Trends voor de toekomst: het lab anno 2035

Trends voor de toekomst: het lab anno 2035 Door: FHI federatie van technologiebranches

Ruim dertig jaar geleden liep Rik Pepermans als chemisch technoloog een industrieel onderzoekslaboratorium binnen. Toen was het beeld nog: mensen in witte jassen, handmatig werkend aan een labtafel met geen computer te bekennen. Ondertussen is veel van het labwerk geautomatiseerd. Computers zijn overal en laboranten steeds vaker thuis aan het werk. De afgelopen jaren handig gebleken, maar blijft dit de nieuwe standaard? 

Rik was eerst als onderzoeker en later als IT-manager betrokken bij de transformatie van het lab. Tegenwoordig helpt hij als zelfstandig consultant bedrijven om hun Research & Development te digitaliseren. Vandaag blikt hij vooruit naar het lab van de toekomst door te kijken naar vier trends. 

Laboratoria lopen achter

Laten we beginnen met deze vraag: waarom zijn laboratoria nog niet daar waar veel fabrieken al wel zijn? Denk aan volledig geautomatiseerde processen, lopendebandwerk en moderne technologieën die het meeste mensenwerk overnemen. Rik: “Dat komt door het soort werk. Laboratoriumwerk voor onderzoek is haast niet te standaardiseren. Elk onderzoek is weer anders. In labs kun je een beperkt aantal handelingen automatiseren omdat ze steeds weer hetzelfde zijn, maar de rest blijft mensenwerk. Zo kan het labwerk voor productontwikkeling en kwaliteitscontrole meer gestandaardiseerd worden, maar er blijven toch altijd stapjes uitgevoerd door mensen tussen zitten. 

Als je een hoop dezelfde kasten maakt, is dat goed te automatiseren. Voor maatwerk huur je een timmerman in. Die gebruikt wel elektrische boor- en zaagmachines, maar blijft nodig om het product op maat te maken. Zo werkt het ook in laboratoria. Maar het laboratoriummanagement denkt vaak: als er ondanks machines nog steeds mensen nodig zijn om samples van A naar B te brengen, dan houden we het maar gewoon zo. Dus loopt de branche achter op de maakindustrie.”  

Het lab digitaliseert

Dat betekent niet dat er in de branche niets gebeurt. “Er is meer interesse in moderne technologieën en hoe we die kunnen inzetten in laboratoria. Een modern apparaat doet veel meer metingen tegelijkertijd én nauwkeuriger dan een mens. Dat is natuurlijk interessant.”  

1: Nieuwe technologieën

De laatste jaren hoor je veel termen voorbijkomen: artificial intelligence (AI), machine learning (ML), augmented reality (AR) en mixed reality (MR). Stuk voor stuk hypermoderne technologieën, die ook in de laboratoriumbranche steeds vaker worden ingezet. “Als je veel data hebt en daaruit dezelfde conclusies trekt, kan je AI en ML inzetten. De machine leert dan bepaalde patronen herkennen en bepaalt op basis daarvan conclusies bij toekomstige metingen. Maar is het echt nodig? Ik denk dat het misschien een hype is.” 

Rik vindt andere technologieën wel een interessante toevoeging, zoals augmented reality (AR) en mixed reality (MR). “Grote bedrijven zijn bezig met AR en MR. Labmedewerkers dragen dan een slimme bril die informatie laat zien. Bijvoorbeeld of een instrument geijkt is of niet, en of ze voor hun meting het juiste potje of schaaltje hebben. De bril leest ook de meetresultaten. Dat maakt het risico op menselijke fouten een stuk kleiner. Dat is heel positief, want in dit werk is zorgvuldigheid belangrijk.”

Voicecontrol is ook zo’n technologie die steeds normaler wordt. Binnen laboratoria wordt hiermee geëxperimenteerd. Machines aansturen met spraak is in specifieke gevallen handig, maar vooral resultaten vastleggen door ze gelijk hardop te zeggen in plaats van ze achteraf op te schrijven is interessant. Ook dat maakt het risico op fouten kleiner.

