Digitalisierung in der Biotechnologie

Was sind typische Zeitfresser und wie kann die Digitalisierung zu effizienteren Prozessen verhelfen? Das erläutern wir in diesem Beitrag.

Man with protective suit and pipette over a flask

28. September 2023

In wenigen Monaten zum neuen Impfstoff: Möglich gemacht haben das die Mechanismen der Biotechnologie. Von der Arbeit mit pflanzlichen Genomen über die Entwicklung von Enzymen und Aromaten, die Biotechnologie-Branche boomt. Aufwendige und komplexe Prozesse zu strukturieren und zu digitalisieren, sind die aktuellen Herausforderungen der Biotech-Unternehmen. Lange Entwicklungszyklen hemmen den Fortschritt und verursachen hohe Kosten. Lästige Routineaufgaben sind typische Zeitfresser, die Ressourcen für Forschung und Entwicklung schmälern. Um erfolgreich bleiben zu können, sind Biotech-Firmen auf innovative Ideen und eine schnelle Markteinführung angewiesen. Die Effizienz muss sich steigern. Aber wie?

Der Schlüssel ist die Digitalisierung. Sie bringt alle Potenziale mit, Prozesse zu erleichtern und deren Aufwand zu reduzieren. Der Trend zeigt in Richtung digitale Abläufe, doch wie ist der heutige Stand und wohin bewegt sich die Zukunft? Warum sind digitale Prozesse für die Biotechnologie-Branche wegweisend und wie lassen sie sich realisieren? Auf diese und weitere Fragen finden wir eine Antwort.

Biotechnologie: Die wichtigsten Digitalisierungstrends

Bereits heute lassen sich digitale Tools und Prozesse in der Biotechnologie-Branche finden. Möglich macht häufig ein ERP-System. Es ist die digitale Basis, um die eigene Warenwirtschaft zu automatisieren. Ein gutes Beispiel? Lager und Logistik. Unabhängig von der Art des Produktes, schaffen es ERP-Lösungen, die Einlagerung, die Organisation und den Versand digital abzuwickeln. Die Vorteile sind eindeutig: schnellere Ergebnisse, weniger Fehler durch manuelles Handling und effizientere Arbeit als Quintessenz. Doch diese Beispiele lassen sich letztlich auf jede Branche übertragen. Für die Biotechnologie gibt es gezieltere Einsatzbereiche, die sich als digitales Labor zusammenfassen lassen. Welche das sind, unterscheidet sich von Unternehmen zu Unternehmen. Doch was macht es aus, das digitalisierte Biotech-Labor? Einige Trends lassen sich vermehrt erkennen:

Das vernetzte Labor

Smart Lab, Connected Lab oder vernetztes Labor. Wer davon spricht, meint ein Laborumfeld, in dem Geräte, Instrumente sowie Systeme mit- und untereinander verbunden sind. Der Zweck: Informationen und Daten lassen sich nahtlos miteinander austauschen und an zentralen Punkten sammeln sowie auswerten. Die Effizienz und die Genauigkeit steigen, die Produktivität nimmt zu: Weil Unternehmen aus der Biotechnologiebranche dank des vernetzten Labors ihre Forschungs- und Laborprozesse einfacher koordinieren und Daten schneller verarbeiten, werden nicht nur zielgenauere, sondern auch schnellere Ergebnisse erreicht. Was nun noch fehlt, ist die geeignete Auswertung. Gerade bei großen Datenmengen, wie sie in der Biotechnologie zu finden sind, gestalten sich diese komplex. Analysetools wie Microsoft Power BI helfen dabei, die essenziellen Aussagen zu filtern und aussagekräftig darzustellen.

Fernwartung

Eine weitere Möglichkeit, die das vernetzte Labor erleichtert: Fernüberwachung und Fernsteuerung. Nicht immer müssen benötigte Personen vor Ort sein, um einen Fehler zu finden oder zu beheben. Augmented Reality und der Einsatz von Smart Glasses erleichtern solche Vorgänge, Unternehmen sind schneller wieder handlungsfähig. Noch besser: Dank Predictive Maintenance meldet ein digitales System Anomalien, noch bevor ein Problem entsteht. Im Klartext bedeutet das: Biotech-Firmen können Geräte warten sowie Prozesse verbessern und vermeiden Ausfälle und damit den Verlust von Effizienz.

