestrierung. Neben der Aufzeichnung aller peripheren Prozessdaten und Nutzereingaben, binden wir zudem Ihre etablierte Analysetechnik für die automatisierte Erzeugung von Messdaten ein und stellen diese anschließend für die Auswertung datenbankbasiert zur Verfügung.

Data Lake und Datenintegrität

Die wertvollen Prozessdaten werden durch diesen effizienten Automationsansatz zuverlässig und ressourcenschonend erzeugt und anschließend in standardisierter Form in einem „Data-Lake“ gesammelt und somit auswertbar bereitgestellt. Auf diese Menge an zur Verfügung stehenden Daten können Sie anschließend mit verschiedenen Werkzeugen und Methoden zugreifen, um sie weiter zu prozessieren, analysieren und ggf. zu archivieren. Die Bedeutung von Datenintegrität und Datensicherheit ist uns dabei stets bewusst. Die sichere Übertragung und das zur Verfügung stellen dieser Daten für DoE-Software, übergeordnete Labor-Informations-Management-Systeme (LIMS) oder künstliche Intelligenz (KI) ist für uns ebenso wichtig. Durch den Erkenntnisgewinn der so extern prozessierten Daten können anschließend neue Prozessparameter abgeleitet und für einen neuen Analysedurchlauf an unsere CETONI Elements Software übermittelt werden.

CETONI Elements GUI with Cobomation plugin, Nemesys pump plugin, spectra- and scripting plugin

CETONI Elements – Der Kreis schließt sich

Über unsere CETONI Elements Automatisierungssoftware schließt sich der Kreis zwischen physischer (analoger) Gerätetechnik und digitaler Datenverarbeitung, d.h. sie bildet die Verbindung von Up- und Downstream Prozessen. Neben der physischen Verknüpfung und Steuerung aller Geräte im Prozess, verwendet CETONI Elements auch fortschrittliche Technologien wie z.B. DoE (Design of Experiment – statistische Versuchsplanung), mit deren Hilfe upstreamseitig schon die Menge an durchzuführenden Versuchen reduziert wird und downstreamseitig die gewonnenen Informationen sofort für die weitere Versuchsplanung genutzt werden können. Dieser vollumfängliche Ansatz hilft Ihnen, auf flexible Art und Weise Ihre Ressourcen effektiv einzusetzen und schneller die gewünschten Ergebnisse zu generieren.

Vernetzung aller Geräte über SiLA (Ethernet)

In unseren individuellen und hoch-flexiblen Lösungen spielt SiLA eine tragende Rolle für die schnelle und individuelle Automatisierung Ihres Prozesses. SiLA steht für Standardisierung in der Laborautomation. Das primäre Ziel von SiLA ist es, einen internationalen, offenen Konnektivitätsstandard in der Laborautomatisierung zu schaffen über den Geräte unterschiedlicher Hersteller miteinander in einer Anwendung kommunizieren können.

Ihr Gerät hat keine SiLA Schnittstelle?

Kein Problem, wir prüfen gern die Möglichkeiten zur Anbindung über SiLA für Sie oder binden das Gerät einfach auf einem anderen Weg in Ihre Automatisierungslösung ein!

Die Kommunikation basiert auf einem Client-Server-Prinzip und verwendet etablierte Netzwerkstandards. Die Zusammenführung von Geräten unterschiedlicher Herkunft in einer Anwendung wird damit für Sie als Anwender unkompliziert, da miteinander verbundene Geräte mit einer SiLA Schnittstelle (d.h. SiLA-Server) über Ihr Netzwerk selbstständig Ihre Funktionaliltäten (Feature) im Netzwerk zur Verfügung stellen. Für die logische Verknüpfung der Funktionalitäten braucht es jetzt lediglich einen Manager (in diesem Fall Client genannt), der das Orchester aus Geräten dirigiert.

Die sog. Orchestrierung der Geräte in einem Prozess bis hin zum Sammeln der Daten in einer Datenbank übernimmt entweder unsere intuitive CETONI Elements Software, ein übergeordnetes LIMS (Labor-Informations- und Management-System) oder beide in Kombination. Wenn Sie jene Kombination in Ihrem Labor bevorzugen, könnte das über CETONI Elements gesteuerte Setup als autarke Automationsinsel erforderliche Methoden abarbeiten und downstreamseitig (Mess-)Daten interaktiv Ihrem LIMS zur Verfügung stellen.