 

2: Cloudbased labs

Op afstand toegang hebben tot alle benodigde informatie en rekenkracht om je werk uit te voeren: zo’n tien jaar geleden klonk deze cloudbased computing voor veel bedrijven nog als een ver-van-mijn-bedshow. Het lijkt anno nu al lang geleden dat jouw documenten enkel toegankelijk waren via de computer op je werk. Tegenwoordig hangt alles in de cloud. Ook de laboratoriumbranche kijkt hiernaar. 

“Volledig ingerichte laboratoria waar je als laborant remote in kunt werken – cloudbased labs – zijn er nog niet veel, maar ze zijn wel een optie om te overwegen. Waarom zou je een eigen fysiek lab moeten hebben voor maar een paar metingen? Het is heel handig als je gebruik kunt maken van een lab op afstand. De bereidheid van bedrijven en labmedewerkers om de verandering te omarmen, is misschien wel de beperkende factor.” 

Communicatie is de sleutel

“De laboratoriumwereld gebruikt honderden termen. Voor de digitalisering moeten die termen eerst zo gedefinieerd worden dat ook computers ze snappen. De uitdaging is niet alleen de hoeveelheid termen. In een lab heb je veel verschillende materialen, stofjes en gebruiksvoorwerpen. De definities ervan verschillen per lab. Elk lab is een soort opzichzelfstaand eiland met eigen betekenissen van termen. Dat maakt het vertalen van labtaal naar een universele computertaal erg moeilijk.” 

Dat betekent dat er meer samenwerking moet komen tussen laboranten over heel de wereld: eerst de taal standaardiseren om vervolgens een goede definitie voor de computers te bepalen. “Bij cloudlabs zie je bijvoorbeeld dat dat probleem intern is opgelost, maar dus wel voor slechts één lab. Het kan goed zijn dat de definities die elders worden gebruikt niet overeenkomen met die van het cloudlab.” 

3: Virtueel versus fysiek

Dan heb je ook nog virtualisatie. In virtuele laboratoria wordt het fysieke lab vervangen door computersimulaties. “In plaats van het stofje te maken en te meten, laat je de computer een berekening doen om een bepaalde eigenschap te voorspellen.” Dat gebeurt al decennia, maar er is nog een groot gat tussen de fysieke en virtuele laboratoriumwereld.  

“Het zijn twee vakken apart, met andere experts. Dat is zonde; dichter bij elkaar staan zou enorm krachtig zijn. Je kunt dan een proef eerst virtueel uitvoeren om in te schatten of een fysieke toets de moeite waard is of niet. Ook kun je een fysieke proef vergelijken met een simulatie om tot nieuwe inzichten te komen. Ik denk dat het samenvoegen van ‘virtueel’ en ‘fysiek’ tot een ‘digital lab twin’ een belangrijk aspect is voor het lab van de toekomst.” 

4: Laboranten van de toekomst

Er is ook een verschuiving in de rol van laboratoriumpersoneel. “Net zoals in elke andere branche is er een nieuwe rol weggelegd voor personeel wanneer een lab geautomatiseerd wordt. Mensen blijven nodig om materialen van machine A naar machine B te brengen, maar krijgen ook een rol als ‘tolk-vertaler’: ze moeten de data van de ene machine vertalen voor de andere, omdat de apparaten (nog) niet goed met elkaar praten. 

De communicatie met de belanghebbenden van het laboratoriumwerk is een rol van de laboranten die best nog wat meer aandacht mag hebben: welke metingen beantwoorden best de vraagstelling, wat mag uit een meting afgeleid worden, wat kan er nog meer met het resultaat. De laborant wordt minder uitvoerder, maar meer manager van het lab. 

“Wel kunnen laboratoriummedewerkers tegenwoordig meer remote werken. Dat is de afgelopen jaren gebleken. Je hoeft niet langer continu in het lab te zijn, enkel om je proef voor te bereiden. De resultaten kun je thuis uitlezen en analyseren.”