Miniaturisierung

Bei der Miniaturisierung handelt es sich um einen Prozess, während dem bestehende Strukturen verkleinert werden. Deren Funktion und teils auch Form wird dabei jedoch erhalten. Zu abstrakt? Ein Beispiel aus der Freizeitwelt: War früher zum Telefonieren, Fotografieren und Musik hören je ein eigenes Gerät nötig, erfüllt diese Funktion nun ein einziges Gerät, das Smartphone. Im Kontext der Biotechnologie lässt sich das Vorgehen auf die Forschung übertragen. Besonders in den Bereichen Stamm- und Prozessentwicklung kommt die Miniaturisierung zum Einsatz und erhöht die Menge an experimentellen und analytischen Schritten enorm. Das Ergebnis: Entwicklungs- und Produktzyklen werden deutlich beschleunigt und benötigen dafür immer weniger Ressourcen. Um die Miniaturisierung erfolgreich zu ermöglichen, müssen Unternehmen auf Automatisierung und Digitalisierung setzen. setzen. Sie sind die Grundlage, um die Reduktion der Schritte umsetzen zu können. In der Praxis kommen hierfür häufig Lab glasses und Laborrobotiksysteme zum Einsatz, die die Arbeitsgeschwindigkeit erhöhen und Aufgaben wie zum Beispiel Zellkultivierungen automatisieren.

Big Data, Data Mining und Machine Learning

Big Data, also der Umgang mit großen Datenmengen, sowie Data Mining, also die automatisierte Auswertung von Daten, sind im digitalen Zeitalter kaum noch wegzudenken. Ebenfalls aus dem Segment stammt das Machine Learning, also die Fähigkeit einer Maschine, aus eigenen Stücken hinzulernen und das vorhandene Wissen zu erweitern. Auch in der Biotechnologiebranche finden sie Verwendung, denn sie ermöglichen es, verschiedene Wirkstoffkandidaten parallel zueinander zu testen. Die Chance, den geeigneten Wirkstoff zu finden, steigt. Data Mining-Prozesse fundieren auf Künstlicher Intelligenz, die es schafft, Daten nicht nur schnell, sondern auch passgenau auszuwerten. Steigert sich das Wissen durch Machine Learning zusätzlich, nimmt der Nutzen weiter zu. Die Zeiteinsparung: enorm. Für Unternehmen aus der Biotech-Branche können Big Data und Data Mining einen großen Wettbewerbsvorteil darstellen – schließlich sind Zeit und Geschwindigkeit zwei der wichtigsten Parameter für Erfolg. Und die Auswertung? Auch hier kommt Business Intelligence ins Spiel. Microsoft Power BI erfüllt die Kriterien für einfache Analysen per Mausklick.

Bioprinting

Ebenfalls bereits heute in der Biotech-Branche im Einsatz: Bioprinting. Spezielle 3D-Drucker ermöglichen es, Biomaterialien wie Organe aus Gewebe oder Zellen zu bauen. Das Prinzip ist dem traditionellen 3D-Druck sehr ähnlich, denn organische Substanzen werden Schicht für Schicht übereinandergelegt, bis ein dreidimensionales Objekt entstanden ist.

Virtuelle Biotechnologie

Virtuelle Biotechnologie kommt dann zum Einsatz, wenn Molekülreaktionen oder -kombinationen sowie Stoffe am Computer simuliert werden sollen. In der Fachsprache ist hier von In-Silico-Simulationen die Rede, also ein Vorgang, der rein im Computer abläuft. Er dient in der Biotechnologie dazu, biochemische Prozesse in lebenden Organismen, hauptsächlich Körperzellen menschlicher Organe, aufzuklären.

Personalisierte Medizin

Personalisierte Medizin ist grundsätzlich eher Teil der Medizintechnik- und Pharmabranche. Doch auch im Biotech-Sektor gewinnt die Thematik an Bedeutung, Stichwort Biopharmazeutika. Dabei handelt es sich um Medikamente, die auf biotechnologischer Basis hergestellt wurden. Sie sind hochmodern und bieten neuartige Behandlungsmöglichkeiten, die schwere, teils sogar lebensbedrohliche Erkrankungen behandeln sollen. Eine Technik, die in diesem Zuge angewandt wird, ist die sogenannte CRISPR-CAS-Technik. Dabei handelt es sich um ein molekularbiologisches Verfahren, bei dem ein DNA-Strang gezielt an einer vorab definierten Stelle durchtrennt wird. An der Schnittstelle lassen sich dann je nach Bedarf DNA-Bausteine einfügen, ausschalten oder verändern. Wichtige Potenziale der Biotechnologiebranche, die die medizinische Zukunft des Menschen langfristig prägen werden.