Anbindung an Labor-Informations- und Management System (LIMS)

Unsere vielfältigen Möglichkeiten der Integration erlauben es Ihnen, Ihre Prozessdaten und Forschungsergebnisse sicher mit Ihrer Laborsoftware wie Labor Informations- und Management Systemen (LIMS) oder Datenmanagementsystemen zu vernetzen. Dafür stellen wir Ihnen für die verschiedenen Programmierschnittstellen (API) jeweils eine entsprechende Dokumentation zur Verfügung. Die vielfältigen Schnittstellen erlauben es Ihnen nicht nur Ihre Probeninformationen zu verfolgen, sondern auch über Ihre Laborsoftware Aufgaben und Workflows zu planen, zu standardisieren und zu überwachen. Dadurch können Sie Ihre Liquid Handling und Automatisierungsprozesse in Ihren Workflow einbinden und somit Ihre Produktivität und Effizienz steigern.

connecting CETONI Elements to LIMS

Alle Prozesse lassen sich auch über unsere Software CETONI Elements planen und überwachen, in die Sie auch weitere Geräte und Signale Ihrer „Automationsinsel“ einbinden können. Die Prozessdaten und Ergebnisse werden dann in Datenbanken gespeichert und stehen anderen Systemen zur Verfügung. Dabei kann die Kommunikation und Integration über SiLA erfolgen, den wir für unsere CETONI Automationslösungen implementiert haben.

Wir unterstützen Sie in der kundenspezifischen Integration unserer Hardware in Ihr LIMS System.

Integration von Design of Experiment (DoE)

Ressourcenknappheit und Zeitdruck bei der Entwicklung von Prozessen verlangen nach fortschrittlichen Methoden zur Versuchplanung. Ziel der statischen Versuchsplanung oder engl. Design of Experiment (DoE) im Labor ist die Reduzierung der Anzahl von materiellen Versuchen, zur Generierung aussagekräftiger Ergebnisse bzw. Daten. Die bisher übliche experimentelle Vorgehensweise der schrittweisen Änderung von einzelnen Faktoren/Parametern oder das Trial-and-Error-Prinzip, führen nur durch Zufall zur Entdeckung des globalen Optimums und Wechselwirkungen von Einflussfaktoren werden nicht erkannt. Im Gegensatz dazu ist die statistische Versuchsplanung eine software-basierte Methodik zur systematischen Planung und statistischen Auswertung Ihrer Versuche. Hierbei wird mit geringem Aufwand der funktionale Zusammenhang von Einfluss- und Zielgrößen (z.B. Druck, Temperatur oder Fließgeschwindigkeit) mathematisch berechnet und die Anzahl von experimentellen Versuchen erheblich reduziert. In der DoE-Software wird ein Modell erzeugt und Versuchsplan abgeleitet, wodurch sich der zu untersuchenden Zusammenhang zwischen Eingangs- sowie Zielgrößen zuerst konkret beschreiben und anschließend empirisch untersuchen lässt.
Die physische Steuerung der Geräte im Prozess (Orchestrierung) übernimmt, wie gewohnt, unsere CETONI Elements Software, welche wir jedoch um eine geeignete Datenschnittstelle (zum Einlesen von *.csv Dateien) zur Übergabe der Parametereinstellungen für einen geplanten Versuchsdurchlauf aus Ihrer DoE-Software erweitert haben. Dieser nahtlose Übergang lässt Sie Prozesse effizient planen und verhilft Ihnen schnell zu wesentlichen Erkenntnissen.

Einbindung Ihrer Messtechnik in die Automatisierung

Unser Ziel ist es, mit Ihnen gemeinsam Ihre Anwendung von der Probenaufgabe bis hin zu Analyse zu automatisieren, damit Sie schneller neue Erkenntnisse aus Ihren Experimenten gewinnen, um Verfahren effizient zu optimieren, Verbindungen zu synthetisieren oder Wechselwirkungen zu erforschen. Je nach Möglichkeit binden wir Ihre bestehende Analytik wie Spektrometer, Sonden, Messtechnik oder andere Analysatoren über uns vertraute Software- und Hardwareschnittstellen in unsere CETONI Elements Software zur Automatisierung eines Workflows ein.

Zum einen ist es möglich, einfache Messtechnik, die analoge oder digitale Messsignale liefert (wie z.B. Druck, Temperatur oder pH) mithilfe unseres I/O-Moduls in CETONI Elements zu visualisieren und damit für Sie im Prozess nutzbar zu machen. Falls Geräte in der Anwendung über eine SiLA-Schnittstelle verfügen, nutzen wir diese für die Kommunikation mit Ihrem Messgerät über CETONI Elements. Falls keine Einbindung über SiLA möglich ist oder die Implementierung der Schnittstelle zu aufwendig ist, können wir zusätzliche Softwaretools zur Fernsteuerung Ihres Gerätes einsetzen, welche Sie als Benutzer von der Bedienung befreit.

Warum ein Cobot (kollaborierender Roboter)?

Der Begriff Cobot stammt aus der Verbindung der englischen Worte Collaboration und Robot und beschreibt Roboter, die für die direkte und sichere Interaktion/Kollaboration mit dem Menschen konzipiert wurden. Im kollaborierenden Modus kann das Laborpersonal somit in direkter Umgebung des Roboters Ihrer Arbeit nachgehen und sogar in den Prozess eingreifen. Darüber hinaus kann ein Cobot 24/7 eingesetzt werden, um sehr zuverlässig das Laborpersonal zu unterstützen und höhere Durchsätze bei gleichzeitig hoher Flexibilität sicherzustellen. Im Rahmen von Cobomation nutzen wir Cobots zur Automatisierung zeitaufwendiger manueller Teilschritte in Ihrem Prozess, wie z.B. Liquid-Handling Aufgaben zur Probenvor- und Nachbereitung bzw. Manipulation oder Workflow-unterstützende Transferaufgaben. Die alles verbindende Komponente, und somit Ihre interaktive Schnittstelle zur Hardware, ist unsere komfortable CETONI Elements Software, mit welcher Sie Ihr Setup in kurzer Zeit an neue Aufgabenstellungen heranführen können.