Wie Software bei Digitalisierung in der Biotechnologie helfen kann

Software: ein Muss im Zuge der Digitalisierung, das als solches auch für die Biotechnologie enorme Potenziale schafft. Besonders hilfreich für Unternehmen sind ERP-Lösungen, denn sie bieten digitale Möglichkeiten auf beinahe allen Prozessebenen – auch speziell für die Biotechnologie.Von der Finanzbuchhaltung über den Wareneingang bis hin zur Chargenrückverfolgung: In unserer ERP-Branchenlösung YAVEON ProBatch ist die passende Funktion für die Biotechnologie vorhanden.

  • Forschung und Entwicklung

    für Transparenz und kürzere Entwicklungszyklen

  • Produktionsplanung und Produktionssteuerung

    für effiziente und sichere Abläufe bei der Herstellung

  • Qualitätskontrolle inklusive Prozessüberwachung

    für Produkte höchster Güte und zufriedene Kunden

  • Lieferantenmanagement

    für erfolgreiche Geschäftsbeziehungen

  • Geeignet zur Computersystemvalidierung,

    um den strengen Regularien gerecht zu werden

Langfristiger Erfolg für die Biotech

Die beste Basis, um immer vorne dabei zu sein? Unser ERP YAVEON ProBatch, denn es wird denn es erfüllt die strengen Anforderungen und Regularien der Biotechnologie-Branche.

Vorschaubild Biotech Whitepaper

Vorteile der Digitalisierung in der Biotechnologie

Es ist deutlich geworden: Die Digitalisierung mit all ihren Facetten ist bereits fester Bestandteil der Biotechnologie-Branche. Nun stellt sich noch die Frage, was ein Unternehmen davon hat. Warum sollten Biotech-Firmen darauf achten, den Zug nicht zu verpassen, sondern sich nach vorne bewegen. Einige wesentliche Vorteile der Digitalisierung in der Biotechbranche sind:

  • Präzisere Diagnosen und wirksamere Therapien

    Personalisierte Medizin dank genetischer Daten, neue Entwicklungsmöglichkeiten für Wirkstoffe und kürzere Forschungszyklen: All diese Möglichkeiten schaffen es nicht nur, dass Diagnosen gezielter gestellt werden können, sondern verwirklichen auch individuelle Behandlungen. Statt wie mit einer Gießkanne großflächig Wasser zu verteilen, kommen Medikamente zum Einsatz, die gezielt auf die Krankheit und den jeweiligen Patienten abgestimmt sind. Ziel ist es, Leiden effizienter und erfolgreicher behandeln zu können und so in letzter Konsequenz Leben zu retten.

  • Standortunabhängige Zusammenarbeit

    Forschung gibt es weltweit, die cleversten Köpfe und neuesten Geräte sind über den ganzen Globus verteilt. Früher hieß das, dass jedes Forschungsteam seine eigene Suppe kocht. Austausch und Zusammenarbeit waren nur mit viel Aufwand und Geduld möglich. Heute kommen – Digitalisierung sei Dank – Forscherinnen und Forscher standortunabhängig elektronisch zusammen. Tools wie Microsoft Teams, Mailprogramme wie Outlook und zahlreiche weitere Kommunikationsplattformen verwandeln eine diversifizierte Forschungslandschaft in eine gemeinsame Basis. Wichtig dabei: Cloud-Lösungen. Sie sind der Schlüssel zu mobilem Arbeiten und standortübergreifender Kooperation. Ein ERP-System, das für die Zukunft gewappnet ist, sollte deshalb cloud-ready sein. Ob sich eine Private oder Public Cloud-Lösung besser für ein Unternehmen eignet, ist immer eine Einzelfallentscheidung.

  • Beschleunigte Forschung und Entwicklung

    Der dritte große Vorteil, den die Digitalisierung für die Biotechnologie ermöglicht, ergibt sich aus der standortunabhängigen Zusammenarbeit: Indem Erfahrungen, Ideen und Daten einfacher ausgetauscht werden können, reduziert sich der Entwicklungszyklus und Innovationen kommen schneller auf den Markt. Doch auch dank vereinfachter Datenanalysen sowie Simulationen geht die Forschungsarbeit schneller von der Hand – ein weiterer Fokus, der dafür sorgt, dass neue Erkenntnisse schneller gewonnen werden können. Geeignete Funktionen finden sich ebenfalls im ERP bzw. einer passenden ERP-Branchenlösung. F&E-Module erleichtern die Entwicklung und Verwaltung von Rezepturen sowie Stücklisten, ermöglichen gezielte Produktionsfreigaben und berücksichtigen dabei die Produktmerkmale. Eine Kombi, die überzeugt.

  • Optimierte Produktion

    Der Zeitaufwand lässt nach, die Effizienz steigt und manuelle Abweichungen werden weniger: Was wie im Traum klingt, machen Automatisierung und Robotik für die Produktion möglich. Sich wiederholende Tätigkeiten bieten sich an, von Robotern ausgeführt zu werden. Da diese keine Routine kennen und so den klassischen Flüchtigkeitsfehler oder das Missverständnis vermeiden, sinkt die Fehlerquote. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sparen zudem Zeit, die sie für ihre eigentlichen Aufgaben in der Produktionsplanung, der Produktionskontrolle oder an anderer Stelle sinnvoller einsetzen können.

  • Zuverlässige Überwachung und höchste Qualität

    Manuelle Kontrollen sind gut, jedoch fehleranfällig. Warum? Stupides Wiederholen, Ablenkung und das eigene Wohlbefinden haben einen enormen Einfluss auf die Konzentrationsfähigkeit. Roboter und Sensoren arbeiten nach festgelegten Mustern, Abweichungen gibt es nicht. Der Trick dahinter: das Internet of Things, IoT. Über Sensoren stellt es die entsprechenden Verbindungen zwischen Geräten her und meldet Handlungsbedarfe. Ein typisches Beispiel: der Kühlschrank, der mittels Sensoren erkennt, dass die Milchpackung fehlt und diese automatisch nachbestellt. In der Biotechnologie werden so Fehler vermieden, Produktions- und Laborprozesse lassen sich zuverlässig überwachen und das Ergebnis entspricht höchsten Qualitätsstandards.

  • Ressourcen effizienter planen

    Das Geheimnis erfolgreicher Geschäftsabläufe ist eine gute Planung. Digitale Tools im Allgemeinen und Software wie Enterprise Resource Planning-Lösungen im Speziellen unterstützen dabei, das Maximale herauszuholen. Sie stellen Unternehmensdaten und digitale Workflows nicht nur zentral zusammen, sondern stoßen diese sowie Arbeitsschritte auch an. Geschäfts- und Laborabläufe laufen zielgerichteter, Ressourcenallokation erfolgt besser und der Betrieb verläuft mit mehr Ergebnis. Eine weitere Möglichkeit, Workflows effizient digital darzustellen, ist Low-Code-Software wie die Microsoft Power Platform. Fokus der Toolbox sind Nebenprozesse, die lästig sowie aufwändig und dadurch optimal geeignet sind, automatisiert zu werden. Ein großer Vorteil ist die Low-Code-Technologie, denn ohne Programmierexperte zu sein, setzen Anwender die Usecases selbst um.

Mit der Power Platform einfach selbst digitalisieren

Unkomplizierte automatisierte Workflows selbst für den kleinsten Nebenprozess? Das spart Zeit, reduziert Ihren Aufwand und geht mit Hilfe der Power Platform ganz einfach.

Schatzkarte mit den Icons der Power Platform

Fazit: Digitalisierung in der Biotechnologie auf dem Vormarsch

Die Digitalisierung ist in der Biotechnologie-Branche bereits angekommen. Vernetzte Labore, Miniaturisierung und Künstliche Intelligenz unterstützen Unternehmen dabei, ihren Arbeitsalltag zu erleichtern und optimistisch in die Zukunft blicken zu können. Das Ergebnis lässt sich sehen: schnellere Prozesse und Entwicklungszyklen, neue Behandlungsmethoden und sichere Arbeitsabläufe, die mehr Zeit für die eigentlichen Aufgaben lassen, überzeugen auf den ersten Blick. Schon heute hat sich durch diese Mechanismen die Rolle des Menschen in Labor und Produktion verändert, sie werden durch Automationssysteme wie Roboter unterstützt. Der Fokus rutscht vom Handeln zum Kontrollieren.

Blickt man in die Zukunft, sind Szenarien erkennbar, in denen Roboter die eigentliche Arbeit vollständig übernehmen oder Augmented Reality bei der Aufgabenerfüllung unterstützt. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter übernehmen die finale Bewertung von Informationen und Qualität und stellen so die Entscheidungsinstanz dar. Alles zeigt in Richtung digitale Zukunft. Um das im eigenen Unternehmen erfolgreich umsetzen zu können, sind die Führungskräfte gefragt. Arbeitsabläufe müssen konsolidiert werden. Es muss sich eine Kultur der Zusammenarbeit entwickeln, in der Teams die richtigen digitalen Werkzeuge nutzen. Das große Ziel: wissenschaftliche Durchbrüche. Auf das eigene Unternehmen heruntergebrochen bedeutet das, wettbewerbsfähig bleiben, um langfristig erfolgreich und an der Spitze sein. Und wer möchte das nicht?

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