Ihr variabler Arbeitsplatz im Labor

Ein kollaborativer Roboter (Cobot) ist – im Gegensatz zu klassischen Automatisierungssystemen die eine fest programmierte Aufgabe ausführen – flexibel und schnell einsetzbar. Neue Aufgaben und Arbeitsabläufe können durch das einfache Anlernen und die Integration der Robotersteuerung in CETONI Elements in kurzer Zeit übernommen werden. Das ermöglicht den Einsatz für unterschiedliche und immer wieder neue Aufgabenstellungen die räumlich und zeitlich getrennt, aber auch parallel an individualisierten Arbeitsbereichen ablaufen können. Jeder Nutzer des Roboters kann an diesen selbst seine eigene individuelle Lösung entwerfen.

Hierfür kann der Roboter entweder an einem neuen Arbeitsplatz eingesetzt werden oder er übernimmt an individualisierbaren Arbeitsplätzen immer wieder unterschiedliche Aufgaben, die sich variabel umstellen lassen. Bei unseren Roboterlösungen greifen wir je nach Aufgabenstellung auf verschiedene Effektoren wie universelle Greifer oder sogar eine eigens entwickelte hochpräzise „mobile Dosiereinheit“ zurück.

Die Position der einzelnen Geräte im Arbeitsraum, wie Bechergläser / Probenreservoire, Pipettenspitzen aber auch andere Laborgeräte wie Waagen oder Reaktoren, können fest oder flexibel platziert sein, denn Cobots können intuitiv per Hand zu einem Punkt geführt werden, den sie später anfahren sollen. Einmal angelernt, werden sie ganz einfach über CETONI Elements gesteuert und durch einfache Skripte ein Ablauf programmiert. Währenddessen können sich Mensch und Cobot durch die eingebauten Sensoren, die Berührungen sofort registrieren und den Cobot stoppen, auch in einem gemeinsamen Arbeitsraum bewegen und zusammen an einer Aufgabe arbeiten.

Der richtige Greifer für Ihre Anwendung

Der Greifer des Roboters ist die wichtigste Schnittstelle zur Anwendung, weshalb hier die sorgfältige Auswahl essentiell ist. Zur Ermittlung des optimalen Greifers für Ihre Applikationen sind sowohl die Eigenschaften der Aufgabe, des Werkstücks als auch die des Greifers zu beachten.

Unser Ziel ist es, zusammen mit Ihnen eine möglichst universelle Lösung für Ihren Prozess und die anstehenden Aufgaben bzw. die zu greifenden Geometrien zu ermitteln und darüber hinaus maximale Flexibilität für zukünftige Aufgaben zu bieten. Falls ein einzelner Greifer oder die Greiferspanne für die unterschiedlichen Aufgaben in einer Applikation nicht ausreicht, können entweder Doppelgreifer oder Schnellwechsel-Vorrichtungen vorgesehen werden. Der Wechselprozess kann ebenfalls automatisiert werden und somit ist Ihr Eingriff an dieser Stelle nicht nötig.

Mobile Dosiereinheit für präzises Liquid-Handling

Typische Liquid-Handling Aufgaben in Ihrer Anwendung, wie z.B. Probenvorbereitung (Herstellen von Verdünnungsreihen) oder -transfer, lassen sich auf unterschiedlichen Wegen realisieren. Im einfachsten Fall benutzt der Cobot eine konventionelle Laborpipette im Greifer, um Flüssigkeiten zu transferieren. Hierbei sind die Möglichkeiten hinsichtlich Durchsatz, Zuverlässigkeit und Präzision begrenzt.

Für hochpräzise Dosieraufgaben oder anspruchsvolle Medien haben wir daher, basierend auf unserem Know-how hinsichtlich hochpräziser Spritzenpumpen, eine mobile Dosiereinheit für unübertroffene Dosierresultate entwickelt. Das Nanoliter-genaue Handling flüssiger Medien unterschiedlicher Viskositäten und Volumina wird hiermit möglich, was Ihnen hohe Flexibilität und den effizienten Umgang mit Rohstoffen ermöglicht.

Welchen Prozess
möchten Sie abbilden?

Wir schaffen neu, wir integrieren uns nahtlos, wir öffnen die Tür für neue Ziele.

Sie haben Fragen zu unseren Produkten oder wissen noch nicht, wie Sie Ihre Idee in der Praxis umsetzen können? Unsere Applikationsspezialisten freuen sich auf Sie!

Sales & Applikationsteam